法国核燃料循环后端方案设想-Orano

UP2 -UP3
UOX再循环
2
UP5
快堆-MOX再循环
1
UP4
轻水堆-MOX再循环 快堆-MOX制造
பைடு நூலகம்快堆
不同燃料循环绩效评估
(1) 核材料
开式循环
一次再循环 两次再循环 多次再循环 轻水堆 轻水堆–(快堆) 轻水堆–快堆
多次再循环 不需要铀 快堆
快堆占比 (GWe %)
天然铀消耗 (吨/年)
钚净产量 (吨/年)
现有核 电机组
2020
轻水堆
2
1
快堆
3 3
快堆MOX
钚
钚
轻水堆-MOX
快堆-MOX
钚
钚
第三阶段：只用MOX燃料 不需要天然铀 需要更多快堆 (约大于40 GWe)
2050
快堆部署：
现行方案研究
EDF-AREVA-CEA 联合研究
约60 GWe
现有核 电机组
轻水堆
1
3
第三阶段：只用MOX燃料 不需要天然铀 需要更多快堆(约大于40 GWe)
当前法国的燃料循环 (轻水堆)
哪种过渡方案
快堆部署：
先前的观点
(?)
约60 GWe
延寿
现有核 电机组
快堆
轻水堆
# 2040
快堆部署：
现行方案研究
约60 GWe
现有核 电机组
2020
轻水堆
第一阶段：回收轻水堆中的MOX乏燃料 需要少数快堆(3 – 5 GWe?) 轻水堆MOX乏燃料量稳定
天然铀
轻水堆-UOX 钚 轻水堆-MOX
2
第二阶段：快堆MOX多次再循环 需要更多快堆( 约20 GWe) 钚量稳定
快堆
2029
ASTRID 示范堆
# 2050
第一阶段：回收轻水堆中的MOX乏燃料 需要少数快堆(3 – 5 GWe?) 轻水堆MOX乏燃料量稳定
快堆部署：
现行方案研究
EDF-AREVA-CEA联合研究
约60GWe
轻水堆
3
现有核 电机组
钚
快堆-MOX
1
2050
快堆MOX乏燃料
快堆部署：
现行方案研究
约60 GWe
现有核 电机组
2020
轻水堆
2
第二阶段：回收快堆MOX
需要更多快堆(约20 Gwe)
钚的多次再循环
钚量稳定
天然铀
钚
钚
轻水堆-UOX 轻水堆-MOX
快堆-MOX
钚
钚
快堆MOX乏燃料
1
2050
快堆部署：
现行方案研究
约60 GWe
UOX乏燃料： 2013年 : 12000吨（基本稳定）
MOX乏燃料 ： 2013年：1500吨 （增速为120吨/年） 2035年：4000吨 （约250吨钚）
REU乏燃料： 2013年：420吨 2035年：1800吨
贫化铀： 2013年：290 000吨 2035年：450 000吨
为什么选择快中子堆?
238 2.48 3.8 239 53.3 39.9 240 24.8 31.1 241 12.1 13.4 242 7.3 11.8
钚在轻水堆中的再循环
4,5%
4,0% 3,5% 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0%
2020 2040 2060 2080
Pu UOX 2020 Pu 100% MOX8,7
www.cea.fr
钚在快堆中燃烧有利于钚的 裂变 , 便于其进行多次再循环
铀和钚在快中子堆中进行系统性再循环, 便于核材料和废物的长期管理, 可避免钚存量的增加,
提供大幅度提高铀资源利用率的途径
钚的多次再循环
Pu238 Pu239
Pu242 Pu240 Pu241
从UOX中提取的钚 同位素 从MOX中提取的钚同位素
贫化铀 7000吨
贫化 RU 860吨
天然铀 8000吨
(UOX 1000吨) (REU 80吨)
(MOX 120吨)
燃料制造
铀浓缩
铀转化
开采与矿冶
轻水堆
钚 约10吨
MOX乏燃料 约120吨
REU乏燃料 约80吨
UOX乏燃料 1000吨
再循环
核废物 裂变产物与 次锕系元素
约50吨
回收铀(RU) 约940吨
65% 60% 55% 50% 45% 40% 35% 30%
2020 2040 2060 2080
16%
14%
12%
10%
8%
6%
4%
Pu UOX 2020
2%
Pu 100% MOX8,7
0% 2020 2040 2060 2080
Pu UOX 2020 Pu 100% MOX8,7
10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0%
乏燃料量 (吨/年)
0 8000
+ 10.5 + 1000
UOX
0%
6500
+ 7.5 + 160
MOX+REU
5%
6000
+7 + 100
快堆+REU
CEA于2015年7月向法国政府作的报告 (AREVA-EDF-CEA方案研究，420 TWh/year)
40%
2500 0 稳定
100%
0 0 稳定 (吨/年)
不同燃料循环绩效评估 (2) 处置标记
处置标记 (高放废物场地)
高放废物
中放废物
高放废物标 记 (m2/TWh)
乏燃料潜在附加
标记 (m2/TWh) 总体潜在 标记 (m2/TWh)
开式循环
法国核燃料循环后端 方案设想
Caroline DREVON 阿海珐公司(AREVA)，后端事业部
Michel PAYS 法国电力公司(EDF)，燃料循环部
Bernard BOULLIS 法国原子能与可替代能源委员会(CEA)，核能部
中法核燃料循环后端研讨会 –共同打造先进的后端产业 2015年11月5日，北京
2020 2040 2060 2080
36% 34%
32%
30%
28% 26%
24%
22%
20% 2020 2040 2060 2080
Pu UOX 2020 Pu 100% MOX8,7
Pu UOX 2020 Pu 100% MOX8,7
从现行的燃料循环… 到快堆燃料循环
钚储存于 MOX乏燃料中 用于启动快堆部署
法国燃料循环原理
(按年计算，大约数量)
未来核能系统:
第四代技术的要求
1 – 安全
2 – 成本效益
3 – 可持续性：
- 保护自然资源 - 废物最少化 - 防止核扩散 ... 以及公众接受度
现行的再循环战略：
自然资源节约和乏燃料管理
资源节约
回收有价值的核材料（铀和钚）用于 再循环 当前法国约15%的核电来自再循环材料
至2015年累积节约: 25000 吨 有价值的材料，不作为废物，可供
将来使用
乏燃料管理
再循环使中间贮存减少了19000吨
累积率是现在的1/6
Unat annual savings (%)
Unat annual savings (%)
现行的再循环战略： 2015年 “国家存量清单”, ANDRA