核燃料后處理現狀與展望

張博文 任文浩

【摘 要】本文通過對核能發展的歷程的回顧，和對核燃料后處理技術的分析等介紹了國內外核燃料后處理的現狀，并簡析了其發展方向，

【關鍵詞】核燃料 新能源 輻射性

【中圖分類號】TL76 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0071-01

0引言

眾所周知，核能是當今世界上人類所能利用的新能源中，探究和開發程度較高的一種能源。由于核燃料能夠大量利用，能夠后續不斷，而且能夠產生巨大的能量，使其成為了20世紀50年代以來發展速度最快的新能源。但是，雖然核燃料不會產生有機染料所帶來的空氣污染，但是核廢料具有令人生畏的輻射性，所以，核燃料的后處理則顯得至關重要。

1.核能源發展簡史

在核能還仍未被人類發現和使用前，人類所利用的主要能源是化學能、水能等。十九世紀末到二十世紀初，物理學又得到了進一步的發展，人類開始走入微觀領域，關注粒子，這在理論上為核能的產生和利用創造了條件。

1942年12月2日，費米領導幾十位科學家在美國芝加哥大學成功啟動了世界第一座核反應堆，標志著人類從此進入了核能時代。如今核電站的發展迅猛程度超乎想象，核能源已逐漸成為人類生活中必須能源。

2.乏燃料管理

由于地球能源使用過度，人們不能不為了保證能源安全而轉向核電，而核電也進入了一個積極發展期，但核燃料使用后的問題也隨之而來。目前，對于乏燃料的管理，國際上主要有兩種戰略考慮：

2.1核燃料后處理工程

即應用自然科學原理和社會科學原理設計、驗證工藝流程，研制適用的設備以實現物質轉化并使物料閉式循環的系統工程。核燃料后處理工程在核化學工程和核燃料循環產業中有較重要的地位，核化學工程應用的科學原理、工藝過程及其設備、工藝參數的監測手段、放射性三廢的處理與處置、輻射防護與核臨界安全控制等理論和實踐等等都得到了集中體現。

2.2一次通過戰略

即核燃料使用后經過處理和包裝后作為廢物送入地球深層放置或長期儲存，部分國家支持了這項任務，但是最后因為種種原因遇到了阻礙，所以逐漸向后處理戰略轉移。該方法雖然在經濟性方面的確較好且核擴散風險低，但核廢料的污染程度較高，對地質的影響較大且持久。

3.國際核燃料后處理廠現狀

3.1日本

從1963 年日本開始利用核能。根據電力工業委員會（政府咨詢組織） 所寫的報告，核電生產能力將在2010 年增加到70GW，每年產生的乏燃料約1000～1500tU。1977 年運行的東海村后處理廠（TPR）截至2002 年底累積處理乏燃料約1009噸。

3.2美國

美國是最早建成軍用和商用后處理廠的國家。在1974 年印度進行了所謂“和平核爆炸”之后，美國政府以防止核擴散為由，于1977 年凍結商用后處理廠運行，但其后處理技術研究始終未停。國際上已積累的運營經驗表明，熱堆乏燃料后處理已是一種成熟的工業技術。

核燃料后處理問題的發展方向

新世紀以來，主要核能國家如美國、俄羅斯、日本等國家均投入大量資金來探究后處理技術，那么綜合目前的技術手段，21世紀的發展方向有以下幾個方面：

（1）新型設備及配套系統的研發

設備是整個核燃料后處理的運行平臺，依靠著完善的尖端設備，能夠使核廢料更加有效率也更加安全的進行后處理的任務。研發新型的后處理設備，提高安全性，實用性，經濟型也一直是需要不斷突破的難關。其配套的系統，也是其更有效率的運轉的關鍵所在。自動化系統包括各類分析技術手段，要根據后處理設備的特點進行相應的研發。

（2）繼續基礎技術研發

Purex流程技術發明至今已有半個多世紀了，雖然在工業上得到了很好的推廣使用，但中外科學家仍然在努力地研究中，研究范圍也包括新的技術，這些基礎研究是核燃料后處理提升的根基，只有把這些研究做好，才能更好的改進技術和流程。

（3）Purex強化流程

為建設大型動力堆燃料后處理廠，研究具有靈活、先進、實用、經濟、安全、完善的新技術體系。即以改進的流程為基礎，開展各項研究，其中包括優化循環方案，開發分離手段，提高整套工藝的實用性等研究。流程強化后希望盡可能的降低核廢料的活度及體積；鞏固加強防擴散技術；回收較長壽命的放射性核素等等。

（4）干法后處理研究

干法后處理方法雖然沒有得到廣泛的應用，但其顯著的優點還是為科學界矚目。該方法無輻射問題，且設備緊湊，核廢料總量較少，可處理性高等。對于燃耗較高的核燃料后處理都有較大應用性，其諸多優點將在未來的研究中得以擴大和應用。

4.結束語

伴隨著世界核技術高速發展，乏燃料后處理問題已經成為了核能發展的必經之路。找到一條全面，協調，可持續發展的道路才是世界核動力的長遠發展途徑。核能的可持續發展，需要充足的核燃料。為了更有效地利用鈾釷資源，必須形成核燃料閉合循環。為實現核燃料閉合循環，應該加強研究和開發核燃料后處理技術，須世界科學進一步的探索。

參考文獻

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