难得一见，核燃料的生产加工过程

通过生产核电站燃料的新西伯利亚化学浓缩物厂车间一瞥，管中窥豹略见一斑，了解一下也无妨，呵呵。新西伯利亚化学浓缩物厂 NZHK是 TVEL 的一部分，隶属于俄罗斯原子能公司燃料部。新西伯利亚化学浓缩厂是俄罗斯核电厂、船舶和研究反应堆核燃料供应的垄断者，不过这玩意儿估计即使不垄断，取得资质估计也不容易，又不能随意外包。

俄罗斯原子能公司控制着核电站运营的整个链条–从含铀矿石的开采、核电站的建设到燃料的定期供应。NZHK 负责生产这种燃料。俄罗斯原子能公司是世界上 20% 研究反应堆的运营商。由此可见该公司的实力和俄罗斯核电站之多。

就在去年，新西伯利亚化学浓缩物厂，庆祝成立 75 周年。世界上每6座反应堆就有一座使用 TVEL 核燃料。除核燃料外，该厂还生产世界上最纯净的锂，锂-7占全球消费量的70%，够垄断地位了，呵呵。

核燃料不仅仅是在反应堆中加工并产生热能的物质。这是一个复杂的技术装置，可实现核裂变过程，整个系统很复杂，咱也不专业，就看个热闹。还是通过图片看看工艺片段吧，这些直径为 9 毫米、长度约为 4 米的薄壁管，大约300根，每根管子都装满压缩的二氧化铀片剂，并在两面焊接。这种燃料组件是新西伯利亚化学浓缩物厂的最终产品。

用于燃料生产的铀矿石在外贝加尔边疆区和哈萨克斯坦开采的。采矿企业生产干-铀精矿——也就是通常说的“黄饼”。然后提纯浓缩物，或者说是精炼，并将其转化为具有天然同位素 U-235 含量的六氟化铀，最后被送到NCCP。该工厂用原材料制造核燃料，并为核电站组装燃料组件。

燃料棒内部呈颗粒状——压制和研磨的二氧化铀。一片的重量为4.5-5克。就效率而言，它所能产生的能量足以替代 900 公斤的煤、750 立方米的天然气或 650 公斤的石油。

首先，生产二氧化铀粉。在成分和物理条件方面获得均匀批次的颗粒压榨粉末。这个非常重要，并在工艺过程结束时压制一个“块”状，最终压榨粉末用于制造燃料颗粒。这部分生产过程从增塑剂、铝粉和二氧化铀的混合开始。NCCP在历史上第一次开始了燃料颗粒的“干”压缩过程，确保了生产的核安全和环境安全。然后将片剂在1750°C的氢还原介质中烧结20小时。之后，它们就可以被组装了。

将二氧化铀颗粒装入 TVEL 管的装置。

NCCP每年生产600吨燃料颗粒。该工厂拥有整个生产周期的设备 – 从原材料的准备到成品燃料组件的生产设施，然后，最终产品运往核电站。

TVEL 管与燃料组件之间有一定的距离。为了保持这个距离，使用了带有特殊剖面形状的管子，每个单元都是一个六角棱柱体，带有朝内的半圆形突起。这种设计使管道可以 “带着张力 “插入，并获得更坚固的连接和可靠的结构–这对成品燃料组件的运输和运行非常重要。

间距网格主要由手动组装 – 操作员用单元填充它们，然后将燃料棒插入其中。干这活会有辐射吗？

最终组装成似网格状六边形厚“板”。

然后把这些“厚板子”串起来。在一座现代化的核电站中，在一个容量为1000 MW的反应堆堆芯中，163个燃料组件包含约50千根燃料棒，其中含有约80吨铀，它们将同时运行。

进一步加工，以将燃料组件固定在反应堆容器中并冷却剂流。

继续加工。

燃料棒填充了，彼此之间相距一定距离，成为一个单元。

密封和焊接。在此之前，充入压力为 2 兆帕的氦气，这样可以提高热量分布的均匀性和外壳的稳定性。

成品燃料组件的最终控制。

成品燃料组件装在受保护的容器中，并被送往核电站，两个“厚板”为一组装在每个容器中。该工厂生产用于 VVER-1000、VVER 1200 和 PWR 反应堆的燃料组件。世界上每六座核电厂中就有一座使用TVEL燃料。其中一些燃料是在NCCP生产的。燃料组件可持续使用 4-5 年。