高温气冷堆乏燃料后处理首端技术研究进展

高温气冷堆乏燃料采用后处理路线能充分利用核资源并减少需要最终地质处置的核废物量,有利于核能的可持续发展。传统的LWR乏燃料后处理首端过程不能用于处理高温气冷堆的乏燃料。高温气冷堆乏燃料元件及包覆层颗粒的破碎是首端处理技术的难点。破碎乏燃料元件及去除石墨的方法主要有机械碾碎法、燃烧法、脉冲电流法等;破碎及去除碳化硅的方法有传统机械碾碎法,以及正在发展中的熔融法、气流喷射粉碎法等,其中,气流喷射粉碎法具有较好的发展前景。目前,尚无一种理想的技术来解决高温气冷堆乏燃料后处理中的首端过程问题,需进一步开展高温气冷堆乏燃料后处理技术的研究。     

10MW高温气冷实验堆乏燃料元件贮存中放射性裂变产物的安全分析

高温气冷堆乏燃料元件的放射性裂变产物绝大部分滞留在燃料元件中。10MW高温气冷实验堆在设计寿命内将卸出约9万个乏燃料元件,其放射性裂变产物的活度高达1.9×1017Bq,因此正确实施乏燃料元件的贮存,减少放射性裂变产物向环境中释放和进行有效的屏蔽是极其重要的。本文根据乏燃料元件中放射性裂变产物的计算结果和德国高温气冷堆乏燃料元件贮存的经验．对我国10MW高温气冷堆乏燃料元件贮存中放射性裂变产物进行了安全分析。     

高温气冷堆乏燃料分析实验室设计与设备研究

针对我国高温气冷堆乏燃料研究设施的空白,研究设计了专门用于高温气冷堆球形燃料元件辐照后性能研究的乏燃料分析实验室和专用工艺设备。基于球形燃料元件与包覆燃料颗粒的特殊结构,所设计的乏燃料分析实验室包括5间热室、6个手套箱和辅助设施,研究设计了专用的工艺实验设备,能够对辐照后的高温气冷堆燃料元件和包覆燃料颗粒进行宏观检查、燃耗测量、元件解体、模拟事故条件加热、辐照微球γ测量分析破损率,通过金相显微镜和扫描电镜进行微观结构分析,开展燃料元件的辐照失效机理研究。     

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。     

乏燃料运输并非难题

问:何谓乏燃料? 答:反应堆运行中,随着铀的消耗,裂变产物逐渐在燃料内部积累。最终,必须将这些乏燃料卸出反应堆,并用新燃料替换。 镁诺克斯堆和改进型气冷堆(AGR)的乏燃料被送至场外进行贮存及后处理,以便使裂变产物与未燃耗的铀分离。 问:乏燃料被立即转移吗? 答:不是,因为燃料自反应堆缷出后,依     

高温气冷堆燃料循环模型及其优化(Ⅱ)——多堆模型

研究了两种燃料(低浓铀不加钍和高浓铀加钍)的高温气冷堆燃料循环。在30年中共投入40座1000MWe的高温气冷堆,对燃料进行后处理的循环、一次通过循环以及压水堆的燃料循环进行了比较,计算结果如下:一次通过循环和后处理循环相比在经济上便宜3～7％,在资源上多消耗天然铀～16％,天然钍～50％,如果同时考虑经济和资源则后处理循环明显优于一次通过循环,和压水堆循环相比则高温气冷堆在经济和资源节省两方面都优于压水堆。     

高温气冷堆燃料循环模型及其优化(Ⅱ)——多堆模型

研究了二种燃料(低浓铀不加钍和高浓铀加钍)的高温气冷堆燃料循环。在30年中共投入40座1000MWe的高温气冷堆,对燃料进行后处理的循环、一次通过循环以及压水堆的燃料循环进行了比较,计算结果如下:一次通过循环和后处理循环相比在经济上便宜3～7％,在资源上多消耗天然铀～16％,天然钍～50％,如果同时考虑经济和资源则后处理循环明显优于一次通过循环,和压水堆循环相比则高温气冷堆在经济和资源节省二方面都优于压水堆。     

模块式高温气冷堆的技术背景及展望

模块式高温气冷堆具有固有安全性、发电效率高、用途广泛等特点,是第四代核能系统代表堆型之一,也是我国16个重大科技专项之一。本文介绍了高温气冷堆的发展历史,对高温气冷堆国际研究现状进行了阐述,说明了高温气冷堆在我国的发展情况。介绍了我国正处于调试期的模块式高温气冷堆示范电站的技术特点,从高效发电、工艺热应用、能源替代、分布式能源四个角度对模块式高温气冷堆的发展前景进行了分析,提出了我国模块式高温气冷堆后续工作建议。     

球床高温气冷堆核电站放射性废物最小化策略研究

放射性废物最小化是放射性废物管理的基本原则之一。高温气冷堆核电站放射性废物最小化策略研究对于优化设计与运行实践和全寿期放射性废物管理,以及高温气冷堆产业化发展具有重要意义。通过对世界上主要球床高温气冷堆运行历史和放射性废物数据的调研和论证,分析了球床高温气冷堆技术及其放射性废物特点,总结了高温气冷堆放射性废物管理值得借鉴经验及相关研究进展,提出了高温气冷堆核电站全寿期放射性废物最小化的策略和建议。     

法国商用后处理现状

【本刊2006年8月综合报告】法国的核电工业非常发达,现有59台核电机组在运行,总装机容量达到63.4GWe,2005年核发电量为430.9TWh,满足了本国79%的电力需求。这些核电机组在生产电力的同时,也产生大量的乏燃料。法国采取的是闭式燃料循环政策,即对核电厂的乏燃料元件进行后处理,以收回其中的铀和钚。阿格后处理厂法国目前的商业后处理业务都集中在阿格后处理厂。该厂位于法国科堂坦半岛最西端,距离瑟堡25公里,整个工业区占地300公顷。该厂于1962年动工兴建,1967年1月1日建成投产,曾处理过石墨气冷堆、快中子堆以及轻水堆等多种堆型的乏燃料,…     

多模块高温气冷堆地震概率安全分析关键技术研究

高温气冷堆核电厂采取多个反应堆模块匹配1个汽轮机的设计方式,即1台高温气冷堆机组会包含多个反应堆模块,这使多个高温气冷堆模块在地震外部事件下存在明显的相关性,因此在利用概率风险分析方法来全面地识别和评价高温气冷堆的地震风险时,需要从机组的角度充分考虑和模化机组内多个反应堆模块间的相关性。高温气冷堆示范电站已完成了较为完整的单模块地震概率安全分析,本文将以该分析结果为基础梳理出高温气冷堆多模块地震概率安全分析的关键技术要素并进行研究,研究内容包括多模块事件序列建模和地震相关性失效评价等关键技术,并针对多模块高温气冷堆提出了应用策略。然后以双模块设计的高温气冷堆示范电站为对象,以地震导致丧失厂外电始发事件为代表,对多模块高温气冷堆地震概率安全分析进行了实例分析获得远低于概率安全目标的释放类频率,且分析得到了高温气冷堆多模块事件序列建模策略与地震相关性失效的评价路线可行这一重要结论。     

模块式高温气冷堆的固有安全特性

通过对高温气冷堆安全特性的研究,简要分析了高温气冷堆阻止放射性释放的多重屏障、反应性瞬变的固有安全性、非能动的余热排出系统及其他安全特性,从而表明高温气冷堆具有固有安全性的特点。     

模块式高温气冷堆超临界循环一次再热方案研究

基于模块式高温气冷堆先进技术和超临界蒸汽动力循环先进技术,研究了高温气冷堆模块与超临界蒸汽动力循环耦合配置方案。结合超临界热力循环理论及模块化高温气冷堆的特性,研究了超临界热力循环方案及相应的循环参数。针对标准一次再热循环,研究了反应堆模块与汽轮机组匹配模式;计算了循环可能达到的效率,并与先进压水堆效率进行了比较。结果表明：模块化高温气冷堆超临界循环效率比压水堆电厂约高30%。本研究结果可作为高温气冷堆超临界循环电站概念设计的理论基础,为进一步的技术研究与方案设计提供依据。     

高温气冷堆核电站在我国的商业化前景

分析了发展高温气冷堆核电站的必要性,介绍了高温气冷堆发电技术的特点、现状和我国高温气冷堆核电站示范工程的建设情况,提出了充分发挥高温气冷堆发电技术特点、进一步开发高温气冷堆核电站的设想,认为条件成熟情况下,高温气冷堆核电站将有很大的商业推广价值。     

高温气冷堆核级石墨相关问题研究

本文通过对石墨在高温气冷堆中的运行环境进行了分析,研究了在石墨堆内构件设计中的关键问题和在高温气冷堆单个模块及其未来发展中核级石墨的需求。从原料、成型及中子辐照等角度分析了核级石墨国产化研究方向。根据核级石墨目前的研发形势,进行了风险问题分析。     

10MW高温气冷实验堆的堆体结构特点

模块式高温气冷堆是当今世界上公认的先进反应堆堆型之一。固有安全性是它的最突出的优点。本文对10MW高温气冷堆的堆体布置进行了详细描述,并对10MW高温气冷堆的结构设计特点进行了分析。根据10MW高温气冷堆的特点,本文对该堆的固有安全性、制造工艺等方面的优点进行了论述。     

高温气冷堆产业推广及应用前景

高温气冷堆是我国具有完全自主知识产权的第四代先进核能技术,具有固有安全性、模块化设计及建造、发电效率高、用途广泛等特点。文章介绍了高温气冷堆产业化推广以及高温气冷堆在替代中小火电、制氢、石化和海水淡化等领域多功能综合利用的发展前景,分析了高温气冷堆产业化面临的挑战,指明了高温气冷堆产业化发展的重要意义。     

基于γ测量的球床式高温气冷堆内乏燃料球探测方案的模拟分析

在球床式高温气冷堆中,对排出堆芯的乏燃料球的探测和数量统计是燃料监测的重要内容。按国际原子能机构针对球床式高温气冷堆核安保的要求,对于燃料装卸系统管道内的燃料监测应开发一种独立于现有涡流检测原理的新监测方案。本文提出了一种基于γ测量原理的新探测方案,设计了探测器构型,对其在堆稳态运行时的探测功能进行验证。结合球床式高温气冷堆HTR-10的燃料球放射性核素数据,及对不同球速不同燃耗的燃料球经过探测区域过程的蒙特卡罗模拟分析,验证了此方案对单个燃料球鉴别和计数的可靠性,同时证明了该方案对于燃料球球流探测的可行性,为今后该探测方案的完善和实际装置的制作提供了设计基础。     

BNFL与UKAEA签署后处理备忘录

【美国《核新闻》2002年7月刊报道】英国核燃料公司(BNFL)和英国原子能局(UKAEA)已签署了一份对160 t乏燃料进行后处理的谅解备忘录,这些乏燃料由UKAEA的下述2座原型堆产生:3 MWe的温茨凯尔改进型气冷堆(WAGR)和100MWe的蒸汽发生重水堆(SGHWR)。 WAGR是英国第二代反应堆改进型气冷堆(AGR)的原型堆,于1981年停止运营。英国政府在20世纪70年代后期决定放弃AGR计划后,曾规划了一系列的SGHWR。但是由于最后决定建造美国式的压水堆,SGHWR于1990年关闭。 BNFL和UKAEA目前正在最终确定详细的合同条款,计划在2002年年底之前…     

高温气冷堆钍铀燃料后处理溶剂萃取工艺研究

分析了高温气冷堆(HTGR)燃料元件的特性,研究设计了一个应用30％TBP进行钍铀分离净化的单循环溶剂萃取工艺流程。同时对铀产品进一步纯化的铀线二循环工艺条件也进行了研究,以满足HTGR燃料元件对后处理的不同要求。