压水堆核燃料循环情景模式初步研究

根据我国核电发展现状和中长期发展规划及中长期（2030、2050）发展战略研究,假设2050年前我国压水堆核电发展规模,基于压水堆乏燃料后处理,回收的钚做成MOX燃料放入压水堆中使用,MOX燃料只使用1次的循环模式,进行核能发展情景研究。基于压水堆可装载30%比例MOX燃料的已有研究结果,考虑我国主要的两种压水堆堆型M310和AP1000,进行压水堆核燃料循环分析。利用核能发展情景动态分析程序DESAE-2,给出了不同情景模式下天然铀需求量、乏燃料累计量等。结果表明：至2050年,B₁和B₂模式较A模式分别节省天然铀4.1万t和2.9万t。     

我国压水堆装载MOX燃料对核燃料循环情景影响初步分析

为了满足持续增长的国家能源需求,核电将有更大规模的发展。本文对我国未来的核电发展和核燃料循环进行了情景研究,预测了2050年前核电对天然铀资源和燃料制造能力的需求情况,核电站产生的乏燃料量,分离钚产生量。乏燃料后处理能力作为我国核燃料循环体系的重要组成部分,将对我国核燃料循环情景产生重要影响。本文对后处理规模和分离钚的利用进行了假设,研究了两种情景模式下后处理和分离钚利用对我国铀资源需求和核废物产生的影响。     

核燃料循环技术经济和战略综述

本文简要综述了核燃料循环前端和尾端各环节包括采矿、水法治金、铀转化、铀富集、燃料元件制造、乏燃料后处理（处置）、废物处理和处置等工艺的技术现状和发展方向；分析了核燃料循环各环节的成本构成和在核电成本中的份额，目前核燃料循环成本约占核电成本27%，随着燃料元件性能的改善和燃耗的提高，核燃料循环成本在核电中的份额将有大幅度下降；核燃料循环战略其最大分歧点是关于乏燃料的管理，即对乏燃料元件是采取后处理回收轴钚再循环还是采取直接处置，出于国情，各国采取了不同的战略，由于核安全和环境保护是全球性问题，这两种路线之争还将继续。     

PWR/CANDU联合核燃料循环研究

根据我国已拥有PWR和CANDU核电站的具体情况 ,提出一种PWR/CANDU联合核燃料循环的策略 ,即把压水堆的乏燃料后处理后的回收铀 (RU)用作为CANDU堆的核燃料 ,既可节约铀资源 ,提高燃料的能量输出 ,又减少了废燃料的处置量 ,可大大降低核电成本。由于CANDU堆对核燃料循环的固有灵活性 ,堆芯结构及运行方式不需作重大改变 ,即可完成从天然铀到RU的过渡。又由于RU较低的放射性活度 ,这对CANDU堆的燃料制造是可以接受的 ,因而只需对现有燃料制造生产线稍加屏蔽措施 ,对运输和运行中燃料管理操作等都勿须改变。因而这一策略是具有重大经济效益和吸引力的     

混合能源堆裂变包层核燃料成本分析

混合能源堆裂变包层燃料管理策略是:对乏燃料做后处理,得到的回收燃料作为下一循环的燃料,据此开展裂变包层的燃耗性能分析。在此基础上建立了针对混合能源堆的燃料循环成本分析模型:建立核燃料循环图,进行物料衡算,并分析燃料管理方案的单位发电量的燃料消耗量,根据市场价格,得到最终的核燃料成本。根据燃料循环成本分析结果,对影响较大的因素,如天然铀采购单价、乏燃料后处理单价、燃料制造单价等参数进行敏感性分析,得到燃料成本根据各价格参数变化规律。     

快堆核燃料循环模式的经济性评价

以快堆核电厂的核燃料循环过程及核燃料循环模型为基础,利用注销法对2种核燃料循环方式进行经济性计算和分析;同时,也将快堆燃料循环经济性与压水堆(PWR)燃料"一次通过"的经济性进行对比。按目前价格水平计算,PWR"一次通过"的核燃料循环方式比快堆核燃料循环模式的经济性好,但随着天然铀价格的上涨以及燃料后处理技术水平的进步,快堆核燃料循环费用有望达到或低于PWR"一次通过"的核燃料循环费用。     

“华龙一号”机组核燃料经济性分析

"华龙一号"核电机组的技术特点之一是采用"177堆芯"设计方案,合理评估燃料经济性对研究评价我国自主创新的三代核电机型经济性意义重大,不仅为燃料成本控制与优化指明了方向,更有利于提高"华龙一号"核电机组的经济性与竞争力。本文根据各核电厂燃料管理方案,通过计算、对比"华龙一号"与二代改进型机组以及AP1000核电机组在首循环阶段和换料阶段的发电成本差异,对"华龙一号"机组的燃料经济性进行了分析与研究。通过对影响燃料费用的各燃料制造环节的价格进行敏感性分析,明确了影响核燃料费用的主要因素。分析发现,相比其他核电技术,"华龙一号"在平衡换料阶段优势明显,组件制作和天然铀费用在整体费用中占比较大,是费用控制的重点,另外分离功价格变化对核燃料费用也有一定的影响。     

用再生铀生产低浓铀的一种离心法分离方案

将从乏燃料提取的再生铀返回到核燃料循环,对核能的可持续发展有重要意义。本文基于Q?模型级联,从分离级联规模、原料利用率、天然铀消耗等方面,对利用再生铀生产低浓铀的一种方案进行了深入优化分析。结果表明,生产相同量低浓铀情况下,消耗天然铀越少,原料利用率越高,乏燃料循环闭合指数越大,但级联的规模越大;用再生铀生产低浓铀的经济性需从天然铀消耗、级联规模、乏燃料循环闭合指数等多方面综合考虑。此结果还表明,本文提出的方案能满足完全乏燃料闭合循环要求,是简单且较理想的分离方案。     

我国先进核燃料循环技术发展战略的一些思考

从核裂变能可持续发展的角度,分析了各种核燃料循环方式的特点,指出了核燃料“一次通过”方式不符合核能可持续发展战略。为了充分利用铀资源并实现核废物的最少化,快堆燃料闭式循环是核裂变能可持续发展的根本出路。本文在介绍了国内外核燃料循环关键技术研究现状和发展趋势的基础上,探讨了我国核燃料循环科技的发展战略,并指出了为实现上述发展战略目标应采取的若干措施。     

聚变驱动乏燃料焚烧堆(FDS-SFB)燃料循环动态分析

针对聚变驱动乏燃料焚烧堆FDS-SFB燃料循环系统与一次通过燃料循环系统,利用系统动力学软件Vensim分别建立了这两种循环系统的动态分析模型,并根据假设的三种核电发展情景,分别计算了这两种燃料循环系统的资源需求、乏燃料累积量、钚累积量及次锕系元素累积量。初步计算结果表明:与一次通过式燃料循环系统相比,FDS-SFB燃料循环系统可减少天然铀需求量与乏燃料累积量,减少的程度与核电发展规模相关。     

我国核燃料循环前端产业的现状和展望

在分析我国核燃料循环产业面临发展机遇的基础上,阐述了天然铀的保障供给、铀转化和铀浓缩、燃料制造领域等核燃料循环产业的现状以及面临的挑战,并对我国核燃料循环前端产业的发展方向进行了分析预测,针对如何应对挑战提出了相应的对策。     

我国核燃料循环前端产业的现状和展望

在分析我国核燃料循环产业面临发展机遇的基础上,阐述了天然铀的保障供给、铀转化和铀浓缩、燃料制造领域等核燃料循环产业的现状以及面临的挑战,并对我国核燃料循环前端产业的发展方向进行了分析预测,针对如何应对挑战提出了相应的对策。     

高温气冷堆和轻水堆超铀元素管理特性研究

乏燃料中长寿命锕系元素对环境造成长期潜在危害,本文研究球床高温气冷堆不同燃料循环中超铀元素的产生和焚烧特性。在250 MW球床模块式高温气冷堆示范电站HTR-PM铀钚循环的乏燃料中提取铀和钚作为核燃料,设计了PuO₂和MOX燃料元件,将新设计的燃料元件重新装入与HTR-PM相同结构和尺寸的堆芯,分别形成纯钚燃料循环和MOX燃料循环。采用高温气冷堆物理设计程序VSOP,研究了高温气冷堆一次通过燃料循环和不同闭式燃料循环的超铀元素焚烧特性,并与轻水堆燃料循环结果进行比较和分析。结果表明：高温气冷堆一次通过燃料循环超铀元素生成率约为轻水堆的1/2;高温气冷堆闭式燃料循环能有效嬗变超铀元素。     

核燃料后处理厂滨海与内陆厂址比较研究工作总结

核电站乏燃料后处理是实现核燃料闭式循环的一个重要环节,是解决核电可持续发展的关键问题,也是国际上大多数核电国家的选择。由于核电站乏燃料后处理厂放射性物质排放量大,环境敏感度高,因此,后处理设施的选址问题比核电厂的选址更复杂,更敏感,不仅要考虑厂址的环境特征,还要考虑乏燃料、高放废物固化体的运输条件,更要考虑社会环境特征等关键因素。     

三种核燃料循环方案的综合效益比较

核燃料循环产业发展的最佳状态是消耗最少的核资源,产生最好的经济效益,造成最小的环境危害。本研究从铀资源消耗、废物排放、循环成本三个方面,对开路热堆循环、闭式热堆循环、快热联合循环三种核燃料循环方案的综合效益进行比较。研究表明,在铀资源利用方面,与开路热堆循环比较,闭式热堆循环节省天然铀22.3%,快热联合循环节省天然铀65.2%,闭式热堆循环铀资源利用率提高28.7%,快热联合循环铀资源利用率提高165.5%,闭式热堆循环节省分离功12.5%,快热联合循环节省分离功60.8%。增加后处理环节的闭式核燃料循环能大幅度节约天然铀资源并减少能耗,显著提高铀资源利用率。在经济性方面,与开路热堆循环比较,闭式热堆循环成本平均提高6%,快热联合循环成本平均降低27.3%。开路热堆循环经济性优势随着天然铀价格降低而增强,闭式循环经济性优势随着后处理价格越低而增强,快热联合循环的经济性始终优于闭式热堆循环。本研究确定了三种循环间的经济平衡点,可根据不同天然铀价格和后处理价格比较三种循环方案经济性的优劣,选取经济可行的核燃料循环方案。在环境保护方面,与开路热堆循环比较,闭式热堆循环的废物产生量减少84.1%,体积减少87.7%,快热联合循环的废物产生量减少95.4%,体积减少99.0%。闭式循环的环境效益明显优于开路循环,快热联合循环优势最大。研究结论,快热联合循环的综合效益最好,是核燃料循环产业发展的最佳选择。     

为电力公司竞争服务的核燃料循环

【法国《核综论》2000年第1期报道】核燃料是一种具有高附加值的高科技产品,它的生产需要一系列的工业转化过程。这种燃料根据电力公司选择的运营方式在反应堆堆芯释放能量。使用过的燃料应得到处置。乏燃料后处理可使其中的裂变物质得到循环利用并对最后的废物进行整备,以便在安全和确定的工业方式下进行最终贮存。正是这一套工序构成了核燃料的循环。通常把循环分为前端(在装入反应堆前,从天然铀到燃料组件)和后端(反应堆辐照后)。然而逐渐实施的再循环使这种划分变得模糊了。当然,人们感兴趣的是循环的总费用。1.循环费用在千瓦小时发电…     

快堆和我国核能的可持续发展

我国核能发展战略的第二步——快堆，因其易裂变燃料在堆中可增殖和可嬗变高放长寿命核素的特陛，实现热堆-快堆匹配闭式核燃料循环可保证核能的可持续发展。作为我国快堆工程技术发展的起步，65MW热功率中国实验陕堆已处调试阶段。在当前压水堆发展计划的基础上，加快陕堆及其相关闭式核燃料循环的发展以实现如下三个战略目标：（1）2030年前批量建成示范决堆，增加核电容量；（2）2050年核电容量发展到240GW，约占国家总电力生产的16%；（3）2050—2100年实现核能大规模替代化石能源，大大减少CO2的排放。     

关于我国核燃料闭合循环战略的讨论

按我国《核电中长期发展规划(2005—2020年)》,我国将坚持核燃料闭合循环的技术路线。讨论了实施核燃料闭合循环的意义,简要介绍了国际发展的基本态势。对几个相关问题,如商用乏燃料处理厂建设时机;钚的产用平衡;MOX燃料在热堆核电站使用的适应性;经济性等作了讨论,并提出政策建议。     

VVER-1000应用PC级燃料的燃料管理

核电厂应用后处理制造的燃料组件,便可完成核燃料的"闭式循环",可以增加燃料的利用率和缓解乏燃料的储存难题。PC级燃料是利用后处理产品铀进行浓缩及加工所获得的一种核燃料,俄罗斯的VVER-1000机组中使用PC级燃料已有20年的历史。田湾核电厂1号机组已确定从第10燃料循环开始使用PC级燃料。使用KASKAD程序包,对VVER-1000使用PC级浓缩铀制造的TVS-2M组件展开研究设计,分析其应用的可行性,给出优化的燃料管理方案。     

快堆闭式燃料循环对提高铀资源利用率的分析研究

快堆结合闭式燃料循环提高铀资源利用率需对乏燃料进行回收和再循环。对工业钚在大型MOX(混合铀钚)燃料钠冷增殖快堆中多次循环的特性进行了计算分析,结果表明,钚成分经多次循环后可达平衡,其中易裂变核维持在约74%的较高比例。从成分品质看,工业钚在增殖快堆中的循环次数不受限制。构建模型并分析了快堆闭式燃料循环对于铀资源利用率的提高。快堆闭式循环策略下,回收铀、钚多次循环后可大幅度提高铀资源利用率。提高燃料燃耗和乏燃料后处理回收率能显著提升铀利用率;但在最初的几次循环中后处理回收率的影响较小,循环次数增加后,将会对利用率有明显提升。较低的燃料燃耗和回收率情况下,将存在较低的无限次循环铀利用率上限。