天然鈾礦中能夠產(chǎn)生裂變反應(yīng)的U235僅占0.7%,不能做為核燃料使用，必須經(jīng)過各種加工過程將其濃縮到2%~4%U235的產(chǎn)品供反應(yīng)堆使用，經(jīng)反應(yīng)堆運(yùn)行后，乏燃料中的未燃耗的U235和新生產(chǎn)的Pu239需經(jīng)再處理工藝循環(huán)將其回收。鈾礦開采一水冶一濃縮一反應(yīng)堆一化學(xué)再處理等構(gòu)成了核燃料工業(yè)的完整系統(tǒng)，在整個核燃料循環(huán)過程中，大量使用不銹鋼和耐蝕合金材料，如果沒有相適應(yīng)的不銹鋼材料就不可能有現(xiàn)代化的核燃料工業(yè)。
1. 鈾的水冶
鈾礦經(jīng)過堿或酸洗→溶劑浸出→溶劑萃取→脫硝工序，最終形成U3O8.在上述工藝過程中的不銹鋼材料使用情況見表2-9。由于用堿浸出，腐蝕性較弱，使用普通鋼即可，但液一氣介面處使用316不銹鋼制作擋板，可防止硫化物飛濺而產(chǎn)生點蝕。在使用硝酸浸出時，使用抗晶間腐蝕的18-8型奧氏體不銹鋼。當(dāng)用硫酸浸出時，需使用含鉬或鉬銅復(fù)合的Cr-Ni奧氏體不銹鋼，在存在磨蝕的條件應(yīng)使用沉淀強(qiáng)化的奧氏體不銹鋼。
2. 鈾的精制
將水冶廠生產(chǎn)的U3O8轉(zhuǎn)換成UF4,再將UF4轉(zhuǎn)換成UF6,在實際生產(chǎn)中存在濕法和干法兩種工藝。
干法生產(chǎn)UF4的主要工藝流程如下：
在整個工藝過程中，設(shè)備材料將遭到硝酸、硝酸蒸汽、UO2(NO3)2的腐蝕，所使用的材料視工序環(huán)節(jié)有所不同，見表2-10。
3. 鈾的濃縮
氣體擴(kuò)散法分離U235,壓縮機(jī)的隔離套使用0Cr35Ni65Al。離心分離高速施轉(zhuǎn)筒使用馬氏體時效鋼。
4. 核燃料再處理
將反應(yīng)堆用過的乏燃料或?qū)⑸a(chǎn)堆照輻的核燃料經(jīng)化學(xué)處理分離U和Pu,并將危險的核分裂生成物分離的化學(xué)加工過程稱核燃料再處理，亦稱后處理。
核燃料再處理，當(dāng)前成熟的工藝是水法，其回收過程由燃料元件脫殼、燃料溶解和燃料的分離和回收三部分組成。最后一部分的材料問題可參見鈾的精制部分。在前兩部分，其工藝介質(zhì)具有強(qiáng)烈的腐蝕性，因此核燃料后處理工廠的裝置和管線、泵、閥門幾乎是由不銹鋼和耐蝕合金堆砌而成。因工藝介質(zhì)條件不同所選用的材料也存在差異，見表2-11。
a. 燃料芯的溶解
通常采用與脫殼相同或相似的溶液進(jìn)行溶解。在溶解金屬鈾、氧化鈾和鈾一鋁燃料時，廣泛使用硝酸，溶解器材料一般使用0Cr23Ni13Nb、00Cr19Ni10和Car-penter20 合金。
b. 高放廢液處理裝置
高放廢液是核燃料再處理循環(huán)中各種廢氣、高放射性廢液的混合介質(zhì)，其腐蝕性非常強(qiáng)烈，常常含有HNO3、硫酸根、鐵離子的成分，處理這種廢液應(yīng)嚴(yán)防設(shè)備泄漏，以免污染環(huán)境，裝置的材料為00Cr18Ni9和00Cr25Ni20Nb,后者耐蝕性最佳，正在運(yùn)行的后處理廠均以它為反應(yīng)器（蒸發(fā)濃縮）的結(jié)構(gòu)材料。
