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世界乏燃料后处理工业现状北极星电力网新闻中心 2013-5-7 11:26:56 我要投稿所属频道：核电 关键词：乏燃料铀核电技术北极星核电网讯：法国核电工业发达，现有 58台核电机组在运行，总装机容量约 63吉 瓦，年发电量约 4210亿千瓦时，约占全国总发电量的 75%这些核电机组在发电的同时，也产生大量的 乏燃料法国采取闭合式燃料循环政策， 即对核电厂产生的乏燃料进行后处理，回收其包含的 铀和钚，并制成燃料继续在反应堆中循环使用 采取闭式燃料循环政策的国家还有日本、俄罗斯、印度等国，就目前的情况看，法国的商业乏燃料后处理及再循环工业是 世界上规模最大、工艺最成熟、技术最先进的大型商业后处理活动：不可比拟的 阿格地位”法国先后建成过 UP1、UP2和UP3三座商业后处理车间，其中位于马库勒场址的 UP1于1958年投运，主要用于军事目的，已于 1997年关闭，UP2和UP3均位于阿格后处理厂经过40年的发展，阿格后处理厂如今已成为法国甚至是世界上规模最大、 技术最先进、工艺最成熟的商业轻水堆乏燃料后处理基地 它不仅处理法国国内的乏燃料， 还为德国、日本、意大利等国处理进口乏燃料该厂运行至今未发生过任何重大事故， 成为成熟商业后处理的典范。

该工厂目前拥有 6000多名员工阿格后处理厂现有两个后处理车间在运行， 即UP2-800和UP3，均使用成熟的PUREX工艺UP2于1962年动工兴建，1967年1月投产，曾处理过石墨气冷堆、快中子堆以及轻 水堆等多种堆型的乏燃料，处理能力为 400吨/年，但经过改造后每年可处理 800多吨轻水堆乏燃料，并更名为 UP2-800 ； UP3由7个国家(不包括法国)的外国客户共同出资兴建， 于1990年投入商运，额定处理能力为 800吨/年两个车间的总处理能力约为 1700吨/年，若满负荷运行，可承担90〜100台百万千瓦级核电机组每年产生的乏燃料的后处理任务 目前，全球的轻水堆乏燃料后处理能力总计约为 3000吨/年,而阿格后处理厂占到其中一半以上，可见其在世界乏燃料后处理领域拥有不可比拟的地位在阿格工厂，后处理作业可回收 99.9%的钚和铀，仅剩下约 3%的物质成为高放废物，经过玻璃固化后存于现场， 等待最终处置目前，阿格后处理厂的典型进料是铀 235浓度为3.7%、燃耗为45GWd/t、冷却4年后的压水堆和沸水堆乏燃料法国电力公司目前每年产生约 1200吨乏燃料，在2009年以前每年将其中的 850吨运往阿格后处理厂进行处理，可回收约 8.5吨钚和810吨堆后铀(RepU)，其中回收的钚被立即送往马库勒(Marcoule )工厂制造成约100吨混合氧化物燃料 (MOX )。

从2010年起， 法国电力公司每年送至阿格后处理厂的乏燃料增加到了 1050吨在2011年之前的几年，由于大部分海外合同到期，加之没有签署新合同，阿格后处理 厂的实际年产量仅为 800~1000吨乏燃料2011年下半年，阿海珐集团与国内外企业签订了若干份新合同，使其实际产量在2012~2014年将达到1250吨，2015年以后的目标产量为1500 吨/年2012年该工厂共为法国和荷兰电力公司处理了 1023吨乏燃料，其中绝大部分来自法国电力公司阿格后处理厂自建成以来，除承担国内的乏燃料后处理任务之外，还承担了大批来自 德国、日本、比利时、荷兰、瑞士等国的后处理任务，获得了较好的经济效益截至 2009年年末，阿格后处理厂累计处理了约 2.7万吨来自国内外的轻水堆乏燃料，其中相当大一部分来自国外从某种程度上讲，在过去 20年中，如果没有外国客户的支撑，法国商业后处理工业很难取得如此辉煌的成就核燃料再循环：MOX燃料计划法国目前正在其轻水堆中使用通过乏燃料后处理提取的大量堆后铀和钚据法国电力公司估算，其约20%的发电量来自回收材料钚和铀与其他核电发达国家类似，法国最初的闭式核燃料策略是通过后处理将乏燃料中包含 的钚提取出来，制成燃料后在快中子增殖堆中循环使用。

因此，在建设大型后处理设施的同时，法国于1967年投运了实验快堆，1973年投运了 凤凰”快堆，1976年又决定建设 超凤 凰”快堆，当时的预计是到 2000年 超凤凰”型快堆将投入大规模应用然而，到了上世纪80年代，石油价格下降，天然铀价格也随之下降，而燃料循环后段价格却在上升，加之快 堆研发挫折不断，法国不得不调整核燃料循环战略， 转向在热堆中燃烧后处理产生的铀和钚法国电力公司的堆后铀在皮埃尔拉特转化厂转化成 U3O8以便进行中间贮存，或转化成UF6后在皮埃尔拉特铀浓缩厂或俄罗斯谢韦尔斯克（ Seversk）铀浓缩厂进行再浓缩法国每年约有500吨堆后铀（UF6）送至俄罗斯谢韦尔斯克设施进行再浓缩，浓缩后的 UF6被送至阿海珐的罗芒工厂转化成 UO2并制成燃料组件法国电力公司自 20世纪80年代以后就在其90万千瓦级动力堆中使用这种燃料 截止到2010年年底，法国电力公司的堆后铀库存达到2.4万吨，分布于4个场址，成为一种战略资源法国于1987年发起轻水堆 MOX （混合氧化物）燃料计划，目标是在其所有 90万千瓦级核电反应堆中使用 MOX燃料，以便尽快消耗不断增加的商业钚库存目前，法国电力公 司共有20台90万千瓦级反应堆正在使用 MOX燃料，其许可 MOX装料比例为30%，但实际用量低于这个比例，这是法国电力公司的商业钚库存从 1988年的不到1吨猛增至2005年50.9吨的原因之一。

2007年法国电力公司使用的 MOX燃料的最高平均钚含量从 7.08% 提高到8.65%法国共建设过3座MOX燃料制造设施，目前仅剩下梅洛克斯工厂在运行，它也是目 前全球唯一正在运行的商业规模 MOX燃料制造设施该厂于 1990年动工兴建，1995年投运，1997年产能达到100吨/年2003年该厂的许可产能从 145吨/年提高到195吨/年截 止到2008年年末，阿海珐持有 30吨/年的MOX燃料出口合同，主要来自日本和德国2008年年底，阿海珐和法国电力公司宣布把乏燃料后处理和再循环协议延长到 2040年，从而确保阿格后处理厂和梅洛克斯 MOX燃料制造厂可以得到持续发展为此，阿海珐打算到2015年将阿格工厂的实际后处理产能提高到 1500吨/年这使法国电力公司每年送至阿格后处理厂进行处理的乏燃料从 2010年起可增加到1050吨，梅洛克斯工厂的 MOX燃料年产量从100吨增加到120吨该协议还意味着法国电力公司将循环使用乏 MOX燃料使用后的乏MOX燃料和乏堆后铀目前被临时贮存起来，等待未来各种条件成熟之时 再进行后处理，然后在第四代核能系统中使用提取出来的钚新型后处理技术的开发：为第四代核能系统的工业应用做技术准备法国目前正在研究和开发 3种先进的后处理流程，分别是 COEX、DIAMEX-SANEX 和GANEX。

其中，COEX流程已经比较成熟阿海珐于2007年完成 一体化再循环工厂”的设计，并计划于 2020年采用COEX流程 建成第三代后处理厂 COEX流程属于第三代后处理技术，可将铀、钚（通常还有镎）共同 提取出来并提取出纯铀DIAMEX-SANEX 流程可选择性地把长寿命放射性核素（重点是镅和锔的分离）与短 寿命裂变产物分开该流程可与 COEX （在铀、钚、镎分离之后）联合使用铀 -钚和次锕系元素可在快堆中循环使用GANEX流程可使钚和铀共沉淀（和 COEX流程一样），然后使次锕系元素和一些镧 系元素与短寿命裂变产物分离铀、钚和次锕系元素共同成为快堆燃料， 镧系元素成为废物作为法国-日本-美国全球锕系元素循环国际论证计划 （GACID ）的一部分，这种流程从2008年起开始进行示范论证 目前，示范工作预计已经完成， 正在制造燃料元件从 2020年起，燃料组件将被装入日本文殊快堆进行辐照测试为了论证这些技术的工业可行性，法国可能会建造两座中试厂一座可能基于 COEX流程，旨在为法国原子能和替代能源委员会拟于 2020年建成的第四代核能系统（快堆）制造驱动燃料另一座用于制造含有次锕系元素的燃料组件， 以便在快堆上进行辐照测试。

法国的长远目标是到 2040年左右为第四代核能系统的工业应用做好技术准备，届时阿格后处 理厂将被新的一体化核燃料循环设施所取代技术输出：将后处理技术推向国际市场法国不仅在国内从事乏燃料后处理技术开发和应用活动，还努力将其先进的后处理技 术推向国际市场日本的六所村商业后处理厂就是以阿格后处理厂的 UP3车间为模板建造，兼顾英国和德国的一些技术，并且尽可能多地使用本国技术设备， 以利于日本将来建设自己的后处理设施该厂的设计年处理能力为 800吨，于1991年开工建设，目前正处于最后的测试阶段，预计于2013年10月正式投运此外，近几年来美国也对法国后处理技术表现出兴趣对此，阿海珐积极响应，向美 国政府建议耗资两百多亿美元， 采用法国的成熟技术，建设一座产能为 2500吨/年的乏燃料后处理厂和一座 MOX燃料制造厂目前，阿海珐已经与美国杜克能源公司建立联盟，准备 向美国能源部提交建设 MOX燃料制造厂的申请各国乏燃料后处理新动向英国英国一直坚持乏燃料后处理政策，在后处理、核废物管理与处置、核退役等方面都拥 有一定的工业基础和技术英国的后处理厂主要在塞拉菲尔德与唐瑞这两个基地 塞拉菲尔德是目前英国最大的核基地。

塞拉菲尔德的 THORP后处理厂于1974年提出建设构想，经过20多年的努力，于1992年完工，1994年开始剪切辐照燃料试运行， 1997年获得英国核设施检察局（Nil ）颁发的运行许可证据2013年1月的消息称，英国电网公司旗下的 SizewellB核电站已开始实施一项为期两年的项目，建造一座干法乏燃料贮存库，该设施将在 2015年投入使用，届时该电站乏燃料贮存池达到设计容量从 2015年起，新的干法乏燃料贮存库将贮存核电站寿期内的乏燃料，直到深地质处置设施可用虽然世界很多地方都在使用乏燃料干法贮存，但 SizewellB是英国的第一座贮存设施，该设施预计在 2035年停止运行日本1977年，日本运行了东海村后处理厂（ TPR），目前已完成热试、位于青森县的新的后处理厂六个所，年处理能力为 800吨铀，其水池贮存能力为 3000吨，并能贮存从英国和法国后处理厂返回日本的放射性废物， 六个所后处理厂包括乏燃料接收与贮存、 首端、主工艺和废物处置与贮存车间而据2013年1月7日的消息称，日本政府正在考虑为韩国、 越南和其他亚洲国家后处理乏燃料棒日本是世界上唯一没有核武器、 却拥有后处理乏燃料棒的设施、 能够生产武器级钚的国家。

允许日本后处理乏燃料棒的日美双边核能协定将在 2018年到期，美国可能坚持修改协议，进一步限制日本后处理能力俄罗斯于1976年4月投入试运行的 RT1后处理厂是目前俄罗斯仍在运行的后处理厂，年处 理能力为400吨/年2011年12月，俄罗斯新的一个乏燃料贮存设施在东西伯利亚投运， 据介绍，随着乏燃料后处理设施的运行，俄罗斯核电厂 95%的乏燃料都可以回到核燃料循环中此外，今年2月，俄罗斯国家核能公司 Rosatom宣布，位于热列兹诺戈尔斯克的乏燃料再处理示范厂已启动招标工作根据招标文件的条款，乏燃料再处理厂必须在 2015年12月10日前投入运行，试点示范中心初期将用于开发和测试 WER-1000反应堆乏燃料再处理的新技术，预计后期可开发快堆乏。