乏燃料≠核廢料

      在火電廠，燒掉一堆煤，留下一堆灰。而在核電廠，則是燃料達(dá)燃耗，卸出乏燃料。

      乏燃料并不等于核廢料，其中含有許多有用的物質(zhì)，如沒(méi)有“燒凈”的鈾235，以及新生的俘獲產(chǎn)物和裂變產(chǎn)物等。在俘獲產(chǎn)物中，有钚的各種同位素；在裂變產(chǎn)物中，有鍶、銫、锝、钷等，都是可利用的同位素。此外還有大量的鈾238等。

      從乏燃料中“榨”鈾

      乏燃料的后處理，就是要從乏燃料中回寶貴的可裂變材料（鈾235、钚239等）和可轉(zhuǎn)換材料（鈾238等），以便再制造成新的燃料元件。提取核燃料在反應(yīng)堆中輻照時(shí)新生的產(chǎn)物，也有很大的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

      乏燃料后處理的意義首先在于資源的充分利用。通常壓水堆核電站鈾資源的利用率僅為0.37%，如果對(duì)乏燃料進(jìn)行后處理，用“榨”出來(lái)的鈾在壓水中在循環(huán)一次，可節(jié)省天然鈾25%；若如此多次循環(huán)，則鈾資源的利用率可以達(dá)到1%；若將后處理得到的钚與鈾富集后剩下的貧鈾制成快堆燃料，則鈾資源的利用率可以達(dá)到60%到70%。

      乏燃料后處理的意義還在于減輕環(huán)境保護(hù)負(fù)擔(dān)。如果將裝機(jī)容量為百萬(wàn)千瓦的核電站運(yùn)行一年所產(chǎn)生的30噸乏燃料不直接貯存而進(jìn)行后處理，則其高放廢物可以濃縮在約十立方米的玻璃體中。而且其放射性水平大大降低，比較“頑固”的長(zhǎng)壽命放射性核素減少，有利于放射性廢物的處置。

      普雷克斯循環(huán)

      普雷克斯流程是當(dāng)前乏燃料進(jìn)行后處理的主流工藝技術(shù)。普雷克斯的含義是“鈾、钚還原萃取”。這種后處理工藝是首先將乏燃料組件解體，去除元件包殼，將燃料芯塊溶解在硝酸中。然后用磷酸三丁酯作為萃取劑，將鈾、钚分離并分別以硝酸鈾酰和硝酸钚溶液形式提取出來(lái)。硝酸鈾酰和硝酸钚溶液通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化還原出鈾和钚，再通過(guò)凈化分別制成金屬鈾、钚或它們的氧化物。

      為了有效回收產(chǎn)物，避免對(duì)環(huán)境的排放，工藝過(guò)程中每一操作的回收率要大于99.9%，得到的產(chǎn)品純度極高。而且操作過(guò)程中有嚴(yán)格的工業(yè)安全、輻射安全和核安全的要求。由于后處理使用的物料具有化學(xué)毒性、易燃易爆型，后處理廠要注意密閉、通風(fēng)、防火、防爆。由于乏燃料具有強(qiáng)放射性，需要采用遠(yuǎn)距離的方式操作和控制，這增加了工廠的投資。由于涉及到易裂變物質(zhì)，需要嚴(yán)加防范避免達(dá)到核臨界狀態(tài)。

      采用普雷克斯流程的第一座商用后處理廠于1966年在美國(guó)紐約州的西瓦立城建成，但該廠運(yùn)行6年，因經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題關(guān)閉。目前全世界有6座商用后處理廠，乏燃料的后處理能力為每年5500噸。

      為簡(jiǎn)化工藝流程和減少放射性廢物的數(shù)量，人們正在研究先進(jìn)的一體流程和高溫化學(xué)干法后處理技術(shù)。