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...或有关封闭核燃料循环（NFCF）的教育计划。

两个最有希望且同时遭到批评的核能概念是受控聚变和核燃料循环的关闭。自从这些能源思想问世以来已经过去了六十多年，但其中第一个并没有脱下实验外套，第二个仍以“尝试并退出”的单一实验形式出现。但是，如果热核能是一个特殊的故事，情节具有阴险的性质和人类的弱点，那么核燃料循环正处于起步阶段，其原因完全不同。

由二氧化铀和mixture的混合物制成的药丸-当今核燃料循环的基础

NFCF的思想是学习如何从当前未使用的铀238或th 232中提取能量。它们包含的能量与当今在反应堆中“工作”的U235能量相同-每1克金属大约消耗150 kWh（平均一个公寓的月能耗）。但是，在天然铀中，只有U235的0.7％（其中0.5％的U235，其余的当同位素分离后进入堆场）和U238的99.3％。如果可以使用238个铀，那么它将使核燃料储备增加200倍。这是核燃料循环的第一个问题所在-全世界没有特别紧迫的需求来扩大燃料储备，由于核电厂的总容量停滞，这就足够了。

BN-800反应堆燃料组件的MOX组件室。墙壁和不锈钢设备，机器人技术和密封性是此类行业的典型组成部分。

NFC如何使用铀238的能量？该同位素不支持能量提取所需的裂变链反应。但是事实证明，通过吸收一个中子，它可以变成p239，它已经支持了链反应。对我们来说幸运的是，当裂变U235和Pu239时，有两个或三个中子“掉出”，如果一个继续进行链反应，那么第二个“多余的”中子可以找到一个有用的例子：花钱将U238转变成易裂变的东西（例如。 Pu239）。因此，形成了封闭的概念-我们在反应器中“燃烧” p，同时从U238接收新的p。

在乏核燃料中，只需要处理的放射性裂变产物中有3％至5％，其余的（某种程度上简化了）很可能会进入一个新的循环。

获得的最小NFCF由三个元素组成：

反应堆
辐照核燃料加工厂
用第2款获得的具有裂变材料的新鲜燃料生产装置。

NFCF从哪里开始？

箍从哪里开始？为了简化演示，假设~~剧院从~~核燃料循环中心~~的吊架~~开始在反应堆开始。反应堆是从裂变材料中提取能量和中子的地方。“备用”中子被特殊的原材料吸收，然后变成新的裂变，重现其消耗量。传统的易裂变原料是pair Pu239（易裂变）和铀U238（吸收），但是还有其他几种选择，例如，可以使用传统燃料U235代替人工Pu239，将U238转化为Pu239称为转化而不是复制。有许多反应堆设计，其中除了可裂变材料的衰变外，还正在生产一种新的反应堆-它们既可以快速又可以热（对于U233-Th232对）。在这个阶段，已经不难对核燃料循环中大量的叉子感到困惑，而且我们还没有开始考虑燃料化学的不同选择！

典型的NFCF方案。而且非常放大！

上一段中或多或少的增殖反应堆的传统变体提供了分隔区和繁殖区的物理隔离。再一次，传统上，由于堆芯是从特殊的暗盒中募集的，因此事实证明，在燃料运动之后，例如，每年一次，我们从反应堆中清除了辐照的核燃料，其中一些裂变材料较少，部分-更多。

俄罗斯核燃料循环中心的开发商现在将BN-1200反应堆视为关键要素。 the将从VVER和RBMK反应堆的再处理乏核燃料中提取，从而解决了其存储问题。

为什么不能在反应堆中立即使用这种积聚的易裂变材料（DM）？主要出于技术原因-它位于绝缘元件（燃料元件）内部，绝缘元件（燃料元件）位于芯子内部具有一定的资源。此外，与能量和中子的产生共有的那部分DM留下了裂变产物，而裂变产物是中子毒物，并逐渐降低了反应堆的特性。

世界上最大的SNF后处理厂-法国La-Haug，能够从90个动力装置中对年均SNF进行后处理-所有欧洲乏燃料。

谷壳中的谷物。回收。

此外，必须对这种燃料进行处理和划分：

金属无源盒设计
起始材料（Th232，U238）
裂变产物
累积的物料（Pu239）
残余易裂变材料。

传统上，诸如灯塔之类的放射化学工厂可以做到这一点。如果增殖反应堆有大约十二种选择，那么处理的技术选择就会超过一百种。

例如，它看起来像一个非常先进的过程，用于对BREST-300反应堆的SNF进行后处理，该过程直接在核电站中进行。“高温”一词在这里是指辐射的核燃料在镉中的电解的地狱过程。

首先，在反应堆中运行的燃料类型很重要。它可以是金属铀和p（或与锆，钼等的合金等），也可以是化学化合物：氧化物，氮化物，碳化物-即铀和p与氧，氮，碳等的化合物在传统的动力工程中，使用的氧化铀UO2具有一些方便的特性（例如，保留氙，氦和碘的气态裂变产物）。燃料化学取决于增殖反应堆的中子物理要求，进而决定SNF后处理厂将使用的技术。传统上，相对广泛地使用硝酸溶液形式的核燃料处理或PUREX工艺。开发最技术上最简单（因此同样具有危险性）的PUREX的目的是，即使在原子时代来临之际，也能从运行中的核反应堆的乏核燃料中提取武器级p。

顺便说一下，PUREX可以在家中制作。

但是，在将来，NFCF放射化学家希望通过转换为碳化物或氮化物（更确切地说是，和碳化铀/碳化铀/氮化物的混合物）来摆脱氧化物燃料，并希望从液态放射化学转变为以熔融盐甚至离子化气体的形式处理辐照物质（！）。。一方面，这样的过渡给整个NFCF项目带来了明显的好处，例如，在氮化物上工作时，可以在没有再生区的情况下制造反应堆（这意味着有两个SNF后处理方案），一吨SNF后处理不会留下数十立方米的液态放射性废物。另一方面，有必要同时解决反应堆，乏核燃料的后处理以及新鲜燃料的制造中的许多问题，我们将在下面讨论。

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它是氮化物燃料，用于构建Proryv核燃料循环项目，该项目为快速反应堆提供了铅冷却剂以及现场无液体燃料的精炼和制造。这套技术与主流NFCF相比具有很大的突破性，其中反应堆是钠，燃料是氧化物，处理过程是液体，因此没有必要进行混合，例如，在Seversk和BN-800中建造的氮化物燃料装置-就像两条平行线。

例如，一条实验生产线，您每月可以从铀，p和n的混合物中生产多达20公斤的片剂。即线在里面，我们只能看到保护盒中的无氧无水气氛。

NFCF的第三站。燃料制造

制造过程是从车架组装燃料盒（燃料组件），将燃料棒预装铀燃料（通常为片剂形式）。当然，世界上每个不考虑核燃料循环的反应堆每年都会消耗这些燃料组件，因此制造是一个发达的工业过程。其中包括研磨UO2粉末，将其压缩成片剂以及烧结片剂的技术先进阶段。

因此，用于核燃料循环的燃料制造打破了燃料装配厂的所有广泛的工业传统。首先，从辐照过的核燃料残骸中收集的燃料组件具有放射性，这意味着所有过程都必须在无人参与的情况下进行。其次，氧化lu粉末与铀不同。第三，如果我们仍然决定使用铀-carbide的氮化物或碳化物代替氧化物，那么一个令人不愉快的发现正等待着我们-它们在空气中或在有水分的情况下会自燃。因此，必须在装有干燥氮气的隔离箱中进行研磨，压制，烧结。

例如，在框架的右侧是一个盒子，上面装有用于BN-800燃料组件的MOX压片机，

结果，核燃料循环中的燃料制造变得同前两个阶段一样重要和困难。

“正确”关闭的结果应该是燃料组装厂消耗的原材料（U238或Th232），反应堆的发电量以及SNF加工厂的高放射性废物（裂变产物和某些过程吸收剂）的流动。所有这一切的材料平衡将非常小-一个千兆瓦的反应堆每年将需要约2.5吨U238，并且将获得大约必须埋藏数万年的相同数量的裂变碎片。

NFCF还有一种受到公众欢迎的变体，其中，在物质循环的每个循环中，反应堆中获得的裂变材料多于负载的NFCF，具有扩大的繁殖能力。有一个重要的术语“燃料加倍时间”，即在由两个工厂和一个反应器组成的封闭系统中，p的寿命变长了两倍，并且可以再发射一个单位。对于正在考虑的方案，这一时期通常约为30年，这在某种程度上变成了核燃料循环的主要弊端：p的起始量有限，而且翻倍的时间，例如100吉瓦的快速反应堆可以在100年或更短的时间内建成。但是，不要忘了数千吨的U235，U235现在位于轮廓矿床岩石中某处的天然铀组成，以及核燃料循环的最后关键时刻，您需要知道的。

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这一点很简单-NFCF早就存在并且可以工作。没错，它并不成熟，而是一种“半钱”，但从技术上讲，一切就绪。我们正在谈论传统能源（通常使用加压水和热中子能谱）反应堆的MOX燃料和SNF后处理。如今，这种做法在法国得到了最广泛的使用，该公司用来自欧洲各地的约100吉瓦反应堆来处理燃料，并制造了从fromNF中分离出来的p制成的燃料组件，以装载到同一反应堆中。这里有所有要素-使用铀-fuel燃料运行的反应堆（实际上是MOX-这是混合氧化物-and和铀的混合氧化物），由于起始U238的辐照而产生的乏核燃料与with的后处理，新 p的制造MOX-TVS。而且，法国在用MO制造燃料组件中具有独特的经验，p是在MOX燃料组件中开发的，即将天然铀能源的使用量增加一倍。

当然，不应忘记今年在MCC上推出的BN-800的MOX燃料产量小。在框架中，将燃料组件的头部自动焊接到燃料棒的梁上。

为什么这是“任务”？热反应堆的中子光谱太“错”了，因此对于每个裂变事件，只有0.4-0.5个累积原子。另外，在such的这种光谱中，不仅出现了目标同位素239和241，而且还出现了中子毒物240、242，并且铀中也产生了相同的毒物U236。事实证明，热谱中反应堆中的起始材料和目标易裂变材料太“脏”，并且太少而无法支撑循环，仅吸收U238。

然而，来自热反应堆的乏燃料包含约20％的U235起始含量（转化系数为0.4-0.5，但其中一些在运行过程中会在反应堆中燃烧掉）。通过对100吉瓦反应堆的乏核燃料进行后处理，法国能够“免费”装载15吉瓦的电力，而无需花费天然铀。尽管实际上，这些“免费的MOX燃料组件”的价格是由浓缩天然铀制成的组件的三倍，但对于法国人而言，不要储存其反应堆中的大量乏核燃料（在美国就是这样，该国家存储了将近10万吨的乏燃料），这一点更为重要。），并掩埋相对少量的裂变产物。

乏核燃料后处理好处的一个重要例证：多年来不同成分的放射毒性比例。可以看出，如果are，铀和次act系元素分开，则燃料的放射毒性会大大降低，尤其是在100年之后。未经处理的SNF必须存储数十万年。

总结一下有关NFC的教育计划，我想提出以下要点：

1. NFC存在，而快速反应堆的存在与否在大画布上是一个很小的细节。如今，引入NFCF并不是因为铀将很快结束，而是为了减少被处置的放射性废物量。

2.今天，NFC循环中获得的燃料比天然铀获得的燃料贵三倍，天然铀是关闭循环时最重要的制动器。第二个重要方面是与NFCF一起在地球上扩散核武器的问题。

3.随着过渡到新的化学和工艺流程（这是BREAKTHROUGH项目的基础），NFCF有改进的潜力，但是这种过渡需要大量的研发和建设。

如何将铀峰值推高一万年

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