核能与先进核燃料循环技术发展动向 孔二峰
加快发展我国乏燃料后处理_再循环技术_顾忠茂
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孙勤-风口上的核工业
孙勤:风口上的核工业关于《孙勤:风口上的核工业》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。
在中国核工业迎来60周年华诞之际,核电正在蓄势待发,核电总装机容量将会在未来5年之内增长近200%。
在可见的一个时间段内,中国将一直是世界上在建、拟建反应堆数目最多的国家。
下载论文网“福岛”核事故发生后的三年多时间里,中国的核电发展从停滞到重启,在“安全第一”的前提之下,人们也渐渐意识到,中国作为传统能源消费的大国,减少对化石能源的依赖,发展核电是必然选择。
而“一号央企”中国核工业集团公司(以下简称中核集团)作为国内核工业产业链最完整的企业,被外界予以了更多的关注。
董事长孙勤再次接受《英才》记者专访时表示,他对中国核工业的未来发展要比三年前更加笃定:“无论怎样,中国必须有一个强大的核工业,要在国际上有话语权。
”国内的核电建设投资已经箭在弦上,而在面向海外时,核电与高铁也被看作中国制造业走出去的两张“王牌”。
就在不久前,高铁列车的制造商中国南车和中国北车两家企业确定合并。
截至本文发稿前,第一份南北车合并草案已出炉。
“以往这两家公司在海外竞争太过激烈,合并也是为了减少内耗。
”一位大型国有企业的负责人这样告诉《英才》记者。
这不免让人对核电行业的整合充满期待,核电行业的内耗也使其在出海时苦之久矣。
现在技术和品牌统一规划的苗头已经出现。
“华龙一号”于2014年11月3日得到国家能源局的批复,该技术将应用于福建福清的5、6号核电机组。
而更多人认为,由中核集团和中国广东核电集团(以下简称中广核)合作开发的具有自主知识产权的第三代反应堆技术,将承担中国核电走出去的重任。
对核电行业的整合而言,诸多核电领域的“老人”都讳莫如深。
“有些事,并不是简单几句话能说清楚的,”一位核电行业的资深人士告诉《英才》记者,“(各方的观点)听起来都很有道理,牵扯到具体的事大家都有很多各自的想法。
”核电市场化的进程正在加速。
中广核集团的核电板块――中广核电力(1816.HK)已经在香港上市,这只被称为中国核电第一股的股票,发行时被超额认购286倍,核电概念之热可见一斑。
核工业基础知识
第三章 核电站动力装置
核工业基础知识
(四)稳压器 现代大功率压水堆核电站都采用电热式稳压器。 电热式稳压器一般采用立式圆柱形结构。用来 抑制压力升高的喷雾器安置在稳压器上部蒸汽空间 的顶端。限制压力降低的电加热元件安置在稳压器 下部水空间内。
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第三章 核电站动力装置
核工业基础知识
三、一回路辅助系统 (一)化学和容积控制系统 核电站的化学容积控制系统的作用是调节一回 路系统中稳压器的液位,以保持一回路冷却剂容积; 调节冷却剂中的硼浓度,以补偿反应堆在运行过程 中反应性的缓慢变化;通过净化冷却剂及添加化学 药剂,保持一回路的水质。 (二)主循环泵轴密封水系统 (三)硼回收系统 (四)补给水系统 (五)取样系统及分析室
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核工业基础知识
第二章 核反应堆
反应堆本体的组成和结构
第三节
反应堆总体结构均可分为反应堆本体和回路系统 两部分。 反应堆本体通常由反应堆(压力)容器、堆芯 (活性区)、堆内构件及控制棒驱动机构等几部分组 成,如图3所示。
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核工业基础知识
第二章 核反应堆
图 3 反 应 堆 的 构 成
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核工业基础知识
核工业基础知识核工业基础知识前言第一章核燃料循环第二章核反应堆第三章核电站动力装置第四章核燃料的开采冶炼和浓缩第五章核燃料元件的制造第六章乏燃料后处理第七章带电粒子加速器第八章核聚变装置第九章核设施退役第十章放射性废物的贮存处理和处置核工业基础知识核工业基础知识简要介绍核燃料循环体系核反应堆核动力堆装置核燃料开采冶炼和浓缩核燃料元件制造核燃料后处理带电粒子加速器核聚变装置核设施退役及放射性三废处理处置等
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第三章 核电站动力装置
核工业基础知识
二、一回路系统及主要设备 压水堆核电站的一回路系统除了反应堆之外的 主要设备有:蒸汽发生器、冷却剂主循环泵、稳压 器及主管道等。 (一)反应堆压力容器 压力容器是压水堆核电站中最关键的高温高压 设备。
核反应堆工程03
个气体扩散级,一个气体离心机。一个分离单元有一股进入 物料流(供料即原料),两股流出物料流(浓料或称浓缩流,即 235U含量较高的物料和贫料或称尾料或贫化流,即铀—235含 量较低的物料)。每个分离单元在结构上完全一样,供料、浓 料和贫料的量和相应的丰度值也一样。 ②级或分离级:一个分离级出一个分离单元组成,或由几个分 离单元并联而成。分离级简称级。 ③级联:级联一般由很多分离单元串联、并联而成。“级联” 是由若干级串联而成的,而级则由若干分离单元并联而成。 级联中可以有几种不同结构的分离单元。按需要有多种多样 的级联形式,分离单元或级的排列情况也千变万化。
由于铀-235和铀-238的物理性质和化学性质相同, 共差别只是原子核的质量数相差3,铀同位素分离 就是利用这个原子核质量数的微小差别致使在反 应程度或反应速度上出现的微小差别而采用物理 或化学方法进行分离的。分离需要庞大的设备, 消耗大量的能量。
第二章:核燃料与核燃料循环
铀分离方法:铀同位素分离法是第二次世界大战期间美国实行 研制第一颗原子弹计划——曼哈顿工程(Manhattan Project)开 始发展起来的。在20世纪60年代研究了多种方法,但迄今只 有三种具备工业价值的分离方法:即气体扩散法、气体离心 法和空气动力学法。
第二章:核燃料与核燃料循环
分离单元、级、级联示意图
第二章:核燃料与核燃料循环
④分离功(SWU)。为达到一定的富集度需要做的功。理论上在 温度为58℃时,富集铀过程每个SWU=702kw•h,在实际过 程中,每个SWU接近3000kW•h。有的书中把分离功定义: 从2.3kg天然铀生产1kg含1.4%铀—235的低浓铀且尾料为0.2 %铀—235所需要的功。分离功是铀同位素分离工艺的耗功度 量,铀同位素分离厂的生产能力都用SWU的数量表示,而不 是用富集产品的数量表示。
[整理版]核科学概论论文
核科学概论论文中国核电发展成都理工大学工程技术学校专业:核工程与核技术班级:核工四班学号:201020401419姓名:苏冠豪2012.5.17摘要:核能,即原子能,是指核反应时释放的能量。
近半个多世纪以来,人类一方面发展核能,另一方面,到现在为止,没有任何国家找到安全、永久处理高放射性核废料的办法,核能的安全与否的问题长期以来争论纷纷。
世界核能的发展面临的最大挑战公众接受性的问题。
和其他技术相比,公众容易过高估汁了核能的风险。
它源于公众对核能安全和废物处理的担心,但是不完全取决于技术因素。
改善核能公众接受性的关键在于改变核能的风险特征。
必须把核能安全的技术、管理和监督工作放到首位,在利用核能造福人类的同时,把其危害性降到最低。
核电作为一种清洁能源,对于满足中国电力需求、优化能源结构、减少环境污染、促进经济能源可持续发展具有重要战略意义。
这就要求制定核电发展长远规划,制定与采用核安全法规标准,理性看待核电技术,杜绝核风险决策机制以及安全监管制度上的缺失,保证天然铀可持续供应,妥善处理放射性废物,大力培养核能领域高级人才。
关键词:核能、安全、中国、核电、核能发展前言:中国长期以来,以煤炭为主的能源结构不仅已无法适应经济的快速发展,也造成了较严重的社会能源、环境问题。
能源发面,煤炭可供人类使用的时间为二百至二百二十年,中国面临煤炭枯竭的严峻形势不言而喻;环境发面,燃用各种化石燃料将向大气中排放大量的温室气体二氧化碳,硫氧化物和氮氧化物等有害气体以及大量的烟尘,对环境造成极其严重的破坏。
因此,中国有必要积极改善能源利用结构和实现能源的多元化供给。
目前,由于有枯水期和丰水期的分别,造成水电电力不够稳定;而太阳能和风能在短期内又不可能在总电力装机容量中占有较大的份额。
所以,核能是目前唯一达到工业应用、可以大规模替代化石燃料的能源。
核能作为一种清洁的可再生资源在资源逐渐枯竭的当代越来越受到各国的重视。
自核能利用以来,特别是三哩岛和切尔诺贝利核事故之后,各国和有关国际组织都十分重视核安全,而近日日本大地震造成的福岛第一核电站泄漏事故再次引起全球的集体关注,由此核安全的问题再次进入人们的视野。
第六章-核燃料循环PPT课件
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铀的浓缩方法
• 气体扩散法
最成功、最经典的方法 轻同位素气态时移动较快,通过多孔分离膜抽取,
如3%浓、0.2%贫,需要3900级 美国、法国等使用
• 气体离心法
通过重力和离心场,重的在外 单位分离功耗电只是气体扩散法的5%,成本下降
了75% 日本、欧洲等
• 气体喷嘴法
高速吹向凹型壁,惯性和离心力使重物近壁面
• 地下开采:井巷掘进
用于埋藏较深的矿体
凿岩爆破
井巷工程:决定了矿山基建时间
• 原地浸出(地浸)in situ leaching,ISL
通过地表钻孔将化学反应剂注入矿带,通过化学反应选择性地溶解 矿石中的铀,并将浸出液提取出地表
具有生产成本低,劳动强度小
仅适用于具有一定地质、水文地质条件的矿床(砂岩型)
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世界铀资源
勘定储量:5Mt 推测储量:25Mt 包括海水中的铀:25Gt 世界上重要的铀矿资源国家
• 澳大利亚44% • 哈萨克斯坦20% • 加拿大18% • 南非8% • 美国、独联体、刚果、尼日利亚等
我国的东北、西北、西南及中南地区都蕴藏有铀
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世界铀资源分布
加拿大
哈萨克斯坦
主要的铀矿床
• 相山铀矿田、郴县铀矿床、下庄铀矿田、产子坪铀矿田、青龙铀 矿田、腾冲铀矿床、桃山铀矿床、小丘源铀矿床、黄村铀矿床、 连山关铀矿床、蓝田铀矿床、若尔盖铀矿床、芨岭铀矿床、伊犁 铀矿床、白杨河铀矿床
已经建成和新建的厂矿
• 衡阳铀矿、郴州铀矿、大浦街铀矿、上饶铀矿、抚州铀矿、乐安 铀矿、翁源铀矿、衢州铀矿、澜河铀矿、仁化铀矿、本溪铀矿、 蓝田铀矿、伊犁铀矿等
• 堆浸heap leaching
我国乏燃料后处理经济性研究
我国乏燃料后处理经济性研究赵弥 彭海成 董博(国家国防科技工业局核技术支持中心 北京 100071)摘要:随着我国核能产业快速发展,天然铀需求和所产生乏燃料的数量也逐年增加,后处理产业的经济性必然会再次成为发展闭式核燃料循环产业需要解决的问题之一。
该文参考经合组织核能署相关研究,开展乏燃料后处理经济性分析,对“一次通过”和后处理两种核燃料循环方式的成本进行测算。
结果显示,现阶段后处理方案比“一次通过”更加经济,并且随着天然铀价格的持续上涨与后处理、MOX燃料制造技术成熟所带来的价格下降,其经济性将在未来愈发凸显。
关键词:核燃料循环 乏燃料 后处理 经济性中图分类号:F426.61;F426.23文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)12-0252-05 Research on the Economy of Irradiated Fuel Reprocessing in ChinaZHAO Mi PENG Haicheng DONG Bo(Nuclear Technology Support Center of SASTIND, Beijing, 100071 China)Abstract: With the rapid development of China's nuclear energy industry, the demand for natural uranium and the amount of produced spent fuel are also increasing year by year, and the economy of the reprocessing industry will inevi‐tably become one of the questions that need to be answered in the development of the closed nuclear fuel cycle industry again. This study refers to relevant research from the OECD Nuclear Energy Agency, analyzes the economy of spent fuel reprocessing, and calculates the costs of two nuclear fuel cycle methods of "once-through" and reprocessing. The results show that the reprocessing scheme is more economical than "once-through" at this stage, and its economy will become increasingly prominent in the future with the continuous rise of the price of natural uranium and the decrease of the price caused by the maturity of reprocessing and MOX fuel manufacturing technology.Key Words: Nuclear fuel cycle; Spent fuel; Reprocessing; Economy近年来,随着世界各国积极推进“碳达峰、碳中和”,以及更安全的核电机组投运,核能产业开始逐渐复苏。
着力核电数字化创新_促进核能产业高质量发展
着力核电数字化创新促进核能产业高质量发展◎卢铁忠党的二十大报告提出,要“加快发展数字经济,促进数字经济和实体经济深度融合,打造具有国际竞争力的数字产业集群。
”中国核能电力股份有限公司(以下简称中国核电)深入贯彻落实党的二十大精神,统筹国内国际两个大局、发展安全两件大事,以确保核电安全为最高优先级,推动新一代数字技术与核电发展深度融合,为核能产业高质量发展探索新路径、取得新成效。
一、以数字技术创新赋能高质量发展以数字技术赋能创新发展是推动核电业务高质量发展的必由之路。
在数字技术日益成为经济增长的核心驱动力的今天,发展数字经济意义重大。
习近平总书记指出,“数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有,正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量”。
习近平总书记关于数字经济的重要论述为核能事业发展指明了前进方向。
我们要通过深化数字技术应用驱动数字化转型,建立现代化的企业治理制度和生产管理模式。
核能利用是一项多学科、多专业相结合的大型复杂系统工程,涉及的产业链条复杂,整个生命周期覆盖规划、选址、设计、建安、调试、运行到退役等各个阶段,具有技术难度大、生命周期长、系统装备复杂、安全性要求高等特点。
我们要结合核电具体业务实践创新思维,通过核能与数字技术的深度融合,打破传统模式下时空作业限制,以核电全生命周期、全要素的信息化、数字化、智能化为核心,统筹发展和安全,打造数据驱动、集成创新、合作共赢的数字化能力体系,着力提升产业链供应链“安全、高效、经济、绿色”水平,着力构建现代化能源体系。
党的二十大提出,“高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务”“推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节”。
党的十八大以来,我们国家全面推动能源生产和消费革命,并提出了要构建清洁低碳、安全高效的能源体系。
中国核电作为实现零碳排放的重要能源供给单位,积极响应党和政府的号召,牢记“企业科技创新主体地位”责任,坚持“创新是第一动力”,主动拥抱新一轮数字技术革命,推进数字技术与实体业务深度融合,全面系统地开展核电智能化信息技术研究,构建自主智能核能技术,促进我国核能产业转型升级,实现引领世界先进水平的核电技术,推动我国由核能大国向核能强国转变,是顺应时代潮流经济的必然选择,更是核电业务高质量发展的必由之路。
丁明哲 原子能 -回复
丁明哲原子能-回复原子能是指核物质中原子核释放的巨大能量,这种能量的释放是由于核反应导致的。
丁明哲是中国著名的原子能科学家,他在原子能领域取得了重要的科研成果,对中国的核能发展做出了重要贡献。
本文将围绕丁明哲和原子能展开,介绍他的贡献以及原子能的相关知识。
第一部分:丁明哲的贡献丁明哲是中国核能事业的重要开拓者之一,他在核能科学研究方面做出了卓越贡献。
丁明哲在上世纪80年代首次提出了中国发展核电的构想,并亲自担任了中国第一座商业核电站秦山核电站的总工程师。
他对核电技术进行了深入研究,参与了核电站的设计建设,并确保了核电站的安全运行。
丁明哲还领导了核电站的技术改造项目,使其具备了更高的安全性、可靠性和经济性。
他在核电站安全控制系统、辐射防护技术以及核电站排放物的处理等方面做出了重要创新,为中国核能事业的发展提供了技术支持。
第二部分:原子能的基本原理和应用1. 原子核的构成和结构:原子核由质子和中子组成,质子带正电荷,中子不带电荷。
质子和中子的数量决定了原子核的质量数。
2. 原子核的稳定性和放射性:原子核稳定性是指原子核中的质子和中子之间的平衡。
如果原子核不稳定,会发生放射性衰变,释放出能量和射线。
3. 原子核反应:原子核反应是指原子核之间发生的反应,包括裂变和聚变。
核裂变是指重核分裂成两个较小的核,释放出大量的能量。
核聚变是指轻核融合形成较重的核,同样也释放出巨大的能量。
4. 原子能的应用:原子能广泛应用于发电、医疗、工业和农业等领域。
核电是其中最重要的应用之一,通过核反应产生的热能转化为电能。
核医学利用放射性同位素进行诊断和治疗。
工业和农业中的核技术被用于辐射杀菌、放射性同位素的标记和示踪等。
第三部分:原子能的挑战和前景1. 安全问题:原子能的使用会带来核辐射和放射性废物的处理问题。
核电站的安全控制和废物处理需要严谨的管理和监督,以确保核能的安全性。
2. 资源和环保:核能的发展需要大量的铀矿资源,而目前地球上的铀资源是有限的。
核能与核技术(1):人类未来的新能源—核聚变能
核能与核技术(1):人类未来的新能源—核聚变能
孔献之
【期刊名称】《现代化》
【年(卷),期】1991(013)001
【总页数】2页(P54-55)
【作者】孔献之
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TL3
【相关文献】
1.核能与核技术(2):核电站与核供热站 [J], 孔献之
2.核能与核技术(4):“火眼金睛”—核分析技术 [J], 孔献之
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4.反式劈核钩预劈核技术与常规超声乳化劈核技术在超高度近视合并核性白内障手术中应用的随机对照研究 [J], 杨珂;朱思泉;赵阳
5.以核强国中华情厚德载物清华风——访清华大学核能与新能源技术研究院陈靖研究员 [J], 高彤; 毛艳玲
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中法核燃料循环后端技术研讨会在成都举办(图)
中法核燃料循环后端技术研讨会在成都举办(图9月16~17日,由中国核能行业协会和法国阿海珐集团共同主办的中法核燃料循环后端技术研讨会在成都举办。
来自中法两国核能领域近50家单位的约140名代表参加了会议。
中国核能行业协会理事长张华祝、国家国防科工局系统工程二司副司长吕晓明、国家能源局核电司副司长陈飞、国家核安全局核安全监管一司副司长邱江、法国驻华使馆核参赞科尔迪耶、阿海珐亚太区副总裁陈亚芹等出席开幕式并致辞。
张华祝理事长在致辞中指出,本次研讨会为中法两国在核燃料循环后端合作搭建了技术交流的平台,对加强沟通、推动合作具有重要的现实意义。
首先,今年正值中法核能合作30周年,本次研讨会为中法两国核能伙伴共同回顾合作历程、展望合作前景提供了契机;其次,今年4月《中法合作建设大型商业后处理-再循环工厂项目的合作意向书》的正式签署意味着核燃料后端的技术与商务方面的合作将会成为中法合作一个新的重要领域;再次,福岛事故后,包括乏燃料在内的高放废物的处理处置受到公众和媒体的广泛关注,本次会议就核燃料循环后端技术各个层面的相关问题进行分析和交流,这不仅会使与会代表有所收获,也会帮助公众和媒体更好地了解核燃料后端技术的发展。
在本次会议上,中法两国专家就核燃料循环产业的发展、乏燃料后处理工艺、乏燃料后处理的资金与经济性问题、后处理厂址选择与标准、干式贮存的必要性、MOX燃料的制造与应用、乏燃料的贮存与运输,以及高放废物地质处置地下实验室等内容作了专题告。
告引起与会代表的高度兴趣,大家就告提到的观点、结论与关切问题展开积极交流和探讨,并希望中国核能行业协会今后能就该领域的具体问题组织进一步的深入研讨。
中国核能行业协会副理事长赵成昆和法国阿海珐后端战略销售与创新高级副总裁德莱鸿女士应邀主持了第一天的小组讨论,并在会议结束时作了总结。
赵成昆谈到,通过闭式燃料循环可有效提高铀资源利用率,减少高放废物,是保障我国核电长期可持续发展的一个重要方面。
核电站运行的基础知识
核电站运行的基础知识目录1. 核电站概述 (3)1.1 核能的特性 (3)1.2 核电站的基本组成 (5)1.3 核电站的发电原理 (6)2. 核燃料与反应堆 (7)2.1 核燃料的种类 (8)2.2 核燃料的处理与储存 (9)2.3 反应堆的类型与设计 (11)3. 核反应堆操作与控制 (13)3.1 反应堆启动与运行 (14)3.2 反应堆冷却剂系统 (15)3.3 反应堆控制系统的功能 (16)4. 核能安全 (17)4.1 核事故的原因与分类 (18)4.2 核电站的紧急响应与事故处理 (20)4.3 核电站的安全标准与监管 (21)5. 核废料处理与核燃料循环 (23)5.1 放射性废物的处理 (24)5.2 者其他二次放射性废物的处理 (26)5.3 核燃料循环与乏燃料管理 (27)6. 核电站的环境影响 (28)6.1 辐射环境监测 (30)6.2 核电站周边环境影响 (31)6.3 环境保护措施及法规 (32)7. 核电站的建设与维护 (34)7.1 核电站项目的规划与设计 (35)7.2 施工技术与安全管理 (37)7.3 核电站的日常维护与检修 (39)8. 全球核能发展概况 (41)8.1 各国核电站的发展状况 (42)8.2 核能的国际合作与政策 (44)8.3 核能的未来发展趋势 (45)9. 核电站运行中的问题与挑战 (46)9.1 模型不确定性与测量误差 (48)9.2 冗余与容错设计 (49)9.3 人工智能在核电站安全管理中的应用 (50)10. 结语与展望 (51)10.1 核电站运行的未来 (53)10.2 对核电站运行人员的发展要求 (54)1. 核电站概述核电站是一种利用核裂变反应产生高温,进而带动蒸汽产生动力推动的发电设施。
与火力发电站不同,核电站不依靠燃烧化石燃料,而是利用铀等核燃料的原子核裂变释放的巨大能量。
在这个过程中,核燃料在控制棒的作用下进行核裂变,释放出大量热能。
核能发电技术的进步与创新
核能发电技术的进步与创新引言核能作为一种清洁、高效的能源形式,被广泛应用于电力产业。
随着技术的进步与创新,核能发电技术不断完善和改进,以满足不断增长的能源需求,并致力于降低对环境的影响。
本文将探讨核能发电技术的进步与创新,并介绍其中的主要技术和应用。
1. 核能发电技术的发展历程核能发电技术的发展历程可以追溯到20世纪50年代初,当时核能技术还处于起步阶段。
随着时间的推移,核能发电技术取得了长足的进步与创新,以下是主要的里程碑事件:1.1 第一代核能发电技术的出现第一代核能发电技术采用的是压水堆反应堆技术(pressurized water reactor, PWR),该技术使用水作为冷却剂和减速剂。
第一个商业化的核能发电厂于1954年在苏联启动,随后美国、法国、英国等国家相继建成了自己的核能发电厂。
1.2 第二代核能发电技术的改进第二代核能发电技术在第一代技术的基础上进行了一系列改进,以提高发电效率和安全性。
新型的压水堆反应堆技术(improved pressurized water reactor, IPWR)应用得更广泛,同时还出现了加速器驱动次临界堆技术(accelerator-driven subcritical reactor, ADSR)、高温气冷堆技术(high-temperature gas-cooled reactor, HTGR)等。
1.3 第三代核能发电技术的进一步完善第三代核能发电技术是指进一步完善第二代核能技术的新技术,主要目标是提高安全性和经济性。
典型的第三代核能发电技术包括欧洲压水堆技术(European pressurized water reactor, EPR)、先进压水堆技术(advanced pressurized water reactor, APWR)等。
1.4 第四代核能发电技术的创新第四代核能发电技术是指在前三代技术基础上进行了突破性的创新,旨在提高核能的可持续利用程度和安全性。
核燃料后处理技术发展及其放射化学问题_叶国安
第23卷第7期2011年7月化学进展PROGRESS IN CHEMISTRYVol.23No.7Jul.2011收稿:2011年5月,收修改稿:2011年6月*Corresponding authore-mail :yeguoan@ciae.ac.cn核燃料后处理技术发展及其放射化学问题叶国安*张虎(中国原子能科学研究院北京102413)摘要从化学分离手段的改进、后处理的对象变化、与分离功能的拓展等方面较为系统地阐述了核燃料后处理技术发展过程及技术特点;以先进核能系统中分离嬗变为目标,概括总结了从第二代后处理技术向第三代和第四代后处理技术发展过程中Purex 流程、后续的分离工艺与处理快堆元件的干法后处理工艺中的主要放射化学问题。
关键词后处理Purex 流程次锕系元素长寿命裂变产物元素干法后处理中图分类号:TL941文献标识码:A文章编号:1005-281X (2011)07-1289-06A Review on the Development of Spent Nuclear FuelReprocessing and Its Related RadiochemistryYe Guoan *Zhang Hu(China Institute of Atomic Energy ,Beijing 102413,China )AbstractThe development and its corresponding technical features of spent nuclear fuel reprocessing werereviewed systematically according to the changes of its applications to different spent fuels and separation improvements.Aiming at the partition and transmutation (P&T )technologies in future advanced nuclear energy system ,the improvements of the Purex process from Generation Ⅱreprocessing to Generations Ⅲand Ⅳreprocessing were highlighted.The key radiochemical issues which should pay much attention in the Purex process and following partition processes as well as the dry reprocessing for spent nuclear fuel of fast reactors were summarized.Key wordsreprocessing ;purex process ;minor actinides ;long-lived fission products ;dry reprocessingContents1Introduction2Development of reprocessing technologies 3Reprocessing for P&T4Radiochemical issues for further explorations1引言积极发展核电是我国能源的长期重大战略选择,核电可以成为我国能源的一个绿色支柱。
中国环流器二号M(HL-2M)托卡马克主机研制进展
Art 人造太阳中国环流器二号M ( HL-2M )托卡马克主机 研制进展刘 永,李 强**,HL-2M 研制团队收稿日期:2020-11-05作者简介:刘 永(961 ),男,河北邯郸人,研究员,博士,从事磁约束聚变研究工作。
*通讯作者:李 强(968 ),男,四川雅安人,研究员,博士,从事托卡马克装置工程技术研究工作。
(核工业西南物理研究院,四川成都610225)■ 摘要:新建的中国环流器二号M CHL-2M )托卡马克装置,采用更为先进的结构与控制方式,其等离子体电流能力从国内现有的1兆安培提升到2. 5兆安培以上,将大幅提升装置运行能力,开展面向ITER 乃至未 来聚变堆的等离子体科学技术问题的研究。
本文介绍了 HL2M 装置主机设计背景,强调了等离子体科学研究的意义,重点介绍了主机的线圈、真空室和支撑结构的设计和研制进展,简要介绍了工程整体进展情况。
关键词:HL2M 托卡马克;等离子体物理;部件研制;进展中图分类号:TL631 文献标志码:A 文章编号:16741617 (2020) 06-0747-06The Development Progress of the Tokamak Machine for HL-2MLIU Yong ,LI Qiang ,for HL-2M Development Team(Southwestern Institute of Physics , Chengdu ,Sichuan Prov. 610225, China)IAbstract : The new tokamak HL-2M ,taking advantage of advanced structure and control ,will increase plasmacurrent to above 2. 5 MA from about 1 MA on present Chinese tokamaks to largely enhance the operational and experimentalcapabilitytostudyplasmaphysicsandtechniquesgearedtowardstheInternationalThermo-nuclearExperimental Reactor (ITER) and future fusion reactor. The design considerations of HL-2M are introduced.Theexperimentalstudiesarehighlystressed. The development on the Tokamak machine ,magnets ,vacuum vesselandsupportstructure ,togetherwiththeovera l projectconstructonprogressarepresented.Key words : : Tokamak HL-2M tokamak ; plasma physics ; component development ; progress CLC number : TL631 Article character : A Article ID : 1674-1617 (2020) 06-0747-06托卡马克磁约束受控聚变等离子体物理研究进入到建立聚变实验堆、研究氘氚燃烧等离子体 科学问题的阶段。
中国工程物理研究院研究生院-核物理与化学研究所 -研究方向简介-902
王和义*研究员、雷家荣*研究员、张东 研究员、谭昭怡 研究员、董亮 副研究员
研究环境介质中放射性核素的种态及影响因素;环境介质中痕量放射性核素的分析测量技术;核设施退役与放射性废物处理及处置技术;放射性核素的迁移与转化规律;放射性源项调查与环境影响评价技术;放射性工作场所职业卫生检测与评价技术。
核燃料循环与材料
082702
氢同位素化学与工艺
彭述明*研究员、龙兴贵*研究员、王和义*研究员、罗阳明 研究员、胡胜 研究员、梁建华 研究员、陈晓军 研究员、周晓松 研究员、肖成建 副研究员、胡双林 研究员
研究金属氢(氘、氚)化物的设计、制备、性能表征技术及其在能源、国防领域中的应用;氢同位素与材料的相互作用(吸附、溶解、扩散和渗透),氢同位素、氦在材料中的行为和对材料性能的影响,氢和氦协同作用下材料的辐照效应和性能变化;氘氚燃料循环工艺中的氚增殖、氚提取、氢同位素分离与纯化和等离子体排灰气处理技术;研究含氚固、液废物处理、处置和含氚废气净化技术;研究氚分析、测量与衡算技术。
采用数值模拟与实验相结合的方式,针对探测器及测量系统的能量响应、时间特性、粒子甄别能力、能量分辨率、空间分辨能力、探测效率及测量信噪比等关键参数,研究中子/伽马/X射线辐射场,包括强脉冲混合场、稳态和非稳态单一场的辐射测量方法和技术及其在加速器、反应堆、临界或次临界系统、核聚变实验等方面的应用;关注核电子学在核辐射测试技术中的应用。
中子学参数
刘荣*研究员、安力 副研究员
在基准实验和工程模拟中,研发新的积分实验方法和探测技术。研究聚变及裂变中子作用于大块物质所产生核反应,实验研究中子和伴生γ射线的时空、能量分布,提供高精度积分量,以满足不同构型核系统精密化及核数据评价需求。研究积分实验MC数值模拟,研究中子学微观参数实验方法与技术。
201133(4)我国乏燃料后处理大厂建设的几点思考
处理能力为+ 实现我 ) ) :商用乏燃料后处理大厂 & 国核能利用的可持续发展 ( 作者根据多 年 收 集 的 资 料 & 分析国际乏燃料 后处 理 设 计 思 路 ' 工 艺 流 程' 相 关 关 键 技 术' 建造
表 *! 几个主要核国家轻水堆乏燃料后处理厂 B 0 R % 3*!T 3 / :/ 2 % 3 0 . 1 3 %S % 0 / : 9$ 1 : 7 38 0 6 /2 $ / : . 6 3 9 S
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工业规模的乏燃料后处理已有七十多年的历 史& 在这段时间内 & 有* 建成 @ 个国家从事后处理 & 在 了包 括 中 间 试 验 厂 在 内 的 后 处 理 厂 有 ! ( 个! 计划建造的后 处 理 厂 有 * 处理对 ( ) ) ) 年前 & ! 个& 象有天然铀 ' 低浓铀 ' 高浓铀和铀钚混合氧化物燃 料& 表 * 列出了世 界 上 几 个 主 要 核 国 家 已 建 和 计
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** ( 法国 ' 英国 ' 俄 罗 斯' 印度和日本等国采取 式)
搭上时代快车 核能的新机遇来了--首届中国核能高质量发展大会综述
【高质量发展论坛】搭上时代快车核能的新机遇来了----首届中国核能高质量发展大会综述■本刊记者郑可3月30日,首届中国核能高质量发展大会在深圳、北京两地联动举办。
来自政府部门、各核电集团、装备 及服务企业、科研院所、高校、社团组织、金融、贸易等 400余人共聚一堂,共话中国核能高质量发展之路。
大 家就如何响应国家高质量发展要求和国家构建现代产 业体系要求的重大部署,落实国家粤港澳大湾区发展 规划,宣贯国家安全高效发展核能战略,助力我国碳达 峰、碳中和目标实现等话题进行了热烈的讨论。
核能有能力为碳中和做更大贡献为响应我国碳达峰、碳中和的重大战略部署,本届 大会举办了“碳中和目标下核能发展”主旨论坛。
有关 专家重点围绕加快核能综合利用、推动核能高质量发 展、大湾区率先实现碳中和等主题进行了专题报告。
会上,中国能源研究会特邀副理事长、核能专委会 常务副主任委员谭建生,郑重发起《推进核能高质量发 展,开启我国低碳发展新篇章》的行业倡议。
倡议指 出,要发挥核能独特优势,勇担减排新责任。
实现碳达 峰、碳中和是一场广泛而深亥lj的经济社会系统性变革,是我国可持续发展、构建人类命运共同体的重大战略 抉择。
面对全球艰巨的存量碳减排问题,和未来能源 电力消费增长带来的新增碳排放可能,加快核能等非 化石能源对化石能源的替代势在必行。
核能兼具能量 密度高、出力可靠、碳减排效应好等独特优势,有基础、有能力为实现这一伟大战略做出更大贡献。
倡议提出,要坚持创新引领新发展。
当前,低碳技 术经济水平不断提升,我们需要在现有自主三代核电 技术基础上,继续推进核能技术自强自立,进一步夯实 产业软硬件安全发展基石;积极推进技术创新和管理 创新,通过发电、供热、制冷、制氢、海水淡化等综合能源利用发挥核能的碳减排作用;顺应数字化、智能化发 展潮流,不断完善核能科技创新体系。
中国工程院院士杜祥琬强调:“中国发展非化石能 源,需要可再生能源与核能并举。
核燃料循环各个阶段
核燃料循环各个阶段(实用版)目录一、核燃料循环的定义与重要性二、核燃料循环的组成部分1.前端:铀矿开采、矿石加工(选矿)2.后端:核燃料在反应堆中使用、乏燃料处理三、铀矿地质勘探与开采1.铀矿普查勘探工作的程序2.铀矿开采方法四、铀提取工艺1.铀化学浓缩物的制作2.铀的提取方法五、核燃料在反应堆中的使用六、乏燃料处理1.乏燃料的储存2.乏燃料的再处理与回收利用正文核燃料循环是核工业体系中的重要组成部分,它涉及到核燃料的获得、使用、处理和回收利用的全过程。
为了更好地理解核燃料循环,我们需要对其组成部分进行详细的了解。
核燃料循环主要包括前端和后端两个部分。
前端主要包括铀矿开采、矿石加工(选矿)等环节。
铀矿开采是生产铀的第一步,其任务是将工业的铀矿从地下矿床中开采出来。
铀矿开采方法主要有露天开采、地下开采和原地浸出采铀三种方法。
矿石加工(选矿)则是将开采出来的矿产加工富集成含铀较高的中间产品,通常称为铀化学浓缩物。
后端则主要包括核燃料在反应堆中的使用、乏燃料处理等环节。
核燃料在反应堆中的使用是核燃料循环的核心环节,燃料组件是反应堆的心脏或核心。
乏燃料处理则包括乏燃料的储存、再处理与回收利用等环节。
在核燃料循环中,铀矿地质勘探与开采是至关重要的环节。
铀矿地质勘探的任务是查明和研究铀矿床形成的地质条件,阐明铀矿床在时间上和空间上分布的规律。
目前已发现的铀矿物和含铀矿物有 200 种以上,其中只有 10 余种铀矿物具有实际的开采价值。
铀提取工艺是核燃料循环中的另一个关键环节。
其基本任务是将开采出来的矿产加工富集成含铀较高的中间产品。
铀的提取方法主要包括化学法、电解法等。
总的来说,核燃料循环是核工业体系中不可或缺的重要组成部分。
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核能与先进核燃料循环技术发展动向孔二峰
摘要:从核裂变能可持续发展的角度,分析了各种核燃料循环方式的特点,指出了核燃料“一次通过”方式不符合核能可持续发展战略。
为了充分利用铀资源并实现核废物的最少化,快堆燃料闭式循环是核裂变能可持续发展的根本出路。
关键词:核裂变能;热堆燃料循环;快堆燃料循环;可持续发展
1核燃料循环是先进核能系统的重要组成部分
1.1核燃料“一次通过”方式不符合核能可持续发展战略
核燃料循环(本文指铀燃料循环)指从铀矿开采到核废物最终处置的一系列工业生产过程。
核燃料在反应堆中使用之前的工业过程,称为核燃料循环前段;核燃料从反应堆卸出后的各种处理过程,称为核燃料循环后段。
如果将后处理回收的核燃料在热中子堆(热堆)或在快中子堆(快堆)中循环,称为“闭式燃料”循环。
如果乏燃料不进行后处理而直接处置,则称为“一次通过”循环。
应该说,“一次通过”循环是最简单的核燃料循环方案。
但该方案存在如下问题:①铀资源问题。
根据最新公布的数据,地球上已知常规铀资源(开采成本低于130美元/kg)的铀储量为4.59×106t。
按目前全世界核电站的燃料使用规模((6~7)×104t/a),这些铀资源仅能使用60~70a。
当然,随着勘探技术的改进,今后有可能发现更多的经济可开采的铀资源,但其总量毕竟有限。
“一次通过”循环方式的铀资源利用率低于1%,而作为废物处置的乏燃料中仅有3%~4%为高放废物(裂变产物(FP)及次锕系核素(MA)),96%~97%为可利用的U和Pu,将乏燃料中大量的资源与少量的废物一起直接处置,将不仅大大增加废物处置体积,还将浪费宝贵资源。
②环境安全问题。
由于乏燃料中包含了所有的放射性核素,要在处置过程中衰变到低于天然铀矿的放射性水平,需要10万年以上。
所以,“一次通过”方式对环境安全的长期威胁极大,不符合核能可持续发展战略。
1.2先进核燃料循环是实现核能可持续发展的必要条件
核能可持续发展必须解决两大主要问题,即铀资源利用的最优化和核废物的最少化。
目前国际上已达到商用水平的热堆燃料循环可部分地实现分离Pu和U的再循环,从而适度地提高铀资源的利用率和减少核废物体积。
从上世纪90年代开始研究开发的“先进核燃料循环”体系是对现有核能生产及其燃料循环体系的进一步发展,是现有的热堆燃料循环与将来的快堆或加速器驱动的次临界系统(Accelerator-DrivenSystem,ADS)燃料循环的结合。
随着快堆和ADS燃料循环的逐步引入,今后的先进后处理技术将能够处理热堆和快堆-ADS乏燃料,实现U,Pu和MA 的闭式循环,从而在充分利用铀资源的同时,实现核废物体积和毒性的最少化。
2闭式燃料循环是核能可持续发展的保证
2.1核燃料循环概念
核能系统的核燃料循环(本文指铀/钚燃料循环)指从铀矿开采到核废物最终处置的一系列工业生产过程,它以反应堆为界分为前、后两段。
核燃料在反应堆中使用之前的工业过程,称为核燃料循环前段,它包括铀矿勘查开采、矿石加工冶炼、铀浓缩和燃料组件加工制造;核燃料从反应堆卸出后的各种处理过程,称为核燃料循环后段,它包括乏燃料中间储存、乏燃料后处理、回收燃料(Pu和U)再循环、放射性废物处理与最终处置。
回收燃料可以在热中子堆(热堆)中循环,也可以在快中子堆(快堆)中循环,统称核燃料闭式循环。
如果乏燃料不进行后处理而直接处置,则称为一次通过循环。
众所周知,热堆核燃料一次通过循环的铀资源利用率低于1%;热堆核燃料闭合循环可使铀资源的利用率提高02~03倍;快堆核燃料闭合循环可使
铀资源的利用率提高50~60倍甚至更多。
目前,国际上对于采用核燃料闭合循环还
是一次通过循环尚无共识。
尽管按照目前的铀价和估计的铀资源,一次通过循环的
经济性略优于闭合循环,但从可持续发展的角度出发,为了充分利用铀资源和减少
核废物体积及其毒性,核燃料闭合循环(或循环经济)是必由之路。
2.2闭式快堆燃料循环是我国核能可持续发展的根本出路
①闭式快堆燃料循环可以实现铀资源利用的最优化如前所述,核燃料在热堆中“一次通过”,铀资源的利用率不到1%;闭式热堆燃料循环仅能使铀资源的利用率提
高0.2~0.3倍;而采用闭式快堆循环,一般认为可使铀资源的利用率提高50~60倍[7,11-14]。
由此可见,只有发展快堆及其燃料循环系统,才能充分利用铀资源,实现
核能的大规模可持续发展。
②闭式快堆核燃料循环可以实现核废物的最少化在快中子谱条件下(包括快中子临界堆和次临界堆),所有锕系核素都具有一定程度的裂
变性能。
所以,快堆不仅可以焚烧Pu的各种同位素,而且可以嬗变MA。
LLFP的嬗
变依赖于热中子俘获反应,在快堆包裹层中建立热中子区即可实现LLFP(如99Tc和129I)的嬗变。
由此可见,通过闭式快堆核燃料循环(包括分离-嬗变),不仅可以充分
利用铀资源,实现铀资源利用的最优化,还能大大减少高放废物的体积及其放射性
毒性,实现高放废物的最少化。
3国内外核燃料循环后段技术现状与发展趋势
3.1后处理技术研究
核燃料后处理分离体系极为复杂,操作的放射性水平极高,因而技术操作难度极大。
乏燃料后处理Purex流程起初是为生产核武器用钚而发展起来的。
后来,国际
上动力堆乏燃料的后处理仍然采用Purex流程,只是随着燃耗的提高,动力堆乏燃料后处理的技术难度更高。
为适应未来的要求,后处理厂将具有更高的可靠性、安全
性和经济性。
为此,对后处理工艺、设备、控制等的研究开发工作仍在进行。
除了
对以U、Pu分离为基础的常规后处理Purex流程进行改进(如简化流程、采用无盐试剂等)之外,考虑到MA和LLFP的分离-嬗变,近年来国际上提出了先进后处理概念。
先进后处理概念可以通过两种方案得以实现,即全分离方案和后处理-高放废液分
离方案。
3.2快堆燃料循环技术研究
实现以快堆为龙头的闭合燃料循环的商用化,是大规模可持续发展核裂变能的
关键。
预计再经过约20~30年的努力,国际上快堆及其先进的燃料闭合循环技术有
可能达到商用化。
快堆燃料循环系统包括快堆乏燃料后处理和快堆燃料制备等。
由于快堆燃料的燃耗很高,放射性辐射很强,释热率很高,可能使传统的水法后处理
技术难以胜任而不得不转向干法后处理。
干法后处理的优点在于试剂耐辐照性能好、流程设备简单、成本较低、有利于防扩散等。
干法后处理被视为下一代乏燃
料后处理的候选技术,但多数国家仍处于实验室研究阶段,只有美、俄两国已达到
中试规模或半工业规模而处于世界领先地位。
结语:
基于上述考虑,我国应争取在2020年前后建成一座大型后处理厂和一座MOX
燃料制造厂。
必须指出,由于我国核燃料循环后段的技术基础相当薄弱,要实现上
述目标无疑具有很大的挑战性。
因此,我们必须动员全国力量,大力加强先进后处
理技术的研究开发工作;在后处理中试厂建成以后,不断提高中试厂的运行水平,为
建设大厂积累经验;注意吸取国外后处理厂运行中的经验与教训,借鉴国外研究开
发最新成就。
参考文献:
[1]中国科学院我国核能(裂变能)发展战略研究[R]北京:中国科学院学部咨询报告,2006.1
[2]中国工程院大型先进压水堆和先进核能系统战略研究[R]北京:中国工程院咨询报告,2006.3
[3]顾忠茂.日本核科技发展动态[J]科技信息,2003,(2):6~7。