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关于核废料和乏燃料后处理的一些问题

添加时间:2024-01-22

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1、什么是“核废料处理厂”?它做什么事情?

“核废料处理厂”的正式名称应该是乏燃料后处理厂。该厂将核电厂用过的核燃料,即乏燃料,用化学方法处理,回收仍可继续利用的铀、钚等元素,并产生较多的放射性废料,包括高放射性和中低放射性废料。

乏燃料后处理厂一般也作为核电厂卸除燃料的场外保存地,能够存放较多的乏燃料,以缓解核电厂乏燃料的存放压力。

后处理厂一般还会有一个铀钚混合燃料(MOX燃料)厂,以直接将后处理提取出来的钚制成核燃料组件。

在找到最终处置地之前,后处理形成的各种放射性核废料要暂时堆放在后处理厂。

2、什么是乏燃料?有什么特点?

对于现在中国的主流核电厂,没用过核燃料是低浓缩铀(铀235大约占3%,其余是铀238)。核燃料在反应堆中燃烧到不具经济性之后,电厂就会停堆,并把用过的燃料从堆芯中取出。此时的燃料成分发生变化,大约含有96%的铀238,0.8%的铀235,0.4%的铀236,1%的钚239,0.1%的其它超铀元素,其余为各种成分的裂变产物。

低浓缩铀的放射性不严重,但是乏燃料中大量元素是强放射性的。随着冷却时间的延长,放射性会逐渐降低。但放置十年之后,仍有日常放射性本底强度的百亿倍。

乏燃料如果直接深埋处置,也可叫核废料。

3、乏燃料怎么一般处理或处置?

主要有两类方法:

一是不要了,直接找个安全的地方埋起来。历史上曾经很多国家把核废料直接扔海里。现在是找一个地质稳定,不透水的地方,挖一个大于三百米深的地洞,埋在里面。这是深层地质处置法。美国,加拿大,瑞典,芬兰,德国等采取或考虑采取这类方法。

二是像法国那样,用化学方法将乏燃料中的有用元素分离出来,继续利用,其余的高放射性废料固化,变成玻璃状,然后按照上面的方法深层处置。

4、乏燃料处理厂容易发生事故吗?

乏燃料处理具有很大的潜在风险。对技术保障,安全措施,管理,监管都有很高的要求。在各项措施到位的情况下,不容易发生事故,或者发生事故后,事态可控。

由于后处理厂有大量放射性在生产线,和储存库中,一旦发生不可预计的大事故,危害会很大。

历史上全球第三严重的核事故就是1957年前苏联军用后处理厂发生过的一次高放射性废料储存罐爆炸事件,这也是世界上唯一一次6级核事故(切尔诺贝利核福岛是更严重的7级)。

法国的后处理厂安全记录较好。只在86年发生过一次小事故,导致5名工人入院治疗。

美国汉福特( site)钚工厂,即军用后处理厂,也有较严重的放射性泄漏。

英国的后处理厂(THORP)2004到2005年间也发生过一次比较严重的泄漏事故。

从技术上来说,后处理厂发生事故的可能性比核电厂大。因为核电厂里,放射性封闭在燃料组件中,不运动,不操作。而后处理厂要打开封闭,并对强放射性的乏燃料进行操作。

我国如果要建后处理厂,考虑到吸取了前人的经验教训,从业人员纪律性更强,发生事故的可能性应该很小。

5、后处理厂发生事故影响范围多大?

后处理厂最有可能的事故是放射性少量泄漏,如果处理及时,影响范围很小,不会超过厂区。即使量比较大,危险区域也应该只是周边一两公里范围,影响不会很远。一般的工厂泄露处理除污比较容易,不会有长期危害。

历史上影响较广的后处理厂事故或者泄露都是军用厂,年代较远,监管较差。民用厂的事故影响范围都很小。

6、后处理厂会不会排放放射性废水废料?

核燃料和核废料有什么区别_核燃料废料区别有什么_核燃料废料区别有哪些

不会。所有的放射性废料都要封闭固化处理。高放射性废料深埋。低放废料要求低一些,但也必须隔离填埋。后处理厂不允许有放射性物质外泄。

7、为什么要进行乏燃料后处理?

一般的说法有下面几条:

第一是可以回收部分核燃料,节约天然铀资源。

第二是减少需要深埋的放射性量。需要深埋的放射性毒性总量降低到直接深埋的10%,并且放射性降低到基本无害的时间也从几十万缩短为1000年左右。分离出来的放射性元素也可能进行嬗变,从而进一步减少放射性毒性量,缩短无害化时间。

第三是为未来的快堆准备生产燃料。

第四是为核电厂腾出乏燃料池堆放空间,解决目前国内部分核电厂的燃眉之急。

8、国际上乏燃料(核废料)是怎么处理的?

乏燃料后处理产生的高放核废料和不处理的乏燃料都必须深埋处理。

历史上很多国家直接将高放核废料倾入大海或者注入地下(前苏联),但很快被国际法禁止。

目前具备轻水堆乏燃料处理能力的国家只有三个:法国,英国,俄罗斯。日本的后处理厂还在建,已经开工28年。

确定走燃料循环路线(即乏燃料处理)的国家有法国,俄罗斯,日本,印度和中国。

确定直接处置乏燃料(也就是不处理)的国家有美国,加拿大,芬兰,瑞典。

大部分国家还没有决定走哪条路线。

9、为什么我们国家要走燃料循环路线?

在核能发展初期,人们认为燃料循环可以提高铀的利用率,节约铀资源,并为以后的快堆提供燃料。核能发展会按照热中子堆,快中子堆,聚变堆的方向发展。我国在开始开发利用核能的80年代,很自然地采取了这一明显的路线。

印度于50年代,日本于60年代,也制定了类似的核能战略。法国60年代从美国学到压水堆技术后,由于能源短缺,开发核能意志坚决,最先执行这一战略。

随着时间的推移,经验和研究的积累,美国觉得后处理既麻烦又不划算,快堆也希望渺茫,因此不但没有走燃料循环路线,还干脆立法禁止乏燃料后处理。美国是核能技术的主要开发者,对各种技术的利弊了解较深,在汉福特()钚工厂(即军用后处理厂)的问题上吃亏不小,因此修改了燃料循环政策。

个人认为,我国80年代制定的这一战略,恐怕应该根据这几十年技术发展的现状适当调整。

10、乏燃料后处理,即燃料循环有什么缺点?

首先,代价高昂。由于处理涉及天量的放射性,工作环境需要极端的保障措施,一旦发生一点意外,后果就很严重。一座年处理能力800吨的化工厂,本来应该是一个很小的厂子。大型化工厂都是从十万吨开始算的。如果处理普通化学产品,也就一个80年代的乡镇企业。但是我国的规划造价已经到了2000亿元。由于事故的可能,代价的一部分也表现在需要比较大的隔离区。

其次,有非常大的放射性存量。核电厂运来的乏燃料,处理后产生的高放核废料,在最终处置地就绪之前,必须暂存在后处理厂。放射性存量超过一座大型核电站。庞大的放射性存量意味着巨大的潜在风险和超强的安保需求。

第三,建设周期长。按照规划,如果后处理厂能够在2020年开工的话,2030年左右才能建成。对于现在乏燃料池已经饱和和即将饱和的核电厂,无法解救燃眉之急。规模那么大,而且相当敏感的国际合作项目,能否按照计划进行,实际要打一个问号的。法国已经确定降低核电比重,其核电运营企业财务状况相当糟糕,人才流失和后继乏人都在所难免。日本于1989年开工的六所村后处理厂项目,规模也是每年800吨,完工时间已经推迟了23次,最新的计划是到2018年才能开始处理乏燃料。费用也比预计的多了两倍,达到3万亿日元。考虑到日本核能发展前景不明朗,即使按照最新计划建成,项目能够发挥的作用也要大打折扣。

第四,以前支持后处理的几条理由后来发现都有问题。1、提高铀资源利用率。后处理虽然能够提高,但是非常有限。一般说法,后处理能提高25%的铀资源利用率,从开始的0.37%提高到约0.46%。但提高这一点效率的代价实在太高了。打个比方,有点像把别人吃过的西瓜皮捡起来,用非常先进的技术剔下没有吃完的瓜瓤,进行复杂的清洗,消毒,增甜,再按照市场上的西瓜单价卖给消费者。如果市面上西瓜的价格是1块钱1斤,这样循环利用后的西瓜瓤成本就是10块钱1斤,但是只能卖1块钱1斤。新生产的混合燃料不仅成本高,还不好用。用完之后产生更多的超铀元素,成分复杂,难以处理。现有的后处理技术已经不能再处理燃烧后的混合燃料。2、减少最后处置的放射性量。虽然的确如此,但是考虑到封装,减少的处置物体积只有一半。无害化时间也的确缩短了,但是1000年和年现在都做不到。3、为快堆运行制备燃料。全世界经过70年,1000亿美元以上的投入,发现快堆并不像想象的那么容易。法国,日本都在快堆上吃过大亏。到现在为止,快堆,特别是钠冷快堆,技术上是不可用的。4、为核电厂纾解乏燃料存储困难。这一点并不难,不需要后处理厂也行。

11、如果不建后处理厂,核电厂产生的乏燃料怎么办?

不建后处理厂,就是走一次通过,直接处置的路线。核电厂可以把在乏燃料池存放足够久的燃料组件拿出来,用罐保存。这方面有例可循。也可以在建一个池子,想办法移过去。

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