快堆乏燃料干法后处理技术与发展思考

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作者 林如山 钟振亚 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第S1期41-53,共13页

乏燃料干法后处理是指在非水介质中处理乏燃料,回收铀钚等锕系元素,并妥善处理放射性废物的一种化工过程。干法后处理是闭式燃料循环快堆核能系统的关键环节,也是快堆乏燃料后处理的现实技术选择。美、俄均已掌握快堆乏燃料干法后处理技... 乏燃料干法后处理是指在非水介质中处理乏燃料,回收铀钚等锕系元素,并妥善处理放射性废物的一种化工过程。干法后处理是闭式燃料循环快堆核能系统的关键环节,也是快堆乏燃料后处理的现实技术选择。美、俄均已掌握快堆乏燃料干法后处理技术,分别建立了适合本国快堆核燃料循环策略的干法后处理工艺流程,已经过工程规模热实验验证,正在开发工程化技术。我国干法后处理技术路线选择遵循国际先进技术和我国快堆燃料循环整体策略,重点发展了熔盐电解技术,可兼容处理氧化物和金属等多种类型的快堆乏燃料,正处于关键技术攻关阶段。本文概述了快堆乏燃料干法后处理技术典型流程和发展趋势,总结了国内围绕快堆乏燃料干法后处理研发取得的最新进展,分析了干法后处理技术面临的挑战,并结合我国快堆核能系统发展战略,提出了我国快堆乏燃料干法后处理技术发展亟待突破的关键科学和技术问题。 展开更多

关键词 快堆乏燃料 干法后处理 熔盐电解 氟化挥发

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乏燃料后处理碱性流程的研究进展 被引量：1

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作者 韩哲 高原 +3 位作者 王春晖 邱杰 何辉 矫彩山 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-19,I0004,共20页

乏燃料后处理碱性流程是用碳酸盐、氢氧化物等碱性物质的溶液作为介质进行乏燃料的溶解及铀、钚等元素的分离与纯化的方法。碱性条件下,乏燃料中的大部分裂变产物和次锕系元素并不溶解或者在溶解过程中转变为碳酸盐、氢氧化物沉淀。与... 乏燃料后处理碱性流程是用碳酸盐、氢氧化物等碱性物质的溶液作为介质进行乏燃料的溶解及铀、钚等元素的分离与纯化的方法。碱性条件下,乏燃料中的大部分裂变产物和次锕系元素并不溶解或者在溶解过程中转变为碳酸盐、氢氧化物沉淀。与已经实现工业化的PUREX(plutonium uranium redox extraction)酸性流程相比,碱性流程具有腐蚀性更小、流程更简单等潜在的优点。鉴于碱性流程的优点及其在乏燃料后处理中的潜在应用,日本、美国、俄罗斯、韩国等国家的科研人员已经围绕该流程开展了一些研究工作。本文首先介绍了各国建议的碱性流程的技术路线;然后逐一介绍了与主要工艺环节相关的基础研究的进展,包括乏燃料的氧化溶解、核素分离、试剂的回收等;最后对该领域面临的挑战和前景进行了讨论。 展开更多

关键词 乏燃料后处理 碱性流程 乏燃料的溶解 锕系元素的分离

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国外乏燃料干法后处理设施进展

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作者 钟振亚 林如山 +5 位作者 陈志华 张金宇 陈永利 张磊 唐洪彬 叶国安 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期206-223,共18页

干法后处理技术具有介质耐辐照、临界风险低、工艺流程短、废物量小等特点,是核燃料后处理领域中适应性更高、处理对象更广的一种分离技术。干法后处理设施是实现干法后处理技术开发、验证和应用的关键场所。本文调研总结了国外干法后... 干法后处理技术具有介质耐辐照、临界风险低、工艺流程短、废物量小等特点,是核燃料后处理领域中适应性更高、处理对象更广的一种分离技术。干法后处理设施是实现干法后处理技术开发、验证和应用的关键场所。本文调研总结了国外干法后处理技术研发和示范设施进展,从设施建设背景、工艺基准流程、主要技术参数、设施布局设计和应用情况等多方面进行了分析和比较,并结合我国干法后处理技术发展现状和设想,提出了我国干法后处理设施发展建议。 展开更多

关键词 乏燃料 干法后处理 高温化学 设施

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含铀废水中[UO_(2)(OH)_(m)(H_(2)O)_(n)]^(2-m)形态的模拟计算

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作者 曾秀琳 田孟克 +1 位作者 唐双凌 居学海 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期594-604,I0004,共12页

乏燃料含铀废水既是放射性污染物,也是可回收利用的铀资源。U(Ⅵ)在水溶液中的化学形态对其在环境中的迁移性和溶液的形态转化调控有重要意义。采用密度泛函理论方法计算研究铀酰离子与羟基和水形成配合物的结构和性质,求得优化几何构... 乏燃料含铀废水既是放射性污染物,也是可回收利用的铀资源。U(Ⅵ)在水溶液中的化学形态对其在环境中的迁移性和溶液的形态转化调控有重要意义。采用密度泛函理论方法计算研究铀酰离子与羟基和水形成配合物的结构和性质,求得优化几何构型、能量、形成过程和热力学性质。自发生成的6配位配合物中,羟基和水的配位数分别是4和2。直线型铀酰阳离子同羟基和水形成配合物,按Oyl-U-Oyl(Oyl表示酰基氧)角度不同,存在线型和“V”型两种构型。分子式相同时,铀酰基团的U-Oyl,键长随着Oyl-U-Oyl角度的减小而增长。随着OH^(-)和H_(2)O配体数增加,配合物的结构趋于笼状;当OH^(-)配体数为3或4时,倾向于生成“V”型铀酰配合物。逐级生成[UO_(2)(OH)_(m)]^(2-m)配合物时,开始释放出大量的能量,但是随着OH配位数增加,释放的能量急剧减少,直至吸收能量。而逐级生成[UO_(2)(H_(2)O)_(n)]^(2+)配合物时,则持续释放出少量能量;H2O配体数增加时有利于形成稳定配合物。生成[UO_(2)(OH)_(m)]^(2-m)(m<4)配合物的反应能自发进行;而生成[UO_(2)(OH)_(4)]^(2-)配合物的反应,仅线型[UO_(2)(OH)_(3)]^(-)生成“V”型[UO_(2)(OH)_(4)]^(2-)是自发过程。 展开更多

关键词 乏燃料 铀处理 铀酰离子 密度泛函理论 热力学性质

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核燃料后处理厂音叉式废树脂界面开关测量系统设计

5

作者 金珊 刘晓莉 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2024年第6期1133-1138,共6页

为适应核燃料后处理厂放射性废树脂界面实时监测需要,设计了音叉式废树脂界面开关测量装置,采用分体式管道叉传感器的废树脂界面信号测量方法,达到了实时监测的目的。现场应用测试表明,音叉式废树脂界面开关可以实现废树脂界面信号的检... 为适应核燃料后处理厂放射性废树脂界面实时监测需要,设计了音叉式废树脂界面开关测量装置,采用分体式管道叉传感器的废树脂界面信号测量方法,达到了实时监测的目的。现场应用测试表明,音叉式废树脂界面开关可以实现废树脂界面信号的检测,并具有测量精度高、耐辐射的特点,可在核燃料后处理厂中推广和应用。 展开更多

关键词 核燃料后处理厂 废树脂 音叉开关 界面信号

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核燃料循环设施锆屑火灾研究

6

作者 刘运陶 赵善桂 《核安全》 2024年第5期76-81,共6页

锆是核燃料元件包壳的制造材料,核燃料循环设施涉及锆包壳磨削、剪切等工序,机械加工产生的锆屑极易燃烧。国内外核燃料循环设施中,锆屑着火事件时有发生,对设施造成严重危害。核燃料循环设施的消防安全是整个核安全体系中至关重要的组... 锆是核燃料元件包壳的制造材料,核燃料循环设施涉及锆包壳磨削、剪切等工序,机械加工产生的锆屑极易燃烧。国内外核燃料循环设施中,锆屑着火事件时有发生,对设施造成严重危害。核燃料循环设施的消防安全是整个核安全体系中至关重要的组成部分,不仅包含常规消防相关内容,还涉及核安全。本文描述锆的燃烧特性,分析了典型案例,研究了国外相关安全准则,提出科学预防与合理设置灭火设施的建议,为降低核燃料循环设施锆屑火灾危害打下了基础。 展开更多

关键词 核燃料元件制造 后处理 锆屑 火灾

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中美核燃料循环设施核事故应急状态分级对比与探讨

7

作者 崔浩 陈鹏 +1 位作者 李冰 杨端节 《辐射防护通讯》 2024年第1期12-16,共5页

本文介绍了美国核管会(NRC)及中国核燃料循环设施应急状态分级发展的历史及现状,对比了中美核燃料循环设施应急状态分级的差异,并给出分析结果,建议对后处理设施开展完整的二级PSA研究,给出相关事故谱,为进行应急状态分级及应急行动水... 本文介绍了美国核管会(NRC)及中国核燃料循环设施应急状态分级发展的历史及现状,对比了中美核燃料循环设施应急状态分级的差异,并给出分析结果,建议对后处理设施开展完整的二级PSA研究,给出相关事故谱,为进行应急状态分级及应急行动水平制定提供充分的技术支撑。 展开更多

关键词 核燃料循环设施 应急行动水平 应急状态分级 乏燃料后处理设施

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熔盐电解法乏燃料干法后处理技术研究进展 被引量：17

8

作者 唐浩 任一鸣 +2 位作者 邵浪 钟毅 高瑞 《核化学与放射化学》 CSCD 北大核心 2017年第6期385-396,共12页

熔盐电解法是目前最有前途的干法后处理技术,适合于处理氧化物和金属等不同类型乏燃料。熔盐电解法主要包括四个核心流程,即首端处理、电解还原、电解精炼和提取以及废物处理。本文以国际上最新的研究进展为蓝本,综述熔盐电解法乏燃料... 熔盐电解法是目前最有前途的干法后处理技术,适合于处理氧化物和金属等不同类型乏燃料。熔盐电解法主要包括四个核心流程,即首端处理、电解还原、电解精炼和提取以及废物处理。本文以国际上最新的研究进展为蓝本,综述熔盐电解法乏燃料后处理技术的基本流程以及待解决的关键问题。 展开更多

关键词 乏燃料 干法后处理 核废物 熔盐电解 锕系元素

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我国核燃料后处理技术现状和发展 被引量：37

9

作者 叶国安 郑卫芳 +2 位作者 何辉 马敬 王健 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期75-83,共9页

本文归纳总结了我国后处理技术发展现状,结合我国核燃料循环技术发展路线分析了我国核燃料后处理技术发展需求,提出了下一步发展思路和要点。

关键词 核燃料循环 后处理 无盐试剂 荚醚 干法后处理 APOR流程

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后处理厂硝酸回收及放射性液体最小化的蒸发浓缩技术 被引量：14

10

作者 刘金平 何辉 叶国安 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期1-11,共11页

综述了蒸发浓缩工艺在后处理厂中的应用,其主要是用于硝酸和水的循环复用及放射性废液体积的最小化。主要在以下几个方面应用:第一,后处理过程产生的1AW、2AW和2DW废液硝酸浓度均较高,这些废液的蒸发浓缩过程中,为了减小蒸发器的腐蚀,... 综述了蒸发浓缩工艺在后处理厂中的应用,其主要是用于硝酸和水的循环复用及放射性废液体积的最小化。主要在以下几个方面应用:第一,后处理过程产生的1AW、2AW和2DW废液硝酸浓度均较高,这些废液的蒸发浓缩过程中,为了减小蒸发器的腐蚀,外加还原剂脱硝以控制硝酸浓度低于3mol/L、溶液温度低于100℃;第二,具有较高硝酸浓度的废液是草酸钚沉淀母液,其蒸发浓缩过程中不仅需要脱硝,还需要破坏溶液中的草酸根;第三,一些料液如1CU、2EU和2BP,硝酸浓度不高,可直接进行蒸发浓缩,无需脱硝。最后蒸发浓缩还可以处理后处理厂在启动、停车、去污、故障时产生的各种设计外的溶液。基于以上应用,蒸发浓缩技术被认为是简化和优化后处理厂的设计和操作,保证后处理厂灵活高效运行的重要技术。 展开更多

关键词 蒸发浓缩 脱硝 后处理废液 草酸破坏

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离子液体体系的萃取行为及其在乏燃料后处理中的应用前景 被引量：13

11

作者 刘海望 杨涛 +1 位作者 陈庆德 沈兴海 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期286-309,共24页

离子液体由于其特有的性质,在乏燃料后处理中的应用已受到广泛关注。本文综述了不同种类离子液体中多种萃取剂对乏燃料所含若干锕系元素及放射性裂片元素的萃取,重点分析了不同萃取体系的萃取效率、萃取选择性、萃取机理和反萃等关键问... 离子液体由于其特有的性质,在乏燃料后处理中的应用已受到广泛关注。本文综述了不同种类离子液体中多种萃取剂对乏燃料所含若干锕系元素及放射性裂片元素的萃取,重点分析了不同萃取体系的萃取效率、萃取选择性、萃取机理和反萃等关键问题。综合目前的研究成果,可发现:离子液体-萃取剂体系由于其独特的萃取机理,通常比传统萃取体系具有更高的萃取效率;一些萃取体系具有高选择性使其在乏燃料后处理中有很好的应用前景。在简要介绍阳离子交换机理、阴离子交换机理和中性复合物机理三种离子液体体系萃取机理的同时,重点总结了萃取中三相问题和协同萃取效应。本文还总结了液-液反萃、超临界CO2反萃和电化学反萃三种常见的反萃方法,讨论了各自的优缺点。本文最后对离子液体在乏燃料中的应用进行了总结与前景展望。 展开更多

关键词 离子液体 萃取 反萃 乏燃料后处理

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加速器驱动先进核能系统及其研究进展 被引量：12

12

作者 詹文龙 杨磊 +1 位作者 闫雪松 张勋超 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1809-1815,共7页

针对现有商业反应堆核燃料利用效率低和乏燃料安全处置难等问题,中国科学院原创性地提出了加速器驱动先进核能系统(ADANES)的概念。对ADANES进行了初步物理研究,对超导直线加速器、高功率散裂靶、堆芯结构材料、乏燃料处理和新型燃料制... 针对现有商业反应堆核燃料利用效率低和乏燃料安全处置难等问题,中国科学院原创性地提出了加速器驱动先进核能系统(ADANES)的概念。对ADANES进行了初步物理研究,对超导直线加速器、高功率散裂靶、堆芯结构材料、乏燃料处理和新型燃料制备等进行了大规模前期计算与关键参数实验,论证了系统的可行性。目前,加速器驱动嬗变研究装置已得到“十二五”国家重大科技基础设施的支持,计划于2019年动工。 展开更多

关键词 核燃料循环 加速器驱动先进核能系统 陶瓷反应堆 乏燃料处理 加速器驱动嬗变研究装置

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先进核燃料循环体系研究进展 被引量：27

13

作者 顾忠茂 叶国安 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2002年第2期160-167,共8页

概述了先进核燃料循环体系的概念 ,论述了目前后处理与分离

关键词 先进核燃料特环体系 研究进展 分离-嬗变 乏燃料后处理

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碱矿渣-粘土复合水泥固化模拟放射性泥浆的可行性研究 被引量：7

14

作者 李玉香 傅依备 +2 位作者 易发成 石荣铭 陈雅斓 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期311-317,共7页

实验研究了碱矿渣粘土复合水泥(AASCM)固化模拟放射性泥浆的可行性。结果表明:模拟泥浆掺量、水胶比对AASCM与模拟泥浆拌合物的流动度以及温度对拌合物的凝结时间影响较大,实验用阴离子的种类对凝结时间影响较小。该水泥应用于固化工程... 实验研究了碱矿渣粘土复合水泥(AASCM)固化模拟放射性泥浆的可行性。结果表明:模拟泥浆掺量、水胶比对AASCM与模拟泥浆拌合物的流动度以及温度对拌合物的凝结时间影响较大,实验用阴离子的种类对凝结时间影响较小。该水泥应用于固化工程时,宜在低于20℃的条件下施工。当胶砂比为1∶1、水胶比为0.45、模拟泥浆掺量为20%时,拌合物的流动度能满足施工要求,固化体的抗压强度满足GB14569.1—93要求,其固化体的浸出率较普通硅酸盐水泥的低。硅灰能够改善AASCM与模拟泥浆拌合物的和易性及降低其固化体的浸出率。 展开更多

关键词 碱矿渣-粘土复合水泥 模拟放射性泥浆 可行性 固化

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我国乏燃料后处理大厂建设的几点思考 被引量：23

15

作者 李金英 石磊 胡彦涛 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期204-210,共7页

本文在分析了国际乏燃料后处理设计思路、工艺流程、相关关键技术、建造过程和运营经验的基础上,结合我国乏燃料后处理技术现状以及相关配套,就我国乏燃料后处理大厂的建设提出初步的思考。

关键词 乏燃料 后处理大厂

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乏燃料后处理厂废气处理系统化学安全问题分析 被引量：2

16

作者 宋凤丽 刘志辉 +5 位作者 吕丹 赵善桂 张春龙 杨晓伟 刘新华 吴浩 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2015年第3期560-567,共8页

乏燃料后处理过程产生的放射性废气中含有多种属性差异较大的放射性核素,其处理方法各有特点。本文介绍了乏燃料后处理厂放射性废气中^(85)Kr、~3H、^(129)I、^(14)C的国外先进处理方法,重点论述了碘和氪的处理方法,分析了需要关注的化... 乏燃料后处理过程产生的放射性废气中含有多种属性差异较大的放射性核素,其处理方法各有特点。本文介绍了乏燃料后处理厂放射性废气中^(85)Kr、~3H、^(129)I、^(14)C的国外先进处理方法,重点论述了碘和氪的处理方法,分析了需要关注的化学安全问题,并讨论了相应的预防措施、探测手段和纠正措施,为商用后处理厂废气处理系统的设计和事故分析提供了参考和建议。 展开更多

关键词 后处理 废气 碘 氪 化学安全

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后处理有机相料液中Pu(Ⅳ)和硝酸的同时快速分析 被引量：4

17

作者 李定明 张丽华 +5 位作者 龚焱平 范德军 易宝山 陈强 吉永超 吴继宗 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期235-241,共7页

Pu（Ⅳ）和硝酸的测定在核燃料后处理厂工艺控制分析中占有重要的地位。采用自行研制的分析装置,利用Pu（Ⅳ）和硝酸的近红外吸收光谱,结合偏最小二乘回归（PLS）法,建立了后处理工艺有机相料液中Pu（Ⅳ）和硝酸含量的同时快速分析方法... Pu（Ⅳ）和硝酸的测定在核燃料后处理厂工艺控制分析中占有重要的地位。采用自行研制的分析装置,利用Pu（Ⅳ）和硝酸的近红外吸收光谱,结合偏最小二乘回归（PLS）法,建立了后处理工艺有机相料液中Pu（Ⅳ）和硝酸含量的同时快速分析方法。Pu（Ⅳ）及硝酸的浓度测量范围分别为0.15~15g/L、0.05~0.80mol/L,测量范围覆盖了后处理流程大部分的工艺点。料液中硝酸测量的相对标准偏差小于5%,Pu（Ⅳ）测量的相对标准偏差小于2%。模拟样品的分析结果通过t检验,Pu（Ⅳ）和硝酸的重加回收率均为95%~103%。 展开更多

关键词 近红外光谱 Pu(Ⅳ) 硝酸 同时快速分析 核燃料后处理

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Ti合金在核燃料后处理设备中的应用研究进展 被引量：7

18

作者 徐潇潇 邱绍宇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期57-59,72,共4页

主要介绍了 Ti 合金在核燃料后处理设备中的应用研究进展。开发 Ti 合金替代超低碳不锈钢作核燃料后处理设备用材料已成为后处理设备用材料的发展方向。目前 Ti-5Ta 钛合金已在日本东海村后处理厂进行了中试运行,它的综合性能评价较好,... 主要介绍了 Ti 合金在核燃料后处理设备中的应用研究进展。开发 Ti 合金替代超低碳不锈钢作核燃料后处理设备用材料已成为后处理设备用材料的发展方向。目前 Ti-5Ta 钛合金已在日本东海村后处理厂进行了中试运行,它的综合性能评价较好,在后处理环境中应用也最具前景。印度对其开发的 Ti-5%Ta-1.8%Nb 钛合金进行了腐蚀性能研究,结果表明它比普通低碳不锈钢和硝酸级不锈钢具有更好的耐蚀性。 展开更多

关键词 Ti-5Ta合金 Ti-5%Ta-1.8%Nb合金 腐蚀 核燃料后处理 硝酸 后处理设备 TI合金 应用 超低碳不锈钢 综合性能评价

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乏燃料干法后处理技术研究进展 被引量：52

19

作者 刘学刚 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第B07期35-44,共10页

本文介绍了近年来各国的干法后处理研究计划,对干法后处理技术路线、流程特点和发展现状进行了综述。

关键词 乏燃料 干法后处理

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乏燃料后处理设施核材料近实时衡算系统概念与设计 被引量：4

20

作者 何丽霞 程毅梅 杨群 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期591-599,共9页

为指导后处理设施设计阶段统一部署核材料衡算、在设施运行阶段实施近实时衡算、及时反馈工艺的运行状态和趋势并探知异常情况,保障核设施核材料安全,本文在开展乏燃料后处理设施核材料衡算评价及关键技术研究的基础上,深入调研分析了... 为指导后处理设施设计阶段统一部署核材料衡算、在设施运行阶段实施近实时衡算、及时反馈工艺的运行状态和趋势并探知异常情况,保障核设施核材料安全,本文在开展乏燃料后处理设施核材料衡算评价及关键技术研究的基础上,深入调研分析了核材料近实时衡算技术现状,梳理了Purex流程中核材料平衡区内过程监控的重要设备和先进仪器,以及一体化数据信息系统结构及其运行维护需求,提出我国开展乏燃料后处理近实时衡算技术研究的必要性和技术配置建议:结合传统的平衡区划分及关键测量点设置方式,以核材料重要量为目标,增补适宜的在线监控点和战略观察点,采用模型开发验证、分析方法优化评估、信息系统整合技术,在后处理设施全寿命周期内统筹管理控制Purex工艺中设备、管道、阀门、储槽中的核材料,达到近实时衡算目标。 展开更多

关键词 乏燃料后处理 核材料衡算 核材料管制 近实时衡算 过程监控 异常探知

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