法国核燃料循环后端 方案设想 - china.areva.com offer/2nd back end... · 燃料制造...
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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
法国核燃料循环后端方案设想
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燃料制造
铀浓缩
开采与矿冶
再循环
核废物 裂变产物与 次锕系元素
约50吨
UOX乏燃料 1000吨
(UOX 1000吨)
(MOX 120吨)
钚 约10吨
回收铀(RU) 约940吨
MOX乏燃料 约120吨
铀转化
贫化 RU 860吨
贫化铀7000吨
REU乏燃料 约80吨 轻水堆
法国燃料循环原理 (按年计算,大约数量)
(REU 80吨)
天然铀 8000吨
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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
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资源节约 乏燃料管理
现行的再循环战略: 自然资源节约和乏燃料管理
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
Unat annual savings (%)
Unat a
nnual s
avi
ngs
(%)
再循环使中间贮存减少了19000吨
累积率是现在的1/6
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UOX乏燃料:
2015年 “国家存量清单”, ANDRA
现行的再循环战略:
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
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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
www.cea.fr
为什么选择快中子堆?
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2020 2040 2060 2080 2020 2040 2060 2080
从UOX中提取的钚 同位素 从MOX中提取的钚同位素
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
钚的多次再循环
Pu24
2
Pu
24
0 P
u2
41
16%
14%
12%
10%
4 %
8 %
6 %
2 %
0 %
10%
4 %
9%
8%
7%
6 %
5%
3%
2 %
0%
1%
2020 2040 2060 2080
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
2020 2040 2060 2080
2020 2040 2060 2080
4,5%
4,0%
3,5%
Pu23
8
3,0%
2,5%
2,0%
1,5%
1,0%
0,5%
0,0%
Pu23
9
45%
40%
65%
60%
55%
50%
35%
30%
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
36%
34%
32%
30%
28%
26%
24%
22%
20%
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
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钚储存于 MOX乏燃料中 用于启动快堆部署
当前法国的燃料循环 (轻水堆)
从现行的燃料循环…
到快堆燃料循环
哪种过渡方案
当前法国的燃料循环 (轻水堆)
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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
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2020 2050
钚 钚
快堆-MOX 轻水堆-MOX
天然铀
轻水堆-UOX
现行方案研究
快堆部署:
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
约60 GWe
现有核
电机组
轻水堆
1
快堆MOX乏燃料
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2020 2050
轻水堆-MOX 快堆-MOX 轻水堆-UOX 钚
钚 钚
快堆部署:
现行方案研究
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
快堆MOX乏燃料
约60 GWe
现有核
电机组
轻水堆
1
2
钚
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2020 2050
现行方案研究
快堆部署:
3 快堆MOX
钚
3
钚 轻水堆-MOX 快堆-MOX
钚 钚 2
1
约60 GWe
现有核
电机组
轻水堆
快堆
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)
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现行方案研究
快堆部署:
EDF-AREVA-CEA 联合研究
3
2
1
约60 GWe
2029 ASTRID
示范堆
现有核
电机组
# 2050
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
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
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)
快堆
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现行方案研究
快堆部署:
EDF-AREVA-CEA联合研究
3
2
1
约60GWe
UP2 -UP3
UOX再循环
现有核
电机组
轻水堆
UP4 轻水堆-MOX再循环
快堆-MOX制造
UP5 快堆-MOX再循环
快堆
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乏燃料量
(吨/年)
天然铀消耗
(吨/年)
钚净产量 (吨/年)
快堆占比 (GWe %)
不同燃料循环绩效评估
+ 1000
UOX
开式循环
+ 10.5
8000
0
(1) 核材料
一次再循环 轻水堆
+ 160
MOX+REU
+ 7.5
0 %
6500
两次再循环
轻水堆–(快堆)
+ 100
快堆+REU
6000
5%
+ 7
稳定
多次再循环
轻水堆–快堆
2500
40%
0
(吨/年)
多次再循环
不需要铀
快堆
稳定
100%
0
0
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)
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不同燃料循环绩效评估
开式循环
轻水堆
(2) 处置标记
处置标记
(高放废物场地)
一次再循环
轻水堆
高放废物
两次再循环
轻水堆-快堆
多次再循环
快堆
多次再循环 所有超铀元素--快堆
中放废物
高放废物标
记 (m2/TWh)
490 150 170 170 20 乏燃料潜在附加
0
120 0 0 180
标记 (m2/TWh)
总体潜在 标记
490
20 330 290 170 (m2/TWh)
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)
(来自ANDRA-CEA早前研究中高放长寿命乏燃料标记预估)
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- 技术已成熟,商业规模可用
- 得益于重要研发成果 (研究和工业机构)
- 效益显著:
- 节约自然资源
- 优化最终废物管理
- 控制钚存量
> 向越来越多的可持续系统迈出第一步
- “逐步推进”法,
- 使用第四代快堆渐进式部署
(可使钚全部燃烧,天然铀使用大幅度增加,长寿期元素嬗变...)
结论
> 当前的后处理和再循环: