世界上第一批含有铀-钚混合氧化物 (MOX) 燃料和次锕系元素的燃料组件已装入俄罗斯的 BN-800 快堆。次锕系元素是废燃料中放射性毒性最强、寿命最长的成分。在与监管机构协调后,由俄罗斯原子能公司矿业与化学联合企业 (MCC) 制造的三个含有镅-241 和镎-237 的实验性 MOX 组件被装入反应堆堆芯。联邦生态、技术和核监督局 (Rostekhnadzor) 确认了创新组件运行的安全性。
在别洛雅尔斯克核电站 4 号机组 BN-800 反应堆中,这些组件将在三个微型运行期(暂定为一年半)进行试工业运行。
“BN-800 反应堆中的微型活动应通过实验确认工业处置次锕系元素的可能性。使用快中子反应堆消除次锕系元素的可能性将减少核电站运行产生的整个核燃料循环基础设施的放射性废物量,”别洛亚尔斯克核电站负责人伊万·西多罗夫说。
科学家称,燃烧次锕系元素仅需 300 年就能使源铀和储存的核废料达到辐射当量,比采用开放式核燃料循环所需的 70 万年快 2300 倍。
MOX 燃料与次锕系元素的结合技术是由俄罗斯原子能公司燃料部门 TVEL 的科学家开发的。为了使用工业设备 MCC 采用标准技术生产含有次锕系元素的 MOX 燃料组件,对 38 种 MOX 燃料的分析控制方法进行了验证和确认。
TVEL 科学技术活动高级副总裁亚历山大·乌格留莫夫 (Alexander Ugryumov) 表示:“Rosatom 为工业快中子反应堆生产的次锕系元素 MOX 燃料在世界上尚无同类产品,并展示了实现第四代核能系统最重要组件的基本技术能力。快中子反应堆核燃料中次锕系元素的后燃服务对全球核工业来说是一种全新的产品。”
“铀钚燃料本身可以扩大核能的原料基础,对废燃料进行再处理而不是储存,并减少核废料的产生量。而次锕系元素的利用也提供了大幅降低废料放射性水平的机会,这将使未来放弃复杂而昂贵的深埋成为可能。”
快中子反应堆不仅可以使用浓缩铀作为燃料,还可以使用核燃料循环的次级产品——从废核燃料中提取的贫化铀和钚。快中子反应堆中次锕系元素的二次燃烧是闭式核燃料循环的下一步。在别洛亚尔斯克核电站,未来技术的元素正在接受测试,更大的快中子反应堆正在设计中。
核电公司 Rosenergoatom 总经理 Alexander Shutikov 指出:“基于别洛亚尔斯克核电站独特发电机组 BN-600(3 号机组)和 BN-800(4 号机组)的运行经验,正在开发第四代快堆以供批量生产。该系列的主要发电机组 BN-1200M 反应堆将建在别洛亚尔斯克核电站(5 号机组)。新的技术解决方案将使充分利用铀原料的能源潜力成为可能,并确保新的安全水平。”
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