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。     

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。     

快堆,高效利用铀资源,保障核燃料供应安全——专访我国快堆首席专家徐銤院士

"快堆"是"钠冷快中子反应堆"的简称,是世界上第四代先进核能系统的首选堆型,代表了第四代核能系统的发展方向。快堆的核燃料闭合式循环,可使铀资源利用率提高至60%以上,也可使长寿命核废料产生量得到最大程度地降低,实现放射性废物最小化。国际社会普遍认为,发展和推广快堆,可以从根本上解决世界能源的可持续发展和绿色发展问题。     

高温气冷堆燃料循环模型及优化(Ⅰ)——单堆模型

研究了高温气冷堆三种燃料(MO20,SB20,MO93)的核燃料循环。在经济上对燃料进行后处理循环和一次通过循环进行了比较,当后处理价格在800～1000[US/kg]的情况下,后处理循环是合算的,在资源节省上,后处理循环对天然铀和天然钍的节省是相当可观的,分别为～30％和～92％。     

高温气冷堆燃料循环模型及优化(Ⅰ)——单堆模型

研究了高温气冷堆三种燃料(MO20,SB20,MO93)的核燃料循环。在经济上对燃料进行后处理循环和一次通过循环进行了比较,当后处理价格在800～1000[US/kg]的情况下,后处理循环是合算的,在资源节省上,后处理循环对天然铀和天然钍的节省是相当可观的,分别为～30％和～92％。     

核燃料循环“一次通过”情景分析研究

在我国大力发展核电和建立先进闭式燃料循环体系的前提下,为了核燃料循环各环节相互匹配,有机协调地发展核电,需对核燃料循环各环节的规模、布局等开展模拟分析研究。为了综合比较闭式燃料循环在铀资源利用率、环境友好型等方面的优势,还需对核燃料循环的"一次通过"方式进行分析研究。根据我国核电目前和中长期发展规划,假设2050年中国核电装机容量分别达到100GW、200GW和300GW,核电站全部采用压水堆,核燃料循环采用"一次通过"方式,利用简化模型,计算分析了近100年内累计需要的天然铀、每年需要的天然铀、每年需要的分离功、累计产生的乏燃料和需要离堆暂存的乏燃料量等关键数据。     

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。     

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。     

日本推迟计划建造的核动力堆

【英国《国际核工程》2002年5月刊报道】 法国原子能委员会(CEA)核能部主任Jacques Bouchard说,结合钚循环的后处理并运行快堆将保证长期拥有铀资源。 在日本原子产业论坛年会上Bouchard说:“运行现在的轻水堆,我们仅仅燃烧1%的天然铀,而99%的天然铀被废弃掉。对于这部分废弃的铀,进行暂时贮存或废物处置。如果不改变这种情况,要不了几十年,我们必然耗尽能够以较低价格进行回收的铀材料。” Bouchard说,在对250 MWe凤凰堆进行检查、改造和维修之后,“今年年底继续供电。” 在凤凰堆上将进行的6个辐照循环作业,侧重“有助于利用快堆在技…     

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。     

俄面向闭式燃料循环的新型反应堆技术发展布局

<正>俄罗斯副总理亚历山大·诺瓦克2022年2月宣布,俄罗斯将在2030年前开始建设VVER-S改进型压水堆。该反应堆可以通过调节中子能谱,提升核燃料利用率。俄罗斯近年来逐渐确立“二元核能体系”（即热堆闭式燃料循环和快堆闭式燃料循环相结合）的发展蓝图并列入核工业国家计划,目标是通过更高增殖比的新型反应堆和铀钚混合燃料的应用,提升铀资源利用效率,解决当前核电可持续性不足的问题。对此,俄罗斯基于已有技术,     

印度将进行钍燃料研究

【英国《国际核工程》2001年5月刊报道】 印度原子能委员会(AEC)主席Anil Kakodkar博士表示,印度较小的铀储量已使闭式核燃料循环取得飞速发展。由于预计钍的储量是迄今所知的可利用的铀资源的5～6倍,因此将这种非裂变物质用于大规模的能源生产已成为印度核动力计划的一个重要目标。 印度的钍储量居世界第三。 基于闭式核燃料循环的核动力计划分为3个阶段,涉及使用天然铀做燃料的压重水堆(PHWR)、使用含钚燃料的快增殖堆(FBR),以及使用钍的先进核动力系统。印度正在开发与上面3项中的最后一项内容相关的技术。 (伍浩松 译 哈琳 校)…     

CANDU堆应用RU的PWR/CANDU联合核燃料循环的研究

对压水堆乏燃料后处理回收铀（RU)在秦山三期CANDU堆中应用的可行性和经济性进行分析。使用ORIGEN2程序．对后处理回收铀在生产后放置不同时间后核素的成份和放射性活度进行了计算。证明RU燃料元件生产的放射性水平是可以接受的。使用DRAGON／DONJON程序对应用RU的秦山三期CANDU堆的时均堆芯和瞬时堆芯校验分析表明：采用简单的2燃耗区，2、4棒束的换料方案能满足最大通道功率、最大棒束功率限制。通过放射性分析和堆芯物理分析可以看出，秦山三期CANDU堆在不改变堆芯结构及运行模式的条件下，从天然铀(NU)燃料过渡到RU燃料是可行的。通过对秦山三期CANDU堆应用RU的经济性分析，可以看出PWR／CANDU联合核燃料循环的策略既可节约铀资源(23％)，提高燃料的能量输出(4l％)．又减少了废燃料的处置量(66％)．可大大降低核电成本。     

中国快堆及先进核燃料循环体系发展战略思考

中国是世界上最大的发展中国家,能源消耗位列世界第一。为实现社会、经济的可持续发展,确保能源供应安全和降低环境压力,大力发展包括核能在内的清洁能源是能源发展战略的必然选择。目前,中国的核能经过近30年的发展取得了长足进步,但在能源体系中依然占比很小。鉴于中国的铀资源总体储量有限,仅靠热中子反应堆支撑核能作为主力能源发展难以实现。快堆具有资源利用率高、固有安全性好等优点,配以先进核燃料循环系统,可实现核能的大规模、可持续、环境友好的发展。其中,快堆的发展应遵从先增殖、后嬗变的路线,燃料方面在经过氧化物陶瓷燃料后应尽快过渡到金属燃料;后处理方面初期主要通过水法处理压水堆乏燃料,为快堆提供初装料,后续要尽快实现干法后处理,以缩短增殖燃料的倍增时间和提高整个体系的经济性;同时,还需要同步发展高放废物的处理处置技术。在快堆和先进核燃料循环体系的支撑下,我国的核能能实现在千年量级上作为主力能源发展。     

中国快堆及先进核燃料循环体系发展战略思考

中国是世界上最大的发展中国家,能源消耗位列世界第一。为实现社会、经济的可持续发展,确保能源供应安全和降低环境压力,大力发展包括核能在内的清洁能源是能源发展战略的必然选择。目前,中国的核能经过近30年的发展取得了长足进步,但在能源体系中依然占比很小。鉴于中国的铀资源总体储量有限,仅靠热中子反应堆支撑核能作为主力能源发展难以实现。快堆具有资源利用率高、固有安全性好等优点,配以先进核燃料循环系统,可实现核能的大规模、可持续、环境友好的发展。其中,快堆的发展应遵从先增殖、后嬗变的路线,燃料方面在经过氧化物陶瓷燃料后应尽快过渡到金属燃料;后处理方面初期主要通过水法处理压水堆乏燃料,为快堆提供初装料,后续要尽快实现干法后处理,以缩短增殖燃料的倍增时间和提高整个体系的经济性;同时,还需要同步发展高放废物的处理处置技术。在快堆和先进核燃料循环体系的支撑下,我国的核能能实现在千年量级上作为主力能源发展。     

应用于压水堆的钍铀燃料循环经济性分析

以大亚湾1号机组为参考堆型,使用经验证的程序计算分析20年运行中,分别采用铀燃料循环和钍铀燃料循环所对应的燃料循环成本。计算结果表明:如果采用后处理模式,则钍铀燃料循环经济性优于铀燃料循环。若天然铀价格高于120$/磅U3O8,则钍铀燃料循环一次通过模式下的燃料循环成本高于后处理模式下对应的成本,因此,若天然铀价格持续处于高位,采用后处理模式的钍铀燃料循环将更具经济优势。     

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。     

核废物可以是资产而非负担

<正>要让核电厂产生的高放核废物能够推动能源部门的循环经济发展,该怎么办?在闭式燃料循环中运行的快中子反应堆可以实现这一目标。快中子反应堆使用未被水等慢化剂减慢的中子来维持裂变链式反应,与现有的核反应堆相比具有一定的优势。当在再循环利用核燃料的全闭式燃料循环中运行时,快中子反应堆有可能从相同数量的天然铀中提取比核反应堆多60～70倍的能量,从而显著减少高放废物数量。     

MOX燃料用于压水堆的经济性分析及回收钚的价值测算

我国采取闭式核燃料循环政策,对压水堆乏燃料进行后处理,提取其中的铀钚等可裂变材料制成混合氧化物燃料(MOX)循环再利用。本文基于法国压水堆使用MOX燃料的经验和相关数据,重点从燃料成本本身,对比分析MOX燃料用于压水堆的经济性。在此基础上,按照与替代燃料等价计算的原则,分别对回收钚用于压水堆和快堆的价值进行测算。结果显示,压水堆使用MOX燃料的成本远高于普通UO2燃料,回收钚用于压水堆中的价值为负,在快堆中利用具有较高价值。