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【三海一核】哈尔滨工程大学
【科普】探秘核燃料循环的“生死轮回”
16-11-26 作者:佚名   编辑:李喆

啥是核燃料循环?

浅显地讲,核燃料循环指的是,核燃料从“生”到“死”所阅历的一系列进程。它最早在铀矿石中诞生,然后经过挖掘、加工提纯浓缩后,被制成燃料元件送到反应堆中“燃烧”,像极了石头缝里蹦出来的孙悟空,历经炼丹炉的千锤百炼。好像孙悟空练就了“光芒四射”的火眼金睛,核燃料经过反应堆燃烧之后也极具放射性,这即是所谓的乏燃料。

根据不一样的循环战略,接下来对待乏燃料的方法是不一样的,有些国家视之为核废料,也有些国家以为其并非一无可取。但不管是哪种循环战略,终究一步,对宣判“逝世”的核燃料进行终究处置都是有必要的。

两种核燃料循环战略:开式 or 闭式

当今世界上有两种核燃料循环战略,一种是开式循环,一种是闭式循环。两者之间的首要差异就在于何时宣判核燃料的“逝世”。

开式燃料循环:在核燃料经过反应堆燃烧,构成乏燃料之时,即宣判了核燃料的逝世,然后将其作为“核废料”进行“土葬”。

闭式燃料循环:与开式循环不一样,乏燃料的构成并不意味着核燃料“生命的告终”。乏燃料中的有用的成分如铀、钚等元素能够进行提取再次循环使用,然后进入到下一个“生命轮回”。而剩余的不能再次使用的元素直接进行“土葬”,或许使用当时正在开发的“燃烧”技能(嬗变技能)进行“火化”后再“土葬”。

由此可见,开式循环与闭式循环的差异首要体现在对乏燃料的处理上:开式循环把乏燃料视为核废料,而闭式循环则以为乏燃料中有“宝物”,应取其精华,去其糟粕。

各首要核电国家的核燃料循环战略

像法国、俄罗斯、英国、日本、印度、比利时、我国等首要核电大国都坚持选用闭式循环路途。但并非都具有乏燃料的后处理才能,现在只要少量国家在本土建成配套的核燃料循环体系,法国是其中之一。

世界各国商业后处理才能

现已建成的法国阿格后处理厂年处理可到达1700 吨,已安全运转45年,后处理才能不只满足国内需求,还能够为日本、西班牙、瑞典等其他国家供给效劳。因而,法国常常变成世界同行的参照。

除了“开式循环”和“闭式循环”外,还有一种不能称之为挑选的挑选,即是“等等看“。“等等看”即是看核电开展的局势,怎样最“有利”就怎样干。而实际上,这种投机取巧的观望情绪看似“聪明”却不利于疑问的处理。照此开展下去,乏燃料逐年堆积,安全隐患极大。

我国坚持走核能可持续开展之路

早在上世纪80年代,我国就已坚定地提出了核能开展“三步走”(即压水堆-快堆-聚变堆)的可持续开展路途,并确定了核燃料闭式循环战略。国防科工局会同有关部门拟定了“中试规划-演示规划-工业规划”的开展路途。现在国内唯一一家有才能实行后处理项目的公司中核集团变成这一路途的首要推动者。

面临国内乏燃料后处理的急迫局势,我国历经20余年苦难,自立设计和建设的乏燃料后处理中试厂总算在2010年末热试成功,为后续设计、缔造商用后处理厂供给了必要的设计根据和运转经历。在自立研制的一起,我国和法国也一向就后处理大厂的技能引进和协作进行谈判,估计在2030年建成具有800吨乏燃料后处理大厂。

除了坚持闭式燃料循环战略之外,我国还积极开展核废料“别离-嬗变”研讨,也即是上面说到的“火葬”技能,即首先将乏燃猜中的铀与钚别离出来收回使用,然后经过“嬗变”将乏燃猜中长寿数、高放射性裂变产品和次锕系元素变为中短寿数、低放射性或安稳核素,这么放射性持续时间将减小为300-700年,终究需求深地质埋藏的废料将减小为一次经过的1/50。要到达嬗变的条件,中子速度需求到达9900000米/秒,而一般核电站内参加核反应的中子速度仅约为2200m/s,研讨标明这么的条件能够在“快中子反应堆”和“强中子源驱动的次临界反应堆体系”完成,而这两种体系现在在我国都在开展研讨。

值得指出的是,在本年4月份,国家发改委、国家动力局下发的《动力技能革命创新行动计划(2016-2030年)》中,清晰将“乏燃料后处理与高放废物安全处理处置技能创新”作为重点任务之一。为完成核能的可持续开展,我国正在尽力啃下“后处理”这块硬骨头。


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