摘要：核燃料后处理是充分的利用铀资源，保障核能可持续发展的关键技术之一，也是典型的军民两用技术，是国际上三大敏感技术之一，因此后处理技术成为世界不少国家梦寐以求的技术。随着我国核电的快速发展，核燃料后处理技术也得到了一定的提升，本文主要围绕我国核燃料后处理技术的现状与发展进行了研究，探究了核燃料及后处理的概述、后处理技术发展的重要作用、我国核燃料水法后处理技术、以及核燃料后处理技术发展的任务和方向，以供参考。
关键词：核燃料；后处理技术；现状
引言
当前，核能作为人类可以重新利用的新能源，人们对它的探究和开发有了高度的关注，由于核燃料能够大量利用，而且产生巨大的能量，所以，其就成为了近几年来发展速度最快的新能源。虽然核燃料有着诸多的优点，不会产生有机染料对空气造成污染，同时可以有效的节省资源，为人们创造最大化的经济效益，但是核废料却具有令人生畏的辐射性，所以，核燃料的后处理技术就有着至关重要的作用，基于此，后处理技术得到了快速的发展。
1核燃料及后处理的概述
1.1核燃料的概述
核燃料的主要组成部分是可裂变和可转换的材料。可裂变材料即为反应堆中经过燃烧后而发生的裂变材料，在其裂变的过程中，主要产生三个效应：一是，可以释放大量的热量，被称之为核能；二是可以产生裂片，裂片的积累，会对可裂变材料的进一步裂变造成阻碍，所以在积累到一定程度时，裂变就很难再发生了，这就形成了乏燃料，此时，如果想要继续发生裂变，就需要卸堆进行处理；三是，可转换材料转换为可裂变材料，这是核燃料增殖的基础。
1.2后处理的概述
核燃料的后处理就是对反应堆辐照过（即燃烧过）的核燃料所进行的化学处理。其目的主要是将裂变产物分离出去，然后对新生成的以及未用完的核燃料物质进行回收。为了使反应堆能为维持正常的运行，堆中要留有最低数量的核燃料，而且，积累的裂变产物也会吸收中子而妨碍反应堆的正常运行。所以，在核燃料反应堆中燃烧一段时间后，就应从反应堆中卸出，卸出的核燃料经过后处理才有可能重新利用其中有用的物质。
2后处理技术发展的重要作用
2.1提高铀资源的利用率
核燃料后处理技术的应用，可以对铀进行提取以及复用，这样可以极大限度的提高了铀资源的利用率。回收的铀可以应用在热堆循环中。经研究显示，铀资源的利用率在热堆中不足百分之一，所以，对铀的提取和复用，在理论上可以使其使用情况达到千年，为核能的可持续发展提供依据。
2.2优化废物管理
在后处理过程中，采用分离-嬗变，可有效的降低核废物的产量以及放射性毒性的长期危害。对乏燃料进行直接的地质处理，其体积将会是对乏燃料进行提取铀后，再进行处理的四倍左右。对于地质处置库的装载容量来说，其主要取决于处置库关闭后巷道内的温度，即残留在玻璃固化体中的释热核素。就乏燃料的长期放射性毒性而言，钚的影响力最大，所以，分离-嬗变的主要任务就是将钚进行复用，对其进行优化管理，减少其产生的放射性毒性。
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3我国核燃料水法后处理技术
水法流程指采用诸如沉淀、溶剂萃取、离子交换等在水溶液中进行的化学分离方法，首先是用机械法或化学法脱去燃料元件的外壳，将元件芯体（金属或氧化物）溶于硝酸中，这一步骤称为首端处理，对不锈钢或锆合金包壳燃料元件则采用切断－浸取的方法，即将元件切成小段，然后用硝酸将芯体浸取，而外壳不溶解；其次是溶解液进入分离过程，分离过程是核燃料后处理的核心环节，它的作用是除去裂变产物，回收未用尽的和新生成的核燃料物质并进行分离；最后是将分离纯化后的中间产品进行补充净化、浓缩及转化为所需的最终形态，称为尾端处理。核燃料水法后处理采用传统分离手段，因而比较容易实现。它的适应性强，能用于各种不同的核燃料元件的后处理；对铀、钚、钍等的回收率很高，彼此的分离也很好，对裂变产物具有足够的去污系数。但是水法后处理排出大量的废液，会引起贮存和处理的困难，并增加额外开支；由于萃取剂和离子交换树脂耐辐照性能的限制，用水法后处理的核燃料，必须预先“冷却”（贮存）较长时间，使放射性衰减，这样就增加了燃料的积存量。
4核燃料后处理技术发展的任务和方向
4.1核燃料后处理技术发展的任务
一是，加大进行中试厂热试验，对工艺和相关设备进行考验，对高效废液处理技术进行不断的完善，并且研制相关配套的设施，形成生产能力；二是，在中试厂的基础下，对其工艺技术进行不断的改进和研究，并对部分设备进行扩大生产以及验证工作，为以后的后处理的发展奠定基础；三是，按照国家的相关规定，确立科学合理、实施性较强的方案，对工艺技术、相关设备与材料等工程项目开展全面的研究，为我国核燃料后处理技术向国际化发展提供保障；四是，加大对干法后处理技术的研发力度，并且要建立配套完整的实验设施，开展快堆乏燃料干法后处理研究，逐步明确技术发展路线；五是，加快完善工程设计平台和临界实验室等后处理研发设施的建设。
4.2核燃料后处理技术发展的方向
4.2.1研发新型设备及配套系统
对于核燃料后处理来说，最重要的就是有相对完善的设备作为支持，同时，这也是其运行的主要平台。依靠完善的尖端设备，可以有效的增加对核废物的利用率，而且也可以保证后处理任务的安全性。所以，今后对于核燃料后处理技术的研究方向，要将重点放在设备研发方面，研发新型的后处理设备，可以有效的提高安全性、实用性以及经济性。另外，还要对其配套的系统进行研发，这也是提高其效率的关键，自动化系统包括各类分析技术手段，要根据后处理设备的特点进行相应的研发。
4.2.2对基础技术进行研发
Purex流程技术的发明已经有较长的一段时间了，在工业上虽然取得了较好的发展和推广使用，但是，为了更好的促进社会的进步以及取得更好的成效，对于该基础技术要不断的进行研究，包括一些新的技术，这些基础研究是核燃料后处理提升的根本和保障，只有把这些研究做好，才能更好的改进技术和流程。
4.2.3Purex强化流程
为了使后处理技术得到更好的发展，就要建立相应的大型动力堆燃料后处理厂，对具有先进性、实用性、经济性、灵活性、安全性的新技术体系进行研究，这些都要建立在改进流程的基础上。另外，还要开展各项研究，包括循环方案的优化、分离手段的开发以及提高整套工艺的实用性等，研究流程强化后希望尽可能的降低核废料的活度及体积，巩固加强防扩散技术，回收较长寿命的放射性核元素等等。
4.2.4干法后处理研究
干法后处理方法虽然没有得到广泛的应用，但其显著的优点还是受到了科学界的关注，该方法无辐射问题，且设备紧凑，核废料总量较少，可处理性高等，对于燃耗较高的核燃料后处理都有较大应用性，其诸多优点将在未来的研究中得以扩大和应用。
结束语
伴随着世界核技术高速发展，乏燃料后处理问题已经成为了核能发展的必经之路。找到一条全面、协调、可持续发展的道路才是世界核动力的长远发展途径，核能的可持续发展，需要充足的核燃料，为了更有效地利用铀资源，必须加强研究和开发核燃料后处理技术。
参考文献：
[1]叶国安，蒋云清.我国核燃料后处理技术的现状与发展[J].中国核工业，2015，12：26-30.
[2]张生栋，严叔衡.乏燃料后处理湿法工艺技术基础研究发展现状[J].核化学与放射化学，2015，05：266-275.
论文作者:徐建川,蔡震方,罗显明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/17
标签：核燃料论文; 后处理论文; 技术论文; 燃料论文; 核能论文; 设备论文; 技术发展论文; 《基层建设》2017年第18期论文;