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术语表 · 核电

乏燃料

在反应堆中使用后卸出的燃料组件,放射性极强、余热很高,含有铀、钚、裂变产物和次锕系元素。

燃耗约 50 GWd/t 的轻水堆卸出燃料中,仍有约 93–94% 是铀(U-235 约 0.8%),钚占 1%,裂变产物占 4–5%,镎、镅、锔等次锕系元素约占 0.1%。头几百年里,放射性和余热主要来自裂变产物;长期放射毒性则来自锕系元素。不回收时,放射毒性要经过约 100,000–300,000 年才降到原始铀矿的水平;回收锕系元素后,只需几千年。

衰变热 ≈ 停堆时为反应堆功率的 6–7%,一天后约 1%,一年后约 0.1%

管理步骤:

  • 湿法贮存:在水池中存放 5–10 年,导出衰变热。
  • 干式贮存:装进钢和混凝土容器,许可期长达数十年。
  • 后处理(法国 La Hague、俄罗斯,日本六所村正在调试)分离出铀和钚,用来制造 MOX 燃料。
  • 深地质处置:芬兰 Onkalo 处置库位于花岗岩中约 430 m 深处,是世界上第一座,2024–2025 年开始试运行;瑞典 Forsmark 处置库正在建设。

1 GWe 的轻水堆每年卸出约 20–25 t 乏燃料。全球库存约 400,000 吨重金属,其中约三分之一已经过后处理。折合到每单位电量,体积很小,约每 MWh 3 克。燃耗越高,卸出的质量越少。

相关术语

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  • 燃耗

    单位初始重金属质量的核燃料释放的热能,通常以每吨重金属吉瓦日(GWd/tHM)表示。

  • 核裂变

    铀-235 或钚-239 等重原子核吸收一个中子后分裂成较轻的原子核,释放约 200 MeV 能量和更多中子。

  • 压水堆(PWR)

    最常见的核反应堆类型,高压水冷却堆芯而不沸腾,并把热量传给独立的蒸汽回路。

  • 钍燃料循环

    利用可转换的钍-232 吸收中子后衰变成易裂变的铀-233,作为铀–钚燃料替代方案的核燃料循环。

  • 希沃特(辐射剂量)

    有效剂量的国际单位,按辐射类型和组织敏感性对吸收的辐射能加权,用于估算随机性健康风险;1 Sv = 1 J/kg。