日本核循环发展——MOX燃料

未来，日本所有反应堆都将使用钚的混合氧化物(MOX)燃料。

1、陆奥存储厂

2010年，日本可回收乏燃料储存公司(东京电力公司80%，日本电力公司20%)获准成立，后续计划将在青森县北部的陆奥市建造一座设施。

东京电力和日本电力核电厂的乏燃料将运至陆奥市，并储存约50年，然后在该地区的日本核燃料厂进行再处理。

陆奥存储厂初始容量为3000吨，装在干式容器中，10-15年后的下一阶段将增加2000吨容量。

2010年8月，日本核工业安全局(NISA)批准了该计划。2013年10月工厂完成了施工，但根据包括地震和海啸应对措施在内的新规定，该计划有待NRA全面审查。2017年8月，NRA批准其Ss等级为620 Gal。在2020年9月获得全面批准后，预计将在2021财年投入使用。据报道，1000亿日元的成本(2006年估计)中约有70%是用在容器方面。

2、MOX燃料

未来，日本所有反应堆都将使用钚的混合氧化物(MOX)燃料。

根据“钚热”计划，从2015年开始陆续在16-18个反应堆中推广此种燃料，但目标完成日期现在还不确定。

预计每年约有6吨可裂变钚(约9吨反应堆级钚)装入动力反应堆，略高于预计的再处理每年产量。

同时，可以使用欧洲从日本乏燃料中分离出的40吨反应堆级钚制造的MOX燃料。

不过，当地对MOX燃料使用的担忧减缓了1994年“钚热”计划的实施，直到2009年底，日本才有一座商业反应堆使用MOX运行。

3、大规模推广

日本普贤快堆，名称取自佛教中的普贤菩萨，目前已报废(图源：网络)

截至2010年底，代表METI的核工业安全局(NISA)已批准在超过十个反应堆中使用MOX燃料，包括：高滨3号和4号反应堆、福岛1~3号反应堆、柏崎刈羽3号反应堆、玄海3号反应堆、滨冈4号反应堆、女川3号反应堆、伊方3号反应堆和岛根2号反应堆。

预计到2012年将逐步实现，改造后，四分之一或三分之一的反应堆采用MOX燃料堆芯。在泊居3号反应堆中使用MOX燃料的NRA许可待定中。

2008年，静冈县接受了中部电力在其滨冈4号机组使用MOX燃料的计划。福岛县从2010年开始接受关西电力在高滨3号和4号反应堆使用MOX燃料的计划。北海道接受北海道电力在泊居3号反应堆使用MOX燃料。

2010年福岛县同意东京电力公司的福岛1~3号反应堆使用MOX燃料，总共允许12个反应堆使用。

2011年只有高滨 3号机组、福岛1~3号机组、玄海3号机组和伊方3号机组在使用它。

4、来自欧洲的钚燃料

日本核电站重启进度停滞不前，又长期坚持钚分离活动，日本钚保有量长期维持在高位状态。

到目前为止，日本已经收到六批来自欧洲的含有超过两吨(反应堆级)钚的货物。1992年，第一批装运的只是氧化钚，并指定用于文殊原型堆。随后的装运以轻水反应堆MOX燃料的形式进行。

第一批MOX燃料装运是在1999年。这批来自BNFL并打算用于关西电力公司高滨核电厂的货物中，有一部分被发现含有伪造的质量控制数据，因此，这些材料于2002年退回英国。

剩余部分用于东京电力公司的福岛1~3号机组。2001年，第二批MOX包括来自BNFL的燃料，用于东京电力公司的柏崎刈羽3号反应堆。

第三批MOX是中部电力的滨冈压水堆、四国的伊方压水堆和九州的玄海压水堆燃料，并于2009年5月从法国运抵。

2010年，第四批MOX燃料来自法国，包含关西电力高滨4号机组的12个组件和玄海3号机组第二批20个组件。

2013年6月，第五批MOX燃料为关西电力高滨3号机组的20个组件。

2017年，第六批MOX燃料用于高滨 4号机组的16个组件。

日本钚保有量变化。《朝日新闻》刊发《核燃料再循环政策，应承认不足并撤出》的社论，表示“钚因为可以用于制造核武器，在核不扩散条约框架下非核保有国家是不被允许再处理的。但是，日本却成了一个例外。”“现在日本已经失去了使用钚的合理性。政府应该承认核燃料再循环的失败，尽快决定撤销。”

2009年11月，九州电力公司开始在其玄海3号反应堆中使用MOX燃料。在计划的换料大修期间，该公司更换了193个压水堆燃料组件中的约三分之一，其中16个包含MOX燃料。

四国电力公司于2010年3月启动了使用MOX燃料的伊方3号机组。东京电力公司于2010年9月启动了使用MOX燃料的福岛第一核电站3号机组沸水堆。

关西电力于2011年1月开始在其高滨3号机组压水堆中使用MOX燃料，但在2011年年中推迟了在4号机组中的使用。该公司计划在大饭核电站两个反应堆中使用MOX燃料。

中部电力推迟了滨冈4号的MOX燃料使用。北海道电力计划到2016年将MOX燃料装载到泊居3号反应堆和志贺1号反应堆。

东北电力计划在女川3号反应堆中使用MOX燃料。2016年，法国阿海珐开始为高滨4号反应堆生产16个MOX燃料组件。

2017年8月，阿海珐新核电站与核燃料行业签署了一项协议，为关西电力高滨3号和4号反应堆提供32个MOX燃料组件。这些组件将在法国的Melox制造。

2018年3月，电力公司联合会(FEPC)向日本原子能委员会(JAEC)重申其成员打算将钚用作16-18核机组的MOX燃料。

FEPC表示，当六所村后处理厂在2021年接近运行时，相关计划内容会更加详细。

对于其新的尾浜先进沸水堆(ABWR)核电站，J-Power已与阿海珐签订合同，提供前三年的燃料，该燃料由在法国分离的日本钚制成，设计在全MOX燃料堆芯上运行。阿海珐还与中部电力、九州电力、四国电力和关西电力签订了MOX燃料制造合同。

2018年底，日本国内储存了9吨分离式反应堆级钚(约66%为裂变钚)，英国和法国总共储存了36.6吨。该总量为45.6吨，较2017年底的估计值47.3吨略有下降。

6、J-MOX工厂

2005年4月，青森县批准在六所村建造JNFL的J-MOX工厂，与后处理厂相邻。

电力公司联合会“加紧努力实现MOX燃料使用计划”。该行为被视为在日本完成燃料循环方面迈出的重要一步，并得到了当地政府、JAEC和公用事业公司的大力支持。

JNFL申请了建造和运营140吨/年工厂所需的四个许可证中的两个。由于地震标准的修订(达到700加仑)，该核电站的建设推迟了三年，于2010年10月开始。

J-MOX工厂的运行预计将于2022年9月开始，成本已升至2100亿日元(20.5亿美元)。它将生产含4-9%钚的MOX燃料。

2006年11月，四国电力与三菱签订合同，使用600千克反应堆级钚为其伊方核电站制造21个MOX燃料组件。

阿海珐在La Hague从四国电力的旧燃料中回收了钚，MOX燃料在阿海珐位于法国的Melox工厂制造，并于2009年3月运往日本。

随着J-MOX工厂建设的延迟，其他几家公用事业公司已向法国阿海珐寻求MOX燃料供应。

一旦MOX燃料在日本完全投入常规使用，预计日本在欧洲的分离钚库存将在大约15年内用完，每年的裂变钚需求量约为6吨，而六所村裂变钚的产量仅为4吨。

经济产业省在批准J-MOX工厂的同时，批准在陆奥市为东京电力公司和日本电力公司建造一个乏燃料储存设施。

随后，日本政府批准了这两项计划。