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核燃料進(jìn)入核反應(yīng)堆前要經(jīng)歷鈾礦開采、提取、精制、轉(zhuǎn)化、濃縮、燃料元（組）件制造等過程的加工。

由于鈾礦具有放射性，通過測(cè)量射線強(qiáng)度，可以計(jì)算鈾礦儲(chǔ)量和確定有無(wú)開采價(jià)值。鈾礦的開采分為常規(guī)采礦和化學(xué)采礦，總的原則是安全、合理、經(jīng)濟(jì)、最大限度地將鈾資源從地下回采出來(lái)。

鈾的提取必須用化學(xué)試劑把礦石中鈾的有用組分轉(zhuǎn)化為可溶性化合物，即把鈾從固相轉(zhuǎn)為液相，再經(jīng)固液分離把含鈾的浸出液與礦渣分離，然后用離子交換、萃取、沉淀等方法對(duì)含鈾濃度低、雜質(zhì)含量高的浸出液進(jìn)行鈾的濃縮、提取，制得不同形式的鈾化學(xué)濃縮物，亦即“黃餅”。由于八氧化三鈾是所有鈾氧化物中最穩(wěn)定的，易于長(zhǎng)期儲(chǔ)存，所以當(dāng)今世界鈾交易市場(chǎng)都是以八氧化三鈾的形式進(jìn)行交易的。因此有些國(guó)家還要把鈾化學(xué)濃縮物做進(jìn)一步加工處理和煅燒（700℃），冷卻后制成八氧化三鈾。

雖然鈾化學(xué)濃縮物在天然鈾含量上得到濃縮和提高，但是其中仍然有較多雜質(zhì)，因此必須將鈾化學(xué)濃縮物用硝酸溶解、過濾、萃取、反萃取、沉淀、結(jié)晶和煅燒，使鈾氧化物進(jìn)一步提純。這個(gè)過程稱為“鈾精制”，最終嚴(yán)格控制產(chǎn)品中吸收中子能力較強(qiáng)的鎘、鉬、鈦、鎢、鉭、礬等元素含量不超過10-3～10-4％；控制產(chǎn)品中吸收中子能力較弱的鋰、硅、鐵、鋁、碳等元素含量不超過10-2～10-3％。

經(jīng)過精制的鈾化合物還要通過“鈾轉(zhuǎn)化”過程轉(zhuǎn)化為天然氣態(tài)六氟化鈾。因?yàn)榱櫴俏ㄒ灰环N既穩(wěn)定又具有高度揮發(fā)性的鈾化合物，非常有利于下一步對(duì)鈾-235的濃縮，所以至今一直被用作富集工廠的供料。轉(zhuǎn)化過程一般是先將鈾氧化物轉(zhuǎn)化為四氟化鈾，再將四氟化鈾通過高溫氟化轉(zhuǎn)化為六氟化鈾。

“鈾濃縮”是我們?cè)谡麄€(gè)核燃料循環(huán)前端中最熟悉的一個(gè)環(huán)節(jié)。天然鈾中，鈾-235的富集度只有0.7%，鈾濃縮就是要利用鈾-235和鈾-238的原子核質(zhì)量數(shù)的微小差別將它們分離，達(dá)到富集鈾-235的目的。通常采用氣體擴(kuò)散法和氣體離心法，這樣我們就不難理解為什么需要“鈾轉(zhuǎn)化”來(lái)將固態(tài)的鈾氧化物轉(zhuǎn)化成氣態(tài)六氟化鈾了。

燃料元（組）件制造的過程首先以鈾濃縮廠生產(chǎn)的六氟化鈾為原料，通過化工轉(zhuǎn)化，制備二氧化鈾粉末，再將二氧化鈾粉末均勻、制粒、壓制、結(jié)燒、磨削、清洗、干燥，成為二氧化鈾陶瓷體。瓷芯塊為直徑1厘米，高度1厘米的圓柱體。幾百個(gè)芯塊疊在一起裝入直徑1厘米，長(zhǎng)度約4米，厚度為1毫米左右的細(xì)長(zhǎng)鋯合金材料套管內(nèi)，這就是燃料棒。燃料棒再與上下管座、格架和控制棒導(dǎo)向管組裝成壓水堆核電廠燃料組件。

除了廣泛適用于輕水堆、重水堆和快堆的陶瓷型核燃料，還有石墨慢化堆使用的金屬型核燃料，高溫氣冷堆使用的彌散體核燃料，以及熔鹽堆使用的液體核燃料等類型。