乏燃料指的是在覈反應堆中經中子轟炸發生核反應後，燃耗深度已達到設計卸料燃耗，從堆中卸出且不再在該反應堆中使用的核燃料組件中的核燃料。由上述定義可知，核燃料在反應堆中只反應一部分，便需要更換新的燃料（利用率甚至低至1%），其中含有大量未反應完的鈾-235以及反應生成的鈈-239（核武器材料）等具有高度使用價值的放射性元素。因此，各國往往將其中的鈾、鈈萃取出來，再對剩餘的廢料進行處理。乏燃料部分元素的半衰期可達幾十萬年，目前，各國主要採取兩種方式處理乏燃料。

第一種方式是一次性通過長期處置，亦稱開式燃料循環，與垃圾直接填埋相似，多用於美國、加拿大、北歐國家。首先將乏燃料進行溶解、液化，將其與玻璃、水泥一起進行固化，科學家們尋找地質條件合適的地下深井（一般是鹽礦或人工挖掘的井），將廢料儲存至地下3~5千米處。此法成本低、簡單，但後患無窮（自然災害、恐怖襲擊等）。

另一種方式是閉式燃料循環，多用於法國、日本、中國、俄羅斯等國家。通過質子轟擊的方式對乏燃料進行再反應，將幾十萬年半衰期的元素核裂變成半衰期為幾百年的化學元素，再送到設計壽命較長的儲存設施進行存放，那麼後續的處理只需要考慮幾百年的時間維度。此法成本較高、步驟複雜、法國的技術比較成熟，即便如此，目前的技術尚未能夠完全保證裂變後產生的物質。

乏燃料後處理方式有哪些？

據瞭解，當今有核國家乏燃料處理方式有三種：一是送往後處理設施，從廢物中回收其中所含的鈾和鈈，二是存放在中間貯存設施，三是放入地質處置庫進行最終處置。

目前，世界範圍內的大多數乏燃料都貯存在其來源地的核電廠。根據選定的處置路線，最終處置庫可能因此接收未經處理的乏燃料，或一般廢物，或兩者都接收。處置庫是用於處置乏燃料等核材料的地下裝置，通常位於地面以下數百米深處，能夠確保放射性核素與生物圈長期隔離的穩定地質構造中。

據悉，國際上核燃料循環分為閉式核燃料循環和一次通過式核燃料循環兩種技術路線。閉式核燃料循環是指回收乏燃料中的鈾、鈈等易裂變材料以及可以利用的次錒系元素等物質，易裂變材料再加工製造成核燃料組件，其他放射性核素作為廢物最終處置；而一次通過式核燃料循環是指將乏燃料作為放射性廢物直接最終處置。

我國自上世紀80年代啟動高放廢物深地質處置的研發工作，目前正開展深地質處置庫選址和地下實驗室建造等工作，並計劃於本世紀中葉建成並運行深地質處置庫，以確保能夠及時接收高放固體廢物。

目前，採取一次通過式技術路線的國家有瑞典、加拿大、西班牙和美國；採取閉式循環技術路線的國家，有中國、法國、英國、俄羅斯、日本和印度。

事實上，現在世界上的大多數乏燃料並沒有採用這兩種處理方式，而是處於暫存的狀態，分為在堆貯存和離堆貯存兩種。

有核大國處理乏燃料的現狀

全世界掌握了乏燃料後處理技術的國家有9個：法國、俄羅斯、英國、印度、日本、美國、比利時、德國、中國。

法國擁有世界上最大的輕水堆乏燃料後處理能力設施，即由AREVA公司運營的UP2-800和UP3工廠。這兩個後處理廠總的運行能力達到 1700tU/a。後處理能力不僅滿足國內需求，同時能夠為日本、西班牙、瑞典等其他國家提供服務。

英國兩個主要核燃料後處理廠都在塞拉菲爾德。塞拉菲爾德鎂諾克斯燃料後處理廠（B205）處理鎂諾克斯核電站產生的乏燃料，處理能力為 1500tHM/a； 塞拉菲爾德的 THORP 後處理廠處理改進型氣冷堆（AGR）和壓水堆（PWR）卸出的乏燃料，其處理能力為 1200tHM/a。

俄羅斯核電站每年卸出的乏燃料約為 710tU，其唯一的後處理廠是由瑪雅克化學聯合體經營的RT-1廠，處理能力為 400tU/a。俄羅斯正在制定乏燃料管理聯邦法規，以便為乏燃料安全管理奠定法律基礎。同時，俄羅斯國家原子能公司也在著手建立乏燃料安全管理相關機制。

印度在世界上是第三個建成普雷克斯（PUREX）水法後處理流程（用磷酸三丁酯萃取法從輻照核燃料中回收鈾、鈈的一種化工過程）的國家，世界上唯一對坎杜堆乏燃料進行後處理的工廠也在印度。目前有3個後處理廠正常運行，最早的特朗貝中試廠處理能力60t/a，後建成的塔拉普爾後處理廠（PREFRE 1和PREFRE 3B）主要處理重水堆燃料，處理能力分別是150t/a、200t/a。

日本東海村工廠的設計處理能力為270t/a，而其每年僅處理大概10t。該工廠1981年正式運行，迄今為止對日本各電力公司的約1100噸乏燃料進行了後處理。2014年9月，日本原子能開發機構宣佈，因要滿足新安全標準所需投資過大，決定廢棄東海村後處理設施。日本核燃料有限公司（JNFL）擁有並經營6個所村商業後處理廠，該工廠的設計處理能力為800t/a，因為福島核事故的影響，該工廠的正式運營一拖再拖，始終沒有啟動。

美國後處理研究工作一直很活躍，但時至今日沒有商業後處理廠運行。2006年美國提出了全球核能合作夥伴（GNEP）計劃，決定恢復包括後處理和快堆在內的核燃料閉式循環方案。然而，儘管21個國家已簽署了這份協議，該協議卻受到越來越嚴格的審查。美國國會削減了該項目的資金，能源部也推遲了該計劃的實施。

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