PDF《核电用钢系列深度（四）：乏燃料后处理材料》

238 或钍 232,未烧完的和新生成的易裂变材料钚

239、铀235 或铀

233 以及核燃料在辐照过程中产生的超铀元素、裂变元素) ,引起 燃料反应性的变化,燃料的铀含量降低,无法继续维持核反应,因此 核燃料使用到一定程度必须更换. ? 对于乏燃料来说,大部分都是可利用的.目前,我国乏燃料的产生量 为每百万千瓦机组 20t/a. ? 乏燃料中包含有大量的放射性元素,具有高度放射性.因此,须进行相关 处理,包括贮存、运输、后处理、深地质处置等过程. 行业研究 -

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图表 2:核燃料循环周期 来源:国金证券研究所 ? 乏燃料的贮存.刚卸出的乏燃料,由于衰变产物的 β 衰变、比活度很高, 仍会释放大量的热量,须储存一段时间待放射性和余热降到一定程度后再 进行操作及处理.目前,按储存方式乏燃料贮存水法储存和干法储存两种 方式. ? 水法储存,即使用水池储存.核电站中反应堆卸下乏燃料暂时储存在 装有一定浓度含硼水的乏燃料水池贮存格架中,需保存一年甚至更长 的时间以使其冷却并对其放射性提供屏蔽.因此,每座核电站都会有 自己的乏燃料水池.同时,水池中装有热交换器等冷却系统,用以带 出乏燃料的衰变热.目前,水法储存方式在我国使用最普遍,而乏燃 料水池也是核电站关键设施之一.

图表 3:不锈钢混凝土结构的乏燃料储存水池 来源:网络资料、国金证券研究所 ? 干法储存.主要适用于放热较低的乏燃料,贮存容器一般为钢制密封 容器,外部通过金属或者混凝土来提供放射性屏蔽,内部通过空气、 二氧化碳或惰性气体等冷却乏燃料.干法储存国外已有应用,国内尚 未使用,世界各国已建成的干式储存设施主要有空气冷却储存室、干 行业研究 -

6 - 敬请参阅最后一页特别声明 式混凝土容器、干井及金属容器四种.国内目前只在秦山三期和设计 中HTR 电站中有所尝试.

图表 4:干法、水法储存的优缺点比较 贮存方式 优势 劣势 水法储存 发展较早,技术相对成熟;

冷却 能力高;

密集贮存;

易于操作等 需水池冷却系统的连续运行和维 护,易产生二次废物、运行成本 很高、维修难度大 干法储存 具有很大的灵活性、扩展性和多 样性;

采用非能动的自然循环冷 却,运行和维护成本相对湿法较 低;

抵御自然灾害和恐怖袭击 贮存容器全球仅三家厂商具备生 产能力;

单个容器造价高 来源:国金证券研究所 ? 乏燃料的运输.由于核电站乏燃料的干法和湿法储存能力有限,且只作为 暂时储存方式,后续必须被运输到乏燃料后处理厂或其他地方进行乏燃料 的后处理.因此乏燃料的运输是不可缺少的环节.又因为乏燃料的特殊性, 使乏燃料的运输有特殊的规定,必须对被运输物的种类、数量和运输路线、 工具、可能发生事故的措施等进行设计和审查并得到有关部门认可.可以 通过公路、铁路和海上运输.随着容器重量越来越大,已有专门的运输车 辆和船只.我国目前的乏燃料仅有公路运输,2003 年首次进行大亚湾至甘 肃运输. 2.2 后处理 ? 目前,对于乏燃料的管理策略,国际上普遍主要采取两大类:一是后处理 战略,二是一次通过战略.

图表 5:乏燃料管理策略比较 乏燃料 管理策略 优势 劣势 一次通过战略 环节少,短期经济性好,灵活 性好;