等效天然铀学术资讯 - 科技工作者之家

”等效天然铀“燃料方案是指将后处理铀与贫铀按一定比例混合后制成核燃料组件，其铀-235含量与天然铀相当。等效天然铀燃料是一种与天然铀在中子物理学上等小的回收铀燃料，可实现压水堆回收铀在重水堆上经济高效利用，将铀资源利用率总体提高20%左右。这一方法简化了很多问题，国内已有的技术基础完全具备”等效天然铀“加工条件，制造、运输和使用都不存在技术问题，可以达到投资规模最小化。

我国是世界上少数几个既有压水堆又有重水堆和后处理的国家，结合重水堆相关的工业基础研究，我国首先选择了”等效天然铀“的燃料方案，开辟出一条回收铀工程应用的渐进式新路，这在国际上也具有开创性。

重水堆利用压水堆乏燃料后处理后的回收铀两种可行的方案：

回收铀和贫铀合成与天然铀燃料等效的燃料，建成等效天然铀；

直接利用回收铀，相当于低浓缩铀。两种利用方式比较列于表。从表可见，直接利用回收铀效果更好，安全性更高，但设计和取证的难度较大，工程投资大。

2008年，秦山三核联合加拿大原子能公司、核动力院以及中核北方燃料公司共同开展了回收铀在重水堆中利用的技术研发项目。2009年回收铀研发项目被国防科工局列入国家核能开发项目，年底国家核安全局批准秦山三核关于等效天然铀燃料入堆示范验证的申请。2010年，国防科工局将”等效天然铀技术研发和入堆示范验证项目“列入国家”十二五“核能开发项目。同年3月，等效天然铀棒束正式装入秦山三期核电站的堆芯，开始了示范性验证试验。2013年，国家能源局将”压水堆回收铀的在商用重水堆全堆应用项目“列入国家能源自主创新项目，重水堆对回收铀的经济高效利用向产业化迈进。

回收铀燃料元件生产线改造工作完成后，预计2016年年底可实现全堆应用。一旦全堆应用实施后，秦山三核两台重水堆（每台70万千瓦）每年将消耗150吨铀-235含量为0.858%的回收铀。一座处理能力为800吨/年的后处理厂将可以同时提供8~10个重水反应堆机组（按每台70万千瓦计）所需的回收铀。

等效天然铀燃料设计
等效天然铀采用成熟的原件燃料结构，仅燃料芯块材料改为等效天然铀，芯块结构不变。为确保该类型回收铀燃料与天然铀燃料的等效，要求能按现有重水堆燃料制造要求制造；与天然铀燃料的发电能力相同；堆芯特性参数保持一致，堆芯安全水平不得降低；放射性在可接受的水平。

考虑到回收铀的铀组分随堆型、燃料初始富集度、燃耗、乏燃料的冷却时间等因素而差异明显，同时还残存一定量的锕系元素和裂变产物。经分析，回收铀中残留的Am、Pu和Np等杂质对燃料的机械、物理、热工等性能无影响，且大多化学杂质含量低于天然铀原料，可通过重水堆燃料生产线的现有萃取装置来去除。对于铀组分差异问题，必须精确调整回收铀和贫铀的混合比例，以实现等效天然铀燃料与天然铀燃料的核特性等效。为此，基于一阶输运微扰理论，开发了一套混合比计算方法。燃料制造过程中严格按照混合比进行回收铀的加料和混料，以生产出合格的等效天然铀粉末。

重水堆燃料生产厂家在现有重水堆燃料生产线的基础上，增加湿法混料设备，按上述原则混料并制造出26根合格的等效天然铀燃料棒束，棒束情况与天然铀燃料相当。对等效天然铀燃料棒束的放射性水平进行了检查，约为天然铀燃料的2.5倍。

随堆示范验证情况

安排24根等效天然铀燃料棒束装入2个通道中进行随堆示范验证。通道按以下原则选择：在高功率区，分别在2个不同的环路上，通道的破损检测信号有效，且该通道无杂质磨蚀的记录。根据上述原则，确定了17个备选通道。

根据秦山2台重水堆机组的换了具体情况，最终确定在M05和M16通道中进行随堆示范验证。2010年3月22日，首次对两通道进行等效天然铀燃料装料，装入12根等效天然铀燃料棒束，并从M05通道换出4根等效天然铀燃料棒束。2011年3月30日，2个通道的等效天然铀燃料棒束全部卸出堆芯，转移到乏燃料水池冷却待检。

辐照考验期间，累计24个等效天然铀棒束进入堆内进行辐照考验。经辐照，最大卸料燃耗为217.9MW·h/kgU，涉及等效天然铀的3次卸料操作对应的标准换料方式平均卸料燃耗依次为182.472MW·h/kgU、176.0438MW·h/kgU和179.5125MW·h/kgU。由燃耗情况可见，等效天然铀棒束在堆内的发电能力与天然铀棒束相当。总体来看，试验期间气体裂变产物量一直处于极低的水平，缓发中子计数保持平稳，表明未出现包壳破损情况。

对辐照后的等效天然铀燃料进行水下检查。水下检查主要检查乏燃料棒束的机械完整性，如变形、掉块、端板脱落、包壳和焊接裂缝、凹痕、过度腐蚀、包壳塌陷、环脊、异常沉积物或磨蚀等。目前已完成全部等效天然铀燃料和上一循环（通道内全部为天然铀燃料）的天然铀乏燃料棒束的水下检查。检查结果显示，等效天然铀燃料和天然铀燃料在堆内辐照后机械完整性均保持良好，未发现辐照后的等效天然铀燃料与天然铀燃料有何不同。

这是国际上首次回收铀燃料棒束入堆示范试验，取得了令人满意的试验效果。确认现有的天然铀重水堆燃料生产线稍加改造即可满足等效天然铀的生产要求；等效天然铀燃料性能与天然铀燃料无明显区别，等效天然铀在重水堆推广应用不存在技术障碍；利用相同量的回收铀，在重水堆中可比在压水堆中多发电32%。

以美国为例，政府在《原子能法》和《核废物政策法案》中设立了核废物基金，基金来源于放射性废物的生产者和所有者，以确保与废物处置有关的活动费用由他们支付。目前，几乎所有需要处置的商业乏燃料都归运营核电站的电力公司所有。由于用于乏燃料集中处置的尤卡山处置库计划背终止，目前美国正在考虑兴建中央离堆贮存设施以集中管理目前暂存在核电厂址内的乏燃料。

乏燃料基金管理现状“2003年10月1日，我国《中华人民共和国放射性污染防治法》正式实施，该法规第二十七条规定”核设施的退役费用和放射性废物处置费用应当预提，列入投资概算或者生产成本。核设施的退役费用和放射性废物处置费用的提取和管理办法，由国务院财政部门、核设施主管部门规定。“该法规的出台，标志着我国政府将核设施退役及放射性废物处置工作提升至国家爱层面的高度。

随着我国核电的发展，乏燃料管理问题日益突出。2010年7月10日，为促进核电事业发展，规范核电站乏燃料处理处置基金的征收、使用和管理，财政部、国家发改委、工业和信息化部根据国务院批示精神，联合印发了”关于印发《核电站乏燃料处理处置基金征收使用管理暂行办法》“（财综[2010]58号，以下简称《乏燃料基金管理办法》）。该办法就核电站乏燃料处理处置基金（以下简称”基金“）的性质、征收标准、用途及使用管理等四个方面做了明确说明：

基金的性质

基金属于政府性基金，收入全额上缴中央国库，按照”收支两条线“原则纳入中央财政预算管理。

基金的征收标准

凡投入商业运行5年以上的压水堆核电站分年度按照实际上网销售电量，以0.026元/千瓦时征收基金。财政部会同国家发改委、工业和信息化部、国家能源局、国防科工局等部门根据核电发展规模及乏燃料处理处置资金需求的变化，适时调整征收标准。

乏燃料处理处置基金由财政部驻核电厂所在省、自治区、直辖市、计划单列市财政监察专员办事处（以下简称专员办）负责征收，并实行直接缴库。核电厂向所在地专员办申报上年实际上网销售电量和应缴纳的乏燃料处理处置基金。专员办对申报进行审核，并向申报企业开具《非税收入一般缴款书》。核电厂按照专员办开具的《非税收入一般缴纳书》所确定的缴款额足额按时上缴基金。若无正当理由拖欠缴纳乏燃料处理处置基金，从逾期之日起按日加收滞纳金额1%的滞纳金。滞纳金纳入乏燃料处理处置基金收入管理。

基金的用途

基金用于乏燃料运输、乏燃料离堆贮存、乏燃料后处理（含燃料后处理中试厂进行的商用核电站乏燃料后处理）、乏燃料后处理产生的高放废物的处理处置、乏燃料后处理厂的建设、运行、改造和退役、乏燃料处置的其他支出。

基金优先安排乏燃料运输、离堆贮存、后处理及高放废物处理处置等支出、再安排乏燃料后处理厂建设、运行、改造和退役等支出。

基金的使用管理

乏燃料处理处置基金年度使用计划由国家发改委、工信部、国家能源局、国防科工局财政部确定。乏燃料处理处置基金具体项目的安排使用由国防科工局负责，其中大型商用核电站乏燃料后处理厂建设项目资金的安排使用由国家发改委会同国家能源局负责。

2014年，为了规范核电站乏燃料处理处置基金项目管理，明确各方责任，推动核电站乏燃料处理处置工作顺利进行，国防科工局发不了《核电站乏燃料处理处置基金项目管理办法》，就基金的用途、管理职责、项目申报与审批、基金项目年度计划与预算、项目组织实施、财务决算与项目验收、财务管理、奖励与惩罚等八个方面做了规定。

（1）用途

核电站乏燃料处理处置基金属于政府性基金，专项用于核电站乏燃料处理处置。具体适用范围包括：乏燃料运输；乏燃料离堆贮存；乏燃料后处理（含乏燃料后处理中试厂进行的商用核电站乏燃料后处理）；乏燃料后处理所产生的高放废物处理处置；乏燃料后处理厂的建设、运行、改造和退役；乏燃料处理处置的其他支出。第三条基金项目预决算和经费使用管理按照财政部有关规定执行。第四条基金项目中涉密事项按照国家相关保密管理规定的要求执行。

（2）管理职责

国防科工局负责基金项目的管理。主要职责是：会同财政部编制和发布基金项目规划；编制下达基金项目年度计划；负责基金项目的审批、监督检查、审计、验收与后评估；承担基金项目范围内乏燃料管理的监督责任；负责基金项目执行过程中的重大事项协调。

项目承担单位的上级单位承担本系统基金项目的管理和项目范围内乏燃料管理职责。主要包括：组织所属项目承担单位履行相关乏燃料管理责任，并进行监督检查；组织编制及报送所属单位基金项目规划建议及年度计划建议；审查所属单位基金项目申报文件并及时报送；组织所属单位基金项目的实施，并对实施情况进行监督检查；组织编制及报送所属单位基金项目预算和财务决算；国防科工局委托的其他事项。

项目承担单位具体负责基金项目的实施管理和项目范围内的乏燃料管理。主要职责是：承担本单位基金项目范围内相关乏燃料管理的直接责任；编制及上报本单位基金项目规划建议；编制及上报本单位基金项目申报文件；编制及上报本单位基金项目年度计划建议；编制及上报本单位基金项目预算和财务决算；负责本单位基金项目实施和日常管理；负责本单位基金项目验收的申请和准备。

国防科工局组织成立专家委员会，协助开展战略和规划研究、项目评审、检查和验收工作。

（3）项目申报与审批

基金项目实施专项规划管理。专项规划分为近期规划和中长期规划，近期规划的规划期为5年，中长期规划的规划期为10年。项目承担单位的上级单位根据实际需求，提出本部门基金项目规划建议。国防科工局会同财政部组织编制基金项目规划，用于指导项目的申报与审批。规划期内，如确需要，国防科工局可直接向有关项目承担单位的上级单位下达运输及贮存等工作任务。

基金项目分为乏燃料运输、设施建设、设施运行、设施退役四类。重大设施建设项目的前期工作可作为基金项目申报，视同设施建设类项目管理。各类项目申报文件的格式及要求按国防科工局有关规定执行。用于乏燃料处理处置其它支出的项目，由国防科工局商财政部研究办理。

（4）基金项目年度计划与预算

基金项目年度计划按照以下程序确定：项目承担单位根据批复的项目建议书、可行性研究报告等（运输类和设施运行类项目完成方案批复、设施建设类和退役类项目完成可行性研究报告批复），提出本单位基金项目下年度计划建议；项目承担单位的上级单位汇总基金项目年度计划建议，并于每年7月31日前编制本系统基金项目年度计划建议报国防科工局。

国防科工局审核项目承担单位的上级单位基金项目年度计划建议，于9月30日前提出基金项目年度计划，商财政部确定后下达项目承担单位的上级单位。根据基金项目年度计划，项目承担单位的上级单位提出下一年度经费预算建议，按照部门预算管理程序报财政部审批。

项目承担单位的上级单位与项目承担单位应严格遵照下达的基金项目年度计划执行。执行过程中因出现重大情况必须调整的，项目承担单位的上级单位应于当年8月15日前向国防科工局上报基金项目本年度计划调整申请，国防科工局综合平衡后，于当年8月31日前向财政部提出预算调整建议。

（5）项目组织实施

项目承担单位按照有关规定，依据批复要求和年度计划，做好项目实施过程中的进度、质量、安全和资金的管理。

项目承担单位的上级单位应按照项目批复和有关规定，指导、督促本部门项目承担单位完成项目任务，及时协调处理各种问题，定期对本系统的项目执行情况进行监督检查。

国防科工局定期或不定期组织对项目进展、预算执行和经费使用情况进行监督检查。

对于不能按批复要求完成的项目，项目承担单位应及时通过项目承担单位的上级单位，向国防科工局报送终止、撤销或调整的申请。

（6）财务决算与项目验收

大型设施建设和设施退役类项目完成后6个月内，其他项目完成后3个月内，项目承担单位编制财务决算，国防科工局组织对项目财务决算进行审计，并下达审计决定或出具审计意见。投资1亿元以下（含1亿元）项目的财务决算，财政部授权国防科工局审批；投资1亿元以上项目，经项目承担单位的上级单位初审后报国防科工局审核，国防科工局提出审核意见后报财政部审批。

基金项目由国防科工局或委托项目承担单位的上级单位组织验收。项目验收实行计划管理，乏燃料运输和设施运行类项目应在批复周期结束后一年内完成验收。设施建设、设施退役及其他类项目应在项目批复周期内完成验收。

项目承担单位的上级单位应于每年12月31日前向国防科工局报送本系统下年度应验收的项目建议；不能按期验收的，应向国防科工局提交延期申请。国防科工局于每年3月31日前下达当年项目验收计划，明确验收时间、验收组织部门等。国防科工局根据基金项目实施具体情况，适时组织开展后评估工作。后评估的结论作为今后安排乏燃料处理处置项目的重要参考依据。

（7）财务管理

项目承担单位应严格执行国家有关财经法规、制度，建立健全内部控制制度，严格按照批复内容建账核算。项目经费必须专项核算，专款专用。项目承担单位的财务部门要协助监督项目经费的使用，发现问题及时予以纠正，接受单位审计部门和上级部门的监督检查。

（8）奖励与惩罚

项目实施成效显著的，国防科工局对有关单位和个人给予表彰。项目实施过程中，发生重大质量和安全事故，违反经费使用、财务和审计制度，发生重大失泄密事件等问题，按国家有关法律法规办理。

本词条内容贡献者为:

李炜炜 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心