隨著對SMR燃料的需求預計將飆升，開發人員正在開發新型包裝系統。對此，NAC International修改了其OPTIMUS®運輸包裝系統。

1、新型包裝系統

為了滿足SMR開發商對大量高含量低濃縮鈾(HALEU)燃料運輸的需求，供應商正在開發新型包裝系統。

NAC International繼續努力擴大其包裝能力，這也表明了該領域的發展前景。

NAC最初開發了OPTImal模塊化通用運輸(OPTIMUS®)包裝，為放射性材料運輸活動提供了一種節約成本，操作效率高的替代方案，該活動依賴于現有的包裝選項，如大型B型包裝或更小B型包裝。

OPTIMUS®包裝物理屬性

B類材料對公眾或環境具有輻射危害，因此B類包裝設計必須證明其能夠承受正常運輸條件，但也能承受嚴重事故條件而不會釋放內含物。

這些B類材料包括中級廢物(ILW)、超鈾廢物(TRU)、輻照燃料廢物(IFW)、反應堆部件、實驗廢物、水池碎片和反應堆產品(例如，源、輻照材料等)。

該技術不斷發展，公司已修改其OPTIMUS®運輸包裝系統的設計，以支持HALEU運輸和其他燃料，這些燃料將為SMR革命提供動力。

2、多功能性

OPTIMUS®-L

OPTIMUS®系統的多功能性是其設計的本質基礎。

OPTIMUS®-L和OPTIMUS®-H均采用相同的可互換容器安全殼(CCV)和屏蔽插件組件(SIA)。

兩種類型的包裝都可配置多個屏蔽插件，以最小的運輸重量平衡輻射屏蔽需求。

OPTIMUS®-L包裝配置用于低放射性含量，如接觸處理的TRU廢物、HALEU和低濃縮鈾(LEU)。

OPTIMUS®-H配置用于高活性物質，如遠程處理的TRU廢物、LEU和裂變材料。

通過不斷擴大研究和設計工作，NAC開發了各種特定內容的工程插件和容器，進一步改變了OPTIMUS®系統的靈活性和實用性。

OPTIMUS®包裝能夠運輸各種放射性材料、設備、廢物、新鮮燃料和各種活動的乏燃料。

屏蔽插件組件允許重新配置包裝以執行不同的運輸任務。

目前設計的插件能夠安全有效地運輸從密封源到裂變材料的所有材料，如中高濃度廢物、高濃縮鈾(HEU)和LEU，包括HALEU/TRISO燃料。

OPTIMUS®系統非常適合支持美國和國外正在進行的燃料卸載和退役工作，但更重要的是，它處于安全可靠運輸的前沿，支持各種發展中的技術，包括美國的創新太空任務和HALEU開發項目。

這些小型、輕便的模塊化包裝易于搬運，是出入受限和/或起重機容量低的設施的理想選擇。包裝設計用于支持法定重型卡車(LWT)運輸，可用于多種運輸配置。

3、NAC的HALEU任務

OPTIMUS®-H包裝組件

2020年，NEI預測2030年該國HALEU需求量為137噸，2035年為501噸。

美國能源部(DOE)最近承諾為部署先進反應堆的示范項目提供50億美元的資金。

通過使用HALEU燃料，這些反應堆與我們目前的商用BWR和PWR LEU反應堆設計相比更小、效率更高、運行周期更長。

NAC資助了一個內部研發(R&D)項目，以便為HALEU內容物提供預先批準的認證包裝配置。

NAC進行了研發，以積極支持開發計劃和示范項目。

通過該技術的早期擴展，NAC將有助于緩解潛在的包裝和運輸進度延誤，以確保燃料和燃料材料的安全有效運輸，從而保持HALEU制造和計劃的勢頭。

NAC最近完成了OPTIMUS®系統的插入件和吊籃的設計，以適應各種類型的裂變材料的運輸，目前正在開發固體燃料材料的插入件，包括TRISO壓塊和卵石。

現有NAC工程系統可使每批法定重型卡車運輸數千個TRISO壓塊，分析表明亞臨界(keff+2σ≤0.95)在干燥和浸水條件下都有顯著的裕度。

2022年6月，NAC International從美國專利和商標局獲得了OPTIMUS®運輸包裝設計生產方法的專利。

這是對發展這一獨特交通系統最初想法的認可。現已獲得專利的B型運輸包裝產品線的持續發展，包括設計和開發該技術的附加設計、包裝和內容配置，以適應更大的有效載荷，同時仍保持系統的適應性。

在最初和正在進行的OPTIMUS®項目開發、包裝操作以及NAC敏銳工程和設計工作中吸取的經驗教訓，進行永久整合，不斷優化技術，以實現所需材料和燃料的運輸，從而支持行業的進一步發展。

OPTIMUS®-L和OPTIMUS®-H均經加拿大核安全委員會(CNSC)根據IAEA SSR-6認證，可在加拿大境內裝運，以支持加拿大核實驗室(CNL)任務。

OPTIMUS®-L還通過了美國核管理委員會(NRC)根據10 CFR 71的認證，而OPTIMUS®-H目前正由NRC審查。

如今，NAC還處于新開發的OPTIMUS®-XL的最終設計和許可階段，以適應尺寸更大、活動和劑量率更高的有效載荷。

NAC還處于OPTIMUS®產品線的另一個包裝的理論設計階段，即OPTIMUS®-S，用于微型反應堆運輸和其他中間有效載荷。

這兩個開發中的系統，都將設計用于放射性材料和系統的法定重型卡車運輸。

4、處理較輕包裝的好處

OPTIMUS®-L包裝體積小、重量輕，簡化了設施內的搬運操作。

結合其相對較大的空腔尺寸、有效載荷重量容量以及在一次LWT裝運中運輸多個包裝的能力，這意味著它適合作為運輸不同形式的HALEU燃料的包裝。

這包括UO2粉末形式的HALEU原料和由HALEU原料制成的TRISO壓塊。

通過愛達荷州國家實驗室(INL)、太平洋西北國家實驗室(PNNL)、橡樹嶺國家實驗室(ORNL)(由DOE核技術研究與開發辦公室(NE-4)資助)證實，與使用更傳統的B(U)F型包裝相比，OPTIMUS®-L型包裝的單一法定重型卡車裝運將運輸250%的UO2 HALEU含量。

OPTIMUS®系統的吸引力在于其易于操作。

迄今為止，所有開發和建議的OPTIMUS®系統都是為任何標準48'-53'平板拖車上的LWT設計的，不需要超高或超寬許可，可由叉車輕松搬運，并可由一名技術人員安全輕松地操作。

在過去三年中，NAC制造并部署了超過26個OPTIMUS系統以及超過20個吊籃和插件組件。

NAC正在制造四個附加系統和兩個屏蔽插件組件，將于2022年第四季度交付。

此外，兩個新的OPTIMUS®包裝設計和幾個工程吊籃組件目前處于預批準規劃和設計階段，預計2024年部署窗口。

2022年9月，OPTIMUS®-L通過田納西州橡樹嶺的Bionomics公司(全流程廢物管理公司)成功地將其第一批國內廢物運送至德克薩斯州安德魯斯的廢物控制專家(WCS)。

生物經濟學副總裁約翰·麥考密克(John McCormick)表示，“在我們與SCATR(源收集和威脅減少)計劃的合作中，使用OPTIMUS®的重要性是顯而易見的。系統的易于處理和操作，以及與移動這些設備相關的較低成本將是未來最重要的。僅移動這一個設備，我們進行了大量的規劃和思考，但這是值得的。”

如今，NAC正處于新開發的OPTIMUS®-XL的最終設計和許可階段，以適應尺寸更大、活動和劑量率更高的有效載荷。

NAC還處于OPTIMUS®產品線的另一個包裝的理論設計階段，即OPTIMUS®-S，用于微型反應堆運輸和其他中間有效載荷。

這兩個開發中的系統都將設計用于放射性材料和系統的法定重型卡車運輸。

(本文編譯《HALEU fuel transport packaging》)