乏燃料冷卻

從反應堆卸出的乏燃料通常都要存放一段時間才加以處理，這個過程稱為乏燃料元件的“冷卻”。冷卻一般放在特殊設計的水池中進行。設計水池要考慮保證臨界安全，及時導出裂變產物釋放的熱量和水輻解產生的H₂、O₂等許多安全和工程問題。

基本介紹

• 中文名：乏燃料冷卻
• 冷卻設備：特殊設計的水池

一、乏燃料為什麼需要冷卻

輻照燃料元（組）件的比放射性活度很高，現代輕水堆燃料組件在停堆的瞬間（約1秒後）具有10000-15000TBq/kgU的比放射性活度，一天后仍有1000-1500TBq/kgU的比放射性活度。這樣強的放射性很難處理，因為強射線會通過輻射分解，破壞水法後處理過程中使用的有機試劑，使工藝過程不穩定，而且操作組件運輸也有困難。

二、乏燃料冷卻的作用

1.降低乏燃料放射性水平

乏燃料中的數百種裂變產物，大部分都是放射性核素，且產率和半衰期各不相同。經過冷卻可使占乏燃料中絕大部分放射性的短壽命核素衰變掉，使毒性大且易於揮發的、容易造成環境污染的碘-131衰變掉，從而大大降低乏燃料的放射性水平。這不僅可以降低後處理過程的防護費用，而且對水法後處理過程還大大減少輻射對有機試劑的講解破壞作用。

2.保證轉換生成的易裂變材料的收率

欲使可轉換核素吸收中子後生成的中間產物（²³⁹Np、²³³Pa）完全衰變為有用的易裂變核素²³⁹Pu、²³³U，必須要有足夠的冷卻時間，從而確保回收核素的純度和回收率。

3.使放射性很強的鈾或釷同位素（如²³⁷U、²³⁴Th等）衰變

若不把這些核素衰變掉，在後處理過程中又不能把它們與鈾或釷分離，結果得到的鈾或釷產品的放射性就會大大超過天然鈾或釷的放射性水平，給這些回收產品的後續加工和再利用造成困難。此外²³⁷U的衰變產物²³⁷Np是一種需要在後處理過程中加以回收的重要超鈾核素，所以為了保證²³⁷Np的收率，也需要讓²³⁷U絕大部分衰變為²³⁷Np。

三、冷卻時間

一般生產堆燃料典型的冷卻時間為90-120d；動力堆乏燃料的冷卻時間為150-180d；快堆乏燃料放射性核素衰變而產生的釋熱比功率高、易裂變核素含量高，從經濟角度考慮，必須在儘可能短的時間內，完成快堆乏燃料的冷卻、後處理和元件的再製造過程，早期希望冷卻30d，目前傾向於冷卻50-60d。以上是後處理工廠設計作為依據的最短冷卻期，實際後處理過程中由於各種原因，都要超過這些天數。