2 尾料浓度决定天然铀消耗与分离功的需求

•铀浓缩的原料是从转化工厂获得的六氟化铀（UF₆）。浓缩后将形成两类UF₆：一类是浓缩产品，含有较高浓度的铀-235（U-235），将用于制造核燃料；另一类是“尾料”，含有较低浓度的U-235，被称为贫铀（DU）。尾料浓度（即U-235的含量）是一个重要参数，它间接决定了为了达到特定产品浓度，需要对一定量的铀进行多少“分离功”。原料中U-235的浓度可能因来源不同而变化。天然铀中的U-235浓度约为0.7%，而回收铀大约为1%，尾料浓度通常为0.25%–0.30%。

•浓缩厂的产能以“分离功单位”（SWU）计量。SWU表示：相对于处理的铀量所需的能量输入，浓缩程度（即U-235同位素相对于其余部分的浓度提升），以及剩余部分（即尾料）中U-235的去除程度。SWU的单位严格为“千克分离功单位”，用来衡量当进料与产物量以千克计时，为实现一定程度的浓缩所需的分离功。

随U235丰度升高，单位成品所需分离功越高，单位天然铀所需的分离功也越高。根据WNA数据，1吨天然铀浓缩至4%~5%可产出 120–130kg浓缩铀，每公斤浓缩铀约需6.25–8.85SWU，是商业化最成熟区域；浓缩至20%（研究堆）仅产出26kg，每公斤浓缩铀约需45SWU；浓缩至90%（武器用途）产量锐减至5.6kg，每公斤浓缩铀约需227SWU。

•气体扩散法是美国最早商用的铀浓缩工艺，该技术需要极高的电力消耗。目前，全球范围内所有气体扩散装置均已被第二代离心技术取代。

•气体离心法在1940年代首次被验证可行，但当时由于气体扩散法更为简单，故未投入工业化应用。直到1960年代，气体离心法作为第二代浓缩技术得以开发并投运。气体离心法也以UF₆气体为原料，并利用铀-235和铀-238之间微小的质量差进行分离。UF₆气体被输入一系列真空筒中，每个真空筒内置一个转子，转子长度为3–5米，直径约20厘米。欧洲的离心机单台产能为每年40~100SWU。当转子以50,000至70,000转/分钟的高速旋转时，较重的铀-238分子会向圆筒外缘聚集，较轻的铀-235分子则集中在轴心附近。借助轴向的温度梯度与逆向气流，富含铀-235的气体在圆筒轴心处被提取，而贫铀部分则沿边缘排出。经过初步分离后，浓缩的UF₆气体将送往下一阶段进行进一步浓缩，而贫化的部分则返回前一阶段循环使用。最终，浓缩铀和贫铀会分别从多个离心级中抽出，达到所需浓度。离心系统通常由多台并联的离心机组成，离心机的设计使用寿命约为连续运行25年。

•激光浓缩工艺有望成为第三代铀浓缩技术，有望降低能耗、降低资本成本和尾矿含量，从而带来显著的经济优势。激光产生精确波长的光，然后可用于增加由特定同位素组成的原子或分子种类的能量（“激光激发”），从而改变其性质并使其分离。