乏燃料后处理与高放废物安全处理处置技术创新路线图

一、战略方向

    1.乏燃料后处理。重点在大型商用水法后处理厂建设、全分离的无盐二循环流程研究、后处理流程经济性和环保性的提高，以及适用于快堆等的先进燃料循环的干法后处理等方面开展研发与攻关。

    2.高放废物地质处置。重点在高放废物地质处置研发体系创新、高放废物处置地下实验室建设、地质处置及安全技术，以及高放废物地质处置理论和技术体系完善等方面开展研发与攻关。

    3.高放废物处理。重点在高放废液处理、高放石墨处理、α废物处理，以及冷坩埚玻璃固化高放废物处理等方面开展研发与攻关。

    4.放射性废物嬗变技术。重点在长寿命次锕系核素总量控制、次临界系统设计和关键设备研究、外中子源驱动次临界高效嬗变系统（含加速器驱动和聚变驱动）技术体系完善，以及降低高放废物安全处理（置）难度等方面开展研发与攻关。

二、创新目标

    1.2020年目标。在乏燃料后处理方面，掌握大型商用乏燃料后处理厂自主设计、建造及运行技术，突破动力堆乏燃料后处理工艺、设备等关键技术，建立动力堆高放废液分离工艺技术；针对快堆MOX乏燃料后处理，建立适用于我国乏燃料后处理中试厂的水法处理工艺流程，具备示范条件；推进乏燃料干法后处理技术研究，基础研究取得重要突破。在高放废物地质处置方面，建成高放废物处置地下实验室，掌握实验室现场试验关键技术体系；掌握场址评价方法，提出3~5个高放废物处置库候选场址，确定工程屏障选材，完成高放固化体多重介质多因素蚀变与核素迁移中间规模试验；提出废石墨、重水堆乏燃料等特殊废物的最终处置方案，完成可行性研究；掌握中等深度放射性废物处置技术。在放射性废物处理方面，突破高放废液煅烧、水冷鼓泡、出料和贵金属沉积等技术，研制出两步法冷坩埚玻璃固化科研样机（35L/h高放废液）、石墨自蔓延处理中间装置、有机物超临界水无机化工程样机，以及废水螯合吸附等工程样机，放射性废物处理技术水平显著提高。在先进分离嬗变技术方面，完成实验规模的MA嬗变技术和分离工艺研究，掌握分离-嬗变关键技术，获得整个环节的数据和经验；建成较完善的外中子源驱动次临界嬗变系统技术研究平台体系，掌握加速器中子源、紧凑型聚变中子源系统以及次临界反应堆或包层的系统关键技术，确定外中子源驱动次临界系统的嬗变性能等运行参数。

    2.2030年目标。在乏燃料后处理方面，建成完善的先进水法后处理技术研发平台体系，基本建成我国首座800吨大型商用乏燃料后处理厂；建立我国锕系元素分离一体化先进水法后处理流程，提出干法后处理技术的优选路线，建成具备公斤级熔盐电解分离铀、钚的实验装置。在高放废物地质处置方面，确定高放废物处置库推荐场址，完成处置库工程设计，掌握地质处置技术和安全评价技术，具备建库条件；建成中等深度处置库。在放射性废物处理方面，全面掌握高放废液冷坩埚玻璃固化技术、石墨自蔓延处理技术、有机污物超临界水无机化技术、卤渣热等静技术、废水螯合吸附技术，放射性废物处理技术进入先进国家行列。在先进分离嬗变技术方面，完成使用于60万KW快堆核电站的含MA混合氧化铀钚燃料（MOX）的设计、研制及随堆考验，确定外源驱动次临界系统技术路线，掌握自主产权的关键设备设计制造技术，建成外源次临界系统工程性实验装置。

    3.2050年展望。干法后处理实现工业化应用，逐步取代水法后处理，实现快堆嬗变、ADS嬗变技术的应用推广，逐步实现核能系统中次锕系核素总量的有效控制。解决历史上遗留废物隐患，废物最小化达到世界领先水平。掌握高放废物地质处置工业化技术，建成高放废物处置库并运行。

三、创新行动

    1.先进乏燃料后处理工艺及关键技术设备。针对大型核燃料后

处理厂，开展首端处理技术及新型无盐试剂二循环流程开发、工艺流程台架热试验及验证；建设后处理全流程数字模拟平台，研究脉冲萃取柱数字模拟与仿真技术，实现大型关键设备国产化；研发自动化控制技术、远程操作系统与设备、大型先进热室设计，以及先进干法首端技术及干法分离技术。

    2.高放废物地质处置库技术。围绕地下实验室工程及现场试验，开展高放废物处置库选址研究，并形成完善的场址评价技术体系；重点研究以地下实验室为研发平台的地质处置工程（艺）技术和工程屏障、处置库概念设计、处置库开挖技术，以及废物罐的运输、就位及回取技术和验证；研究处置库的核素释放和迁移、安全评价和安全全过程系统分析，掌握概率安全评价技术；开展处置库屏障系统安全特性演化试验和评价。

    3.先进废物处理技术。研究放射性石墨废物自蔓延处理技术;突破冷坩埚玻璃固化技术、有机污物超临界水处理技术，以及高放卤渣热等静压陶瓷固化技术，研究废水螯合吸附技术。

    4.快堆嬗变技术。完成中国实验快堆（CEFR）中单个次锕系核素小样件的辐照，主要包括CEFR嬗变靶件的设计和研制、嬗变靶件的辐照考验和辐照后检验、以及辐照后芯块的化学分析与分离工艺研究等。完成示范快堆（CFR600）中嬗变组件的辐照和后处理，主要包括含次锕系元素的MOX燃料制造技术研究，批量使用含MA燃料的快堆堆芯设计、安全评价和随堆考验，批量使用含MA燃料的反应堆安全运行技术，以及辐照后含MA燃料的后处理技术研究等。