后處理效率對熔鹽堆燃料循環性能的影響

鄒春燕 伍建輝 余呈剛 朱貴鳳 蔡翔舟 鄒 楊 陳金根

1（中國科學院上海應用物理研究所 上海 201800）

2（中國科學院先進核能創新研究院 上海 201800）

液態熔鹽堆將核燃料溶解于高溫載體鹽，液態熔鹽既作為核燃料，同時也是堆芯冷卻劑，因而無需復雜的燃料制備工藝，大大降低了其制備成本。在線加料和燃料后處理是熔鹽堆區別于傳統固態反應堆的重要特征之一［1］。由于熔鹽具有流動性，通過物理和化學方法可實現堆內裂變產物的在線去除以及錒系核素的分離提取，能夠有效減少堆內中子吸收，從而提高中子經濟性。由此，熔鹽堆被認為是實現釷鈾閉式循環的理想堆型，并且在2002年被第四代國際論壇評選為6種先進核能系統之一［2?3］。2011年，中國科學院基于能源領域國家重大戰略需求，啟動了“未來新進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統”戰略性先導專項，成立了釷基熔鹽堆（Thorium Molten Salt Reactor，TMSR）中心，目標是研發第四代釷基熔鹽堆核能系統，解決熔鹽堆的關鍵技術挑戰，同時實現釷資源的高效利用［4?5］。

干法后處理技術是TMSR專項重點攻克的關鍵技術之一，主要目標是分離裂變產物，回收釷、鈾和載體鹽，并且返回堆芯循環利用，從而實現釷資源高效利用和放射性核廢料的最小化。目前，在干法后處理技術中，通常采用氟化揮發技術分離鈾燃料，采用熔鹽電解沉積技術實現釷燃料的分離，同時采用減壓蒸餾技術實現載體鹽的回收利用。通過回收TMSR 乏燃料中的Th、U 及載體鹽，特別是昂貴的7Li的分離和循環使用，可以極大提高反應堆運行的燃料利用率和經濟性。……