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核“姿势”54---乏燃料后处理

关键词:辐射检测仪_便携式辐射检测仪_辐射报警仪_表面污染仪_环境级辐射仪_多功能辐射仪_测氡仪_辐射剂量仪 网址:www.radonbj.com 日期:2019-4-16 23:38:16


    在火电厂,烧掉一堆煤,留下一堆灰。而在核电厂,则是燃料达燃耗,卸出乏燃料。

  乏燃料并不等于核废料,其中含有许多有用的物质,如没有“烧净”的铀235,以及新生的俘获产物和裂变产物等。在俘获产物中,有钚的各种同位素;在裂变产物中,有锶、铯、锝、钷等,都是可利用的同位素。此外还有大量的铀238等。

  从乏燃料中“榨”铀

  乏燃料的后处理,就是要从乏燃料中回宝贵的可裂变材料(铀235、钚239等)和可转换材料(铀238等),以便再制造成新的燃料元件。提取核燃料在反应堆中辐照时新生的产物,也有很大的科学和经济价值。

  乏燃料后处理的意义首先在于资源的充分利用。通常压水堆核电站铀资源的利用率仅为0.37%,如果对乏燃料进行后处理,用“榨”出来的铀在压水中在循环一次,可节省天然铀25%;若如此多次循环,则铀资源的利用率可以达到1%;若将后处理得到的钚与铀富集后剩下的贫铀制成快堆燃料,则铀资源的利用率可以达到60%到70%。

  乏燃料后处理的意义还在于减轻环境保护负担。如果将装机容量为百万千瓦的核电站运行一年所产生的30吨乏燃料不直接贮存而进行后处理,则其高放废物可以浓缩在约十立方米的玻璃体中。而且其放射性水平大大降低,比较“顽固”的长寿命放射性核素减少,有利于放射性废物的处置。

  普雷克斯循环

  普雷克斯流程是当前乏燃料进行后处理的主流工艺技术。普雷克斯的含义是“铀、钚还原萃取”。这种后处理工艺是首先将乏燃料组件解体,去除元件包壳,将燃料芯块溶解在硝酸中。然后用磷酸三丁酯作为萃取剂,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。硝酸铀酰和硝酸钚溶液通过化学转化还原出铀和钚,再通过净化分别制成金属铀、钚或它们的氧化物。

  为了有效回收产物,避免对环境的排放,工艺过程中每一操作的回收率要大于99.9%,得到的产品纯度极高。而且操作过程中有严格的工业安全、辐射安全和核安全的要求。由于后处理使用的物料具有化学毒性、易燃易爆型,后处理厂要注意密闭、通风、防火、防爆。由于乏燃料具有强放射性,需要采用远距离的方式操作和控制,这增加了工厂的投资。由于涉及到易裂变物质,需要严加防范避免达到核临界状态。

  采用普雷克斯流程的第一座商用后处理厂于1966年在美国纽约州的西瓦立城建成,但该厂运行6年,因经济性的问题关闭。目前全世界有6座商用后处理厂,乏燃料的后处理能力为每年5500吨。

  为简化工艺流程和减少放射性废物的数量,人们正在研究先进的一体流程和高温化学干法后处理技术


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