愛達(dá)荷國家實驗室 (INL) 的研究人員最近制造了大約兩打商業(yè)級高含量低濃縮鈾 (HALEU) 燃料芯塊進(jìn)行測試。另外 100-150 個顆粒將在先進(jìn)測試反應(yīng)堆中進(jìn)行輻照測試。
HALEU 燃料顆粒(圖片來源：INL)
HALEU——濃縮至 5% 至 20% 的鈾 235——將用于目前正在開發(fā)的大多數(shù)下一代反應(yīng)堆設(shè)計所需的先進(jìn)核燃料。美國能源部 (DOE) 一直在支持采取措施，確保這些反應(yīng)堆在需要時獲得材料，并建立國內(nèi) HALEU 供應(yīng)鏈。
冶金工程師兼 INL 先進(jìn)制造小組負(fù)責(zé)人阿德里安·瓦格納 (Adrian Wagner) 表示：“借助 HALEU，先進(jìn)反應(yīng)堆可以延長堆芯燃料壽命，因為濃縮度更高。” “簡單來說，更高的濃縮度意味著每個彈丸中含有更多的鈾 235 原子。”
INL 表示，INL 實驗燃料設(shè)施生產(chǎn)的 HALEU 燃料芯塊含有濃縮至 15% 的鈾 235 燃料，是“測試和鑒定過程中的重要一步”。這些顆粒是使用傳統(tǒng)的粉末冶金工藝在實驗室規(guī)模制造的，這是一種無壓燒結(jié)技術(shù)，類似于工業(yè)上制造輕水反應(yīng)堆燃料的技術(shù)。
它指出，展示制造商業(yè)質(zhì)量的二氧化鈾 (UO2) HALEU 的能力為工業(yè)界和其他政府機(jī)構(gòu)提供了在不影響現(xiàn)有運營許可證的情況下制造具有更廣泛濃縮范圍的燃料樣品的選擇。
研究人員正在進(jìn)行測試，以進(jìn)一步表征顆粒的特性并識別雜質(zhì)。
與通用電氣合作
INL 團(tuán)隊計劃制造 100-150 個顆粒，并在高級測試反應(yīng)堆中進(jìn)行輻照。
這項工作與通用電氣合作，將測試包殼材料原型的耐久性，該材料可以提高現(xiàn)有輕水反應(yīng)堆和未來先進(jìn)反應(yīng)堆的性能。該項目由美國能源部的事故容忍燃料計劃資助，該計劃是一項由行業(yè)主導(dǎo)的努力，旨在在十年內(nèi)將新燃料商業(yè)化。
瓦格納說：“更大的前景是，它將有助于先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計的許可，幾乎所有反應(yīng)堆都將使用某種形式的 HALEU 燃料。”
INL 表示，展示 UO2 HALEU 制造“為其他類型的 HALEU(金屬和陶瓷)打開了大門，并凸顯了 INL 根據(jù)客戶和實驗要求定制濃縮的能力”。報告指出，氮化物、硼化物、碳化物和硅化物燃料具有更高的鈾密度，可以為先進(jìn)反應(yīng)堆提供更高水平的性能。
領(lǐng)導(dǎo)該項目的國際核實驗室核燃料和材料科學(xué)家詹妮弗·沃特金斯 (Jennifer Watkins) 表示：“我們的合作者對結(jié)果感到滿意。” “我們生產(chǎn)的顆粒密度極高。我們的初步表征工作表明它們將滿足二氧化鈾的所有商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
“INL 是美國開發(fā)獨特新穎燃料概念制造工藝的最佳場所。INL 擁有各種濃縮水平的最廣泛的原料選擇之一，以及極其靈活的基于 DOE 的濃縮許可證，可適應(yīng)用戶需求需要。”
本月早些時候，Centrus Energy 向美國能源部交付了其位于俄亥俄州皮克頓的美國離心機(jī)工廠生產(chǎn)的第一臺 HALEU。根據(jù)與美國能源部的合同，擁有 16 臺離心機(jī)的示范級聯(lián)工廠于 2019 年開始建設(shè)。Centrus 向 DOE 交付了超過 20 公斤的 HALEU，這意味著合同第一階段現(xiàn)已完成，Centrus 可以繼續(xù)進(jìn)行第二階段：年產(chǎn) 900 公斤的工廠全年生產(chǎn) HALEU。在此階段的合同中，DOE 將以成本加激勵費的形式向 Centrus 支付該公司生產(chǎn)的 HALEU。美國能源部已接收的 HALEU 將保留在皮克頓現(xiàn)場專門建造的存儲設(shè)施中，直到需要為止。
免責(zé)聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自合作媒體、機(jī)構(gòu)或其他網(wǎng)站的信息，登載此文出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性。本網(wǎng)所有信息僅供參考，不做交易和服務(wù)的根據(jù)。本網(wǎng)內(nèi)容如有侵權(quán)或其它問題請及時告之，本網(wǎng)將及時修改或刪除。凡以任何方式登錄本網(wǎng)站或直接、間接使用本網(wǎng)站資料者，視為自愿接受本網(wǎng)站聲明的約束。
