k8凯发国际国际乏燃料处理路线选择|黑木香|
随着我国核电装机不断增加◈★★◈，一个过去被忽视的问题浮出水面◈★★◈：核反应堆产生的核废料累积得越来越多◈★★◈，应该如何处理？
在回答这个问题之前◈★★◈，另一个问题更令人好奇◈★★◈：作为世界核电大国◈★★◈，核电装机远多于中国的法国是如何处理核废料的？
为了解答这些问题◈★★◈，了解国际核废料处理趋势◈★★◈，日前◈★★◈，《科学时报》记者采访了中国原子能科学研究院研究员顾忠茂和清华大学核能与新能源技术研究院副教授刘学刚◈★★◈。
我们通常所说的“核废料”实际上应称之为“乏燃料”◈★★◈。乏燃料是指核反应堆中燃耗深度已达到设计卸料燃耗◈★★◈，从堆中卸出且不再在该反应堆中使用的核燃料◈★★◈。
通俗地说◈★★◈，乏燃料类似于火力发电站中的煤渣◈★★◈，因此也被通俗地称为核废料◈★★◈，但是乏燃料实际上并不是废物◈★★◈，其中含有大量未裂变和新生成的易裂变核素◈★★◈、未用完的可裂变核素◈★★◈、许多裂变产物和超铀元素等◈★★◈。经过后处理后k8凯发国际◈★★◈，乏燃料可以重新制作成为燃料组件放回反应堆中循环利用◈★★◈。
目前国际上对于从反应堆中卸出来的乏燃料有两种处置方式◈★★◈，一种是一次通过方式◈★★◈，一种是后处理闭式循环方式k8凯发国际◈★★◈。
一次通过的概念比较简单◈★★◈，即卸出来之后不经后处理直接包装放到地质处置库中长期储存◈★★◈，不再循环利用黑木香◈★★◈。一般要放几十万年才能使其放射性衰减到和天然铀矿的放射性相当的水平◈★★◈，达到人们公认的安全水平◈★★◈。虽然概念简单◈★★◈，但一次通过实际上存在着很大的技术和工程难度◈★★◈，突出表现为目前世界上还没有一个国家建成并使用地质处置库◈★★◈。
另一种方式就是乏燃料后处理◈★★◈。据刘学刚介绍◈★★◈，卸出来的乏燃料中大约含有95%的铀和1%的钚◈★★◈，这两种物质从乏燃料中分离出来之后可以再次利用◈★★◈，而剩下的大约4%的裂变产物和次锕系元素固化后进行深地质层处置或进行分离嬗变后再处置◈★★◈，这是一种闭路核燃料循环◈★★◈。
可见◈★★◈，后处理的意义在于提高铀资源利用率◈★★◈，减少高放废物处置量并降低其毒性◈★★◈，缩短了地质储存时间k8凯发国际◈★★◈。根据分离方式的不同◈★★◈，分离出铀和钚之后◈★★◈，衰减时间可以缩短到万年左右◈★★◈，而若对剩下的次锕系元素再进行分离嬗变◈★★◈，只需要两三百年就能令核废物的放射性衰变到安全水平◈★★◈。不过黑木香◈★★◈，乏燃料后处理是一项敏感技术◈★★◈，可生产高纯度的钚◈★★◈，有核扩散的风险◈★★◈。
不过◈★★◈，现在世界上的大多数乏燃料并不是采用这两种处理方式◈★★◈，而是处于暂存的状态◈★★◈。据悉◈★★◈，目前世界上累计卸出的乏燃料是34万吨左右◈★★◈，由于没有建成可运行的地质处置库◈★★◈，同时乏燃料后处理能力不足黑木香◈★★◈，只有1/3的乏燃料被后处理◈★★◈，剩下2/3都只能暂存◈★★◈。
所谓暂存分为在堆储存和离堆储存两种◈★★◈。由于乏燃料刚卸出来放射性和放热都很高环境保护◈★★◈，◈★★◈，必须放一段时间才能运输◈★★◈。按照国家的要求◈★★◈，至少要在堆储存五六年后才能往外运输◈★★◈。因此每个反应堆旁边都有一个在堆储存池k8凯发国际◈★★◈。一般都会在在堆的暂存池存满了之后才外运到容量较大的离堆暂存设施中◈★★◈。
至于这2/3的乏燃料需要“暂存”到何时◈★★◈，目前还很难说◈★★◈，这主要取决于未来技术的发展趋势◈★★◈，既可以进行后处理◈★★◈，也可以放入地质处置库中◈★★◈。
虽然核电产生的核废物总量较少◈★★◈，短期内较易存放◈★★◈。但刘学刚指出◈★★◈，现在每年乏燃料的新增量大于每年的后处理能力◈★★◈，因此随着未来核电的继续发展◈★★◈，暂存的乏燃料只可能越积越多◈★★◈。
目前全世界的主要核电国家对乏燃料的处理方式主要有三种态度◈★★◈：除了坚定走一次通过或者后处理的国家之外k8凯发国际◈★★◈，还有一些国家持观望态度◈★★◈，包括现在奥巴马政府时期的美国◈★★◈。
美国是最早建成军用和商用后处理厂的国家◈★★◈。但印度于1974年进行的“和平核爆炸”促使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◈★★◈。
到了上世纪80年代◈★★◈，美国改走一次通过的路线k8凯发国际◈★★◈，计划在尤卡山建一个地质处置库◈★★◈。但很多技术问题无法克服k8凯发国际◈★★◈，导致地质处置库的计划运行的时间一拖再拖◈★★◈，至今未能运行◈★★◈。
不过◈★★◈，尤卡山地质处置库按照国会批准的设计处置容量是8万吨◈★★◈，但截至目前累计的乏燃料量已经超过了8万吨◈★★◈。也就是说◈★★◈，尤卡山地质储存库一旦投入使用◈★★◈，将会被立即装满◈★★◈。
顾忠茂介绍◈★★◈，按照2005年5月美国能源部发布的先进燃料循环倡议（AFCI）发展规划, 大约在2050年之前◈★★◈，美国的核燃料再循环属于过渡阶段◈★★◈，主要任务是◈★★◈，针对美国核电运行几十年积累了大量乏燃料的情况◈★★◈，开发新型后处理和焚烧快堆技术◈★★◈；大约在2050年之后◈★★◈，美国的核燃料循环将进入可持续阶段◈★★◈，将利用后处理分离出的铀或贫化铀进行燃料增殖◈★★◈，以确保核能的可持续发展◈★★◈。
由于开始得早◈★★◈，并且从一开始就坚定不移地走后处理的路线◈★★◈，法国成为目前乏燃料后处理商业化运行开展最好的国家◈★★◈。年处理能力大约为1500吨◈★★◈，能在完全处理掉国内产生的乏燃料的基础上再接收国外的乏燃料进行后处理黑木香◈★★◈。欧洲◈★★◈、日本的部分乏燃料目前都是运往法国进行后处理◈★★◈。
据悉◈★★◈，现在国际社会上能达成共识的乏燃料后处理价格大约是100万美元/吨◈★★◈。1个百万千瓦的反应堆以每年产生25吨乏燃料计算◈★★◈，后处理费约2500万美元◈★★◈。
刘学刚表示◈★★◈，实际上后处理的费用和核电的收益相比来说并不是很多◈★★◈，大约只占整个核电总成本的5%左右◈★★◈。但建设一个后处理厂费用极高◈★★◈，相当于几个核电站的费用◈★★◈。
英国◈★★◈、日本凯发国际◈★★◈、俄罗斯◈★★◈、印度也都有小规模的乏燃料后处理厂凯发官网入口首页◈★★◈。◈★★◈。日本的商用后处理厂也已建成◈★★◈，但因高放废液玻璃固化设施故障尚未排除而未能投产◈★★◈。
另外◈★★◈，北欧的一些国家如瑞典◈★★◈、芬兰等走一次通过的路线◈★★◈，瑞典已经建成地下实验室◈★★◈。法国等国也在开展地质库的选址工作◈★★◈。
德国也曾是核电大国◈★★◈，新型反应堆的建设和后处理技术的发展当初在国际上都是领先的◈★★◈，但由于环保组织和民众意愿的影响◈★★◈，先后停止了后处理技术的相关工作和新反应堆建设◈★★◈。
在近日举行的香山科学会议“核燃料后处理放射化学”学术研讨会上◈★★◈，刘学刚曾报告了国际上对核燃料后处理的不同观点◈★★◈。他分析认为◈★★◈，四方面因素影响一个国家的后处理态度◈★★◈。
第一个因素是核电铀资源供应情况◈★★◈；第二是产生的乏燃料最终处置考虑◈★★◈；第三是后处理的经济性◈★★◈，比如核电小国就没有必要建后处理厂◈★★◈，没有规模效益◈★★◈；第四是反恐和防止核扩散等政治因素和民众观点◈★★◈。
这其中◈★★◈，美国决策的主要受到最后一条的影响◈★★◈。而法国和日本都是核电装机已经比较大的国家◈★★◈，同时国土面积较小◈★★◈，又没有铀资源◈★★◈，希望掌握后处理技术◈★★◈。另外k8凯发(中国)官方网站◈★★◈，法国作为国际乏燃料后处理市场上唯一的技术提供商◈★★◈，在经济性上是获利的国家◈★★◈。
“后处理的经济性不是决定性的因素◈★★◈。”刘学刚说◈★★◈，“因为涉及到能源安全和核扩散问题◈★★◈，乏燃料处理路线的选择是国家层面多因素博弈的结果◈★★◈。考虑到我国的客观国情◈★★◈，保障能源安全◈★★◈、核废物安全的压力很大◈★★◈，国际政治方面也面临着复杂的挑战黑木香k8凯发国际◈★★◈。对我国而言凯发k8官网登录◈★★◈！◈★★◈，从长期来看◈★★◈，核电乏燃料必须选择后处理的路线◈★★◈，而后处理的发展必须坚持自主创新的道路◈★★◈。”
