核电发展：绕不过的后处理

根据该计划，中国预计在2020年运行5800万千瓦的各种类型的反应堆机组，每年产生1000吨或更多的乏燃料。对大型乏燃料后处理厂的需求越来越大-

■我们的记者齐鲁

乏燃料后处理是目前已知的最复杂和最具挑战性的化学过程之一，也是核电发展中最具争议的话题。最近，连云港市民反对中法核电项目在当地落户，将这一悬而未决的问题从幕后推到了前台。

许多学者在采访中向《中国科学报》记者强调，乏燃料后处理和废物处理需要先进技术。只要核电工业发展，这个问题就无法避免。

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"许多人称燃烧过的核燃料为核废料，这实际上是个错误的名字."中国工程院院士潘在接受《中国科学报》采访时指出，乏燃料是正确的名称。

乏燃料是指在反应堆中燃烧并在一定时间后从反应堆中排出的核燃料。核燃料组件中约95%的铀在裂变反应发电后仍未燃烧。同时，反应后会产生一些新的核素，如1%的钚和4%的其他核素。

潘强子说，乏燃料不能随意处置。目前，世界上主要有两种方式:直接处理和回收。直接处置是在合适的地质环境中长期或永久储存适当包装的乏燃料，美国、瑞典、芬兰和其他国家都采用这种方式。回收是指将乏燃料送至后处理厂，分离、回收和再利用其中所含的有用物质，然后将废物固化，用于深层地质层处置或分离转化。“中国采取封闭的燃料循环后处理战略。同时，法国、日本、俄罗斯、印度等国家都采用了这种方法。”

中国工程院院士徐沅告诉《中国科学》记者，乏燃料后处理是整个核能系统中的一个重要环节。

“从乏燃料中提取的核材料被再加工成核燃料，并返回到压水反应堆、快堆或重水反应堆进行发电，从而大大提高了铀资源的利用率；后处理产生的高液位废液可以通过玻璃固化技术进行固化，大大降低了乏燃料管理的难度，提高了固有的安全性。”徐沅说，先进的核燃料循环系统可以最大限度地利用核能资源，最大限度地减少放射性废物。

长征的第一步

乏燃料只能在后处理前暂时储存。一般来说，每个核电站都有一个乏燃料储存池。从其自身反应堆排出的乏燃料将暂时储存在该池中，当其衰变热适当降低并可以运输时，将被送往场外设施进行处置。

"然而，临时储存不是永久性的，通常在工厂储存大约10年."潘对说:之后，将其送至乏燃料贮存池和干式贮存装置贮存，然后需要直接处置或通过专业运输送至后处理厂。乏燃料的后处理需要经过验收和贮存、剪切和溶解、净化、分离、净化和回收等步骤。

2010年12月底，中国首个动力堆乏燃料后处理中间试验厂的热试运行取得成功。这座中国唯一的反应堆乏燃料组件后处理中间试验厂位于甘肃省河西走廊西部祁连山下的广阔戈壁沙漠。徐沅告诉记者，其乏燃料处理能力为50吨/年。

这是中国首次尝试升级后处理技术，但这只是发展核回收产业长征的第一步。

根据中国的核能发展计划，预计2020年将有5800万千瓦的各种类型的反应堆机组投入运行，这意味着核电每年将产生1000多吨乏燃料。因此，在中国建造更大的乏燃料后处理厂的需求正在增加。

2012年，CNNC发布了“龙腾2020”科技创新计划。第一批入选项目包括一个具有中国自主知识产权的200吨大型商业乏燃料后处理示范项目。

一个不争的事实是，作为一个后处理技术起步较晚的国家，完全掌握商业后处理厂的设计和核电发展所需关键设备的制造需要太多的时间和经济成本。"我们采用引进和开展自主研究的国际合作模式."潘对说:

2013年，CNNC和阿海珐签署了中国大型商业后处理回收工厂项目合作意向书，该项目计划到2030年建成800吨乏燃料后处理能力。

基础研究需要跟进

国际核能界的共识是，在核能发展的现阶段，最大的担忧是核电行业的前端和后端发展不平衡。中国也不例外。

“与我国各级*高度重视核电厂建设相比，核燃料循环系统的研发严重滞后，这必将影响我国核电的可持续发展，给核电安全带来潜在危害。”中国科学院院士柴志方在接受《中国科学报》采访时直言不讳地表示，中国对核燃料循环后期的研究滞后，尚未形成产业能力。这是中国核能系统中最薄弱的一环。在铀钚氧化物核燃料元件制造和乏燃料后处理等关键领域，中国甚至落后印度20至25年。

法国目前的乏燃料后处理能力为1600吨/年，有两个加工厂，年加工能力为800吨。英国的乏燃料后处理能力排名第二，为1200吨/年，其次是日本，为800吨/年。相比之下，中国的乏燃料后处理行业仍处于早期发展阶段。

潘指出，中国核燃料循环后期长期缺乏国家层面的科学规划，资金不足，研发工作分散，基础研究缺乏支持。“以玻璃固化技术为例，世界上许多国家已经掌握了这一技术，但自20世纪70年代以来，我们甚至还没有建立起自己的玻璃固化实验装置。”

对此，柴志方建议，在核燃料循环后期的研发和后处理厂的建设中，国际合作应建立在自力更生和自力更生的基础上。必须积极开展核燃料后处理化学的基础研究。除工艺流程研究外，还包括特殊工艺设备和材料(特别是乏燃料剪切机和溶解器)的研究、分析和检测技术的研究、远程维护设备、自动控制系统、关键安全研究等。

《中国科学新闻》(第一版集锦，2016年8月17日)