[科普一下] 核燃料处理厂

发布时间:2016/8/13 21:54:59

煤炭烧完以后基本成为煤渣,但核电站的核燃料组件燃烧完后,却不能被称为“核”渣,更不能像煤渣那样随意处理。“很多人将燃烧后的核燃料称为核垃圾或核废料,这都为错误的叫法,乏燃料才是其正确的称呼”,中核四〇四有限公司(下称四〇四公司)的总工程师王健表示。

这个以数字命名的公司一直带有一种神秘的色彩。四〇四公司位于甘肃省河西走廊西部,祁连山下的茫茫大戈壁滩中,对于其具体位置,外界鲜有人知晓。中国唯一的动力堆乏燃料元件后处理中间试验厂就建于此。

在建设之初,这里荒无人烟,气候条件恶劣,甚至没有一棵树。如今,这里是中国最重要的核工业生产和后处理基地。2010年12月底,中核四〇四中试工程,作为中国第一座动力堆乏燃料后处理中间试验工厂热调试成功,实现了中国核燃料闭式循环的目标,也标志着中国掌握了动力堆乏燃料后处理技术。

乏燃料又称辐照核燃料,指的是在反应堆内燃烧过的核燃料,经过一定的时间从反应堆内卸出。核燃料元件在经过裂变反应发电后,大约仍有95%的铀没有被燃烧,同时,经过反应后,又产生一些新的核素,比如有1%的钚和4%的其他核素。

这些剩余的资源可再制成新的核燃料元件,因此需要将乏燃料进行后处理,提取出可利用的原料,进行循环利用,从而提高铀资源的利用率。而另一方面,因乏燃料具有一定辐射性,所以在整个核燃料循环体系中,乏燃料的后处理是不容忽视的一个环节。

对于乏燃料的处理方式,国际上基本可分为两种,一种是直接将乏燃料冷却、包装后作为废物送入深地质层处置或长期贮存,如美国、加拿大等国采用此方式。

另外一种是闭式核燃料循环后处理,即将乏燃料送入后处理厂,将所含的96%有用物质进行分离、回收再利用,之后将废物固化后进行深地质层处置或进行分离嬗变。

中国采用的闭式燃料循环后处理战略。同时采用该方式的还有法国、日本、俄罗斯、印度等国。

一台百万千万核电机组一年产生的乏燃料约20吨。根据中国核能行业协会发布的数据显示,截至2015年6月底,中国投入商业运行的核电机组共25台,总装机超过了23GW。按此测算,中国已经产生了较大规模的乏燃料。

到2020年,中国如能实现58GW的核电装机目标,中国核电厂每年产生的乏燃料将超过1000吨。因此,中国的乏燃料后处理是中国未来核电行业中,一项重要且需急待推进发展的产业。

一般而言,各个核电厂都建有乏燃料贮存水池,自身反应堆卸出的乏燃料会暂时储存在这一水池中。由于核电站自备的贮存水池容量有限,需要将乏燃料进行专业运输,送到后处理厂。王健介绍称,乏燃料的后处理需要经过接受与贮存、剪切与溶解、去污、分离、纯化回收等步骤。

在四〇四公司后处理中间试验工厂的乏燃料储存厂房内,界面新闻记者看到,乏燃料被装在专门的搁架里,置于深达十几米的蓝色水池中,等待进行下一步的处理。池中的水则为普通的去离子水,是隔离辐射的天然材料。

作为核电老牌大国的法国,其商业核电站的乏燃料后处理及再循环产业走在世界的前列,规模最大、工艺最成熟、技术也最先进。

法国目前的乏燃料后处理能力为1600吨/年,建有两个年处理能力为800吨的处理厂。英国的乏燃料能力位于第二,处理能力为1200吨/年,其次是日本,处理能力为800吨/年。

中国的乏燃料后处理产业还处于前期发展阶段。2012年,中核集团发布了“龙腾2020”科技创新计划,首批入选的项目,包括具有中国自主知识产权的200吨大型商用乏燃料后处理示范工程。按照“龙腾2020”计划,这些示范工程和项目均将于2020年前完成或开工建设。

另外一个商用后处理大厂也已在筹备中。2013年4月,中核集团与法国阿海珐公司签署了中国大型商业后处理-再循环工厂项目合作意向书,将采用国际先进乏燃料后处理-再循环的技术进行建设,提高铀资源利用率、减少核废物量。该工厂计划建成具备年800吨的乏燃料后处理能力。

根据《中国核工业》杂志的消息,目前中法双方谈判的合同,技术附件已经完成,该项目进度预计2029年完成后处理设施热试验,2030年正式投入运行。

加快核燃料处理厂建设!中国:核电之王

出处:界面   编辑:雪花