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1 核能发电与核燃料循环概述1

1.1 核能的来源1

1.2 核电反应堆概述6

1.3 世界核电发展概况10

1.4 核燃料循环的意义14

1.5 核燃料循环的基本过程18

1.6 各国核燃料循环路线的选择23

参考文献26

2 铀资源提取及铀浓缩27

2.1 世界铀矿资源27

2.1.1 概论27

2.1.2 铀资源的分类和分布29

2.1.3 铀的矿物与矿床30

2.1.4 铀矿的生产35

2.1.5 铀的供需37

2.2 铀矿的勘探、开采、冶炼39

2.2.1 铀矿的地质勘探39

2.2.2 铀矿石开采39

2.2.3 铀的冶炼42

2.3 铀的转化48

2.3.1 铀的转化工序48

2.3.2 世界各国的铀转化技术51

2.3.3 后处理回收铀的转换56

2.4 铀的浓缩58

2.4.1 概论58

2.4.2 铀浓缩的方法60

2.4.3 世界铀浓缩工厂65

参考文献69

3 核燃料制造71

3.1 核燃料元件的基本结构72

3.1.1 对燃料元件的要求72

3.1.2 燃料元件的基本结构75

3.1.3 核燃料物态的选择79

3.1.4 包壳材料的选择81

3.1.5 燃料元件的质量保证和质量控制82

3.2 轻水反应堆燃料83

3.2.1 轻水堆燃料的制造83

3.2.2 MOX燃料的制造87

3.3 快中子堆燃料89

3.3.1 快堆用MOX燃料的特征90

3.3.2 快堆用MOX燃料的制造91

3.3.3 MOX燃料制造工序的安全管理94

3.3.4 快堆MOX燃料制造技术的展望95

3.4 高温气冷堆燃料96

3.4.1 高温气冷堆燃料的特征96

3.4.2 高温气冷堆燃料的制造97

3.4.3 高温气冷堆技术开发的展望98

参考文献98

4 乏燃料的性状及管理99

4.1 乏燃料的组成及性质99

4.1.1 核裂变产物的放射能99

4.1.2 锕系核素的放射能113

4.1.3 燃料循环方式对乏燃料性质的影响121

4.2 乏燃料运输126

4.3 接收乏燃料137

4.4 乏燃料的贮存142

4.4.1 湿法贮存145

4.4.2 干法贮存151

4.4.3 乏燃料贮存技术比较157

4.4.4 世界各国的贮存现状158

4.4.5 贮存工艺设计原则和技术措施163

4.4.6 乏燃料贮存的长期健全性165

4.5 乏燃料运输和贮存过程中的事故、事件与经验教训166

参考文献169

5 乏燃料后处理技术发展状况171

5.1 后处理的重要性171

5.2 后处理工艺的主要特征177

5.3 后处理的历史回顾179

5.4 后处理分离技术181

5.4.1 磷酸铋沉淀法181

5.4.2 溶剂萃取法183

5.4.3 分离技术的变迁与发展188

5.5 世界后处理工厂概况191

5.6 主要核能国家后处理工业及发展概况195

5.6.1 美国195

5.6.2 法国197

5.6.3 英国199

5.6.4 欧洲其他国家201

5.6.5 日本202

5.6.6 俄罗斯203

5.6.7 印度205

5.6.8 中国207

5.7 日本后处理技术的经验及教训207

5.7.1 概述207

5.7.2 日本相关后处理主要设施209

5.7.3 委托海外后处理213

5.7.4 六所村后处理工厂的设计213

5.7.5 六所村后处理工厂的试验运行216

5.7.6 六所村后处理工厂的主要故障及对策217

参考文献222

6 PUREX后处理工艺技术225

6.1 PUREX流程的基本构成225

6.2 乏燃料组件的首端处理227

6.2.1 乏燃料组件的冷却227

6.2.2 乏燃料组件的切断229

6.2.3 乏燃料的溶解234

6.2.4 溶解液的调制241

6.3 溶剂萃取分离244

6.3.1 溶剂萃取的基础知识244

6.3.2 TBP萃取分离的基本原理254

6.3.3 铀和钚共去污264

6.3.4 铀／钚分离269

6.3.5 铀净化循环及铀尾端276

6.3.6 钚净化循环及钚尾端280

6.3.7 污溶剂洗涤与溶剂复用288

6.3.8 萃取分离器292

6.4 后处理工艺安全及核保障措施300

6.4.1 火灾和爆炸的防止300

6.4.2 临界的防止301

6.4.3 屏蔽和密封301

6.4.4 后处理设施的核保障措施302

6.5 后处理厂辐射防护307

6.5.1 辐射安全措施307

6.5.2 辐射源及屏蔽310

6.5.3 辐射剂量限值311

参考文献312

7 放射性废物管理及处理313

7.1 核废物管理概述313

7.2 核废物的来源314

7.2.1 核燃料循环前段315

7.2.2 反应堆运行317

7.2.3 核燃料循环后段318

7.3 核废物的分类324

7.4 低放废物处理327

7.4.1 放射能释放的降低对策327

7.4.2 低放废物的减容329

7.5 高放废物处理332

7.5.1 高放废物处理特点及其概述332

7.5.2 高放废液的预处理334

7.5.3 高放废液固化344

7.6 反应堆退役361

7.6.1 概述361

7.6.2 退役技术362

7.7 放射性废物的处置367

7.7.1 概述367

7.7.2 地质处置368

7.7.3 低放废物的管理与处置371

参考文献375

8 先进核燃料循环研究进展377

8.1 先进核燃料循环体系的概念377

8.2 先进后处理技术的必要性379

8.3 先进水法后处理技术381

8.3.1 PUREX流程的改进研究381

8.3.2 利用新型萃取剂的萃取技术385

8.3.3 其他湿法后处理新技术388

8.3.4 MA分离技术393

8.3.5 FP分离技术403

8.3.6 水法分离技术概括403

8.4 干法后处理先进技术408

8.4.1 干法分离的原理和特征408

8.4.2 金属燃料熔盐电解后处理技术408

8.4.3 基于活性Al阴极的干法后处理方法411

8.4.4 氧化物燃料熔盐电解后处理技术413

8.4.5 干法分离技术概括415

8.5 干法／湿法相结合的后处理流程416

8.5.1 日立的FLUOREX流程416

8.5.2 上海交通大学的FluoMato流程417

8.5.3 日本东芝的Aqua·Pyro流程420

8.6 钍铀循环体系421

8.6.1 钍铀循环的意义及特征421

8.6.2 钍铀循环的水法后处理423

8.6.3 钍铀循环的干法后处理425

8.7 嬗变技术概述427

8.7.1 利用快中子堆进行嬗变428

8.7.2 利用ADS进行嬗变428

参考文献430

索引433