高温气冷堆乏燃料元件的最终处置.pdfVIP

唐春和等 :高温气冷堆乏燃料元件的最终处置 高温气冷堆乏燃料元件的最终处置① ② 唐春和 　肖宏伶 (清华大学核能技术设计研究院　北京 100084) 摘 　要 　用既安全又经济的办法处理高温气冷堆乏燃料元件是高温气冷堆发展的重要课 题 。根据高温气冷堆乏燃料元件的特点 , 分析了对乏燃料元件进行后处理和直接最终处 置的处理办法 。 关键词 　高温气冷堆 , 乏燃料元件 , 后处理 , 直接最终处置 。 于球床堆 , 平衡状态下在堆芯中约有 27000 个燃料 0 　引言 元件 。燃料元件为球型 , 由约 8300 个包覆燃料颗 　　经济的高速发展和人民生活质量的不断提高对 粒弥散在石墨粉中压制成的 , 直径是 60mm 。包覆 能源的需求迅速增长 , 核能是当今一项技术成熟 、 燃料颗粒是在 U O2 核芯表面依次化学气相沉积疏 可以大规模替换化石燃料的能源 , 其中高温气冷堆 松热解碳 ( PyC) 层 、高密度各 向同性 PyC 层 、 是一种固有安全性好 、能用于高效发电和高温工艺 SiC 层和高密度各向同性 PyC 层制成的。燃料元件 供热的先进核反应堆 , 它有望在下个世纪能得到推 的结构见图 1 , 主要参数列在表 1 中[ 1 ] 。清华大学 广应用 。 核能技术设计研究院已研制成功高温气冷堆燃料元 10MW 高温气冷实验堆属于模块式球床堆 , 件 , 并正在为 10MW 高温气冷堆生产这些元件 。 使用的核燃料为低富集度的铀 , 制成的球型燃料元 　 件 在 堆 中 多 次 通 过 后 , 平 均 燃 耗 深 度 达 到 　 80000MWd ·T - 1 ( U ) , 核燃料循环过程中积累的 　 裂变产物使乏燃料元件带有很强的放射性 。反应堆 　 满功率运行时平均每天卸出 25 个乏燃料元件 , 在 　 10MW 高温气冷实验堆 20 年的设计寿期内, 共卸 　 出约 9 万个乏燃料元件 。如高温气冷堆能得到推 　 广 , 仅一个热功率为 200MW 的高温气冷堆 , 每年 图 1 　10MW 高温气冷实验堆球形燃料元件 卸出的乏燃料元件就有 9 万多个 。因此研究高温气 连续装卸料是球床高温气冷堆的重要特点 。球 冷堆乏燃料元件的安全 、经济 、合理的处理方案和 形燃料元件从堆芯顶部装入 , 在 自重作用下按不同 技术是高温气冷堆发展的一个重要课题 。 流线和速度从上向下流动 , 在堆芯的锥形底部通过 高温气冷堆乏燃料元件的处理方案主要有两 直径为 500mm 的卸料管排出堆外 , 未达到设计燃 种 : 一种是乏燃料元件经过适当的贮存后 , 进行后 耗值的元件通过提升器重新送入堆芯作再循环 , 已 处理 , 回收裂变材料和有用的裂变产物 , 对其它裂 达到设计燃耗的元件送到乏燃料库贮存 。10MW 变产物作为放射性废物进行处置 ; 另一种是乏燃料 高温气冷堆满功率运行时 , 每天将有 25 个乏燃料 元件经过适当的贮存后 , 直接埋 元件送到贮存库 。