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2 尾料濃度決定天然鈾消耗與分離功的需求
?鈾濃縮的原料是從轉(zhuǎn)化工廠獲得的六氟化鈾（UF?）。濃縮后將形成兩類(lèi)UF?：一類(lèi)是濃縮產(chǎn)品，含有較高濃度的鈾-235（U-235），將用于制造核燃料；另一類(lèi)是“尾料”，含有較低濃度的U-235，被稱(chēng)為貧鈾（DU）。尾料濃度（即U-235的含量）是一個(gè)重要參數(shù)，它間接決定了為了達(dá)到特定產(chǎn)品濃度，需要對(duì)一定量的鈾進(jìn)行多少“分離功”。原料中U-235的濃度可能因來(lái)源不同而變化。天然鈾中的U-235濃度約為0.7%，而回收鈾大約為1%，尾料濃度通常為0.25%–0.30%。
?濃縮廠的產(chǎn)能以“分離功單位”（SWU）計(jì)量。SWU表示：相對(duì)于處理的鈾量所需的能量輸入，濃縮程度（即U-235同位素相對(duì)于其余部分的濃度提升），以及剩余部分（即尾料）中U-235的去除程度。SWU的單位嚴(yán)格為“千克分離功單位”，用來(lái)衡量當(dāng)進(jìn)料與產(chǎn)物量以千克計(jì)時(shí)，為實(shí)現(xiàn)一定程度的濃縮所需的分離功。
隨U235豐度升高，單位成品所需分離功越高，單位天然鈾所需的分離功也越高。根據(jù)WNA數(shù)據(jù)，1噸天然鈾濃縮至4%~5%可產(chǎn)出 120–130kg濃縮鈾，每公斤濃縮鈾約需6.25–8.85SWU，是商業(yè)化最成熟區(qū)域；濃縮至20%（研究堆）僅產(chǎn)出26kg，每公斤濃縮鈾約需45SWU；濃縮至90%（武器用途）產(chǎn)量銳減至5.6kg，每公斤濃縮鈾約需227SWU。
?氣體擴(kuò)散法是美國(guó)最早商用的鈾濃縮工藝，該技術(shù)需要極高的電力消耗。目前，全球范圍內(nèi)所有氣體擴(kuò)散裝置均已被第二代離心技術(shù)取代。
?氣體離心法在1940年代首次被驗(yàn)證可行，但當(dāng)時(shí)由于氣體擴(kuò)散法更為簡(jiǎn)單，故未投入工業(yè)化應(yīng)用。直到1960年代，氣體離心法作為第二代濃縮技術(shù)得以開(kāi)發(fā)并投運(yùn)。氣體離心法也以UF?氣體為原料，并利用鈾-235和鈾-238之間微小的質(zhì)量差進(jìn)行分離。UF?氣體被輸入一系列真空筒中，每個(gè)真空筒內(nèi)置一個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度為3–5米，直徑約20厘米。歐洲的離心機(jī)單臺(tái)產(chǎn)能為每年40~100SWU。當(dāng)轉(zhuǎn)子以50,000至70,000轉(zhuǎn)/分鐘的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，較重的鈾-238分子會(huì)向圓筒外緣聚集，較輕的鈾-235分子則集中在軸心附近。借助軸向的溫度梯度與逆向氣流，富含鈾-235的氣體在圓筒軸心處被提取，而貧鈾部分則沿邊緣排出。經(jīng)過(guò)初步分離后，濃縮的UF?氣體將送往下一階段進(jìn)行進(jìn)一步濃縮，而貧化的部分則返回前一階段循環(huán)使用。最終，濃縮鈾和貧鈾會(huì)分別從多個(gè)離心級(jí)中抽出，達(dá)到所需濃度。離心系統(tǒng)通常由多臺(tái)并聯(lián)的離心機(jī)組成，離心機(jī)的設(shè)計(jì)使用壽命約為連續(xù)運(yùn)行25年。
?激光濃縮工藝有望成為第三代鈾濃縮技術(shù)，有望降低能耗、降低資本成本和尾礦含量，從而帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。激光產(chǎn)生精確波長(zhǎng)的光，然后可用于增加由特定同位素組成的原子或分子種類(lèi)的能量（“激光激發(fā)”），從而改變其性質(zhì)并使其分離。