全球核废料处理行业发展总况及主要国家发展现状、经验借鉴分析

——全球核废料处理行业概述

对于乏燃料的处理方式，从世界范围来看，大部分国家都是走的闭式循环后处理路线，特别是一些将来准备大力发展核电的国家，如中国、韩国、印度、俄罗斯、法国等；一些核电占比较小，暂时没有建立后处理厂意愿的国家，则是通过购买其他国家的后处理服务来处置乏燃料，如意大利、比利时、瑞士等。还有一些新发展核电的国家，如阿联酋、沙特、越南，虽然还没有建立起正式运行的反应堆，但他们仍需要论证并向公众解释将来如何处置乏燃料的问题。

美国、加拿大、芬兰、瑞典等国实施的是“一次通过”方案，美国最早着手实施这个方案，但由于遭到尤卡山深层地质处置库所在州的反对，此方案在 2009年被中止，现在陷入僵局中。芬兰是世界上第一个将此方案落实的国家，2015年 11月，芬兰政府允许波西瓦（Posiva）公司在埃乌拉约基场址建设一座乏燃料地质处置库。

主流核电国家乏燃料后处理厂现状：法国技术世界领先

资料来源：公开资料整理

世界各国中低放废物处置场

资料来源：公开资料整理

——全球核废料处理产业主要国家运行形势分析

一、美国

美国也是核电大国，现运行着世界上最多的核电机组，共 99 台，装机容量9899 万千瓦，2014 年美国核电占全国发电总量的 19.5%，每年产生约 2500 吨乏燃料。

在处理路线选择上，2009 年以前，美国采取的是“一次通过”战略，乏燃料从反应堆卸载出来，在电站水池中冷却一段时间后，计划直接运送到位于尤卡山的永久放射性废物处置场进行处置。2009 年尤卡山计划中止后，美国对乏燃料处理的方案陷入分歧和僵局，是否重启该计划还处于争论中，截至目前尤卡山还未投入运行，大量的乏燃料仍处于在堆或离堆暂存状态，美国在“一次通过”战略和观望战略之间摇摆。对于中低放废物，美国采用的是相对廉价的陆地浅埋等处理技术，目前美国有 9 个中低放废物地表处置库在运行，分布于田纳西、新墨西哥、华盛顿和乔治亚等州。

二、欧洲

乏燃料闭式循环法后处理模式上，法国走在世界前列。当前法国拥有世界上最完善的后处理产业，以及最大的乏燃料处理能力。法国现在的商业后处理厂集中在阿格中心，该处理中心位于法国西北部港口城市瑟堡以西 25 公里处，毗邻英吉利海峡，海峡中的洋流从南向北流动，使该处理中心具有较高的风险分散能力。阿格中心目前有 UP2-800 和 UP3 两个后处理车间，两个厂的年处理能力均为 800吨，总处理能力达 1600tU/年，每年仅乏燃料处理就创造 13-17 亿美元收入。

阿格中心对乏燃料的处理分为三步：第一步是接收。从反应堆卸载出来的乏燃料仍具有较高的温度和放射性，需要存在厂房水池中冷却几年，之后通过特殊容器和运输路线，运送到阿格处理中心接收场地。

第二步是贮存。接收的乏燃料元件还需要存在处理厂专用水池中再存放几年。第三步是处理。即把乏燃料元件切成碎段扔进酸液里溶解，分离出铀、钚和其他裂变性产物，再按照放射性高低依次对不同产物进行分离。铀、钚用于回收利用，其他裂变产物等高放废物通过玻璃固化的方式封存，而对于放射性水平较低的元件包壳、端塞以及其他结构材料,则采取压实法进行处理。

最后，处理过的废物经过短期储存后，发送至存放厂进行最终处置。高放废料采取深层地质处置方法，运送至人工岩洞中进行贮存（500-1000 米）；中低放废物则采取陆地浅埋方法处理（小于 100 米），

三、日本

截止福岛核事故之前，日本在运核电机组有 43 台，共 4048 万千瓦，每年产生上千吨乏燃料。而日本的乏燃料处理能力较弱，只有一个试点能进行乏燃料处理，该试点－日本核燃料循环开发机构（即现在的日本原子能机构）每年仅能处理 90 吨乏燃料，且今后可能会因面临高额升级费用而选择关闭。日本大量乏燃料的处理方式主要分两个阶段：第一阶段是 1998 年之前，日本主要是花钱请法国和英国进行处理，到1998 年为止，英国核燃料公司和法国阿海珐公司分别累计为日本处理了 4193 吨、2944 吨乏燃料，处理完产生的放射性废物则陆续装船运回日本国内暂存。第二阶段是 1998 年以后，日本核电站运营产生的乏燃料不再外运，都是存储在电厂内水池中，还有少部分运送到东海的乏燃料贮存中心贮存。

2013年底，日本的18个核电站厂房乏燃料水池中一共存有13,236吨乏燃料，占水池容量的 55%。日本核燃料公司在六所村的乏燃料储存容量是3000 吨，到2014 年 5 月已达到 2951 吨，目前预计已经饱和。

而日本正在建造的青森县六所村后处理厂年处理能力为 800 吨铀，其水池贮存能力为 3000 吨，并能贮存从英国和法国后处理厂返回日本的放射性废物。六所村后处理厂包括乏燃料接收与贮存（正在运行）、首端、主工艺和废物处置与贮存车间。其工艺厂房的设计主要引进法国的技术，也采用了英国和西德的一些技术，并尽可能地使用本国技术。全部辅助设施都使用国内技术，而且全部厂房的设备包括主工艺线也都采用本国制造的设备，以利于建立日本自己的后处理技术体系。

从世界各国对比来看，目前中国乏燃料后处理所面临的境况和日本有三大相似点。一是虽然中国和日本都具有一定的乏燃料后处理技术，但都是小规模试点厂，并没有大规模商业化运行经验。二是两国都选择了和法国阿海珐公司合作建厂，两国新厂年处理能力均设计为 800t 吨，与法国阿格中心的 UP3 厂相当，可以看出两国后处理都是复制阿海珐公司成熟的技术和经验。三是中日两国都面临着乏燃料离堆贮存的急迫情形。日本自 1998 年之后乏燃料没有再委托其他国家处理过，都是运到六所村后处理厂接收，等待处理。然而由于后处理厂投运时间延期，六所村接收的乏燃料已经快达到其容量上限，日本已大规模采用干式离堆贮存方式。到 2025 年，中国有 3,000 吨乏燃料需要新的方式进行离堆贮存。日本的乏燃料暂存、处置方式将为中国提供经验借鉴。