三种核燃料循环战略中长期平衡物质流的计算.pdf

北京大学学报(自然科学版) 第 51卷 第 3期 2015年 5月 ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisPekinensis，Vo1．51，No．3(May2015) doi：10．13209~．0479—8023．2014．171 三种核燃料循环战略中长期平衡物质流的计算 周超然 王宇钢 北京大学物理学院，核物理与核技术国家重点实验室，北京 100871；十通信作者，E—mail：ygwang@pku．edu．cn 摘要 利用国际上标准的热堆和快堆技术参数，对 “开式热堆一次通过”、“闭式热堆循环”和 “闭式热堆快堆 混合循环”3种核燃料循环方式进行长期平衡 的物质流计算，得到不同战略下的天然铀需求 、分离功需 求、核电装机类型容量需求、核燃料需求、核废料处置需求等结果。通过对 比，得出 “闭式热堆快堆混合循 环”是 3种循环方式中核资源利用率最高、放射性核废料产出量最低的战略选择。 关键词 核燃料循环；“开式热堆一次通过”战略(0Tc)；“闭式热堆循环”战略(TRR)；“闭式热堆快堆混合循环” 战略(FRR)；物质流平衡 中图分类号 TL2 CalculationofEquilibrium MaterialFlowsofDifferentNuclear FuelCyclesinLongTerm ZHOU Chaoran，W ANGYugang十 StateKeyLaboratoryofNuclearPhysicsandTechnology,SchoolofPhysics，PekingUniversity,Beijing100871； 十Correspondingauthor，E-mail：ygwang@pku．edu．cn Abstract Basedonthetypicalstandardparametersofthermalreactorandfastreactor，threeoptionsinlongternl (theonce-throughcycle(OTC)optionandtheclosedfuelcycle(CFC)optionwhichconsistsofthethermalreactor recycle(TRR)andthefastreactoralongwiththermalreactorrecycle(FRR)arecalculated．Thenaturaluranium demand，the separateWOrk demand，thenuclearpowerdemand on alternativestyleofreactors，thenuclear assembliesdemandandthedisposaldemandofnuclearwastesareobtained．Accordingtotheseresults．theFRR option istheoptimalstrategywith thehighestutility ofuranium aswellastheminimum accumulation ofthe nuclearwastes． Keywords nuclearfuelcycle；OTC；TRR；FRR；equilibrium materialflows 自工业革命以来，由于传统化石燃料的大规模 3种核燃料循环方式孰优孰劣，学术界的争论一直 应用，排出的温室气体逐年积累，引发严重的全球 存在，许多独立研究小组发表了不同的研究结果， 变暖问题 。在过去 60年间，核能作为一种低碳新 其中比较有影响力的有：美国哈佛大学的 Deutch[】 型能源，为减少全球碳排放总量做 出重要贡献 。然 和麻省理工大学 Bunn等[21的研究结果都倾向于支 而，核能的利用也无可避免地产生大量乏燃料和其 持 “开式热堆一次通过”战略