乏燃料是经受过中子辐射裂变、使用过的核燃料,通常是由核电站的核反应堆产生。这种燃料无法继续维持核反应,并且包含有大量的放射性元素,如果不加以妥善处理,会严重影响环境安全与接触它们的人的健康。另外,随着全世界核电事业的高速发展,铀资源供应安全问题日益突出,实施核燃料增殖循环是核能可持续发展的必然出路。发展乏燃料后处理是实现核废料安全处理以及核燃料增值循环的关键。后处理的主要目的是将乏燃料中的铀(U),钚(Pu)以及核裂变产物(FP)相互分离,以将回收的U、Pu等作为燃料再利用,同时减少放射性废物的排放。由于乏燃料中含有几十种裂变或增殖元素,诸多元素的化学性质及其复杂;乏燃料后处理对U、Pu产品的纯度要求高;同时后处理在强辐射条件下进行,对试剂、工艺与设备的要求高,因此乏燃料后处理被称为世界上最具挑战的化学分离过程之一!后处理技术可分水法后处理技术和干法后处理技术(也称非水法后处理)。 水法主要指溶剂萃取法(液液萃取法),离子交换法,沉淀法等。水法后处理是将乏燃料溶解为溶液,利用铀钚与其他元素化学行为的差异分离回收铀钚。水法后处理技术以PUREX流程为标志,PUREX流程是唯一实现工业化应用的后处理流程。水法后处理是处理热堆乏燃料的成熟方法,经过优化,可以处理长冷却期的快堆MOX乏燃料。PUREX流程以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂,饱和烷烃为稀释剂,利用U、Pu以及裂片元素相互之间被萃行为的差异来实现铀钚的分离与净化。干法后处理技术是在高温熔盐中进行铀、钚等物质的回收。干法后处理按使用的技术原理不同可分为挥发法、萃取法和电解法三类。由于后处理过程在非水体系中进行,预期具有抗辐解性好、临界安全性高等优势,可用于金属燃料、放射性很高的燃料(乏燃料的及早处理)或次锕系元素(MA)含量高的燃料的后处理,被认为是快堆乏燃料后处理的技术选项。目前国际上的干法后处理技术整体处于实验室研究开发阶段,尚未进行工业应用。