盡管它們經常引發爭議,但核電站是一種巨大的能源,原因之一是它是從燃料源中提取能量的最有效方式,效率約為煤炭或石油的8000倍。根據美國核能研究所的數據,一個指尖大小的核燃料顆粒含有的能量相當于17000立方英尺的天然氣、1780磅的煤或149加侖的石油。
核能有兩種形式:聚變和裂變。兩者都釋放能量,各有利弊,但到目前為止,我們只弄清楚了核裂變。所以當我說核燃料時,我指的是核裂變燃料。核燃料通常被稱為“高濃縮鈾”,但要達到這一點需要付出很多努力。1941年,恩里科·費米用少量鈾235創造了第一個可控核鏈式反應,從那時起,我們在提取鈾并從中制造可用燃料方面變得更好。
鈾礦石并不罕見,它在地殼中的豐富程度是銀的40倍。一旦鉆出或從地下挖出,鈾原子就會與周圍的礦物質混合,因此必須對其進行處理,這涉及一些非常強烈的化學反應。首先,礦石會被壓碎然后加熱,以干燥碳含量(如粘土),以便將其沖走。
然后礦石和水的漿液用硫酸浸出,這些過程使鈾原子與硫和氧結合形成氧化鈾液體。為了得到我們從電影中認出的黃色粉末,鈾是用氨從溶液中提取出來的。這種“黃餅”鈾被放入桶中并運走以進行更多純化。在這一點上,鈾還沒有超強的放射性,如果你站在距離一個裝滿鈾黃餅的桶一米的地方,你受到的輻射不會比飛機上的乘客更多。

首先,他們取出黃餅鈾,并通過與氟發生反應將其轉化為氣體——產生的六氟化鈾氣體甚至比黃餅鈾更純凈,可以放入離心機中。離心機是一個巨大的旋轉容器,旨在使用物理學來分離材料。在旋轉過程中,離心力會導致較重的粒子盡可能遠離中心收集,較輕的粒子更靠近內部。在這種情況下,較重的鈾238同位素被向外拋出,使較輕的鈾235更靠近中間。因為質量只有1%的差異,所以它必須在離心機中一次又一次地旋轉。最終,離心機中間的氣體變得越來越濃縮。

一旦燃料含有5%的鈾235(也就是95%的鈾238),它就適用于一些核反應堆。但這遠不足以制造核武器,它可能需要高達90%的 鈾235。一旦達到您想要運行的核發電廠類型所需的濃縮度,就必須通過添加鈣將濃縮的六氟化鈾變成固體。鈣和氟化物發生反應形成鹽,只留下氧化鈾,將其加熱到1400攝氏度并擠壓成陶瓷顆粒。這些鈾顆粒被放入棒中,然后可以將成百上千的這些棒以各種配置放置在核電站內。

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