核燃料再處理技術(shù)原指用化學(xué)分離和純化的方法從經(jīng)過(guò)輻照的核燃料中分離可裂變的钚同位素。[1]但現(xiàn)代核燃料再處理已不僅僅著重于回收钚,還可以分離其它有用的元素,比如鈾、甚至貴金屬。
再處理技術(shù)有多重目的,其重要性隨著時(shí)代變化而起伏。起初,核燃料再處理的唯一目的是分離可以用于制造原子彈的钚。隨著核電站的普及,乏燃料越來(lái)越多,于是钚被作為核燃料用于熱中子堆。含有钚的混合氧化物核燃料能夠產(chǎn)生更多的電力,同時(shí)還能夠消耗一部分钚。[2]占乏燃料絕大部分的再處理鈾可以用于快中子增殖反應(yīng)堆。理論上,快中子堆還可以燃燒錒系元素。但是在鈾價(jià)低廉的時(shí)代,快中子堆商業(yè)化面臨很多困難。[3][4]
核燃料再處理可以減少高放射性廢物的體積,但卻不能減低其放射性和衰變熱。因此,核燃料再處理無(wú)法消除陸地埋藏核廢料的必要性。政治上,核燃料再處理一直受到爭(zhēng)議。有人聲稱該技術(shù)能夠促進(jìn)核擴(kuò)散,以至于增加核恐怖主義的風(fēng)險(xiǎn)。核廢料陸地埋藏點(diǎn)的選擇也是一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。再處理的成本問(wèn)題也一直為外界詬病。[5]核燃料再處理廠造成的污染問(wèn)題也是很多人反對(duì)此技術(shù)的一大動(dòng)因。比如,大量自然界不存在放射性锝在核燃料再處理中進(jìn)入環(huán)境。截至1986年,人類核反應(yīng)堆一共排放了1600公斤锝,主要是在乏燃料再處理過(guò)程中排放的;大部分進(jìn)入海洋。到2005年,最主要的排放源是英國(guó)謝拉斐爾德再處理廠(SellafieldLtd)。據(jù)估計(jì),1995年到1999年,該廠一共向愛(ài)爾蘭海排放了900公斤锝。[6]2000年后,法律規(guī)定該廠每年只能排放140公斤锝。[7]該廠的排放導(dǎo)致某些海產(chǎn)品含有微量的锝。比如,英國(guó)坎布里亞郡西部捕獲的歐洲龍蝦和魚(yú)含有1Bq/公斤的锝。[8][9]即便如此,歐洲許多國(guó)家、俄羅斯和日本都有商業(yè)運(yùn)作的核燃料再處理廠。美國(guó)在布什總統(tǒng)當(dāng)政時(shí),曾有計(jì)劃開(kāi)始再處理核燃料,但該計(jì)劃在奧巴馬上臺(tái)以后被擱置,而是著重于開(kāi)展關(guān)于核燃料再處理的科學(xué)研究。[10]
核燃料_核燃料再處理 -可分離的成分和處理方式

核燃料再處理過(guò)程中可以分離的有用成分包括錒系元素(比如钚、鈾和一些次錒系元素)和裂變產(chǎn)物、激活產(chǎn)物以及核燃料的包覆材料(cladding)。
可分離成分處理方式
钚、次錒系元素、再處理鈾快中子堆、核聚變反應(yīng)堆和亞臨界反應(yīng)堆的裂變?nèi)剂?br>再處理鈾、包覆材料作為中等放射性廢物儲(chǔ)存
長(zhǎng)壽命裂變產(chǎn)物和激活產(chǎn)物經(jīng)核嬗變消除或陸地埋藏
中等壽命裂變產(chǎn)物137Cs和90Sr作為高放射性廢物儲(chǔ)存
放射性核素(比如99Tc)和貴金屬(比如鈀)用于工業(yè)和醫(yī)學(xué)
核燃料_核燃料再處理 -歷史
第二次世界大戰(zhàn)時(shí)美國(guó)建立了第一批核反應(yīng)堆,其目的是制造可用于核武器的钚。因此,當(dāng)時(shí)乏燃料再處理的唯一目的就是把钚從未燃燒的鈾和其它裂變產(chǎn)物中分離出來(lái)并純化。1943年,有人提出了幾種可以從乏燃料中小規(guī)模分離钚的方法。隨后兩年中,美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了一種叫做“磷酸鉍過(guò)程”的方法,并用這種方法首次分離得到了克級(jí)量的钚。[11][12]1944年下半年,磷酸鉍過(guò)程在漢福德區(qū)開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用。此方法在戰(zhàn)時(shí)相當(dāng)成功,但其最大的缺點(diǎn)是無(wú)法回收鈾。1949年,橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成功的開(kāi)發(fā)出了第一種溶劑萃取方法來(lái)回收乏燃料中的鈾和钚,稱為“钚鈾萃取法”(PUREX)。這種方法一直沿用至今。美國(guó)在南卡羅來(lái)納州薩瓦那河區(qū)(SavannahRiverSite)建立了大
愛(ài)華網(wǎng)本文地址 » http://www.klfzs.com/a/8103280103/43336.html
愛(ài)華網(wǎng)



