乏燃料熔鹽電解后處理動力學模型研究

衣 峰，周文濤，王德忠

（上海交通大學，上海 200240）

核能是重要的清潔能源之一，核電可以很大程度地代替化石燃料發電從而減少溫室氣體的排放。核能的可持續發展必須解決鈾資源的有限性和高效廢物的處理和處置這兩大主要問題［1］。通過對乏燃料的后處理，可以實現錒系元素和裂變產物的分離。將回收的鈾和钚制成钚鈾氧化物混合燃料（MOX燃料）加以重新利用，可以大幅度提高鈾資源的利用率，同時可以將高放廢物的體積和毒性周期降低1～2個數量級［2］。

乏燃料干法后處理技術是第四代后處理技術，具有耐輻照、流程簡單、防止核擴散等優點［3］。在20世紀80年代中期，隨著快堆技術的迅速發展，美國加大了對干法后處理的研究。該研究集中于金屬快堆中錒系鋯合金燃料的回收。截止2007年，美國愛達荷國家實驗室（INL）已經運用高溫冶金工藝處理了7 t的乏燃料。該技術還被提議用于分離錒系元素［4］，以便在加速器驅動的核廢物嬗變（ATW）系統中回收利用。

隨著中國核電裝機容量的快速增加和快堆技術的迅速發展，發展乏燃料的干法后處理技術變得越來越重要。典型的干法后處理技術包括熔鹽電解法、氟化揮發法、熔鹽萃取法等，其中熔鹽電解法是乏燃料干法后處理技術中最具前途、最具代表性的技術，對中國實現快堆核燃料閉式循環具有重要意義。中國在《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030）年》中明確提出重點研發與攻關適用于快堆等的干法后處理技術，到2030年建成具備公斤級的熔鹽電解分離鈾、钚實驗裝置。……