美爱达荷制造测试用商业级高丰度低浓铀燃料

【美国能源部核能办公室网站2023 年11 月21 日报道】美国爱达荷国家实验室（INL）近日制造20多个商业级高丰度低浓铀燃料芯块，用于开展质量测试；未来将再制造100～150 个同类芯块，用于支持通用电气公司（General Electric）开展轻水堆耐事故燃料测试工作。

20 多个芯块使用传统粉末冶金工艺制造，铀-235 丰度为15%，将用于开展质量测试，即明确芯块的特性并鉴别其中的杂质。

未来，爱达荷将再制造100～150 个高丰度低浓铀芯块，在先进试验堆（ATR）中接受辐照测试。这一工作将在美国能源部耐事故燃料计划支持下与通用电气公司合作开展，同步测试后者研发的先进燃料包壳材料。

通用电气公司正在研究5 种耐事故燃料技术，包括3种包壳和2种芯块（可使用高丰度低浓铀制造），即带ARMOR涂层的锆合金包壳、铁铬铝合金包壳、碳化硅包壳、掺杂二氧化铀芯块和更高密度芯块（如氮化铀）。带ARMOR 涂层的锆合金包壳、铁铬铝合金包壳、掺杂二氧化铀芯块已在哈奇、克林顿或利默里克核电厂接受辐照测试。

耐事故燃料是美核工业界正在积极推进研发的先进轻水堆燃料。美国2019 年《核能创新和现代化法》明确提及了耐事故燃料的两个作用：一是提高现有核电机组承受核事故工况的能力，二是降低现有核电机组发电成本。为提高现有机组燃料燃耗，以延长换料周期和减少燃料使用量，进而提高经济性，美国还计划将现有反应堆燃料丰度上限从5%提升至10%，并积极开展相关研发。美国耐事故燃料和高丰度燃料技术研发由西屋公司（Westinghouse）、法马通公司（Framatome）、通用电气公司和通用原子能公司（General Atomics）主导。2023 年7 月，美核管会（NRC）宣布批准沃格特勒核电厂2 号机组使用铀-235 丰度达6%的耐事故燃料，该机组因此成为美国首台获准使用铀-235 丰度超5%的核电机组。