热门:从核电站卸出的放射性核废料，是怎么被安全地循环利用的？

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在火力发电厂，燃烧一堆煤，留下煤渣 在核电站，核燃料慢慢经过裂变反应排出不足燃料。 为了在火力发电厂不断供给煤炭，核燃料不能维持一定电力的情况下进行交换，核反应堆排出的核燃料被称为乏燃料。 但是，不是说“缺乏”无处不在，而是与烧煤后留下的煤渣不同，缺乏燃料中还蕴藏着很多宝物。 其中，通过提取96%左右的未燃铀和新产生的核燃料，可以重新制作原子能发电所需的燃料零件。 对核能快速增长的中国来说，这种铀资源的回收利用方法将大大消除“核燃料”的渴望。 据国际原子能机构( iaea )估计，中国有120万-170万吨的潜在铀资源，目前铀资源储量约为17万吨。 随着原子能机构的增加，中国对铀资源的控诉也越来越大。 根据核心集团地矿事业部的统计数据，中国预计每年产生2600吨天然铀供给缺口，到2030年将上升到10900吨。 对世界来说，天然铀也同样处于不应该供给的状态。 无论是从提高铀资源利用率，保障核能长期快速发展的立场，还是从减少核废料的立场出发，燃料不足后的解决都是核燃料循环中极其重要的环节。 但是，在巨大核能迅速发展的诉求下，中国的后解决能力亟需升级。 使用过的燃料中榨“铀”根据放射性，核废料分为高放废物和中低放废物。 其中，使用过的燃料具有极高的放射性，核电站采用的衣服、手套、废弃退役的仪器设备等是中低的废弃物。 对于中低放射废物，中国已经有了比较成熟的处理技术，无论是固体核废物还是液体核废物，先进行固化解决，然后放入200升不锈钢桶，放在地表附近的处理库。 现在中国建成了位于甘肃玉门的西北处理场和位于广东北部龙的华南处理场两个中低放废物处理场。 处置高放废物是世界性的课题 百万千瓦的火力发电厂，每年燃烧约330万吨煤，但同样容量的核电站，每年只使用30吨核燃料，燃料不足后，重量没有太大变化。 以百万千瓦的压水堆核电站为例，每年产生25-30吨的核不足燃料。 使用完的燃料中的很多放射性元素有数万年的半衰期，长的约210万年，短的近500年。 送到处理库之前，用过的燃料暂时保存在核电站的特殊硼池里。 现在国际上通行的燃料不足方法有两种。 一种是以美国为代表的“一次通过”开放核燃料循环方法，燃料不足在冷却、包装后，作为废弃物送到深地质层处理或长时间储藏。 在英法中等国家采取的闭式循环中，使用完的燃料在核电站的使用完的燃料池中储藏5~8年后，送到后解决工厂后解决。 作为后解决的一环，短缺燃料被切成小块，投入酸中溶解，提取有用的铀和钚再次作为燃料回收利用，剩下的废液在玻璃固化工厂固化，放入特制的废物罐中，送到永久处理场存档。 核燃料循环示意图 除了一次在闭式和循环的道路上好好地行走的国家以外，也有暂时储藏不足燃料的国家。 一般来说，原子能设备的铀资源利用率为0.6%左右，如果以后解决不足燃料，通过将“榨”出的铀在压力水中再循环一次，可以节约25%的天然铀。 如果这样循环多次，铀资源的利用率为1%； 如果以后解决得到的钚和铀丰富后剩下的铀作为快堆燃料，铀资源的利用率将从60%达到70%。 中国原子能科学研究院科学技术委员会原副主任顾忠茂根据世界当时核电站燃料不足排放量(约1万吨/年)的估算，按照“1次通过”的循环方法，世界上每6~7年进行相当于美国尤卡山库(设计仓库容量7万吨)的规模地质处置 如果全世界原子能发电机的容量增加一倍，就有必要每3~4年建设一次地质处理库，这显然是难以承受的负担。 另外，使用完的燃料中包含所有放射性核素的发热源，每单位体积的废弃物所需的处理空间很大。 与此相对，百万千瓦的压水堆核电站每年发生30吨燃料不足计算，如果以后解决的话，其高放废物可以浓缩到玻璃体中，放射性水平也大幅下降，“顽固”的长寿命放射性核素减少。 最脆弱的环节是关于后解决的建设，一位日本专家说，现在很多国家正在建设核电站。 就像吃食物一样，大家现在吃的是最好的部分，但对燃料不足后的解决考虑不够，有这样的比喻:如果急速发展，核能就不能继续急速发展。 对世界核电站建设规模稳居世界第一的中国来说，这种核电站建设与后解决的迅速发展之间的脱钩情况尤为明显。 到目前为止，中国建设核电站26座，投入商业运行的核电站25座，总设备容量为23.57gw (额定设备容量，1gw=1000mw，1mw=1000kw，1kw=1000w )，拥有年核电站设备容量。 随着原子能机构的建设和搬入，不足燃料的产生量和累积量呈逐年上升趋势。 根据相关统计数据，中国每年燃料不足的发生量累计达到3500吨，每年达到10000吨左右。 现在，中国没有建设商用大型燃料短缺后解决工厂，国内第一家，而且唯一的动力是燃料短缺后解决中间试验工厂建设在甘肃的核心404家工厂，中试工程的年解决能力不能充分满足中国燃料短缺后解决的诉求。 燃料不足后的解决/回收成为中国核燃料循环中最薄弱的环节。 法国是核燃料循环后端产业的先驱，世界上规模最大，技术最成熟，技术有最先进的商业用燃料短缺后解决和再循环工业，年解决能力达到1600吨，不仅满足国内的诉求，而且满足日本、西班牙、斯乌 美国为了防止核扩散停止了商业后解决活动，但没有停止后解决技术的开发。 印度是自20世纪50年代开始解决技术研究，继英、法、俄之后第四个运行商业后解决工厂的国家，钍燃料闭式循环路线和快速堆积后解决技术都处于先进水平。 中国商用后迫切需要解决大工厂的建设，不仅来自巨大的现实诉求，从长期来看，源于中国核电迅速发展的“压水炉-快堆-融合炉”三步快速发展战术。 快堆使用的燃料必须首先从压水堆使用过的燃料中提取，以后要解决大工厂，快堆成为“孤岛”，快堆的运行面临“无米煮饭”的不自然。 后来解决大工厂的设计和建设是一项高难度复杂的系统工程，时间跨度达15年以上。 “在快堆原子能系统中，快堆比心脏更好，核燃料循环比动脉更好。 中国原子能科学研究院科学技术委员会原副主任顾忠茂说:“如果后解决的能力不提高，快堆的规模也不会提高。” “在两腿行走紧迫的情况下，中国的自主开发与海外先进后解决工厂技术的引进同步进行。 上述核心404后解决中试工厂，年12月21日成功进行热调整，表明中国掌握了动力炉燃料不足后的解决技术。 因此，这个中试工厂的意义是通过核电站解决的过程流程。 检查和验证设备、仪器、仪表的可靠性和安全性。 为将来商业规模更大的后解决工厂积累设计经验、运行经验和建设经验 从某种意义上来说，核心404中试工厂的热调整成功也提高了中国引进海外后解决技术时的谈判能力，增加了谈判小费。 在去年5月的回答记者咨询中，国防科学技术工业局副局长、国家原子能机构副主任王毅韧明确定义了中国燃料短缺后解决能力的建设路径:一是继续完全配套中试工厂，建设中试工厂作为综合科研实验平台， 二是在后来解决中试工厂的基础上，展开科研攻关，优化主要技术，扩大重要设备，具备自主设计、自主建设、自主运营燃料不足后解决示范工厂的能力，依靠自主技术建设工业规模后解决工程 三是积极开展国际合作，多次以我为主，中外合作开展商业规模后，解决大工厂建设。 关键词是自主开发、中外合作、双脚行走。 在核心集团年末发布的“龙腾”科技创新计划中，拥有自主知识产权的200吨大型商用燃料短缺后解决示范工程纳入了前8项科技创新示范工程。 年，核心集团与世界核燃料循环后端的领导公司、法国阿海珐集团签署了大型商业后解决回收工厂项目的合作意向书，此后解决大工厂项目将采用国际先进后解决回收技术建设。 2030年投放后，具备每年800吨燃料不足后的解决能力。 今年6月末，在中法两国总理的共同证词下，核心集团总经理钱智民和阿海珐集团CEO顾菲( philippe knoche )在巴黎说:“关于中国核工业集团企业和阿海珐集团后解决/再循环工厂项目合同商务谈判的实务路线图 (本论文来自澎湃信息，因此越来越多的原始信息请下载“澎湃信息”app )