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您的位置:中国核电信息网 >  > 乏燃料后处理建设不应成为核电“痛点”
 

  在我国核电高速发展的背景下,乏燃料后处理建设进度却显得有些滞后。目前,大亚湾核电厂的乏燃料水池已饱和,田湾核电厂乏燃料水池也接近饱和,已经建成的离堆乏燃料湿法储存设施也已经接近设计之初的存储最高极限。而我国尚未建成商用大型乏燃料后处理厂,只有一座动力堆乏燃料后处理中间规模试验工厂,乏燃料后处理建设已经迫在眉睫。

  在国家发展改革委、国家能源局日前印发的《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》(以下简称《行动计划》)中“乏燃料后处理与高放废物安全处理处置技术创新”成为了核能行业技术两大创新重点之一。在“十三五”规划纲要中,也明确了十三五期间要“建设5座中低放射性废物处置场和1个高放射性废物处理地下实验室”,核废料处理作为百大工程项目之一,已经提高到国家高度。

  资料显示,将反应堆中使用过的核燃料(即乏燃料)进行化学处理,除去其中的裂变产物,并分离和回收易裂变核素及可转换核素的过程被称为乏燃料后处理。它是提高核电经济性、确保核能可持续发展并降低放射性废物长期危害的最佳途径。

建设已滞后

  近年来中国核电发展迅速,仅2015年我国就核准开建了8台核电机组,核电在建规模保持世界第一。然而在我国核电高速发展的背景下,乏燃料后处理建设进度却显得有些滞后。

  根据2012年国务院《核电中长期发展规划(2011—2020)》中到2020年我国核电运行装机容量达到5800万千瓦、在建装机3000万千瓦的规划,我国核电运行平均每年将产生乏燃料1000吨。按照当前速度测算,到2020年我国将累计产生乏燃料0.75万吨—1万吨,2030年将达到2万吨—2.5万吨。

  目前,大亚湾核电厂的乏燃料水池已饱和,田湾核电厂乏燃料水池也接近饱和,已经建成的离堆乏燃料湿法储存设施也已经接近设计之初的存储最高极限。而我国尚未建成商用大型乏燃料后处理厂,只有一座动力堆乏燃料后处理中间规模试验工厂,乏燃料后处理建设已经迫在眉睫。

技术难度大

  但是,无论是自主技术还是投资,乏燃料后处理的规模提升难度均超过普通核电站。

  “核燃料后处理技术是一项高、精、尖的复杂技术。”中国原子能科学研究院放射化学研究所所长郑卫芳说,后处理厂投资巨大、建设周期长,一般需要十年,目前世界上拥有后处理工厂的国家并不多,有限的后处理技术国际合作也无法实现真正核心技术交流。作为世界在建核电规模最大的国家,我国必须拥有自主乏燃料后处理技术。

  乏燃料后处理重点在大型商用水法后处理厂建设,《行动计划》中提出,推进大型商用水法后处理厂建设,加强先进燃料循环的干法后处理研发与攻关。后处理厂的设计与建设是一项技术难度很大的复杂的系统工程,从设计、建造到调试、运行的时间跨度超过10年。加快推进后处理厂建设可谓耽误之急。所以对干法处理的研发就显得异常重要。

  除了乏燃料处理外,高放废物地质处置也是急需解决的问题。目前我国已建成的若干存储基地都已临近饱和,未来要开展高放废物处置地下实验室建设、地质处置及安全技术研究,完善高放废物地质处置理论和技术体系。

  此外,在未来十五年里,我国在乏燃料后处理与高放废物安全处理处置技术创方面会新围绕高放废液、高放石墨、α废物处理,以及冷坩埚玻璃固化高放废物处理等方面加强研发攻关,争取实现放射性废物处理水平进入先进国家行列。研究长寿命次锕系核素总量控制等放射性废物嬗变技术,掌握次临界系统设计和关键设备制造技术,建成外源次临界系统工程性实验装置。

借它山之石

  国际上,乏燃料大多采用临时湿式贮存再进入闭式循环的后处理方式。目前国际通行的乏燃料处理方式有两种:第一,美国为代表的“一次通过”开放核燃料循环方式,乏燃料经过冷却、包装后作为废物送到深地质层处置或长期贮存;第二,我国和英法采用闭式循环,乏燃料在核电站乏燃料水池中贮存5-8年后,运至后处理厂进行后处理。在后处理环节,乏燃料被切成小块,扔进酸里溶解,提取出有用的铀和钚重新作为燃料循环使用,剩下的废液交由玻璃固化厂进行固化,再装进特制的废物罐中,运送到永久性处置场封存。

  全球现有商用乏燃料后处理能力为4760吨/年,相当于全球每年卸出乏燃料量的43%。法国拥有规模最大、工艺最成熟、技术最先进的商业乏燃料后处理及再循环产业。阿海珐公司已建成处理能力1600吨/年的乏燃料后处理厂。

  2015年9月,中核集团宣布,由其负责建设,法国阿海珐集团承担总体技术责任的中国核循环项目将在2020年开工。除与法国合作,中核集团亦在不断加快其自主技术的乏燃料后处理项目布局。在中核集团“龙腾2020”科技创新计划中,具有自主知识产权的200吨大型商用乏燃料后处理示范工程是首批8个科技创新示范工程之一。

 
 
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