核燃料后处理工学 URE
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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。
我国核燃料后处理技术的现状与发展的研究摘要:核燃料后处理是充分的利用铀资源,保障核能可持续发展的关键技术之一,也是典型的军民两用技术,是国际上三大敏感技术之一,因此后处理技术成为世界不少国家梦寐以求的技术。
随着我国核电的快速发展,核燃料后处理技术也得到了一定的提升,本文主要围绕我国核燃料后处理技术的现状与发展进行了研究,探究了核燃料及后处理的概述、后处理技术发展的重要作用、我国核燃料水法后处理技术、以及核燃料后处理技术发展的任务和方向,以供参考。
关键词:核燃料;后处理技术;现状引言当前,核能作为人类可以重新利用的新能源,人们对它的探究和开发有了高度的关注,由于核燃料能够大量利用,而且产生巨大的能量,所以,其就成为了近几年来发展速度最快的新能源。
虽然核燃料有着诸多的优点,不会产生有机染料对空气造成污染,同时可以有效的节省资源,为人们创造最大化的经济效益,但是核废料却具有令人生畏的辐射性,所以,核燃料的后处理技术就有着至关重要的作用,基于此,后处理技术得到了快速的发展。
1核燃料及后处理的概述1.1核燃料的概述核燃料的主要组成部分是可裂变和可转换的材料。
可裂变材料即为反应堆中经过燃烧后而发生的裂变材料,在其裂变的过程中,主要产生三个效应:一是,可以释放大量的热量,被称之为核能;二是可以产生裂片,裂片的积累,会对可裂变材料的进一步裂变造成阻碍,所以在积累到一定程度时,裂变就很难再发生了,这就形成了乏燃料,此时,如果想要继续发生裂变,就需要卸堆进行处理;三是,可转换材料转换为可裂变材料,这是核燃料增殖的基础。
1.2后处理的概述核燃料的后处理就是对反应堆辐照过(即燃烧过)的核燃料所进行的化学处理。
其目的主要是将裂变产物分离出去,然后对新生成的以及未用完的核燃料物质进行回收。
为了使反应堆能为维持正常的运行,堆中要留有最低数量的核燃料,而且,积累的裂变产物也会吸收中子而妨碍反应堆的正常运行。
所以,在核燃料反应堆中燃烧一段时间后,就应从反应堆中卸出,卸出的核燃料经过后处理才有可能重新利用其中有用的物质。
核能燃料处理技术核能燃料处理技术是一种重要的核能发展领域,它对于有效利用和安全管理核能资源至关重要。
核能燃料处理技术可以解决核能燃料周期各个环节中产生的问题,包括核燃料制备、辐射废物处理和核燃料后处理。
这项技术的发展将为核能产业的可持续发展和实现清洁能源目标提供有力支撑。
核燃料制备是核电站运行的关键环节之一。
通过核燃料制备技术,可以将铀浓缩变为可用于核电站的燃料。
核燃料制备过程中的关键步骤包括铀浓缩、燃料元件的制备和组装。
核燃料制备技术的发展,既可以提高核燃料的制备效率,又可以减少核燃料制备过程中的辐射废物产生,从而降低对环境的影响。
辐射废物处理是核能燃料周期中不可忽视的环节。
核能产生的辐射废物对环境和人类健康构成潜在风险。
核能燃料处理技术可以将辐射废物进行分类、分离、储存和处置。
在辐射废物处理过程中,可以通过中子辐照、化学分离和转化等技术手段将长寿命和高放射性的核废料进行处理和减量,同时将辐射废料中的可回收物质进行回收再利用,最大限度地减少对环境的影响。
核燃料后处理技术是核燃料循环中的关键环节。
核燃料在核反应堆中经过一段时间的使用之后,产生了大量的高放射性废物。
核燃料后处理技术可以将核燃料中的可再处理物质分离出来,同时通过化学处理手段将废物进行降低毒性和减少体积。
通过核燃料后处理技术,可以将核燃料驻留时间的延长,提高核燃料利用效率,减少核废料的储存量和危险性。
核能燃料处理技术的发展具有重要意义。
首先,核能燃料处理技术可以提高核能燃料的利用效率,减少对铀资源的依赖,从而实现核能产业的可持续发展。
其次,核能燃料处理技术可以减少核废料的体积和危险性,降低核能产生的辐射废物对环境和人类健康的威胁。
最后,核能燃料处理技术可以通过回收和再利用核燃料中的可再处理物质,进一步提高核燃料的利用效率,减少核废料的产生量,降低核能发电的成本。
然而,核能燃料处理技术的发展也面临着一些挑战。
首先,核能燃料处理技术需要巨大的资金投入和技术支持。
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在开展核燃料后处理首端工艺流程之前,需要进行充分的准备。
核燃料后处理技术的现状与发展探讨摘要:一个国家想要实现核电的大规模发展,那么一定要解决乏燃料的安全处置问题。
大力开展核燃料后处理工程的建设,是有效处理乏燃料处置问题的一个有效措施,为此本文针对核燃料后处理技术的现状以及发展进行了探讨。
本文首先对后处理技术所经历的四个发展阶段进行了阐述,并讨论了发展后处理技术的现实意义,然后针对当前国际后处理技术所对应的主要研究方向进行了分析,最后探讨了国内后处理技术发展历程,并进行了未来展望。
关键词:后处理技术;乏燃料处置;当前现状;未来发展对于核燃料后处理工作而言,其是核燃料闭式循环的一个重要环节,主要的作用就是管理乏燃料。
整个核燃料后处理就是在乏燃料当中对铀进行分离回收,同时实现钚和一些其他元素提取的过程。
由于核燃料后处理技术具有一定的军用性,因此近些年来一直是国际军事领域所关注的一项重要技术。
1后处理发展的四个阶段对于后处理技术的发展历程而言,可以分为四个主要阶段,首先是起始阶段,在这个阶段主要是为了对军用钚进行提取。
前苏联以及美国都是通过沉淀法工艺来提取钚的,到了上个世纪五十年代,美国研究出了一种通过TBP作为萃取剂,硝酸作为盐析剂的PUREX工艺,也就是所谓的萃取法回收铀和钚工艺。
后来PUREX工艺不断被改进,现阶段已经成为一种主流的后处理技术,这种技术也是第二代处理技术。
近些年来核电站不断提高燃料的燃耗,这也使得超铀元素含量、裂变产物和乏燃料所具有的辐射水平大幅度提高,所以即便使用了PUREX工艺,可是钚以及铀分离还有净化系数都一直在增长,一系列工艺参数也都出现了变化,并且各个管理方面所使用的技术均有了很大的改进。
第三代后处理技术是水法分离技术,第四代后处理技术是干法分离技术,这两种技术当下还是处在一个研发的阶段,近些年来处理的乏燃料所对应的燃耗一种在不断的增加,不但要考虑对钚以及铀的回收,同时还需要对其他元素进行考虑,比如锕系的一些元素。
能够看得出来后处理所涉及的对象有很多,同时每一种组分所对应的含量也有着很大的差别,所以后处理是一种涉及多个领域的综合性技术,需要加大力度进行研究。
核燃料循环及后处理技术的研究进展核能是一种清洁、高效的能源形式,被广泛应用于发电、医疗、工业和科研领域。
然而,核能的运用也带来了核废料的产生,这些废料对环境和人类健康构成了潜在的威胁。
为了解决这一问题,核燃料循环及后处理技术应运而生。
核燃料循环是指将核燃料经过使用后的再处理和回收利用过程,从而减少放射性废料的量。
这个过程中核燃料被分离提取、再加工,以便重新使用。
它需要高度复杂的技术和设备,以确保废料处理不会对环境和人类健康产生不可挽回的损害。
核燃料循环的关键步骤包括核燃料浸出、分离提取、再加工和后处理。
核燃料浸出是将使用过的核燃料接触溶剂,以提取核材料。
分离提取是通过溶剂萃取法、离子交换法、溶剂萃取-离子交换法等技术,将核燃料中的铀、钚等重要材料与废料分离出来。
再加工是对分离的核材料进行处理,使其符合再利用的要求。
后处理是将再利用后的核燃料进行处理,以提高核燃料的安全性。
近年来,核燃料循环及后处理技术在全球范围内得到了广泛研究和发展。
一方面,研究人员致力于提高核燃料循环和后处理技术的效率和安全性。
另一方面,他们也在研究新的材料、方法和技术,以改进核燃料循环和后处理过程。
在核燃料循环方面,国际上已经建立了多个核燃料再处理厂和实验室,如法国的La Hague再处理厂、日本的Rokkasho再处理厂等。
这些设施以各自独特的技术和方法,进行核燃料的浸出、分离、再加工和后处理。
通过对这些设施的研究和实践,可以不断改进核燃料循环技术,提高其效率和安全性。
在后处理技术方面,研究人员正在致力于开发更高效、更安全的核废料处理方法。
例如,放射性废料的固化技术是目前研究的热点之一。
固化技术主要利用陶瓷、玻璃等材料对放射性废料进行封存和固化,以防止辐射泄漏。
此外,还有一些新兴的后处理技术,如电化学处理、超临界流体萃取等,也吸引了研究者的关注。
除了技术改进,核燃料循环及后处理技术的可持续性也正在研究的重点之一。
为了实现可持续发展,研究人员探索了核燃料循环过程中的中子平衡、资源利用效率和废物减排等问题。