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       如果說核電作為能源為人類奉獻著光和熱，那么核燃料則為核電裂變著歲月和生命。在經歷了千錘百煉之后，在經歷了冶鑠精純之后，在經歷了燦爛釋放之后，在經歷了“返景入深林”之后，一次完整的核燃料循環才點上了休止符。

       天然核燃料資源有兩類——鈾和釷，因此核燃料循環有鈾-钚循環和釷-鈾循環。釷-鈾循環目前尚處于研究試驗階段。能把鈾轉化為核燃料钚的鈾-钚循環則已實現工業規模的生產，現在運行的核電廠均采用鈾-钚循環。

       前段和后段

       以反應堆為中心，核燃料進入反應堆前的制備過程叫做核燃料循環的前段，核燃料卸出反應堆后的處理和處置過程叫做核燃料循環的后段。

       核燃料循環的前段大致包含4個環節。第1個環節是鈾礦的地質勘探。第2個環節是鈾礦石的采冶，包括礦石的開采和鈾的提取。第3個環節是鈾濃縮，即通過同位素分離，提高鈾-235的豐度。第4個環節是核燃料元件的制造。經過前面3個環節得到的鈾，雖然滿足了核電廠反應堆對鈾-235豐度的要求，但是還要經過化學、物理、機械加工等復雜而嚴格的過程，制成形狀、尺寸合乎規范的元件，才能作為燃料來使用。

       核燃料循環的后段大致也包含4個環節。第1個環節是乏燃料中間貯存。在核電廠反應堆換料過程中卸出的乏燃料元件，由于其高放射性活度和衰變熱，必須經過相當長時間的冷卻存放，以便于下一階段操作和處理。第2個環節是乏燃料運輸。未輻照核燃料的放射性強度很低，而乏燃料情況全然不同，因此必須考慮運輸的屏蔽和安全等問題。第3個環節是乏燃料后處理。乏燃料從堆內卸出時，無論是否達到設計的燃耗深度，總含有一定量原有的和新生的裂變燃料。提取這些裂變燃料以及其他有用的放射性裂變產物，是乏燃料后處理的主要目的。第4個環節是放射性廢物的處理和最終處置。目前對短壽命低、中放廢物采用近地表處置，對長壽命低、中放廢物和高放廢物采用深地層埋藏處置。

       “一次通過”與“閉式循環”

       針對核電廠反應堆卸下的乏燃料，目前各國采用了不同的處理方式。

       第一類就是“一次通過”方式。即乏燃料經過中間貯存冷卻一段時間后，進行包裝，作為廢物送人深地質層處置或長期貯存。這種方式的特點是概念簡單，處理成本可能較低；不會產生高純钚，核擴散風險低。缺點是廢物放射性及毒性高，延續時間長達幾百萬年；鈾資源沒有得到有效利用。目前世界上選擇核燃料“一次通過”方式的主要國家有瑞典、加拿大和西班牙等。美國曾經支持“一次通過”方式，但現在美國已轉向了第二類方式——“閉式循環”方式。

       “閉式循環”方式，是指對乏燃料中所含的大部分有用核燃料進行分離回收、循環利用的方式。這種方式費用可能較高，存在核擴散的風險，但提高了鈾資源利用率，實現了廢物最少化，縮短了地質處置的延續時間。除美國外，采取閉式循環方式的主要國家還有法國、英國、俄羅斯、日本和印度等，我國也采用核燃料循環這種方式。

       此外，還有核電規模較小的國家，采取“等著瞧”的策略，準備通過國際合作的方式實現核燃料再循環。

     （作者：原國家核安全局總工程師、國家核電技術公司專家委員會專家林誠格）