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法國核燃料循環(huán)的效率:我們能學(xué)到什么?

源自《國際原子能機(jī)構(gòu)通報》
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歐安諾集團(tuán)阿格后處理廠。自1976年該場址投入使用以來,這里已經(jīng)處理了超過3.4萬噸乏燃料。(圖/歐安諾集團(tuán))

法國有58座核動力堆,2018年生產(chǎn)了法國近72%的電力,是核能發(fā)電比例最高的國家之一。然而,除了發(fā)電,法國的核電廠還產(chǎn)生了大量乏燃料和放射性廢物。

法國專家表示,除了嚴(yán)格的立法和強(qiáng)有力的監(jiān)管機(jī)構(gòu)外,法國國家乏燃料政策的優(yōu)勢還可歸功于其核電廠的標(biāo)準(zhǔn)化和乏燃料再循環(huán)政策。這帶來了有效和可靠的電力供應(yīng),同時也減少了放射性廢物負(fù)擔(dān)。

在法國,所有在運(yùn)機(jī)組僅屬三種標(biāo)準(zhǔn)類型的壓水堆,全部由法馬通公司設(shè)計:34座三回路900兆瓦(電)反應(yīng)堆、20座四回路1300兆瓦(電)反應(yīng)堆和4座四回路1450兆瓦(電)反應(yīng)堆。因此,法國核動力堆在擁有大規(guī)模核電廠的國家中標(biāo)準(zhǔn)化程度最高。所以在處理核燃料循環(huán)后端問題時,包括乏燃料和廢物管理、退役和環(huán)境整治,可以采取標(biāo)準(zhǔn)化方案。

為了管理每年產(chǎn)生的近1150噸乏燃料,法國和其他一些國家一樣,早就決定通過乏燃料再循環(huán)或后處理來閉合其國家核燃料循環(huán)。由此,法國核工業(yè)可以從用過的燃料中回收鈾和钚供再利用,從而也減少了高放廢物量。

核燃料再循環(huán)過程涉及將核動力堆中形成的乏燃料中的钚(燃燒鈾燃料產(chǎn)生的副產(chǎn)品)和鈾制成一種“混合氧化物”,在核電廠中再次使用,生產(chǎn)更多的電。

“乏燃料再循環(huán)是法國核工業(yè)戰(zhàn)略的一個重要組成部分,法國核工業(yè)擁有30多年的工業(yè)經(jīng)驗,”運(yùn)行法國核電廠的法國電力公司高級副總裁兼核燃料部主管Denis Lépée說。

“這樣就可以限制乏燃料材料的量和最大限度地減少廢物,同時以安全的方式進(jìn)行廢物整備。此戰(zhàn)略是法國總體核電生產(chǎn)的重要支柱,對法國的能源獨(dú)立做出了重大貢獻(xiàn)?!?/p>

乏燃料再循環(huán)是法國核工業(yè)戰(zhàn)略的一個重要組成部分,法國核工業(yè)擁有30多年的工業(yè)經(jīng)驗。
法國電力公司高級副總裁兼核燃料部主管Denis Lépée

法國核設(shè)施分布圖(資料來源:法國電力公司、法國原子能委員會)

通過再循環(huán)利用,乏燃料中高達(dá)96%的可重復(fù)利用材料得到回收。在根據(jù)《乏燃料管理安全和放射性廢物管理安全聯(lián)合公約》提交的第六次國家報告中,法國指出,乏燃料再循環(huán)國家政策意味著,與不進(jìn)行燃料再循環(huán)相比,法國運(yùn)行核電廠所需要的天然鈾減少了17%。

負(fù)責(zé)核燃料循環(huán)活動的歐安諾集團(tuán)為該國核電廠提供燃料并對產(chǎn)生的廢物進(jìn)行管理。該公司表示,其戰(zhàn)略是在優(yōu)化核燃料的能量產(chǎn)出的同時,對乏燃料進(jìn)行后處理。后處理在阿格后處理廠和馬爾庫爾混合氧化物燃料制造廠進(jìn)行。

自20世紀(jì)60年代中期開始運(yùn)行以來,阿格廠已安全處理了2.3萬噸乏燃料,足夠法國核電廠使用14年。

各核電廠產(chǎn)生的乏燃料組件被運(yùn)到阿格廠,存放在一個貯存池中;之后對乏燃料部件進(jìn)行分離,回收可再循環(huán)的材料。在梅洛克斯廠,將钚與貧鈾重新混合,生產(chǎn)混合氧化物燃料。

歐安諾集團(tuán)的營銷支持高級副總裁John Czerwin說,這種后處理-再循環(huán)戰(zhàn)略需要各行業(yè)參與者之間密切和定期協(xié)調(diào)。這些參與者包括管理反應(yīng)堆、燃料和處置基礎(chǔ)設(shè)施的人員,以確保綜合工業(yè)系統(tǒng)的連貫性。

“這證實了該戰(zhàn)略的好處:第一,保持有限的核廢物;第二,通過加強(qiáng)核材料的再利用節(jié)約鈾資源;第三,為未來做好準(zhǔn)備,以加強(qiáng)法國的能源獨(dú)立性,確保核能的可持續(xù)性,”Czerwin補(bǔ)充道。

法國核安全管理局定期評價這一方案的安全影響。

本文刊登于《國際原子能機(jī)構(gòu)通報》20196月刊核動力堆乏燃料管理。

上次更新: 2019.10.04

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