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储存乏燃料的乏燃料水池。
在火电厂,烧掉一堆煤,留下煤渣。而在核电厂,核燃料经过缓慢裂变反应后,卸出乏燃料。
就像火电厂要不断加煤,当核燃料维持不了一定功率时就需要被更换,这类从反应堆内卸出的核燃料就叫做乏燃料。但“乏”并不等于一无是处,不同于燃煤之后留下的煤渣,乏燃料里仍蕴藏有大量宝贝。将其中高达96%左右未经燃烧的铀和新产生的核燃料提取出来,就能重新制成核电站发电所需的燃料元件。
对于即将迎来核电快速增长的中国而言,这种铀资源循环利用的方式,将在很大程度上解“核燃料”之渴。据国际原子能机构(IAEA)估计,中国有120万-170万吨潜在铀资源,目前探明铀资源储量约17万吨。随着核电机组的增加,中国对铀资源的需求也越来越大。中核集团地矿事业部统计数据显示,到2020年,中国预计将出现高达2600吨的天然铀供应缺口,到2030年,这一数值将攀升至10900吨。对全球而言,天然铀同样处于供不应求状态。
无论从提高铀资源利用率、保障核能长远发展角度,还是从减少核废料角度而言,乏燃料后处理都是核燃料循环中极其关键的环节。但在巨大的核能发展需求面前,中国的后处理能力正亟待升级。
乏燃料中榨“铀”
根据放射性的不同,核废物分为高放废物和中低放废物。其中,乏燃料具有极高放射性,核电站使用过的工作服、手套、废弃退役的仪器设备等则属于中低放废物。
对中低放废物,中国已经有了较为成熟的处置技术,不论是固体核废料还是液体核废料,都先进行固化处理,然后装进200升的不锈钢桶,放在近地表的处置库。目前,中国已建成了两个中低放废物处置场:位于甘肃玉门的西北处置场及位于广东北龙的华南处置场。
高放废物的处置则是一个世界性难题。
一座百万千瓦的火电厂,每年要烧掉约330万吨煤,但同样容量的核电站,一年只用30吨核燃料,且在成为乏燃料后,重量变化并不大。以百万千瓦压水堆核电站为例,每年产生核乏燃料为25-30吨。
乏燃料中的众多放射性元素都拥有数以万年计的半衰期,长的约为210万年,短的也有近500年。在送至处置库之前,乏燃料将暂时存放在核电站特殊的硼水池中。
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