乏燃料后处理余恺伦.doc

乏燃料后处理技术研究现状 （湖北科技学院核技术与化学生物学院 湖北 咸宁 ） 摘要：主要针对水法、 干法和超临界流体萃取等三种乏燃料后处理技术的特点、 国内外研究现状进行了综述， 并指出从长远来看， 先进反应堆乏燃料处理倾向于利用干法后处理技术， 在乏燃料后处理/分离一体化水法后处理流程中倾向于采用超临界流体萃取后处理技术。 关键词：乏燃料后处理 水法后处理 干法后处理 超临界流体萃取 Abstract : Mainly for water law, dry process and supercritical fluid extraction ways about spent fuel tackling technology characteristics .Summarizes the present situation of domestic and international research, and Points out in the long runt that advanced reactor about spent fuel processing tend to use dry processing technology, while processing in the spent fuel\separating integrated water law reprocessing. Tend to use after supercritical fluid extraction technology. Keywords: irradiated fuel reprocessing;aqueous reprocessing;non-aqueous reprocessing super-critical extraction 前言 为了应对化石燃料的短缺和保证能源安全，2O世界60-70年代以来 ，核电因其清洁性和高能量 密度而受到青睐， 目前世界上核电总装机容量已达3．764亿kW， 约占世界发电总量的17%。核电 站发电过程中， 当核燃料裂变不能维持一定功率时，被换下来的未燃烬的核燃料称为乏燃料( 又称辐照核燃料) 。反应堆在产生电力的同时， 全世界每年产生的乏燃料也有大约 11O00t， 目前乏燃料的累计存量已经超过150O00t。乏燃料中含有大量大约95%的U、1%的Pu长寿命裂变产物，其中的次要锕系元素和长寿命裂变产物构成了对地球生物和人类环境的巨大的潜在危害。根据IAEA( 2008 )，目前运行的核反应堆每年产生的高放废料总量达 1050t ， 对乏燃料的正确管理具有重要的意义。目前国内外对乏燃料管理战略采用了两种战略： 其一是后处理或存储起来将来进行后处理。乏燃料后处理技术( S L 称为乏燃料再溶解和后处理技术) ，就是用专门制造的设备和技术， 通过 一定的方法对乏燃料中的 U、P u进行回收利用。其二是把乏燃料作为毫无价值的废物存储在中间放射性库或最终库中，这种中间放射性库或最终库仍在研究中，预计2020年可以投人商业运行。目前中国、法国、印度、 日本、 俄罗斯和英国进行乏燃料后处理。加拿大、芬兰、和瑞典将乏燃料存储起来将来进行后处理。而美国没有明确其乏燃料处理战略。 综上可知， 通过后处理不仅可充分利用铀资源保障核电可持续发展， 而且可以使放射性废物减容和降低毒性。20世纪 40年代以来， 出现了多种乏燃料后处理技术，如共沉淀法、溶剂萃取法和高温化学法等。目前乏燃料主要后处理技术包括水法、干法和超临界流体萃取等三种。 1.乏燃料后处理技术 1.1水法后处理技术 水法后处理技术的典型代表是 PUREX流程它是目前唯一应用的商业后处理技术，它是为了回收U、Pu设计的， 萃取剂对U、Pu的选择性好。为了改进后处理的经济性、 防止核扩散， 以及减少核废物对环境的影响， 提出了一些对传统的 PUREX流程进行改进的流程，如美国的UREX流程，日本的NE X T流程和法国的 COEXM流程。UREX流程可回收99%的铀和95%的Tc ， 而不分离出纯Pu ， 使钚与超铀元素混在一起， 提高了扩散阻力COEXTM流程的后端使用草酸共沉淀， 得到 U—Pu产品， 也不单独提取纯钚。NEXT流程是在萃取之前增加一个结晶蒸发过程， 以析出大量六水合硝酸铀酰晶体， 从而为后面的流程减轻负担，改进经济性。这些后处理流程的目的在于提取 U、Pu再次利用，有效地提高了天然铀的利用率， 但是由于PUREX及其改进流程对 Np 、Am、Cm、Tc等萃取能力不强， 分离过程中会产生大量含 Np、Am、Cm 等元素的二次高放废液，而这些高放废液必须玻璃固化后，与生物圈隔离几百万年才能消除对人类和环境的威胁，