聚焦中國核燃料後處理：萬噸乏燃料咋成了燙手山芋

知識 10-16

萬噸核反應堆乏燃料為啥成了燙手山芋

——院士痛陳核燃料後處理研發與工藝裝備嚴重滯後

「在核燃料後處理上我們是一個後進的國家，這不得不承認。」

雖然，朱永公式院士手拿話筒有些顫抖，但他的語氣卻異常冷靜：「多年來，我國對核燃料循環後段處理缺乏系統研究，沒有頂層科學規劃，研究力量分散，基礎研究缺乏支持，這樣下去勢必影響核電站的可持續發展。」

今年10月16日，是我國第一顆原子彈試驗成功52周年。15日，朱院士與其他9位核化學與放射化學界院士相聚在北京應物會議中心，他們理應拍手相慶，但是一說起我國的核燃料後處理的現狀，氣氛一下子變得嚴肅起來。

而在今年8月，中法合作核循環項目在連雲港擬選廠址一事引起了當地居民強烈反對，最終地方政府宣布永久停止該項目的選址規劃。

我國首個商業核電站1991年就投入運行，為何到今天還在為乏燃料處理廠選址困惑？朱院士痛陳的問題其根源又在哪？多位院士和專家向科技日報記者闡述觀點。

乏燃料是「魔鬼」嗎

乏燃料，是指在反應堆內燃燒過的核燃料，經過一定的時間從反應堆內卸出。乏燃料並非核廢料。其中仍有95%的鈾沒有燃燒，同時還會產生一些新核素，如1%的鈈和4%的其他核素。

到2020年，我國預計建成5800萬千瓦核反應堆機組，每年產生的乏燃料超過1000噸，乏燃料累計總量約1萬噸。

「諾貝爾獎獲得者伯頓·里克特曾經寫過一篇討論核能的文章《兩個魔鬼之間》，我們乾的就是降妖除魔的事。」清華大學教授陳靖形象地說。

乏燃料具有很強的放射性，如果處置不當將引發難以估量的災難。對於這個「魔鬼」，國際上有兩種辦法：一是永久禁錮在地下，二是「招安」部分可用之才。

「美國耗資1000億美元在尤卡山挖了一個幾百米深的地下儲藏基地，但是到2015年，儲量已經達到75%，過不了幾年就要裝滿了，接下來怎麼辦？」陳靖反問道。因此，自奧巴馬上任後，美國政府就暫停向尤卡山繼續存放乏燃料，另尋出路。

而我國人多地少的國情決定了環境容量更為有限，把問題留給後代既不負責也不現實。

如何鎖緊「潘多拉魔盒」

在天然鈾中，僅有不到1%的鈾同位素——鈾235，能夠在熱中子的作用下發生裂變反應，而占天然鈾絕大部分的鈾238卻不能。這就意味著，鈾燃料中有99%的能量未被利用。

因此，核燃料循環後處理就是要回收鈾、鈈等易裂變材料，以及可以利用的次錒系元素等物質，並製成核燃料組件再次使用，而其他放射性核素固化製成玻璃塊狀的高放廢物封存。

那麼，對乏燃料的處理是否意味著打開了「潘多拉魔盒」？

「所有的處理都在常溫下進行，這與切爾諾貝利或福島因為核反應堆高溫導致泄露完全不同。」陳靖說，「再配合成熟的臨界安全管控措施，處理廠的風險是非常低的。」

專家介紹，後處理廠在操作過程中確實有部分放射性物質進入環境。比如氚，國際慣例是排放到海水中，因為它在海水中天然存在，且「壽命」只有幾年，對環境基本沒有影響。

法國阿格琺核循環廠多年監測的數據表明，工廠給產業園區附近的公眾帶來的輻射劑量為0.03毫西弗/年，僅相當於自然輻射量的百分之一。

「建處理廠並非要在當地存放高放廢物，最終還是運輸到甘肅北山的地下儲存基地。」中國原子能科學研究院副院長葉國安告訴記者。

而經過處理，最終「罪大惡極」的「惡魔」比起當初的乏燃料已大大減少，一噸乏燃料處理後高放廢物僅有0.2立方米，這將大大減輕地下存放的空間壓力。

即將「爆倉」的乏燃料何去何從

「2004年，我們撰寫了一個報告，其中講到我國的乏燃料處理比印度還落後，引起了國家領導人的震驚。」中科院院士柴之芳說。

目前，全球主要的核國家都有乏燃料處理裝置，包括法國、美國、英國、俄羅斯、日本。「印度早在十幾年前就建成了3個百噸級的處理廠，而我國僅有甘肅一個50噸級的處理廠，遠遠無法滿足商業核電站的乏燃料處理需求。」

沒有處理廠，我國商業核電站的乏燃料只能存在水池中，一般核電站的水池設計容量僅能滿足其15—20年的乏燃料總量。自1991年秦山核電站投運，目前已有多個核電站的水池存滿。核電站不得不擴建水池或尋求干法儲存，但這些僅是權宜之計。

究竟是什麼原因導致核電產業前、後端發展不平衡呢？

「沒有持續性投入、缺少國家頂層設計是根源。」陳靖告訴記者，2010年，國家重大專項中設立了乏燃料後處理子項，預算經費68.95億元，但是到目前只下撥了2.6億元。

「雖然乏燃料處理寫入國家核電發展規劃，但是沒有細化，無法執行。」葉國安認為，我國乏燃料處理工業化能力較弱，工藝、設備、質控都不能滿足連續的、大容量的處理要求。

上世紀70年代，朱永公式院士帶領團隊研究提出了從高放射性廢液中去除錒系元素的TRPO萃取流程，為我國獨創，達到國際先進水平，受到國際核能界的高度評價。但是因為工業化研究和後續投入沒有跟上，至今仍未轉化為處理裝置。柴之芳院士不無遺憾地說。

專家們不禁追問：難道無處可去的乏燃料真的將成為我國商業核電發展中的燙手山芋嗎？

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