中科院近代物理所等研制出新型核燃料小球

核燃料闭式循环对于核能的可持续发展具有重要的战略意义，其中乏燃料再生利用是闭式核燃料循环的核心环节，能够提高铀资源的利用率，实现放射性废物小化，更可以妥善解决高放废物的处理处置问题。

目前，上*的处理高放废物的方法是通过加速器驱动的次临界反应堆（ADS）将长寿命高放射性核素转变为短寿命以及中等寿命或者稳定的核素。压水堆乏燃料经过高温氧化还原处理，去除了其中的大部分挥发性裂变产物，剩余的放射性主要取决于其中的U、Pu以及Np、Am、Cm等次锕系核素。研究包含有次锕系核素的再生核燃料小球的制备方法及装置，是实现嬗变系统的核心环节。

中国科学院近代物理研究所嬗变化学研究室与瑞士保罗谢勒研究所（PSI）合作，通过对溶胶凝胶过程的化学动力学进行系统研究，发现在室温下通过改变料液组成可在短时间内完成溶胶凝胶过程。由此提出了一种室温即时-无冷却混合与微波辅助加热相结合的快速溶胶凝胶方法，用于在手套箱内制备包含有次锕系核素的新型核燃料小球。科研人员在瑞士PSI和近代物理所分别搭建了用于制备包含有次锕系核素核燃料小球的实验平台，并成功制备了粒径为500μm的模拟核燃料CeO2小球。该方法有效避免了次锕系核素的α和γ射线对凝胶剂的辐射分解，以及二次有机放射性废液的产生。

研究工作得到了中科院战略性先导科技专项（A类）“未来核裂变能—来嬗变系统”项目和国家自然科学基金项目的支持。

核燃料（nuclear fuel），可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。重核的裂变和轻核的聚变是获得实用铀棒核能的两种主要方式。铀233、铀235 铀238,和钚239是能发生核裂变的核燃料，又称裂变核燃料；氘和氚等能发生核聚变的核燃料，又称聚变核燃料。

这种材料是将核燃料弥散地分布在非裂变材料中。在实际应用中，广泛采用由陶瓷燃料颗粒和金属基体组成的弥散体系。这样可以把陶瓷的高熔点和辐照稳定性与金属的较好的强度、塑性和热导率结合起来。细小的陶瓷燃料颗粒减轻了温差造成的热应力，连续的金属基体又大大减少了裂变产物的外泄。由裂变碎片所引起的辐照损伤基本上集中在燃料颗粒内，而基体主要是处在中子的作用下，所受损伤相对较轻，从而可达到很深的燃耗。这种燃料在研究堆中获得广泛应用。除陶瓷燃料颗粒外，由铀、铝的金属间化合物和铝合金（或铝粉）所组成的体系，效果也较好。在弥散体燃料中由于基体对中子的吸收和对燃料相的稀释，必须使用浓缩铀。