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【实战宝典】核燃料循环与材料分析有哪些常用的分析方法？

小官人-闭关修炼中

2022/07/05

问题描述：核燃料循环与材料分析有哪些常用的分析方法？
解答：
核燃料循环与材料生产是核工业的重要组成部分。核燃料循环与材料常用的分析对象包含铀矿地质、铀矿冶、铀产品生产、核燃料元件制造、乏燃料后处理、核废物处置和核相关环境的固体、液体和气体的在线或离线样品。对这些样品的分析几乎涉及分析科学的各个领域。下面简要说明一下核燃料循环与材料常用的分析方法。

（一）铀矿地质分析方法

在铀矿地质领域，几乎涉及各种无机元素分析测试手段。核工业地质行业曾就铀矿地质分析方法制定了包括矿产地质分析测试总则及一般规定、含铀地质物料中微量元素分析测试方法和规程、含铀地质物料中多元素同时分析测试方法和规程、铀单矿物成份分析方法和规程、地质物料中放射性核素比活度及核素比测定方法和规程、地质年代测定方法和规程、铀矿物鉴定方法和规程、与铀矿有关的其他分析方法和规程在内的200来个分析方法。这些分析方法覆盖了铀矿地质分析的各个方面，体现了目前铀矿地质分析的技术水平。与其他行业地质分析方法一样，80年代铀矿地质分析的主要测试手段是以化学分析、原子吸收光谱、发射光谱和X射线荧光光谱为主线的分析系统，可以进行大部分铀矿地质元素分析。到了90年代，核地质分析测试机构建立了以高性能X射线荧光光谱分析高含量基体元素（K Na Ca Mg Fe Al Si Ti P Ba ）和以等离子体质谱分析微量及痕量元素（REE、 U、Th、Cu、 Pb、 Zn、B、Li 、Mo、V、Cr、Cd、Ga、In、Tl）为主线，配合原子荧光分析（As Sb Bi Hg Se Te Ge Sn）、离子色谱（F-、Cl- SO42- NO3-等）和必要的化学分析（U、CO32-等）手段的元素分析系统。此外，还建立了以α、γ能谱分析法为主的天然放射性核素分析系统；以热表面电离质谱法为主的同位素地质年龄测定系统；以气相色谱和液相色谱为主的有机成分分析系统；以电子探针、激光探针和荧光显微分析为主的微区分析系统。

（二）铀化合物生产与纯化分析方法

铀化合物生产是核燃料循环体系中的重要环节。其分析环节主要包括“黄饼”生产过程和产品分析，二氧化铀生产过程及产品分析。早期（80年代以前）“黄饼”的生产主要以高品位铀矿石为主要原料，经过破碎、氧化、浸取（酸或碱）、过滤、调料、离子交换分离纯化、萃取分析纯化、沉淀分离、过滤干燥、煅烧等环节。进入90年代以来，为了提高经济性，降低生产成本，“黄饼”生产转向以地浸化学开采砂岩型铀矿床为主要方法。但是，使用的分析方法基本相同。原料分析主要包括铀矿铀品位分析、基体分析、伴生元素分析、有机质分析、阴离子分析、产品铀含量分析、铀同位素丰度分析和杂质成分分析等。

（三）铀浓缩过程分析方法

铀浓缩是核材料生产的主要环节之一。目前，普遍采用气体扩散法和高速离心法生产。以天然八氧化三铀和二氧化铀为原料，经过氟化生成气态六氟化铀，然后进行同位素分离，得到所需铀同位素丰度的铀化合物产品。除了对这些化合物的杂质含量进行分析外，重要的分析内容是对铀同位素丰度进行测定。

（四）核材料元件分析方法

由于反应堆用途不同，核材料元件形式不同。最常见的动力堆核材料元件以二氧化铀芯块和锆合金包壳、铀硅铝合金等。武器用核材料还涉及钚及贫化铀合金等。分析方法主要涉及铀钚的成分和丰度分析、合金组成及物性参数测定。测定手段以无损检测方法和理化分析方法为主。

（五）乏燃料后处理分析方法

乏燃料后处理是核燃料循环过程中的关键环节。它的技术水平和能力影响着铀资源的利用率、核能生产成本、放射性废物的安全以及钚等超铀核素的回收。为了配合乏燃料后处理工艺，有各种流线分析方法和离线分析方法。

（六）核生态环境样品分析方法

核生态环境涉及核工业的各个环节。随着社会进步和人们生活水平的提高，环境问题越来越成为公众关注的热点问题。有关核环境安全的法律法规、标准规范日趋完善。

以上内容来自仪器信息网《ICP-MS实战宝典》

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