乏燃料的处理-教材课件.ppt

1、乏燃料中超铀核素的回收利用汇报人：刘平成n 乏燃料（Spent Fuel）：指在核反应堆中，辐照达到计划卸料的比燃耗后从堆中卸出，且不再在该堆中使用的核燃料。化学“消化”乏浓缩燃料。把化学分离的铀成分，未使用的铀和超铀核素返 回到反应堆循环。n 后处理乏燃料后处理预计到2050年，全世界乏燃料积存量将达到 100万吨。每年将产生乏燃料为 2万吨。背景 构成长期放射性危害的Pu、MA(Minor Actinides:Np,Am，Cm和LLFP(Long Lived Fission Product)仅占乏燃料的3-4%左右，乏燃料直接处置不科学。再处理的基本目的n 燃料再生：提取铀、钚（取决于反应

2、堆类型，有时还有钍）n 去除放射性的、吸收中子的裂变产物。n 把放射性的产物转化为能够长期安全存放的合适形式，或提取有用的部分。乏燃料处置封装处置深埋处置 北山的地质条件非常优越，这里地处地壳运动稳定区，库址所在地有着完整的花岗岩体，而花岗岩是对付辐射的最好的防护服。国际原子能机构的专家们在北山进行考察之后称，北山是世界上最理想的核废料库址之一。北山一号 核燃料后处理厂产生的高放废料中含有大量的裂变产物和超铀核素,包括30多种元素的300多种核素。其中锝和钷是自然界中基本不存在的元素，贵金属铑、钯、钌和惰性气体氪、氙是自然界中的稀缺物质。这些核素在各个领域中有着广泛的用途。核废料的用途超铀元素

3、的提取目前超铀核素主要从反应堆中子辐照后的核燃料或靶料中提取和分离。常用的方法仍然是沉淀、萃取和离子交换。除238Pu分离提取外，其它超铀核素的回收方法一般有三步：a.b.去除大部分硝酸根和裂变产物，使超铀核素初步浓集。c.使超铀核素进一步净化并分离成单个元素 利用放射性同位素的衰变热,通过热-电转换变成电能的装置叫做放射性同位素电池。高放废料中的锶90、铯137、铈144、钷147、钚238、镅 241等都是适宜的同位素电池材料。放射性同位素电池：放射性同位素电池Pu238半衰期87.4年，比功率高0.56W/g 人造卫星电源心脏起搏器电源辐射源:放射性核素用作辐射源已广泛应用在各个领域，乏

4、燃料中的镅241、锔242等可以代替钴60做辐射源。其 射线能量虽稍低于钴60，但成本较低且半衰期长。Am241超铀核素的应用中子源、源、源、X射线源。Cm242（锔,Curium）（镅,Americium）超铀核素的应用Cf252(锎,Californium)价格为239Pu的一百万倍，具有很高的自发中子发射率和(,n)反应率。用于活化分析、现场制备短寿命放射性核素(如用于示踪)、癌症治疗、射线照相、非破坏性检验等。废料中铑、钯等贵重的铂族金属在工业上有特殊重要用途，主要是用作催化剂。在化学工业中的用途：Am242小型核反应堆应用小型氢弹引爆装置核武器：Pu238可用来提纯武器级钚 作为无核

5、武国家的日本，其实是目前世界上拥有全部核产业链的国家。三菱重工、日立制作和东芝集团是日本目前最大的三家核电企业，它们都能独立设计核电机组，并拥有从核燃料到后处理的全套技术。从1993年开始，至今已囤积了3000吨核废燃料，其储量超过核老大美国，居世界第一。由此推算，仅目前储存的这些核废燃料可以提炼出的武器级钚总量，至少可制造出2000枚以上核弹。题外话：今年东京都新知事选举中，首相安倍晋三调动各种执政力量，全面封杀了“去核电”的舆论焦点，其背后暗藏着保持核电、蓄势发展核武的重要内因。安倍政权在本年度要通过修改宪法解释，实现允许行使集体自卫权。同时继续增扩军费，强化岛屿夺回的军事备战能力。241

6、241AmAm、242242AmAm和和243243AmAm的制取和应用的制取和应用241Am、242Am和243Am的制取用从后处理厂回收的241Am和243Am作靶料，进一步在反应堆内照射，所得的镅同位素混合物经净化后可用电磁法提取242mAm产品。目前241Am和243Am主要有两个来源：一是从钚含量较高的核燃料后处理废液中回收镅同位素混合物；二是重新处理贮存了较长时间的陈化钚（老钚），从废液中提取241Pu的衰变产物241Am.241241AmAm、242242AmAm和和243243AmAm的制取和应用的制取和应用252Cf的制取与应用制取252Cf价格昂贵在于制备过程比较复杂。从239Pu通过（n,）反应生成252Cf要连续吸收13个中子。只有专门建造超热中子比例高、共振俘获截面大的高通量堆，才能在不太长的辐照时间内得到一定数量的252Cf。