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前沿•核燃料循环 | 到2050年前将100万吨乏燃料转化成能量


【导言】随着核电的发展,产生的乏燃料的数量在持续增加,预计到2050年数量将达100万吨。从乏燃料中提取的铀和钚制成燃料足以为140个1GWe的轻水反应堆燃烧60年之久,俄罗斯国家原子能公司的Zalimskaya称,“考虑如何将今天的负担转化成宝贵的资源是非常有意义的一件事。”

据Rosatom(俄罗斯国家原子能公司)估计,现在的闭式核燃料循环——其中的堆后铀(RepU)和钚只利用一次——轻水堆乏燃料最佳状态也只利用了乏燃料中的21%,剩下的79%主要是铀-238,主要存储处理。而Zalimskaya称,新的核燃料循环可以再利用其中的77%,乏燃料中仅2%需要作为放射性废物处置。

马雅克(Mayak)后处理设施正在升级其处理高活度放射性废物的设备,并从去年开始处理来自VVER-1000反应堆的乏燃料。

位于Seversk的西伯利亚化工厂,是一家以堆后铀为材料的核燃料生产设施。位于Zheleznogorsk的矿业与化工联合集团,是一个家集水法中间存储、干式贮存、后处理示范中心(将于2019年投产使用)以及制造快堆用混合氧化物(MOX)核燃料制造为一身的综合设施。俄罗斯国家放射性废物管理运营商NO RAO预计将在2022年设立一个地下研究实验室,用于高放射性废物的深层地质贮存研究。


后端情景

Zalimskaya介绍了现在由Rosatom进行测试的核燃料循环后端的三种可能的情景模式:第一种情况是从现有的反应堆中回收堆后铀和钚加以利用,其中堆后铀将用于VVER-1000反应堆,钚将用作BN-800快堆的核燃料。

第二种情景模式是REMIX核燃料循环。REMIX燃料是由来自乏燃料后处理得到的未经分离的铀和钚混合制成,可用做轻水堆核燃料。REMIX乏燃料可经过后处理,多次循环使用。

第三种情景模式是包括两种反应堆的循环系统,主要是轻水堆和快堆,在这种情景中,来自轻水堆的乏燃料经过后处理后得到的堆后铀可再次用作同种反应堆燃料,钚可以制成MOX燃料用作快堆燃料。快堆乏燃料经过后处理后得到的钚可以制成MOX燃料,可再次用作轻水堆核燃料。

Zalimskaya介绍称,以上三种模式都是从现有的简单做法中发展而来的,而现有的循环模式都已经在俄罗斯的实验中进行了测试。


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