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四代核電：高溫氣冷堆乏燃料后處理的思考( 三 )

核電生活百科


日本和美國研究了噴射粉碎機粉碎碳化硅的方法，不需要尾氣處理、過程比較穩定，對設備的腐蝕不明顯，具有較好發展前景，缺點是碳化硅對設備磨損嚴重 。
高溫氣冷堆乏燃料后處理中物料分離技術主要有機械分離法與化學反應法 。常用機械分離技術為旋風器分離，化學反應技術則分為碳酸鹽法 、液相氧化法 、鹵鹽法和氟化法等 。這些方法都是近20年內提出的實驗研究方法，主要原理為碳化硅通過氧化還原等物理化學變化達到分離的效果 。目前，上述方法大都停留在實驗室研究階段 。
我國高溫氣冷堆乏燃料后處理的策略選擇為實現我國核能利用的可持續發展，我國采取閉式核燃料循環模式 。但是，國內外都未建立高溫氣冷堆乏燃料的后處理再循環流程（也稱“閉式”核燃料循環），目前我國尚不具備高溫氣冷堆的乏燃料后處理能力 。為此，需要根據國際形勢的變化和技術的發展進行決策，下面提出幾點戰略思考：
一、盡快開展高溫氣冷堆乏燃料后處理的整體規劃研究
基于我國積極穩妥發展核電的政策，未來乏燃料的暫存壓力將持續增大，在當前核資源緊缺、環境成本陡升的國際、國內背景下，我國高溫氣冷堆乏燃料迫切需要先進、安全、資源循環的后處理技術 。發展后處理工業是保證我國核電事業可持續發展的重要環節 。
結合我國國情和國內高溫氣冷堆乏燃料后處理的技術水平，近期采用暫存方式，并開展暫存技術的開發研究；中期規劃高溫氣冷堆乏燃料的石墨分離、燒蝕減容技術，碳化硅的分離技術；中長期規劃根據高溫氣冷堆乏燃料后處理的特點，建立高溫氣冷堆乏燃料的首端處理工藝(石墨及碳化硅分離減容)流程，并建立中試生產線，此外，研究高溫氣冷堆乏燃料在石墨及碳化硅分離減容后的乏燃料與Purex工藝流程的銜接，適時開展商用后處理大廠的建設 。
二、積極開展高溫氣冷堆乏燃料元件分離減容和后處理流程適應性研究
高溫氣冷堆乏燃料元件結構復雜，相對于壓水堆，高溫氣冷堆燃料的燃耗深、裂變產物復雜，需積極開展高溫氣冷堆乏燃料元件的分離減容研究，比如石墨分離技術研究、碳化硅分離技術研究、氣體及飛灰固廢處理技術研究 。
高溫氣冷堆乏燃料元件在經過破碎、旋分、焚燒等步驟之后獲得氧化鈾組分，在氧化鈾進入Purex工藝之前需要用王水溶解 。由于燃耗深、放射性強、裂片產物多等，需對傳統的Purex流程進行適應性研究，包括鈾钚共萃、一循環、二循環、高放廢液處理等工藝環節的適應性研究 。除了Purex流程，開展其他先進的乏燃料后處理工藝研究，比如干法、超臨界流體萃取等，也是可以考慮的路徑 。
三、配套高溫氣冷堆乏燃料后處理，適時啟動乏燃料商用后處理大廠的建設
高溫氣冷堆乏燃料經過石墨分離燒蝕，碳化硅熱解層分離后，剩余部分的后處理與壓水堆乏燃料的后處理基本相同，均可采用Purex工藝流程 。然而，當前我國乏燃料后處理技術相對落后，不能完全滿足我國核電發展的需要 。國家一直支持相關的研究并取得了一定的成果，盡管如此，乏燃料后處理技術仍存在很多問題，后處理道路任重而道遠 。
為了與我國核電發展配套，確保核能的可持續發展，必須進一步加大我國后處理技術研究開發力度，適時啟動乏燃料商用后處理大廠的建設，逐步使我國在后處理技術、裝備和能力等方面能夠趕上世界先進水平，從而取得參與國際合作與競爭的主動權 。
總之，在大力推進高溫氣冷堆產業化的同時，需要加大對高溫氣冷堆乏燃料后處理技術的長遠規劃與研究 。這樣可以充分利用鈾資源，提高核能經濟性，保障核能可持續發展，同時維護環境安全，實現核能潔凈化 。
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