火电厂利用煤燃烧放出能量来发电，煤是火电厂的燃料。那么，核电站的燃料是从哪里来的，又是以什么样的方式循环呢？

压水堆核燃料循环示意图

一、核燃料循环前段——核燃料从哪里来？

核燃料的主要成分是铀，天然铀是以矿石形式存在的。铀矿经过勘探开采、水冶、铀转化与铀浓缩等过程，最终送往核燃料加工厂制造出核燃料元件。这些进入反应堆前的工业处理过程，统称为核燃料循环前段。

1）铀的开采与水冶

与煤矿的开采类似，铀矿的开采包括露天开采或地下开采。铀矿送到水冶厂中，利用化学溶液溶解矿石来提取铀，即铀的水冶过程。某些情况下也可以采用原地浸取的开采方式——利用化学溶液直接溶解矿带提取铀。

2）铀的精制与转化

水冶得到的提取液，含有铀以外的杂质，经过离子交换、萃取及溶解沉淀提纯，得到铀的精炼物。将此精炼物进一步纯化，并将铀转化成铀的氟化物（UF6），用作浓缩铀-235的原料。

3）铀的浓缩

天然铀中铀-235的丰度仅为0.71%，而大多数运行核反应堆必须使用铀-235丰度为2-5%的核燃料。工业上常用的铀浓缩方法有气体扩散法和气体离心法。激光同位素分离法，目前也在工业开发中。

4）燃料元件制造

浓缩后的六氟化铀经过化学处理转化为二氧化铀粉末，再将其压成块状送入高温炉中烧结成密实的燃料芯块。将芯块放入包壳管中密封，焊接制成燃料棒。按照反应堆燃料要求将燃料棒进行组装，即可得到核燃料组件。

二、堆内核燃料利用——核燃料的“燃烧”

在核电厂中，反应堆内核燃料发生反应放出能量。核燃料一般在堆内使用2-4年，就要更换新的燃料。从反应堆内卸出的核燃料，称为“乏燃料”。一台百万千瓦级的压水堆机组，每年大概消耗30吨核燃料。

三、核燃料循环后段——乏燃料怎么处理？

核燃料循环后段，是燃料元件从反应堆卸出后的一系列工业活动的统称，包括乏燃料中间贮存、乏燃料后处理、铀的转化与再富集、铀/钚再制成核燃料、放射性废物处理处置等。

1）乏燃料中间贮存

乏燃料从堆内卸出后，必须存放一段时间冷却并降低其放射性。核电厂一般都设置有存放乏燃料的设施——乏燃料水池。

2）乏燃料后处理

乏燃料后处理，主要是回收乏燃料中的钚和铀，充分利用核燃料资源。经过后处理，乏燃料中约95%的物质可以回收再用作核燃料，剩余的物质为高放射性废物。高放射性废物必须严格按照国家相关法律法规进行处理处置。

3）铀/钚的再利用

后处理中分离出来的铀，可以再转化成UF6经浓缩富集后制成核燃料；钚可以直接制成核燃料供反应堆使用。