核燃料循环指为核电站发电而进行的从铀矿开采到废物处置的一系列工业过程，它以反应堆为界，反应堆之前的过程称为核燃料循环前段，反应堆之后的过程称为核燃料循环后段。

核燃料循环有两种方式：

一种是“一次通过”循环方式，即将乏燃料（反应堆中使用过一次的燃料）作为“废物”，经过储存和适当包装后，直接进行最终地质处置，即将废物埋藏在500～1000米深的地质层中，使之与周围的生物圈隔离；

另一种是“闭式”循环方式，即将乏燃料视为资源，经过后处理分离出铀和钚等有用的核材料，回到热中子或快中子反应堆循环使用。后处理产生的高放废液经过玻璃固化之后，再进行最终地质处置。

由此可见，两种循环方式在燃料循环前段是相同的，均包括铀矿开采、铀冶炼、铀转化、铀浓缩和燃料制造。

两种循环方式的不同之处在燃料循环后段，对于“一次通过”循环方式，仅包括乏燃料储存和最终地质处置；对于“闭式”循环方式，包括乏燃料储存、后处理、分离钚和铀的再循环、高放废液玻璃固化处理和高放废物最终处置等。

“一次通过”循环方式比较简单，但铀资源的利用率很低，只有不到1%，且乏燃料直接处置，将导致高放废物的体积及释热量很大，从而使地质处置所需的库容很大。

对于“闭式”循环方式，如果后处理分离出的铀和钚等核材料在压水堆中再循环使用，则铀资源的利用率从0.6%提高到0.8%以上，天然铀节省35%～40%（引自《原子能工业》），产生的高放废物体积将减少到乏燃料的四分之一。如果在快中子堆（快堆）中再循环使用（需要多次循环），则铀资源的利用率可提高50倍以上，产生的高放废物的体积可以降低1～2个数量级。总之，“闭式”循环是实现铀资源的充分利用和废物最少化的有效途径。

我国与世界上其他主要的核能国家（如俄、法、英、印、日、韩等）一样，采取核燃料“闭式”循环的技术路线。

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