聚变裂变混合乏燃料焚烧堆FDS-SFB燃料循环方案设计与分析

陈 艳，王明煌，蒋洁琼，FDS团队

（1．中国科学院核能安全技术研究所，安徽 合肥230031；

2．中国科学技术大学核科学技术学院，安徽 合肥230027）

核能是目前最有可能解决能源问题的途径之一，聚变驱动次临界堆不仅可解决裂变核燃料的有限性和产生的乏燃料问题，还有望使聚变能得到提前应用。国际上对聚变驱动次临界堆的研究一直非常关注。FDS团队近期提出了聚变裂变混合乏燃料焚烧堆（FDS-SFB，以下简称 SFB）［1］概念，主要用来焚烧裂变电站卸出的乏燃料，是集能量输出、核燃料增殖和废料嬗变三种功能为一体的先进核能系统［2－10］。

燃料循环设计是反应堆概念设计的重要组成部分。核燃料的循环过程主要包括三个部分［11］：前端燃料循环阶段、燃料辐照阶段和后端燃料循环阶段（图1）。在SFB的燃料循环设计中，其使用经过后处理的压水堆乏燃料，因此，后处理技术为其燃料循环的核心技术。在目前的压水堆乏燃料后处理工艺中，主要分为湿法和干法两种技术途径。湿法后处理是目前唯一达到工业应用的后处理技术［12］，其 主 导 工 艺 为 普 雷 克 斯 （PUREX，Plutonium Uranium Reduction EXtraction）流程；干法后处理是正处于研究、试验阶段的一类方法，由于其适用范围广、安全等优点，已成为研究的热点［13，14］。

图1 燃料循环模型Fig．1 Model of nuclear fuel cycle

本文基于FDS-SFB的典型中子学方案［1］，针对其进行燃料循环流程设计，采用湿法和干法两种后处理技术完成了两套燃料循环设计方案，并进行了初步的质量流分析和可行性初步评估。通过分析结果，燃料循环设计方案是现实可行的，同时基于质量流分析结果可以认为我国乏燃料能够满足FDSSFB需求，但碳化物燃料制备与后处理技术还需要进一步发展。……