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摘要：随着核电总装机容量增加，天然铀的消耗势必加剧，导致价格上涨。回收铀相对便宜，在重水堆使用可以提高铀资源利用率。为了完善我国的闭式燃料循环战略和保障核燃料供应，需要对占乏燃料94%左右的回收铀的加以利用。
本文叙述了我国核电发展规划，采取的核技术路线。等效天然铀在秦山三期重水堆利用的国内技术现状，优势所在。等效天然铀利用已经完成示范验证试验，相关技术路线已经打通。本课题主要研究方向和内容，以及技术实现后的经济效益。
关键词：回收铀、重水堆、
0 引言
近期，全国多地再受雾霾天气侵袭。以化石能源为主的能源结构带来的环境问题愈发突出，抑制化石能源消费已经成为人们的共识。而核电是清洁、安全、高效的能源，核电不排放硫氧化物、氮氧化物和温室气体，在实现减排、减少污染，建设环境友好型、资源节约型社会方面具有其他能源不可替代的作用。
核电发展对核燃料供应保障提出了很大的挑战。2006年经济合作与发展组织（OECD）/国际原子能机构（IAEA）公布的全球得到确认的可经济开采的铀资源储量为470万吨。按照创新型核反应堆与燃料循环国际项目（INPRO）第8次指导委员会预计，到2020年如全球的核电装机容量将达到10亿千瓦时将累计消耗铀资源达400万吨左右，接近耗尽经济开采的铀资源储量。对我国而言，2007年我国总装机容量为906.8万千瓦，年消耗约1800吨天然铀，累积消耗了15000吨。按我国的核电发展形势测算：2015～2020年间我国的总装机容量达到4500万千瓦时，每年将需要约10340吨天然铀，累计需要约91364吨；2020～2030年总装机容量达到8500万千瓦时，每年需要约18148吨，累计需要约237714吨；到2050年如果总装机容量达到16496万千瓦时，则每年需要天然铀33766吨，累计需要约764672吨。
重水堆在回收铀和钍资源利用方面具有较大的潜力和优势，可以在燃料循环中发挥重要作用。下面介绍秦山第三核电利用重水堆探索回收铀再利用和钍资源核能利用的相关工程技术和应用经验。
1 重水堆的优势
回收铀再利用可以选择在压水堆或者重水堆上。压水堆再利用回收铀，一般需要与浓缩铀混合（简称“高混”）或者再浓缩。高混对节省铀资源意义不大，不适合在我国实行；再浓缩导致燃料的放射性水平大增，最高可达到天然铀的80倍左右，辐射防护要求较高，制造工艺比较复杂，成本明显高于天然铀燃料。其次，必须额外消耗可观的235U来补偿236U引起的中子损失。因此，目前大多数压水堆业主不主张在轻水堆上使用再浓缩的回收铀。预计随着国际铀价的上涨可能会有一些轻水堆业主重新审视。
相比之下，重水堆上使用回收铀，具有明显的技术和经济优势。回收铀在重水堆上使用不需要再浓缩，放射性水平仅为天然铀的3～5倍，燃料制造简单，制造成本增加幅度较小，再考虑回收铀采购价格低于天然铀的情况，重水堆回收铀燃料的实际成本比现有重水堆天然铀燃料更经济；基于重水堆良好的中子经济性，其利用回收铀的利用率也比压水堆高50%以上。综上所述，重水堆是解决回收铀利用的一条经济高效的途径。
我国是少数几个既有压水堆又有重水堆的国家。两种堆型存在“互补型”运营特点。压水堆燃烧富集的天然铀，其乏燃料经后处理得到回收钚和回收铀，回收钚制作成MOX燃料供给压水堆或快堆（FBR），而回收铀可用于重水堆。这种循环体系应是我国相当长一段时间内比较理想的燃料循环方式。
目前，重水堆利用回收铀有两种方式：一种是与少量的贫铀低混到其核特性与天然铀等效，称为NUE；另外一种是直接使用，其性能相当于稍浓铀。据研究，NUE燃料适合在现有运行重水堆上使用，无需对堆芯系统作任何修改；直接利用回收铀燃料有助于提升重水堆的安全性能，但需要对反应堆系统作少量修改。
2.2技术发展的比较
总的来看，国际上在利用PWR、BWR以及AGR等堆型利用回收铀方面的技术问题基本解决，并取得一定的利用经验，但限于经济因素，大多数压水堆业主不主张在压水堆上使用回收铀，因此国际上没有形成固定的、规模化的回收铀利用市场。对我国而言，已经明确走核燃料闭式循环技术路线，在该路线中重视回收钚利用的问题，对回收铀利用目前尚无考虑，仅开展了少量的软课题研究。在当前核电安全高效发展的背景下，研究回收铀利用是非常有意义的。当前需重点解决利用的技术难题和经济性问题。
3应用前景分析
目前全球多数有核电国家已转向闭式燃料循环体系，全球后处理厂逐步发展，截止2003年底，欧洲和日本已通过后处理分离提炼出了共75250吨回收铀，2010年已达到10万吨以上，回收铀被视为一种战略资源加以保存，以期今后找出一条更好的出路加以经济高效利用。我国作为一个即将转型为核电大国的国家，回收铀再利用问题不容忽视。长远来看，我国将来有万吨以上的回收铀需要处理。充分发展重水堆利用压水堆回收铀技术，适当开发重水堆与压水堆和后处理厂配套，有效解决回收铀的利用出路，在节省天然铀资源多发电的同时，也能大大减小铀资源开采带来的环境破坏。
4结论
该研究不仅对有效降低重水堆的燃料成本、为核电企业创造可观的经济效益起到积极作用，同时实现了压水堆回收铀在重水堆上经济高效再利用，对提高铀资源利用率、节约天然铀资源，推进核能可持续发展具有重要意义。而且对完善核燃料闭式循环路线，促进后处理产业的发展，符合国家资源再利用和能源科技进步的政策完善核燃料循环体系、提升核心竞争力也将产生积极影响。
参考文献
[1]张振华， 陈明军. 重水堆技术优势及发展设想[J] .中国核学会，2009， 第一卷第三册：
[2]朝绍阳， 白云生.福岛事故后看天然铀产业走势[J] .中国核工业，2011.
[3]蒋涛等. 中核秦山第三核电有限公司压水堆回收铀在商用重水堆全堆应用资金申请报告.中国核电工程有限公司郑州分公司内部资料， 2013年1月版
[4]蒋涛等. 中核北方核燃料元件有限公司等效天然铀燃料棒束制造安全技术改造项目可行性研究报告.中国核电工程有限公司郑州分公司内部资料， 2013年1月版
本文叙述了我国核电发展规划，采取的核技术路线。等效天然铀在秦山三期重水堆利用的国内技术现状，优势所在。等效天然铀利用已经完成示范验证试验，相关技术路线已经打通。本课题主要研究方向和内容，以及技术实现后的经济效益。
关键词：回收铀、重水堆、
0 引言
近期，全国多地再受雾霾天气侵袭。以化石能源为主的能源结构带来的环境问题愈发突出，抑制化石能源消费已经成为人们的共识。而核电是清洁、安全、高效的能源，核电不排放硫氧化物、氮氧化物和温室气体，在实现减排、减少污染，建设环境友好型、资源节约型社会方面具有其他能源不可替代的作用。
核电发展对核燃料供应保障提出了很大的挑战。2006年经济合作与发展组织（OECD）/国际原子能机构（IAEA）公布的全球得到确认的可经济开采的铀资源储量为470万吨。按照创新型核反应堆与燃料循环国际项目（INPRO）第8次指导委员会预计，到2020年如全球的核电装机容量将达到10亿千瓦时将累计消耗铀资源达400万吨左右，接近耗尽经济开采的铀资源储量。对我国而言，2007年我国总装机容量为906.8万千瓦，年消耗约1800吨天然铀，累积消耗了15000吨。按我国的核电发展形势测算：2015～2020年间我国的总装机容量达到4500万千瓦时，每年将需要约10340吨天然铀，累计需要约91364吨；2020～2030年总装机容量达到8500万千瓦时，每年需要约18148吨，累计需要约237714吨；到2050年如果总装机容量达到16496万千瓦时，则每年需要天然铀33766吨，累计需要约764672吨。
重水堆在回收铀和钍资源利用方面具有较大的潜力和优势，可以在燃料循环中发挥重要作用。下面介绍秦山第三核电利用重水堆探索回收铀再利用和钍资源核能利用的相关工程技术和应用经验。
1 重水堆的优势
回收铀再利用可以选择在压水堆或者重水堆上。压水堆再利用回收铀，一般需要与浓缩铀混合（简称“高混”）或者再浓缩。高混对节省铀资源意义不大，不适合在我国实行；再浓缩导致燃料的放射性水平大增，最高可达到天然铀的80倍左右，辐射防护要求较高，制造工艺比较复杂，成本明显高于天然铀燃料。其次，必须额外消耗可观的235U来补偿236U引起的中子损失。因此，目前大多数压水堆业主不主张在轻水堆上使用再浓缩的回收铀。预计随着国际铀价的上涨可能会有一些轻水堆业主重新审视。
相比之下，重水堆上使用回收铀，具有明显的技术和经济优势。回收铀在重水堆上使用不需要再浓缩，放射性水平仅为天然铀的3～5倍，燃料制造简单，制造成本增加幅度较小，再考虑回收铀采购价格低于天然铀的情况，重水堆回收铀燃料的实际成本比现有重水堆天然铀燃料更经济；基于重水堆良好的中子经济性，其利用回收铀的利用率也比压水堆高50%以上。综上所述，重水堆是解决回收铀利用的一条经济高效的途径。
我国是少数几个既有压水堆又有重水堆的国家。两种堆型存在“互补型”运营特点。压水堆燃烧富集的天然铀，其乏燃料经后处理得到回收钚和回收铀，回收钚制作成MOX燃料供给压水堆或快堆（FBR），而回收铀可用于重水堆。这种循环体系应是我国相当长一段时间内比较理想的燃料循环方式。
目前，重水堆利用回收铀有两种方式：一种是与少量的贫铀低混到其核特性与天然铀等效，称为NUE；另外一种是直接使用，其性能相当于稍浓铀。据研究，NUE燃料适合在现有运行重水堆上使用，无需对堆芯系统作任何修改；直接利用回收铀燃料有助于提升重水堆的安全性能，但需要对反应堆系统作少量修改。
2.2技术发展的比较
总的来看，国际上在利用PWR、BWR以及AGR等堆型利用回收铀方面的技术问题基本解决，并取得一定的利用经验，但限于经济因素，大多数压水堆业主不主张在压水堆上使用回收铀，因此国际上没有形成固定的、规模化的回收铀利用市场。对我国而言，已经明确走核燃料闭式循环技术路线，在该路线中重视回收钚利用的问题，对回收铀利用目前尚无考虑，仅开展了少量的软课题研究。在当前核电安全高效发展的背景下，研究回收铀利用是非常有意义的。当前需重点解决利用的技术难题和经济性问题。
3应用前景分析
目前全球多数有核电国家已转向闭式燃料循环体系，全球后处理厂逐步发展，截止2003年底，欧洲和日本已通过后处理分离提炼出了共75250吨回收铀，2010年已达到10万吨以上，回收铀被视为一种战略资源加以保存，以期今后找出一条更好的出路加以经济高效利用。我国作为一个即将转型为核电大国的国家，回收铀再利用问题不容忽视。长远来看，我国将来有万吨以上的回收铀需要处理。充分发展重水堆利用压水堆回收铀技术，适当开发重水堆与压水堆和后处理厂配套，有效解决回收铀的利用出路，在节省天然铀资源多发电的同时，也能大大减小铀资源开采带来的环境破坏。
4结论
该研究不仅对有效降低重水堆的燃料成本、为核电企业创造可观的经济效益起到积极作用，同时实现了压水堆回收铀在重水堆上经济高效再利用，对提高铀资源利用率、节约天然铀资源，推进核能可持续发展具有重要意义。而且对完善核燃料闭式循环路线，促进后处理产业的发展，符合国家资源再利用和能源科技进步的政策完善核燃料循环体系、提升核心竞争力也将产生积极影响。
参考文献
[1]张振华， 陈明军. 重水堆技术优势及发展设想[J] .中国核学会，2009， 第一卷第三册：
[2]朝绍阳， 白云生.福岛事故后看天然铀产业走势[J] .中国核工业，2011.
[3]蒋涛等. 中核秦山第三核电有限公司压水堆回收铀在商用重水堆全堆应用资金申请报告.中国核电工程有限公司郑州分公司内部资料， 2013年1月版
[4]蒋涛等. 中核北方核燃料元件有限公司等效天然铀燃料棒束制造安全技术改造项目可行性研究报告.中国核电工程有限公司郑州分公司内部资料， 2013年1月版