特种核材料的贮存tezhong hecailiao de zhucunstorage for special nuclear material
钚-239、铀-235及铀-233等的贮存
钚是经由核燃料后处理提取得到的人工放射性元素,通常后处理厂中以二氧化钚形式出厂。该产品颜色由暗黄至绿色,可为粉末或有光泽的颗粒,熔点极高,有很好的辐照稳定性。由于钚有很强的毒性和α放射性,必须将其密闭贮存,常采用多层封装,长期贮存时可予焊封。容器材料内层为耐辐照的不锈钢,中间层有时用能吸收中子的有机聚合物材料,外层为了保证机械强度及便于去污,仍可用不锈钢。容器设计还应考虑辐解产生气体带来的压力升高问题。后处理厂也可以硝酸钚浓溶液贮存,以便在制备混合氧化物(MOX)燃料时简化操作,避免二氧化钚溶解不完全的问题。此外,从老化后的钚中除去241 Pu的子体241Am (一种强β放射体)也较方便。但是,以溶液贮存不便保存和运输(尤其是通常不允许场外运输),而且还带来材料腐蚀和高浓度钚的化学形态改变(如水解和聚合等)等问题。二氧化钚经氢氟化生成钚的卤化物(如四氟化钚),然后经钙还原可得钚金属。金属态的钚与碳、氧等会形成极稳定的化合物,其粉末会在空气中很快氧化,因此钚金属表面应及时电镀防氧化层。
铀-233是天然钍在反应堆中俘获中子经连续二次β衰变获得的人工核素。由后处理过程得到的233U通常为含少量钍的硝酸铀酰溶液。可用氨水、碳酸氢铵、过氧化氢等试剂沉淀再煅烧成UO3,或者由溶液直接脱硝而得。为制成适宜的燃料形式,须将UO3还原成UO2。后者的贮存无特殊要求。
铀-235存在于天然铀中,含量为0.7205%(原子比),被富集后才成为特种核材料。富集过程中铀以UF6作为工作流体,富集后的产品也以UF6形式贮存和运输。UF6在常温下易挥发,因此要将其液化后贮存于钢瓶中。低富集度的UF6被还原成UO2,经烧结制成动力堆燃料元件;高富集度的UF6可进一步还原成金属用作核武器装料和特种试验、研究堆的燃料。
所有民用特种核材料均是受国际原子能机构(IAEA)核保障的物料。对它的管理有一套较严密的核保障措施,以防止挪做军用或被盗用。