【摘要】为适应我国核电发展需要，保障在役厂的安全运行，乏燃料后处理已经变得至关重要。文章对国外乏燃料后处理的应用现状，技术及发展趋势进行了简要的阐述。总结了我国目前乏燃料后处理的面临的问题，干式贮存是乏燃料后处理未来发展的必然选择。
　　【关键词】核电站乏燃料干式贮存
　　1引言
　　随着我国核电产业的快速发展，在建和在运机组逐渐增多，从堆芯卸出的高放射性乏燃料的后处理问题变的日益突出。本文基于国内外乏燃料贮存现状、干式贮存技术和发展趋势，结合我国未来核电发展趋势、干式贮存的需求，简要论述了我国乏燃料干式贮存的未来发展前景。
　　2全球乏燃料数量统计
　　根据IAEA的统计，截至2012年底，全球31个国家或地区拥有在运核电机组共计437台，总装机容量约3.925亿千瓦，占全球发电量的16%左右。到目前为止全球核电厂已经产生了超过35万吨的乏燃料，并且继续以1.05万吨/年的速度增加，预计到2020年全球乏燃料量将达到44.5万吨。
　　3乏燃料贮存方式
　　众所周知，从反应堆卸出的乏燃料具有很高的放射性，并释放出大量的衰变热。国际上对乏燃料的处理方式主要有两种，一种是"直接后处置"，一种是"闭式循环方式"。直接后处置的方式顾名思义，即卸出来的乏燃料不经后处理直接包装封存放入地质处置库中长期储存，不再循环利用。而另一种闭式循环方式是一种循环再利用的方式。由于从反应堆卸出来的乏燃料仍包含大部分可用的铀和钚，具有很高的经济价值，将这两种物质从乏燃料中分离出来加以再利用，这是一种闭路核燃料循环。但乏燃料闭式循环方式技术门槛和费用都极高，目前只有少数国家掌握此项技术。
　　由于高放射性废物处置场的建设存在很大的争议，国际上尚未有建成的地质处置库，同时乏燃料闭式循环处理的能力也有限，并且成本高昂。现在全球大多数国家的乏燃料并不是采用上述的两种方式，而是采取暂时贮存的方式，待后期地质处置库建成或技术进步后再进行处理。
　　据统计，目前全球累计卸出的乏燃料约为35万吨，其中只有1/3的乏燃料被后处理，剩下2/3都只能暂时贮存，也就是我们通常所说的在堆贮存和离堆贮存。目前，全球大部分核电机组都已经运行超过20年，从堆芯卸出的乏燃料数量都已接近或超过核电厂内的贮存水池装载量，乏燃料急需外运并妥善处理，否则将威胁到核电厂的安全运行。由于国际上还没有建成可运行的放射性废物地质处置库，同时乏燃料后处理能力不足。因此，很多核电国家或地区都兴建了乏燃料离堆中间贮存设施。图1给出了全球核电站乏燃料处理及贮存统计数据。
　　4离堆中间贮存的发展方向
　　离堆中间贮存主要分为湿法贮存和干式贮存两种。前者通常在厂房内建造乏燃料水池，将乏燃料放置在水下的贮存格架中，通过含硼水循环冷却乏燃料并控制其反应性。湿法贮存发展较早，技术相对成熟，具有冷却能力高、密集贮存、易于燃料操作等特点。但是湿法贮存需要水池冷却系统的连续运行和维护，易产生二次废物，运行成本很高，并且一旦水池破损在有水状态下很难对水池进行维修，因此已渐渐不能满足核安全、经济和环保的要求。美国曾对乏燃料水池的安全性进行评估，结果表明其抗自然灾害和恐怖袭击能力并不乐观。日本福岛核事故中乏燃料池失去冷却，温度升高导致锆水反应产生氢气爆炸使乏燃料直接暴露在空气中，进一步印证了人们对乏燃料湿法贮存安全的担忧。
　　乏燃料的另外一种离堆中间贮存方式即干式贮存。贮存容器一般为钢制密封容器，外部通过金属或者混凝土来提供放射性屏蔽，内部通过空气、二氧化碳或惰性气体等冷却乏燃料。干式贮存具有很大的灵活性、扩展性和多样性。贮存地点既可以在厂区内也可以在厂区外，既可以是室外或室内、也可以是地上或地下贮存，既可以是集中放也可以分散存放，既可以是单一贮存功能也可以是贮存/运输两用的形式，既可以是金属容器也可以是混凝土容器。干式贮存容器通常采用非能动的自然循环冷却，运行和维护成本相对湿法较低。干式贮存由于没有液体存在，不会产生慢化中子自持裂变反应，更不会产生氢气引发爆炸，同时通过设计计算和验证保证其容器强度可以抵御自然灾害和恐怖袭击。美国核管会经分析得出：乏燃料干容器贮存可以安全贮存100年，远超通常设计所要求的30-50年。
　　到目前为止，全球乏燃料离堆贮存设施中，干式贮存的容量已经超过了湿式贮存。近十年来，全球建设的离堆乏燃料贮存设施总容量约为2.4万吨，其中1.75万吨是干式贮存，超过总量的70%。随着2009年尤卡山项目的终止及2011年日本福岛核事故，乏燃料干式贮存越来越受到重视，很多国家都在加快乏燃料干式贮存设施的建设。
　　5全球乏燃料干式贮存应用状况
　　自1986年美国核管会颁发第一张乏燃料干式贮存容器许可证以来，截止2012年底，国际上已经建立了存量接近4万吨的干式贮存设施。
　　5.1美国乏燃料干式贮存应用状况
　　美国目前在运的核电机组有104座，共产生了约7万吨乏燃料，并以每年2千吨的速度递增。美国的乏燃料采用直接处置的政策，由于乏燃料及高放废物处置场建设计划推迟，核电厂必须自行解决乏燃料离堆贮存问题。美国的乏燃料离堆贮存采用干式贮存的方式，目前有超过70%的核电厂建立了乏燃料干式贮存设施。有约2万吨的乏燃料贮存在或即将转移至干式贮存设施中。图2展示了典型的乏燃料干式贮存设施。
　　5.2日本乏燃料干式贮存应用状况
　　日本拥有50台在运核电机组，每年卸出约900吨乏燃料。日本核电厂产生的乏燃料主要存储在核电厂的乏燃料池中。由于乏燃料存储量已接近乏燃料池的容量，一些核电厂被迫增加存储能力，以避免乏燃料池的存储量超出贮存能力。1997年东京电力公司的福岛第一核电厂建成了一个由20个金属贮存容器组成的干式贮存设施。日本原子能公司的东海2核电厂建造了容量为260吨（24个屏蔽容器）干式金属罐贮存设施。图3展示了日本核电厂的干式贮存设施。

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