核燃料后处理现状与展望

张博文 任文浩

【摘 要】本文通过对核能发展的历程的回顾，和对核燃料后处理技术的分析等介绍了国内外核燃料后处理的现状，并简析了其发展方向，

【关键词】核燃料 新能源 辐射性

【中图分类号】TL76 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0071-01

0引言

众所周知，核能是当今世界上人类所能利用的新能源中，探究和开发程度较高的一种能源。由于核燃料能够大量利用，能够后续不断，而且能够产生巨大的能量，使其成为了20世纪50年代以来发展速度最快的新能源。但是，虽然核燃料不会产生有机染料所带来的空气污染，但是核废料具有令人生畏的辐射性，所以，核燃料的后处理则显得至关重要。

1.核能源发展简史

在核能还仍未被人类发现和使用前，人类所利用的主要能源是化学能、水能等。十九世纪末到二十世纪初，物理学又得到了进一步的发展，人类开始走入微观领域，关注粒子，这在理论上为核能的产生和利用创造了条件。

1942年12月2日，费米领导几十位科学家在美国芝加哥大学成功启动了世界第一座核反应堆，标志着人类从此进入了核能时代。如今核电站的发展迅猛程度超乎想象，核能源已逐渐成为人类生活中必须能源。

2.乏燃料管理

由于地球能源使用过度，人们不能不为了保证能源安全而转向核电，而核电也进入了一个积极发展期，但核燃料使用后的问题也随之而来。目前，对于乏燃料的管理，国际上主要有两种战略考虑：

2.1核燃料后处理工程

即应用自然科学原理和社会科学原理设计、验证工艺流程，研制适用的设备以实现物质转化并使物料闭式循环的系统工程。核燃料后处理工程在核化学工程和核燃料循环产业中有较重要的地位，核化学工程应用的科学原理、工艺过程及其设备、工艺参数的监测手段、放射性三废的处理与处置、辐射防护与核临界安全控制等理论和实践等等都得到了集中体现。

2.2一次通过战略

即核燃料使用后经过处理和包装后作为废物送入地球深层放置或长期储存，部分国家支持了这项任务，但是最后因为种种原因遇到了阻碍，所以逐渐向后处理战略转移。该方法虽然在经济性方面的确较好且核扩散风险低，但核废料的污染程度较高，对地质的影响较大且持久。

3.国际核燃料后处理厂现状

3.1日本

从1963 年日本开始利用核能。根据电力工业委员会（政府咨询组织） 所写的报告，核电生产能力将在2010 年增加到70GW，每年产生的乏燃料约1000～1500tU。1977 年运行的东海村后处理厂（TPR）截至2002 年底累积处理乏燃料约1009吨。

3.2美国

美国是最早建成军用和商用后处理厂的国家。在1974 年印度进行了所谓“和平核爆炸”之后，美国政府以防止核扩散为由，于1977 年冻结商用后处理厂运行，但其后处理技术研究始终未停。国际上已积累的运营经验表明，热堆乏燃料后处理已是一种成熟的工业技术。

核燃料后处理问题的发展方向

新世纪以来，主要核能国家如美国、俄罗斯、日本等国家均投入大量资金来探究后处理技术，那么综合目前的技术手段，21世纪的发展方向有以下几个方面：

（1）新型设备及配套系统的研发

设备是整个核燃料后处理的运行平台，依靠着完善的尖端设备，能够使核废料更加有效率也更加安全的进行后处理的任务。研发新型的后处理设备，提高安全性，实用性，经济型也一直是需要不断突破的难关。其配套的系统，也是其更有效率的运转的关键所在。自动化系统包括各类分析技术手段，要根据后处理设备的特点进行相应的研发。

（2）继续基础技术研发

Purex流程技术发明至今已有半个多世纪了，虽然在工业上得到了很好的推广使用，但中外科学家仍然在努力地研究中，研究范围也包括新的技术，这些基础研究是核燃料后处理提升的根基，只有把这些研究做好，才能更好的改进技术和流程。

（3）Purex强化流程

为建设大型动力堆燃料后处理厂，研究具有灵活、先进、实用、经济、安全、完善的新技术体系。即以改进的流程为基础，开展各项研究，其中包括优化循环方案，开发分离手段，提高整套工艺的实用性等研究。流程强化后希望尽可能的降低核废料的活度及体积；巩固加强防扩散技术；回收较长寿命的放射性核素等等。

（4）干法后处理研究

干法后处理方法虽然没有得到广泛的应用，但其显著的优点还是为科学界瞩目。该方法无辐射问题，且设备紧凑，核废料总量较少，可处理性高等。对于燃耗较高的核燃料后处理都有较大应用性，其诸多优点将在未来的研究中得以扩大和应用。

4.结束语

伴随着世界核技术高速发展，乏燃料后处理问题已经成为了核能发展的必经之路。找到一条全面，协调，可持续发展的道路才是世界核动力的长远发展途径。核能的可持续发展，需要充足的核燃料。为了更有效地利用铀钍资源，必须形成核燃料闭合循环。为实现核燃料闭合循环，应该加强研究和开发核燃料后处理技术，须世界科学进一步的探索。

参考文献

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