乏燃料后处理设施核材料近实时衡算系统概念与设计

为指导后处理设施设计阶段统一部署核材料衡算、在设施运行阶段实施近实时衡算、及时反馈工艺的运行状态和趋势并探知异常情况,保障核设施核材料安全,本文在开展乏燃料后处理设施核材料衡算评价及关键技术研究的基础上,深入调研分析了核材料近实时衡算技术现状,梳理了Purex流程中核材料平衡区内过程监控的重要设备和先进仪器,以及一体化数据信息系统结构及其运行维护需求,提出我国开展乏燃料后处理近实时衡算技术研究的必要性和技术配置建议:结合传统的平衡区划分及关键测量点设置方式,以核材料重要量为目标,增补适宜的在线监控点和战略观察点,采用模型开发验证、分析方法优化评估、信息系统整合技术,在后处理设施全寿命周期内统筹管理控制Purex工艺中设备、管道、阀门、储槽中的核材料,达到近实时衡算目标。     

乏燃料后处理设施核材料近实时衡算系统概念与设计

为指导后处理设施设计阶段统一部署核材料衡算、在设施运行阶段实施近实时衡算、及时反馈工艺的运行状态和趋势并探知异常情况,保障核设施核材料安全,本文在开展乏燃料后处理设施核材料衡算评价及关键技术研究的基础上,深入调研分析了核材料近实时衡算技术现状,梳理了Purex流程中核材料平衡区内过程监控的重要设备和先进仪器,以及一体化数据信息系统结构及其运行维护需求,提出我国开展乏燃料后处理近实时衡算技术研究的必要性和技术配置建议：结合传统的平衡区划分及关键测量点设置方式,以核材料重要量为目标,增补适宜的在线监控点和战略观察点,采用模型开发验证、分析方法优化评估、信息系统整合技术,在后处理设施全寿命周期内统筹管理控制Purex工艺中设备、管道、阀门、储槽中的核材料,达到近实时衡算目标。     

美国核管会许可证文件编写标准调研与分析

文章调研了美国核管会的许可证编写标准,剖析了美国核管会核材料衡算与控制计划、实物保护计划的内涵。分析结果显示美国核管会许可证编写标准的重点在于对核材料丢失探知的及时性,这对我国核材料管制具有借鉴作用。最后提出了进一步完善我国核材料管制许可证申请文件的建议。     

典型乏燃料后处理厂的核材料衡算仿真

<正>核材料衡算特别是工艺流程复杂、测量点多的乏燃料后处理厂衡算是一个复杂系统,通过MUF及σMUF公式计算难以得到衡算的动态过程,不易对衡算系统进行系统分析。仿真计算当今已经成为继理论和实验研究之后的第三种科学研究方法,是研究复杂系统的有效手段。系统仿真建模具有面向过程的特点,仿真模型与所研究系统的运行过程在形式上和逻辑上存在对应性,可避     

乏燃料后处理厂核材料衡算仿真

为优化乏燃料后处理设施的核材料衡算,寻找核材料衡算不平衡差（MUF）的主要因素,采用基于数值模拟的系统仿真方法,以核材料衡算视角构建乏燃料后处理设施核材料衡算仿真模型。改变模型工艺参数仿真不同规模的后处理设施中各环节核材料的流通量,然后以正态分布随机变量模拟各铀钚衡算测量点的随机误差,将这些带有随机特征的测量值叠加相应测量的系统误差作为核材料的仿真测量值。仿真计算结果表明,1AF中Pu、U含量测量的系统误差的方差分别占整体MUF方差的50%、40%以上,是主要误差来源。1AF的体积测量误差较小,占比MUF方差小于15%。废液中U和Pu含量很低,U和Pu含量测量的误差分别为10%和30%,对MUF方差影响不大,占比MUF方差分别小于3%和1%,废液的体积测量误差较小,占比MUF方差小于1%。U和Pu产品测量误差的方差占比MUF方差界于1AF和废液的测量之间,不是MUF误差的主要来源。     

γ能谱法测量分析废包壳中铀和钚含量技术研究

核电站运行产生的乏燃料,在进行水法后处理时,通过剪切、溶解、共去污、分离、纯化等工序提取其中的铀、钚及其他核素。乏燃料组件经剪切溶解后,溶解液进入后续化工工艺进行处理,燃料元件棒的包壳则保留在溶解器中,称为废包壳,其是水法后处理工艺高放废物的主要来源之一,因设施运行中核材料生产过程的衡算与控制要求,以及废物处理处置的技术需要,需分析其中的铀和钚的含量。本文建立了γ能谱法间接分析废包壳中铀钚含量的方法,采用分段扫描的方式对包壳桶进行分层测量,分析了每层废包壳中¹³⁷Cs的含量,再利用经燃耗模型计算所得的¹³⁷Cs与核材料含量的比值,间接获得了铀和钚含量。该方法充分利用了核材料裂变的物理规律,建立了典型裂变产物与铀和钚含量之间的关系,并通过分段测量分析获得基础数据后间接获得铀和钚的含量,在废包壳测量分析、乏燃料组件燃耗测量分析中均可应用,可为设施运行、核材料衡算、废物管理等提供技术支撑。     

废包壳测量装置研制进展

正废包壳是乏燃料在剪切、浸取过程中产生的固态废物,其中包括轻水堆乏燃料的锆包壳或快堆的不锈钢包壳、碎屑和格架碎块等。废包壳中主要的放射性物质为残留的未溶解的核燃料及其裂变产物、包壳材料的中子活化产物等。废包壳测量装置研制的目的是对包壳中残留核燃料量进行快速定量测量,为实现后处理厂的核材料闭合衡算和放射性固体废物处理处置提供有效的技术支撑。     

加强我国民用核材料安全监管的独立性

目前我国民用核材料安全监管尚没有国家法律的规定,现行有效的核材料管制行政法规是国务院颁布的核材料管制条例。本研究主要从我国核材料管制法规体系的现状、核安全监管独立性在民用核材料管制中的具体体现以及加强核与辐射安全监管独立性等方面进行了深入调研。调研结果表明,在我国民用核材料管制体系中,存在现有核材料许可证颁发没有结合核材料利用过程中的职业和公众的辐射安全、核燃料循环设施的行业主管具有民用核材料安全监管的职能、核材料安全监管职能部门之间存在一定的重复现象等问题。研究也给出了加强核安全监管独立性的必要性,并提出了实施独立性安全监管需要政府部门做出统筹计划和有效实施的建议。     

核材料的衡算和管制：协调对新独立国家的援助

ＩＡＥＡ支助的旨在帮助前苏联国家建立国家核材料衡算和管制体系的活动概况。     

高温气冷堆核材料衡算方法研究

高温气冷堆（HTR）采用球形包覆颗粒燃料元件,采用不停堆换料运行方式。因此,其运行方式、燃料元件的形式、换料方式等与压水堆核电站差别较大。HTR的特点决定了其核材料的监管方式既不同于传统压水堆,也不同于散料核设施,不易采用传统压水堆的件料管理模式和散料核设施的散料管理模式进行核材料衡算管理。为此,本文针对HTR核材料管理,提出一种适于HTR核材料衡算及其不明损失量（MUF）评价的方法。该方法根据HTR的燃料元件、运行方式和换料方式的特点,综合考虑件料和散料衡算两种模式,通过对HTR核材料衡算平衡区合理划分、关键测量点设置和实物盘存方式选取等的研究,最终选取件料+散料的衡算模式进行核材料衡算管理和评估,为HTR核材料监管提供技术基础。目前,该方法已应用于我国HTR的核材料管理,取得了预期的效果。     

我国乏燃料后处理大厂建设的几点思考

本文在分析了国际乏燃料后处理设计思路、工艺流程、相关关键技术、建造过程和运营经验的基础上,结合我国乏燃料后处理技术现状以及相关配套,就我国乏燃料后处理大厂的建设提出初步的思考.     

陶瓷电熔炉在动力堆高放废液玻璃固化中适用性分析

随着我国核电事业发展和核燃料循环体系日益完善,玻璃固化动力堆高放废液的需求已提上日程。为探讨陶瓷电熔炉技术在我国后续动力堆高放废液玻璃固化项目中的适用性,本文从源项、熔炉技术特点和熔炉更换解体三个方面进行了分析,认为陶瓷电熔炉技术可以用于玻璃固化动力堆产生的高放废液。     

Spent fuel reprocessing: A vital link in Indian nuclear power program

The success of the three stage Indian nuclear energy program is inter-linked with the establishment of an efficient closed fuel cycle approach with recycling of both fissile and fertile components of the spent fuel to appropriate reactor systems. The Indian reprocessing journey was started way back in 1964 with the commissioning of a plant based on PUREX technology to reprocess aluminum clad natural uranium spent fuel from the research reactor CIRUS. After achieving the basic skills, a power reactor reprocessing facility was built to reprocess spent fuel from power reactors. Adequate design and operating experience was gained from these two plants for mastering the reprocessing technology. The first plant, being the maiden venture, based on indigenous technology had to undergo many modifications during its operation and finally needed refurbishment for continued operation. Decommissioning and decontamination of this plant was carried out meticulously to allow unrestricted access to the cells for fresh installation. A third plant was built for power reactor spent fuel reprocessing to serve as a design standard for future plants with the involvement of industry. Over the years, spent fuel reprocessing based on PUREX technology has reached a matured status and can be safely deployed to meet the additional reprocessing requirements to cater to the expanding nuclear energy program. Side by side with the developments in the spent natural uranium fuel reprocessing, irradiated thoria reprocessing is also perused to develop THOREX into a robust process. The additional challenges in this domain are being addressed to evolve appropriate technological solutions. Advancements in the field of science and technology are being absorbed to meet the challenges of higher recovery combined with reduced exposure and environmental discharges.     

The French Nuclear Safety Authority's Experience with Radioactive Transport Inspection

Abstract

About 300,000 radioactive material packages are transported annually in France. Most consist of radioisotopes for medical, pharmaceutical or industrial use, but the nuclear industry deals with the transport of fuel cycle materials (uranium, fuel assemblies, etc.) andwaste from power plants, reprocessing plants and research centres. France is also a transit country for shipments such as spent fuel packages from Switzerland or Germany, which are bound for Sellafield in the United Kingdom. The French nuclear safety authority(DGSNR, Directorate General for Nuclear Safety and Radioprotection) has since 1997 been responsible for the safety of radioactive material transport. This paper presents DGNSR's experience with transport inspection: a feedback of key points based on 300 inspections achieved during the past 5 years is given.     

Current and Future Problems of the Fuel Supply for Nuclear Power

The structure of the nuclear fuel cycle, consisting of the technological stages of uranium production, refining, enrichment, fabrication of nuclear fuel, and reprocessing of the spent fuel for reuse of the fissioning materials, is examined. Supplying fuel includes supplying fuel for Russian nuclear power plants, propulsion and research reactors, export of fuel for nuclear power plants and research reactors constructed according to Russian designs, export of low-enriched uranium and fuel for nuclear power plants constructed according to foreign designs. The explored deposits of natural uranium, the estimated stores of uranium in reserve deposits, and warehoused stores will provide nuclear power with uranium up to 2030 and in more distant future with the planned rates of development. The transition of nuclear power plants to a new fuel run will save up to 20% of the natural uranium. The volume of reprocessing of spent fuel and reuse of ²³⁵U makes it possible to satisfy up to 30% of the demand for resources required for Russian nuclear power plants. The most efficient measure of the resource safety of Russian nuclear power is implementation of an interconnected strategy at each stage of the nuclear fuel cycle.     

镧系及锕系元素在离子液体中的电化学行为

乏燃料回收是核燃料循环的核心,对核安全和核能可持续发展具有重要的意义,其分为使用水溶液的湿法和不使用水溶液的干法处理。熔盐电解技术是乏燃料干法回收的重要方法之一,但其工艺温度往往在数百摄氏度,对设备和能耗要求都很高。离子液体具有电化学窗口宽、低熔点、低蒸汽压、热稳定性好等优点,有望替代高温熔盐用于乏燃料干法回收。本文概述了镧系元素和锕系元素在离子液体中电化学方面的研究状况,表明离子液体用于乏燃料干法回收是可行的,但需要更多的基础性研究。     

乏燃料后处理溶液中U、Pu的~(57)Co源激发K-XRF分析

自制一套５７Ｃｏ源激发Ｋ系Ｘ射线荧光（Ｋ－ＸＲＦ）分析系统。用５７Ｃｏ的１２２ｋｅＶγ射线激发工艺溶液中Ｕ、Ｐｕ的Ｋ系Ｘ射线荧光，用ＨＰＧｅ探测器－多道微机分析系统进行测量，并以１２２ｋｅＶγ射线康普顿散射线为内标，建立强度比－浓度校正曲线，快速无损地测定ＰＷＲ乏燃料后处理工艺溶液中Ｕ、Ｐｕ浓度。测定范围为０．５—２００ｇ／Ｌ，精密度为５．０％—１．５％。方法适于ＰＷＲ乏燃料后处理工艺中Ｕ、Ｐｕ浓度的快速控制分析或在线分析。在同时应用５７Ｃｏ透射源的情况下，精密度达０．５％，方法适于核燃料衡算分析。     

后处理厂1A柱有机相着火事故源项估算

我国对于后处理工业的需求随着核电事业的迅猛发展变得愈发强烈,为了满足后处理工业安全发展必不可少的核应急需求,为核应急工况下后处理厂的核应急响应与决策支持提供依据。针对后处理厂1A柱有机相着火事故这一基准事故,结合实际工艺流程及监测手段,选取了核应急工况下的可获得参数(有机溶剂泄漏质量等)作为输入,在有机相燃烧速率经验公式基础上,结合后处理的工艺特点,引入少量修正建立了后处理厂1A柱有机相着火事故源项估算模型,并使用FORTRAN编程语言开发了相应软件。数值验证结果表明,该估算模型可以满足后处理厂1A柱有机相着火事故的核应急需求。     

加速器驱动先进核能系统的乏燃料循环再生研究北大核心CSCD

乏燃料后处理是核燃料循环的关键环节,制约核电的可持续发展。借助于加速器驱动先进核能系统(ADANES)提供的高通量、硬能谱的外源中子,其乏燃料后处理只需除去乏燃料中的挥发性裂变产物和影响次锕系元素嬗变的中子毒物,长寿命的次锕系元素Np、Am、Cm可与二氧化铀一起转化为新的燃料元件在加速器驱动燃烧器中燃烧、嬗变、增殖和产能。基于此,本课题组提出了加速器驱动的乏燃料后处理及再生制备的技术路线,包括高温氧化粉化与挥发、选择性溶解分离和燃料再生制备。本文主要介绍了近几年本课题组在这三方面所取得的一些成就,希望能为加速器驱动先进核能系统的乏燃料后处理提供基础数据。