乏燃料处理 核能良性发展的后路

wangchuming

对于一个国家来说，独立自主开发利用核能，不是光建核电站就行了，必须依赖于一个完整的核工业体系。而一个国家之右掌握了核燃料循环各环节的全部核心技术和建造核反应堆的技术，才能独立自主地发展核能和核科学技术事业，才算拥有了完整的核工业体系。由此来看，核电站所产生的乏燃料的处理，同这个循环中的其他环节是一样重要的，它直接影响着一个国家核工业能否持续、健康的发展。
乏燃料后处理，能源战略的正确选择
      起步于20世纪50年代的中国核工业，经过几十年的努力，已建立起了较为完整的核工业体系。进入20世纪80年代，中国经济进入了新的发展时期，中国的核工业也进入了以开发应用核电为标志的新的发展阶段，截至今年5月份，我国已经投入运营的核电机组达到10个，总的装机容量达到800万千瓦。为满足未来中国经济发展对电力的需求，我国核电在今后的15年里将进入一个相对快速的发展阶段，预计到2020年我国的核电装机容量可望接近4000万千瓦。
      核电的快速发展以及核电机组的增多，带来的一个直接问题就是乏燃料产生速度力帔。按照当前的发展速度，预计到2010年我国积累的乏燃料将达到1000吨，而到了2020年以后，预计每年都将卸下近千吨乏燃料。也就是说，如果我国核电中长期发展规划能够按时实现，到时候一年产生的乏燃料就相当于之前15年产生的乏燃料总和。到那时，当前看来还不太紧迫的乏燃料处理问题，将直接影响着核电的整体发展战略。
      核电站使用的核燃料主要由可裂变材料和可转换材料组成。反应堆中“烧”(即发生裂变)的是可裂变材料，并在裂变过程中主要产生三个效应：释放大量的热量，即核能；产生裂片，裂片的累积会阻碍可裂变材料的进一步裂变，累积到一定程度，可使裂变难以发生，即成为乏燃料；可转换材料转换为可裂变材料，  这是核燃料增殖的基础。
       根据一个国家核能战略的不同，以及技术方面的差异，针对反应堆卸下的乏燃料都有不同的管理措施，主要包括两大类。第一类措施就是后处理战略，对乏燃料中所含的大部分有用核燃料进行分离并回收利用，裂变产物和次锕系元素固化后进行深地质层处置或进行分离嬗变，这是一种闭路核燃料循环。其特点是铀资源利用率提高，减少了高放废物处置量并降低其毒性，但缺点是费用可能较高，可生产高纯度的钚，有核扩散的风险。经过后处理的乏燃料即核废料，可以通过深层掩埋的方法处置。第二类就是一次通过战略。即乏燃料经过冷却，包装后作为废物送人深地质层处置或长期贮存，美国曾经支持此战略，但其最终处置场尤卡山项目碰到了困难，现在美国已转向了后处理。该战略特点是费用可能较低，概念简单；无高纯钚产生，核扩散风险低。但缺点是废物放射陆及毒性高，延续时间长达几百万年；目前没有工业运行经验。
在乏燃料后处理方面，要有一个中长期规划
      早在1983年我国对核电发展做出总体规划时，就确定了发展核电必须相应发展后处理的战略。由此可见，在乏燃料的管理方面，后处理一直是我国的既定战略，而从现实出发，后处理也是必需的选择：首先，发展后处理工业是保证我国核电可持续发展的重要环节，因为我国的铀矿资源本身就不丰富，随着核电建设的加速，对核燃料的需求必将大幅增加。后处理的主要目的就是回收乏燃料中宝贵的可裂变材料和可转换材料，以便再制造成新的燃料元件。而当前压水堆核电站乏燃料中铀235的含量不低于1．3％，远高于天然铀中0．7％的含量，此外还有新生的钚239。通过后处理可从乏燃料中回收有用的铀和钚，再制成U02或MOX燃料返回热堆或快堆使用，大大提高铀资源的利用率。据专家测算，将后处理得到的栅口钚返回压水堆中使用可节省天然铀近三分之一。如果能实现快堆和后处理的核燃料闭式循环，铀资源利用率可提高60倍左右，其次，后处理能够大大减少需长期深地质层的核废物体积，而且可使最终废物的放射性大幅度降低。经过对比，动力堆卸出的乏燃料如果直接长期深地层处置，其所含的高放射性废物量约为经过后处理的乏燃料的四倍。按照目前后处理工艺技术的水平，铀、钚的回收率可达99．75％，使最终处置废物的放射性毒性降低一个数量级。
      我国的乏燃料处理技术研究起步于20世纪70年代，但是当时主要用于试验核废料的处理，以及军用核废料的处理，所以要求的处理能力不高。筋口上当时对未来核电高速发展的认识不足，所以尽管国家很早就确立了乏燃料后处理战略，但是与核电技术相比，我国的乏燃料处理技术更为落后，并一度陷于停顿。进入20世纪90年代后期，随着核电的快速发展，乏燃料处理能力包括处理技术已经远远不能满足现实需要，我国同国际先进水平间的差距日益明显。所以，我国的乏燃料处理也必须有一个相应的中长期发展规划，这个规划中应包括乏燃料处理总的战略。新的乏燃料后处理技术的研究、乏燃料后处理工业化能力建设，以及能够与当前压水堆核电站配套发展，可以实现核燃半：㈠闭式循环的快堆核电站的发展战略。署从多方面入手，提升乏燃料后处理技术和能力   
       目前，世界上在乏燃料后处理方面做的比较好的当属法国，这也是法国在世界民用核能领域占有极重要地位的原因之一。法国每年的乏燃纠•后处理能力达到1600吨，而全世界每年总的乏燃料后处理能力才2500吨多一点，法国就占了60％，这不但解决了法国每年的乏燃料堆积问题，还为法国带来了巨大的经济利益以及处理技术水平的提升。
      法国乏燃料后处理主要包括三个步骤：第一步是接收。反应堆使用完的乏燃料元件从堆芯内取出后÷先要在核电厂现场存放若干年，侍元件继续冷却和放射性衰减到一定程度后，方可采用特制运输容器运至处理厂。第二步是贮存，已运至处理厂的乏燃料元件通常还需在专用水池内再存放几年。第三步是处理，首先将元件切割成碎段，然后进行溶解。目前法国采用的处置方法主要有两种，即玻璃固化法和压实法。其中，玻璃固化法用于处理封存包含了99％放射性的裂变产物，而对于放射性水平较低的元件包壳，以及其他结构材料，则采取压实法进行处理。最后，将处理过的废物进行短期贮存后，发送至存放场进行最终处置。
      法国在乏燃料后处理方面的成功经验值得借鉴。当前我国亟需解决的问题就是处理技术和工艺水平的提高，在解决这个问题的基础上方能实现处理能力的大幅提升。而要解决上面的问题，首先国家就要对乏燃料后处理有一个总的规划，在资金投入上改变以往针对具体事情具体投资的方法，应该加大基础技术研究方面的投资。其次是人才的培养，要改变长期以来核能技术领域后处理人才不重要的错误观点，特别是国家民用核政策的模糊和不连续性，也容易导致人才培养的断档，出现了用时无人的尴尬局面。
       在乏燃和管理方面，我国之所以选择后处理这条路子，目的就是要提高资源的利用率，实现核能的长期可持续发展。从这方面来说，大力发展快堆核电站与这个根本原则是相符的，而快堆核电站则可以实现资源的高效利用。热堆核电站乏燃料经后处理提取的铀和钚，只有在快堆中多次循环，将大部分铀238燃烧掉，才能使铀资源利用率提高5c～6c倍，核废物的体积和毒‘陆降低1n倍以上。这意味着，采用快堆技术及其相应的先进核燃料闭合循环，可以使地球上巳知常规铀资源利用几千年。正因为如此，以美国为首的国际第四代核能系统路线图将快堆及其燃料循环列为核能发展的主要方向，俄罗斯普京总统也曾在新千年峰会上倡议发展快堆核能系统，足见核裂变能的可持续发展寄厚望于快堆及其燃料闭合循环。我国在快堆方面的研究本就落后于俄、法、美等国家，所以要在快堆的商业化方面尽早做出部署，一旦技术成熟，可以从大型实验堆直接过渡到商业堆，从而赢得时间，缩短与世界的差距，争取在203(．)年左右实现快堆的商业化运行。
      据国内椭稣g用领域的—位专家说，由干我国核废料的绝对量远远少于核能利用大国，我国目前还没有感受到核废料存储空J司上的压力。但是尽管觋在压力不大，恸口果现在不考虑以后的压力，根据现行2(，20核电中长期规划，随着核电站的不断上马运营，压力就啪巨会在若干年后产生并显现出来，所以，在乏燃料后处理方面，要早做准备，末雨绸缪，为将来核电的高速发展铺好—条后路。

xxhjym

xsh1233

如何处理发然；料

stars0463

不错，顶了啊

teiman

看看，准备往核电发展。先谢咯

lsy492

不容易呀，中国人要是把精力都放在如何奔仕途，还能出什么成果啊！

lvjhlvjh

学习并收了！

wbx0725

我正在收集核废料处理的有关资料，有谁能提供，QQ是786098181

tbyzy

bucuo