中国核燃料循环技术的现状研究

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1、我国先进核燃料循环技术的现状研究姓名：颜邦益班级：核化121班学号：20124150130口前，全世界核发电能力约350GW,每年产生的乏燃料约10500t,累计存量达到130000t。乏燃料中含冇大量的U、Pu、次量锕系元素(MA)和裂变产物(FP)，其中的锕系元素(如PU、Np、Am和Cm等)和长寿命裂变产物(LLFP)构成了对地球生物和人类环境主要的长期放射性危害。这一问题如不能妥善解决，则将制约核能的持续发展。近年来，国际上正在积极开展先进燃料循环体系或洁净核能体系的研究，其□标是降低核电生产成木，提高核

2、电生产体系的经济性；减少废物产生量，促成生态和谐；充分利用铀资源；确保核不扩散。一、燃料循环体系概念目前，国际上有2种核燃料循环方式，即“一次通过”(once2throughcycle)和“后处理燃料循环”(reprocessingfuelcycle)。所谓“一次通过”方式，是将乏燃料作为废物直接进行地质处置。由于乏燃料中包含了所冇的放射性核素，要在处置过程中衰减到低于天然钏矿的放射性水平，将需要10万年以上。所以，“一次通过”方式对环境安全的长期威胁“后处理燃料循环”方式是通过后处理将乏燃料中的U和Pu提取出来

3、进行再循环，以充分利用铀资源。后处理所产生的高放废液(HLUV)经玻璃固化后进行地质处置。由于玻璃固化废物中含宥所宥的MA和FP,其长期放射性危害依然存在。如粜将MA和LLFP从HLLW中分离出来，则所制得的玻璃固化废物存放103a左右后，其放射性毒性即可降至天然铀矿水平。如果将分离出的MA和LLFP通过嬗变使之转变成短寿命或稳定核素，则核能生产对环境可能造成的放射性危害可减到很低的程度。同吋，嬗变过程中所释放的能量也可以利用，从而进一步提高铀资源的利用率。MA和LLFP的分离婚变方案是对“后处理燃料循环”体系的

4、延仲，在此基础上，将形成“先进燃料循环”(advancedfuelcycle)体系。不同燃料循环方式下核废物长期放射性风险。“先进燃料循环”体系是对现冇核能生产及其燃料循环体系的进•-步发展，它是现冇的热堆燃料循环与将来的快堆或加速器驱动系统(accelerator2drivensystem,ADS)燃料循环的结合。随着快堆和ADS燃料循环的逐步引入，今后的先进后处理技术将同时处理热堆和快堆乏燃料以及嬗变靶件，实现U、Pu的闭路循环和MA的嬗变。与现有的燃料循环体系相比，先进燃料循环体系应具有更高的铀资源利用率、

5、更好的核能生产经济性、更佳的环境安全性以及更强的防核扩散能力。为此，今盾的燃料循环过程将进一步简化。例如，在满足快堆燃料循环要求的前提下，水法后处理可丌发“一循环”Purex流程，钚产品对FP的去污因子可降至103,这可能使投资费用降低1/2〜1/3,产品的强辐射还能提供防核扩散屏障。如果今后干法后处理能够实现工业化，则具有更好的经济性和防核扩散能力。盾处理的去污水平降低要求C，相应的燃料元件的制备过程必须实现远距离操作，由此导致的费用上升可以通过简化燃料元件制备工艺得以补偿。燃料循环过程中产生的Pu、MA和LL

6、FP,将在快堆或ADS中燃烧或嬗变，以减少其长期放射性危害，保证环境安全，并利用燃烧过程屮释放的能量。“先进燃料循环”可以通过I述途径实现：运行现冇的热堆核电厂及其相关的燃料循环设施（乜拈后处理），实现U和Pu的再循环；从乏燃料中除了分离U和Pu外，进一步分离出MA和LLFP,将其制成燃料或靶件，利用快堆或ADS进行嬗变。日木将这种燃料循环方式称为“双重燃料循环”（doublestratafuelcycle）。需要指出的是，尽管“先进燃料循环”体系极大地消除了长寿命核素的放射性危害，但最终仍不可避免地会产生需耍地

7、质处置的废物。分离嬗变是“先进燃料循环”体系的重要组成部分。分离研究进展冇关分离嬗变的探索性研究始于70年代，但围绕这一研究，一直存在和当大的争议。自从80年代末和90年代初法国和H木分别提出SPIN（separation2incineration）计算和OMEGA（optionsmakingextragainsfromactinides）计划以G，分离婚变研究在全世界重新得到重视，并取得了较大进展。二、国内外核燃料循环关键技术研究现状目前国呩上闭式热堆核燃料循环技术已经成熟，并已形成完整的工业体系，其屮前段技术

8、已形成多样化的国际市场，燃料循环后段则主要由网家主导。国际上快堆核燃料循环（除M0X燃料制造之外）尚处于研究开发阶段，离商业应用仍需20-30年时间。我国于上世纪60-70年代建立的军工核燃料循环体系无法满足我国核能发展的需求。我国在核燃料循环前段尽管己具备工业生产能力。但在铀矿勘查、矿冶、铀浓缩、高性能燃料组件制造等技术方面仍需改进和提高。我国在核燃料循环后段方面与国外