基本介紹
- 中文名：鈽鈾氧化物混合燃料
- 外文名：mixed oxide fuel
- 優點：提高資源的利用率
- 作用：輕水反應堆燃料組件
- 簡寫：MOX燃料
意義,要求說明,組成結構,
意義
可以提高資源的利用率，解決核燃料資源不足的問題。MOX燃料用作輕水反應堆燃料組件在當前是必要的，具有現實意義。大量的研究和實驗證明，換裝1/3的MOX組件，反應堆運行是安全的，技術上是可行的。與原來用UO2燃料相比。降低組件製造費用約30%，可見此舉經濟上是有競爭力的。因此，許多發展核電的國家，當核電能力達10000MW時，就將MOX燃料用於LWR的問題提至議事日程。
MOX燃料是一種核燃料，它包含多個可增殖的可衰變氧化物，特別是PuO2（氧化鈽）與UO2（氧化鈾）的混合燃料（UO2來源廣泛，包括天然的、經過再加工的，以及核廢料當中的）。鈽是一種自然界不存在的人造放射性同位素，鈾燃料在反應堆中燃耗時會產生鈽。在核燃料循環中，如何有效合理地利用鈽，一直是原子能和平利用的重要任務。最初利用鈾的鏈式反應生產鈽是為了軍事目的，即生產核武器。但隨著高富集鈾生產技術的發展以及鈽量的增加，鈽除用於製備核武器外，還可以製成核燃料，用作和平目的，其中最有效的利用就是鈽鈾混合氧化物燃料，即MOX燃料。MOX可以利用乏燃料中的鈽。一般情況下，乏燃料中鈽的含量為1%，其中2/3的物質具有放射性，鈽239占50%，鈽241占15%，每年全世界大約有70噸可用來生產MOX燃料的鈽被當作核廢料傾倒。有統計數據表明，鈽的單次循環利用可以將鈾原料的利用率提高12%，而如果將核廢料中的鈾也循環利用，那么利用率將提高22%。 快堆中常用的核燃料是鈽239，而鈽239發生裂變時放出來的快中子會被裝在反應區周圍的鈾238吸收，又變成鈽239。這就是說，在堆中一邊消耗鈽239，又一邊使鈾238轉變成新的鈽239，而且新生的鈽239比消耗掉的還多，從而使堆中核燃料變多，實現增殖。目前，各國發展的主要是用MOX作燃料，用液態鈉作冷卻劑的快中子增殖堆，它的倍增時間是30多年。也就是說，只要添加鈾238，每過30多年，快堆核電站就可翻一番。理論上快堆可以將鈾238、鈾235及鈽239全部加以利用，並將鈾的利用率提高到60%-70%，比熱堆中的壓水堆高140倍，比重水堆高70倍以上。
要求說明
發展MOX燃料是實施核燃料閉式循環戰略的必然要求。現在除美國等少數國家採取一次性通過外，其他國家都計畫進行後處理。我國也計畫對乏燃料進行後處理，這樣可以回收可裂變的鈽和鈾。通常反應堆卸出的乏燃料中存留有約1%的鈽，其中的2/3就是Pu-239。全世界每年產生近100t存留於乏燃料中的鈽。鈽的再循環使從最初的鈾得到的能源增加約17%，如果對鈾也進行再循環，這一數字將達到約30%。
發展MOX燃料有利於保護環境。核電站產生乏燃料，其中包含較高的長壽命放射性廢物。Pu、Np、Am、Cm等錒系核素和長壽命裂變產物（LLFP）構成了對地球環境主要的長期放射性危害。如果採取後處理閉式方式，將乏燃料中的U、Pu提取出來進行再循環利用，則7個U02燃料組件生成1個MOX組件和一些玻璃固化高放廢物，其結果是使乏燃料處置的體積、數量和費用的下降約65%.核廢物的體積和放射性都將大大減小。
組成結構
MOX燃料是由7%的鈽和93%的高濃度鈾238混合製成的。設計的巧妙之處在於，將核廢料里的鈽以及自然儲備更多的鈾238給利用了起來。當中子撞擊鈾238時，會轉變為鈽239，而鈽239最終又會衰變成鈾235——這樣就把稀缺燃料鈾235給“加工”了出來。MOX的優點是通過添加少量的鈽，使得這個循環能更好的進行，可裂變燃料的濃度更容易增大。如果控制合理，這種燃料的利用率將非常高。另一個優點就是為傳統的鈾燃料反應堆產生的鈽找到了新出路，也算是幫助解決了核廢料處理的一個難題。
