日本乏燃料的处理

  • 从1969年到1990年,有超过160艘轮船的乏燃料从日本船运到了欧洲。
  • 日本与英国和法国签订了关于处理日本乏燃料的合同。
  • 回收到日本核反应堆中使用的裂变物质,称为混合氧化燃料。
  • 第一批处理过的高放废物船运到日本的时间是1995年,第十二批也是最后一批来自法国的是在2007年。第一批来自英国的时间是2010年。

核能发电量约占日本电力总量的三分之一,通过处理乏燃料形成铀钚循环来提高效率,这是日本在能源方面最大化利用的资源的一个缩影。日本实现了在2010年前让它的53座反应堆中的三分之一使用铀钚混合氧化燃料(MOX)。

分离核废物,特别是几乎包含了乏燃料中的所有放射性的高放废物(放射性很强),把其中的铀和钚提取出来做成新的燃料。尽管如此,分离过的高放废物中依然存在约3%的乏燃料。

1977年到1978年,总共有十家日本企业与法国公司阿海珐签署了再处理乏燃料的合同,同时也与英国核燃料有限公司签订处理乏燃料的合同,现在由英国政府的核退役管理局执行。约40%乏燃料的再处理是由阿海珐承担的,其余由核燃料有限公司承担。

从1969到1990年,约有2940吨、4100吨的乏燃料分别海运到了法国和英国进行处理。到2007年中期,超过2600吨的乏燃料已经被处理了。

法国在2004年完成了这些日本乏燃料的处理,处理过程中分离出的高放废物被运回日本Rokkasho做终处理前的长期存放,英国预计会在2016年前完成处理。

目前,日本已经有一个小型再处理厂(210吨/年)在Tokai运行,一个更大再处理厂(800吨/年)已经在Rokkasho修建好了,目前正在调试中。一个年产130吨的MOX燃料制造厂在Rokkasho建立,并于2012年进入运行。

运回高放废物

1995年2月,第一批装满12艘轮船的玻璃化高放废物从法国运回了日本,最后一批是在2007年。这些废物属于保管和进行终处理的10家日本企业。这12艘轮船装有1310个罐子,包含了约700吨的玻璃化高放废物。这些罐子是由很结实的轮船运送的(详见海洋运输部分)。

从英国运回日本的玻璃化高放废物最早开始于2010年,大约要花8-10年的时间海运11艘装有900个罐子的轮船。在玻璃化废物返回计划中,为了减少运输的体积,在放射性总量守恒基础上,一部分较大体积的中放废物被浓缩成高放废物。从法国船运回日本的废物正在按计划进行,第二批到达日本是时间是2011年2月,第三批是2013年2月。

这些废物被Rokkasho的处理工厂所接收,该工厂能够存放2880个罐子的废物,截止2013年底,该工厂已经有1442个罐子,其中的1319个来自La Hague.

回收钚和使用氧化燃料

1993年,第一批来自再处理回收的核材料生产的新燃料运达了日本。这些新燃料包含了30%的Pu-240,它只可以用作核能发电,不能用来造核武器。

钚被回收来制作混合氧化燃料,钚和贫化铀混合在一起造出新燃料元件来放入反应堆发电。混合氧化燃料已经在多个反应堆中用来发电了。其中1999年的部分混合氧化燃料由于质量原因在2002年退还到英国。

在1999和2001年,有60组混合氧化燃料组件在Tepco’s Fukishima I-3和Kashiwazaki-Kariwa 3 BWR 反应堆中使用;2009年,有24、28和16组混合燃料组件,分别在Shikoku’s Ikata 3、 Chubu’s Hamaoka 和Kyushu’s Genkai 3.反应堆中使用;2013年来自法国的20组混合燃料组件在Kansai’s Takahama-3 反应堆中使用。

被分离废物的玻璃化

为了安全储存和运输,再处理过程中的被分离出来的高放废物需要玻璃化处理,即将废物和硼硅玻璃熔液混合倒入1.3m高的不锈钢罐子中,冷却后,这些废物就被封在玻璃基质中,然后把不锈钢盖子焊接牢靠。

每个罐子重达400千克,包含150L的废物和玻璃的混合物,其中约14%是高放废物,这些14%的高放废物是再处理中2吨乏燃料浓缩的。储存数年后,这些混合物的热功率会降低到1.5千瓦以下。

海洋运输

这些装有高放废物的不锈钢罐子被装在特殊设计的大桶里,这个大桶具有很强的屏蔽能力。一个桶能够装下28个罐子的玻璃化废物。这些桶与从日本运往欧洲装乏燃料的桶是相似的。

运输用的船是专门为运输核材料设计的双层船,有104米长,5100吨重。这些船属于英籍的太平洋核运输公司,已经被签约用于运输玻璃化废物,它符合相关的国际安全标准。它能够运输高放材料比如高放废物、乏燃料、混合氧化燃料和钚。截止2007,在30年间太平洋核运输公司已经安全运输了170次,总路程达到800万公里。该公司目前被三家企业控股:国际核服务集团(62.5%)、日本公用事业(25%)和阿海珐(12.5%)。

摘自:http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Transport/Japanese-Waste-and-MOX-Shipments-From-Europe/