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中国核能发展历程中国核能发展历程：回顾、挑战与前景一、引言核能作为一种高效、清洁的能源，在全球能源结构中占有重要地位。
中国作为世界最大的能源消费国之一，其核能发展历程充满了曲折与挑战。
本文将回顾中国核能发展的历程，分析其所面临的挑战，并展望未来的发展前景。
二、历史回顾中国的核能研究始于20世纪50年代。
在国家的支持下，一批科学家和工程师投身核能研究，奠定了中国核能事业的基础。
经过数十年的努力，中国在核能领域取得了显著的成果。
1.核电站建设：自20世纪80年代开始，中国陆续建设了多座核电站，包括秦山核电站、大亚湾核电站等。
这些核电站的建成投产，为中国提供了稳定的电力供应，并推动了相关产业的发展。
2.核燃料循环：中国建立了完整的核燃料循环体系，包括铀矿开采、铀浓缩、燃料制造、乏燃料后处理等环节。
这保证了核电站的燃料供应，并降低了对外部资源的依赖。
3.核安全技术：中国在核安全技术方面取得了重要进展，建立了完善的核安全法规和标准体系，加强了核设施的安全监管和应急响应能力。
4.核能国际合作：中国积极参与国际核能合作，与世界多个国家和地区共同开展核能研究和项目合作，推动了全球核能事业的发展。
三、面临挑战尽管中国核能发展取得了显著成果，但也面临着一些挑战：1.技术瓶颈：随着核电站规模的扩大和技术的复杂化，中国在核能技术研发方面仍存在一定的瓶颈，需要加大投入和研发力度。
2.公众接受度：由于核能的特殊性和潜在风险，公众对其接受度相对较低。
这在一定程度上制约了核能的发展速度和社会认可度。
3.安全监管：随着核电站数量的增加和运行年限的延长，安全监管面临更大的压力。
如何确保核电站的安全稳定运行，防止核事故的发生，是中国核能发展中的重要课题。
4.废物处理：核电站产生的放射性废物处理是一个世界性的难题。
中国在废物处理技术研发和设施建设方面仍存在一定的不足，需要加强投入和研发力度。
四、前景展望展望未来，中国核能发展仍具有广阔的前景：1.政策支持：随着国家对清洁能源的重视和支持力度的加大，核能作为清洁、高效的能源形式，有望得到更多的政策支持和投资倾斜。
关于核燃料循环之乏燃料后处理的报告经过对2010~2011下半年的核燃料循环课程的学习,我们了解了循环的概况:1.铀矿冶;2.铀转化;3.铀浓缩;4.核燃料元件制造;5.反应堆燃烧;6.核燃料后处理;7.高放废物贮存;8.玻璃固化;9.地质处置。
学习中我们认识到每个环节都极其重要，下面我们将针对核燃料循环之核燃料后处理进行详细论述。
一、乏燃料定义乏燃料又称辐照核燃料。
在反应堆内烧过的核燃料。
核燃料在堆内经中子轰击发生核反应，经一定时间从堆内卸出。
它含有大量未用完的可增殖材料238U或232Th，未烧完的和新生成的易裂变材料239Pu、235U或233U以及核燃料在辐照过程中产生的镎、镅、锔等超铀元素，另外还有裂变元素90Sr、137Cs、99Tc等。
经过冷却后把有用核素提取出来或把乏燃料直接贮存。
二、我国乏燃料的来源1.已投入商业运行的核电站(秦山核电站、大亚湾核电站，未来还将会有多座核电站建成)2.用于核技术研究的实验堆(401、903等)3.核动力潜艇(未来还将会有核动力航母)4.军用生产堆(一部分已经处于退役阶段)三、乏燃料的管理办法目前，对于乏燃料的管理，国际上主要有两种战略考虑:其一是“后处理”战略。
即对乏燃料中所含的96%的有用核燃料进行分离并回收利用，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，这是一种闭路核燃料循环。
其特点是铀资源利用率提高，减少了高放废物处置量并降低其毒性，但缺点是费用可能较高，可生产高纯度的钚，有核扩散的风险。
其二是“一次通过”战略。
即乏燃料经过冷却、包装后作为废物送入深地质层处置或长期贮存，美国曾经支持此战略，但其最终处置场尤卡山项目碰到了困难，现在美国已转向了后处理。
该战略特点是费用可能较低，概念简单;无高纯钚产生，核扩散风险低。
但缺点是废物放射性及毒性高，延续时间长达几百万年;没有工业运行经验。
乏燃料后处理是核燃料循环后段中最关键的一个环节，是目前对核反应堆中卸出的乏燃料的最广泛的一种处理方式。
第33卷第4期核 化 学 与 放 射 化 学Vo l .33No .4 2011年8月Journal of Nuclear and RadiochemistryA ug .2011 收稿日期:2010-11-15;修订日期:2011-02-28 作者简介:李金英(1957—),男,河北衡水人,研究员,博士生导师,从事核燃料循环与材料管理与研究 文章编号:0253-9950(2011)04-0204-07我国乏燃料后处理大厂建设的几点思考李金英1,2,3,石 磊1,2,3,胡彦涛41.华润(集团)有限公司,北京 100005;2.中国原子能科学研究院,北京 102413;3.核工业北京地质研究院,北京 100029;4.中国核电工程有限公司,北京 100840摘要:本文在分析了国际乏燃料后处理设计思路、工艺流程、相关关键技术、建造过程和运营经验的基础上,结合我国乏燃料后处理技术现状以及相关配套,就我国乏燃料后处理大厂的建设提出初步的思考。
关键词:乏燃料;后处理大厂中图分类号:T L249 文献标志码:ASome Considerations on the Construction of a SpentNuclear Fuel Reprocessing Plant in ChinaLI Jin -ying 1,2,3,SH I Lei 1,2,3,H U Yan -tao 41.China Resour ces (Ho ldings )Co .,Ltd .,Beijing 100005,China ;2.China I nstitute o f A to mic Ene rgy ,Beijing 102413,China ;N C Beijing Resea rch Institute of U ranium G eolog y ,Beijing 100029,China ;4.China Nuclear Po wer Enginee ring Co .,Ltd .,Beijing 100840,ChinaA bstract :The histo ry of spent nuclear fuel reprocessing w as review ed ,inclusive of pro blem sand actuality ,principle and attaching .Key technolog ies o f com mercial spent fuel repro cess -ing plants w ere summa rized ,as w ell .Pro po sals on spent nuclear fuel reprocessing in China is described extensively .So me sug gestions to the g overnm ent and establishments are m ade as well .Key words :spent nuclear fuel ;spent fuel reprocessing plant 核能作为一种安全、清洁、经济的一次能源,已经得到了全世界的广泛认可和接受。
核工程中的燃料循环与核废料再利用研究核工程中的燃料循环与核废料再利用研究摘要：核工程是现代能源领域不可或缺的一部分。
然而，核能发电过程中产生的大量核废料一直是人们关注的焦点。
为了解决核废料问题并更好地利用核能资源，燃料循环和核废料再利用成为了研究的重点。
本论文将介绍核工程中燃料循环的基本原理和技术路线，并探讨核废料再利用的潜力和挑战。
通过对国内外相关研究成果的梳理和分析，本论文旨在为未来核能工程的发展提供借鉴和参考。
关键词：核工程、燃料循环、核废料再利用、放射性废料、可持续能源一、引言核能作为一种清洁、高效、可持续的能源形式，在世界各国广泛应用于电力生产、医疗、工业等领域。
然而，核能发电过程中产生的核废料一直是人们关注的焦点。
核废料的长寿命和放射性污染性质使其必须得到妥善处理，否则可能对人类和环境造成严重的影响。
为了解决核废料问题并更好地利用核能资源，燃料循环和核废料再利用成为了研究的重点。
二、燃料循环的基本原理和技术路线燃料循环是核工程中的关键环节，它涉及到核燃料的提取、制备、使用和废料处理等方面。
燃料循环的基本原理是通过对核燃料的回收和再利用，最大限度地提高核燃料的利用效率和核能资源的可持续性。
核燃料的提取是燃料循环的第一步。
目前主要采用的是钚-铀循环和铀-铀循环两种技术。
钚-铀循环通过对使用过的核燃料进行化学处理，提取出可以再利用的钚和铀。
铀-铀循环则是通过对自然铀进行提纯和浓缩，得到适合再利用的铀燃料。
核燃料的制备是燃料循环的第二步。
在核工程中，核燃料是以核燃料元件的形式使用的。
核燃料元件一般由铀或钚化合物制成，并通过化学、物理或冶金方法进行成型和加工。
制备好的核燃料元件可以直接用于核反应堆的运行。
核燃料的使用是燃料循环的第三步。
核燃料一旦放入核反应堆中发生核裂变反应，产生大量的能量和核废料。
在核废料问题得到妥善解决之前，核废料需要进行安全的贮存和处理。
同时，核燃料在使用过程中的变化和衰变也需要进行研究和监测。
收稿日期：2018-01-29 作者简介：李宏业（1990-），女，河北人，硕士，从事乏燃料后处理产业发展战略、规划和政策研究工作。
的优化升级，并明确要求“加快论证并推动大型商用后处理厂建设”。
随后在国家发展和改革委员会、国家能源局发布的《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》等文件中，核燃料循环体系建设及乏燃料后处理均被作为重要内容进行了规划，标志着我国乏燃料后处理产业进入了发展的“快车道”。
我国现有37台运行核电机组，在建机组19台，已经成为世界在建核电机组规模最大的国家。
随着核电机组陆续建成和投运，乏燃料的累积量和产生量逐年上升。
据预测，2030年我国核电站累积卸出乏燃料将达到近24000 t，离堆贮存需求达到15000 t以上。
为解决这一挑战，我国必须加快乏燃料后处理发展的步伐。
1.3 我国乏燃料管理领域法律现状我国核法律法规体系建设起步于20世纪80年代，经过30多年的核能立法，我国已经初步构建了内容比较全面的核法律法规框架，但乏燃料管理方面的立法还有很大的完善空间。
我国对乏燃料的管理主要以国家产业政策、国务院职能部门规章规则、科研院所操作规程、后处理企业工作规程等体现。
其中，国家产业政策具有宏观指导性，不是法律；而“原子能法”“核电管理条例”目前还处于征求意见或者送审阶段，距离生效还有时日，而且从公布的草案看，这两部法律草案对乏燃料管理虽有涉及，但不全面、不完整、不细致，不足以支持实现对乏燃料的规范管理。
近期生效的“核安全法”明确规定乏燃料不属于放射性废物，但并未对其处理处置进行进一步的详细规定。
涉及乏燃料管理的较为细致的规定只是散见于有关行政部门的规章中，比如2010年国家财政部、国家发展和改革委员会、工信部颁发的《核电站乏燃料处理处置基金征收使用管理暂行办法》（简称“基金管理办法”），2014年3月国防科工局颁发的《核电站乏燃料处理处置基金项目管理办法》。
这两个部门规章法律效力不及法律和行政法规，管理的范围也较窄。
55、核工业体系的组成及其流程核工业是一个十分广大的系统工程,其组成体系包括：铀矿勘探、铀矿开采与铀的提取、燃料元件制造、铀同位素分离、反应堆发电、乏燃料后处理、同位素应用以及与核工业相关的建筑安装、仪器仪表、设备制造与加工、安全防护及环境保护;56、核燃料循环及其组成核燃料循环是核工业体系中的重要组成部分;所谓核燃料循环是指核燃料的获得、使用、处理、回收利用的全过程;燃料循环通常分成两大部分,即前端和后端,它包括铀矿开采、矿石加工选矿、浸出、沉淀等多种工序、铀的提取、精制、转换、浓缩、元件制造等；后端包括对反应堆辐照以后的乏燃料元件进行铀钚分离的后处理以及对放射性废物处理、贮存和处置;57、铀矿地质勘探铀是核工业最基本的原料;铀矿地质勘探的任务,是查明和研究铀矿床形成的地质条件,阐明铀矿床在时间上和空间上分布的规律,运用铀矿床形成和分布的规律指导普查勘探,探明地下的铀矿资源;地壳中的铀,以铀矿物、类质图象形成含铀矿物和吸附状态的形式存在;由于铀的化学性质活泼,所以不存在天然的纯元素;铀矿物主要是形成化合物;目前已发现的铀矿物和含铀矿物有170种以上,其中只有25-30种铀矿物具有实际的开采价值;铀矿床是铀矿物的堆积体;铀矿床是分散在地壳中的铀元素在各种地质作用下不断集中而成的,也是地壳不断演变的结果;查明铀矿床的形成过程,对有效地指导普查勘探具有十分重要的意义;并不是所有的铀矿床都有开采、进行工业利用的价值;影响铀矿床工业评价的因素很多,有矿石品位、矿床储量、矿石技术加工性能、矿床开采条件,有用元素综合利用的可能性和交通运输条件等;其中矿石品位和矿床储量是评价铀矿床的两个主要指标;铀矿普查勘探工作的程序,包括区域地质调查、普查和详查、揭露评价、勘探等相互衔接的阶段;同时还伴随-系列的基础地质工作,如地形测量、地质填图、原始资料编录、岩石矿物鉴定、样品的化学和物理分析、矿石工艺试验等;58铀矿开采铀矿开采是生产铀的第一步;它的任务是把工业品位的铀矿厂从地下矿床中开采出来,或将铀经化学溶浸,生产出液体铀化合物;铀矿的开采与其它金属矿的开采基本相同,但是由于铀矿有放射性,能放出放射性气体氡气,品位较低,矿体分散单个矿体的体积小和形态复杂,所以铀矿开采又有一些特殊的地方;铀矿开采方法主要有露天开采、地下开采和原地浸出采铀三种方法; 露天开采是按一定程序先剥离表土和覆盖岩石,使矿石出露,然后进行采矿,这种方法一般用于埋藏较浅的矿体;地下开采是通过掘进联系地表与矿体的一系列井巷,从矿体中采出矿石,地下开采的工艺过程比较复杂;一般在矿床离地表较深的条件下采用这种方法;原地浸出采铀是通过地表钻孔将化学反应剂注入矿带,通过化学反应选择性地溶解矿石中的有用成分--铀,并将浸出液提取出地表,而不使矿石绕围岩产生位移;这种采铀方法与常规采矿相比,生产成本低,劳动强度小,但其应用有一定的局限性,只适用于具有一定地质、水文地质条件的矿床59．铀提取工艺铀提取工艺的基本任务是将开采出来的矿厂加工富集成含铀是较高的中间产品,通常称为铀化学浓缩物,经过进一步强化,加工成铀氧化物作为下一步工序的原料;常规的铀提取工艺一段包括,矿石品位、磨矿、矿石浸出,母液分离、溶液纯化、沉淀等工序;矿厂开采出来后,经过破碎磨细,使铀矿物充分暴露,以便于浸出,然后在一定的工艺条件下,借助一些化学试剂即浸出剂与其它手段将矿厂中有价值的组分选择性地溶解出来;有两种浸出方法,即酸法和碱法;浸出液中,不仅铀含量低,而且杂质种类多,含量高,必须将这些杂质去除才能达到核电要求;这一步溶液纯化过程,有两种方法可供选择,离子交换法又称吸附法和溶剂萃取法;沉淀出铀化学浓缩物的工艺过程是水冶生产的最后一道工序;沉淀物经洗涤、压滤、干燥后即得到水冶产品铀化学浓缩物,又称黄饼;60．浓缩铀生产技术以同位素分离为目的,提高铀-235浓度的处理即为浓缩;通过浓缩获得满足某些反应堆所要求的铀-235丰度的铀燃料;现代工业上采用的浓缩方法是气体扩散法和离心分离法;浓缩处理是以六氟化铀形式进行的;此外,还有激光法、喷嘴法、电磁分离法、化学分离法等;对铀同位素进行分离,使铀-235富集;分离后余下的尾料,即含铀-235约％的贫化铀可作为贫铀弹的材料等61.反应堆用的燃料元件经过提纯或同位素分离后的铀,还不能直接用作核燃料,还要经过化学,物理、机械加工等复杂而又严格的过程,制成形状和品质各异的元件,才能供各种反应堆作为燃料来使用;这是保证反应堆安全运行的一个关键环节;按组分特征,可分为金属型、陶瓷型和弥散型三种；按几何形状分,有柱状、棒状、环状、板状、条状、球状、棱柱状元件；按反应堆分,有试验堆元件,生产堆元件,动力堆元件包括核电站用的核燃料组件;核燃料元件种类繁多,一般都由芯体和包壳组成;核燃料元件在核反应堆中的工作状况十分恶劣,长期处于强辐射、高温、高流速甚至高压的环境中,因此,芯体要有优良的综合性能;对包壳材料还要求有较小的热中子吸收截面快堆除外,在使用寿期内,不能破损;因此,核燃料元件制造是一种高科技含量的技术;62．乏燃料的后处理辐照过的燃料元件从堆内卸出时,无论是否达到设计的燃耗深度,总是含有一定量裂变燃料包括未分裂和新生的;回收这些宝贵的裂变燃料铀-235,铀- 233和钚以便再制造成新的燃料元件或用做核武器装料,是后处理的主要目的;此外,所产生的超铀元素以及可用作射线源的某些放射性裂变产物如铯- 137,锶-90等的提取,也有很大的科学和经济价值;乏燃料后处理具有放射性强,毒性大,有发生临界事故的危险等特点,因而必须采取严格的安全防护措施;后处理工艺可分下列几个步骤：1冷却与首端处理：冷却将乏燃料组件解体,脱除元件包壳,溶解燃料芯块等;2化学分离：即净化与去污过程,将裂变产物从Ｕ-Pu中清除出去,然后用溶剂淬取法将铀-钚分离并分别以硝酸铀酰和硝酸钚溶液形式提取出来;3通过化学转化还原出铀和钚;4通过净化分别制成金属铀或二氧化铀及钚或二氧化钚;放射性废物处理与处置在核工业生产和核科学研究过程中,会产生一些具有不同程度放射性的固态、液态和气态的废物,简称为“三废”;在放射性废物中,放射性物质的含量很低,但带来的危害较大;由于放射性不受外界条件如物理、化学、生物方法的影响,在放射性废物处理过程中,除了靠放射性物质的衰变使其放射性衰减外,无非是将放射性物质从废物中分离出来,使浓集放射性物质的废物体积尽量减小,并改变其存在的状态,以达安全处置的目的;对“三废”区别不同情况,采取多级净化、去污、压缩减容、焚烧、固化等措施处理、处置;这个过程称为“三废”处理与处置;例如,对放射性废液,根据其放射性水平区分为低、中、高放废液,可采用净化处理、水泥固化或沥青固化、玻璃固化;固化后存放到专用处置场或放入深地层处置库内处置,使其与生物圈隔离。
