美国核能2023年10大进展

【美国能源部核能办公室网站2023 年12 月27日报道】2023年12月27日，美国能源部核能办公室公布2023年10大进展，涉及新机组投运、先进反应堆取证、核能制氢突破等，充分展现了美在多个核能领域的显著成就。

1 沃格特勒3号机组投运

沃格特勒核电厂3 号机组7 月正式投入商运，成为美国在新世纪启动建设并投运的首台核电机组。该机组2023 年3 月首次临界，4 月首次并网，5 月首次实现满功率运行。沃格特勒4号机组正处于测试的最后阶段，计划于2024 年投运。

沃格特勒项目是美国在2000年之后启动并持续实施的唯一商业核电建设项目，旨在建设两台西屋公司（Westinghouse）AP1000机组，即沃格特勒3 号和4 号机组。厂址准备工作于2009 年启动，当时预计两台机组将分别于2016 年和2017 年投运，总造价估计值为140 亿美元。项目已严重拖期超概，总造价估计值达350 亿美元。该项目获得了能源部约120 亿美元贷款担保支持。

2 先进反应堆取证

美国核管会（NRC）2 月发布纽斯凯尔电力公司（NuScale Power）5 万千瓦模块化小型压水堆的最终认证规则，意味着这种小堆成为首种也是迄今唯一通过核管会通用设计认证的小堆设计。纽斯凯尔电力已在5 万千瓦小堆基础上研发7.7 万千瓦小堆，2023 年1 月宣布向核管会提交7.7 万千瓦小堆设计认证申请文件，8 月宣布核管会即将正式启动对7.7 万千瓦设计为期24个月的评审。

核管会12月宣布批准为在橡树岭东田纳西科技园建设赫尔墨斯（Hermers）低功率熔盐示范堆颁发许可证。这是核管会时隔50年首次批准建设非水冷反应堆。赫尔墨斯是卡伊洛斯电力公司（Kairos Power）14 万千瓦氟化盐冷却高温堆示范版本，热功率为3.5万千瓦，使用三元结构各向同性（TRISO）燃料，以氟化锂和氟化铍熔盐为冷却剂。卡伊洛斯电力公司计划在东田纳西科技园建设三座赫尔墨斯。首堆用于示范低成本核能供热，计划2026 年建成。此次颁发的是首堆建设许可证。后续两堆将用于电力生产，建设申请已于7月提交核管会。

3 推进核能制氢

全球首座兆瓦级核能制氢示范设施2 月在九英里峰核电厂正式投入运行，这意味着美在核能制氢商业化应用领域取得突破性进展。这座设施使用耐欧氢能公司（Nel Hydrogen）制造的质子交换膜电解槽（一种低温电解制氢技术），功率为1250 千瓦，每天能够生产560 千克氢，主要用于满足该电厂运营需求。该项目总投资1450万美元，其中580万美元来自能源部。除了九英里峰项目，能源部还为另外两个核能制氢项目提供资助，即戴维斯-贝瑟低温电解制氢示范项目和普雷里岛核电厂固体氧化物电解槽制氢示范项目。这两个项目均计划于2024年启动氢气生产。

能源部10 月宣布将拨款70 亿美元，在全国范围内建立七个区域清洁氢中心。其中三个中心拟使用包括核能在内的多种制氢技术。

4 为先进反应堆提供燃料

森图斯能源公司（Centrus Energy）11 月宣布已向能源部交付首批共计20千克高丰度低浓铀。这是美国近70多年来生产的首批高丰度低浓铀，意味着美在保障高丰度低浓铀供应以满足先进反应堆研发和部署需求方面取得重要进展。从2024 年开始，森图斯将把高丰度低浓铀产能提高到每年900千克。

能源部11 月发布征求建议书，宣布将授予一份或多份合同，目标是将高丰度低浓铀从六氟化铀形式转换成可供制造先进反应堆燃料的氧化物形式或金属形式。

能源部3 月宣布已成功将钠冷实验快堆EBR-II 所有乏燃料从水池转运至干法贮存设施。部分乏燃料将成为高丰度低浓铀的来源之一：先对乏燃料进行后处理，提取高浓铀；然后对高浓铀进行稀释，获得高丰度低浓铀。

5 加强实验测试能力建设

爱达荷国家实验室（INL）完成对瞬态反应堆实验设施（TREAT）的两项改进，为推进先进反应堆相关技术研发提供有力支撑。一是作为美国与日本联合研究项目的一部分，已成功研发用于支持开展快堆燃料瞬态测试的专用设备。美日两国计划2024 年利用TREAT 测试混合氧化物（MOX）燃料和金属合金燃料。这将是全球20多年来的首次此类测试。二是利用TREAT完成核燃料失水事故性能测试。这是美国35年来首次开展此类测试，标志着美国恢复采用实验手段研究核燃料在严重事故工况下性能的能力。为开展此类测试，爱达荷专门研发并制造被称为TWIST的容器，用于容纳水和燃料样本，并能够在实验过程中快速将水排出，以模拟失水事故工况。

此外，爱达荷已启动“微堆试验示范”（DOME）测试床建设。这是全球首个微堆测试平台，用于支持新型反应堆技术的设计和取证。该设施将由国家反应堆创新中心运营，最快将于2026年投运。

6 满足大学TRIGA研究堆燃料需求

TRIGA国际公司（TRIGA International）9月向宾夕法尼亚州立大学交付30个TRIGA研究堆新燃料组件。这是美国大学近10多年接收的首批TRIGA燃料。

TRIGA 国际是法马通和美国通用原子能公司（General Atomics）的合资企业，其位于法国罗芒（Romans）的燃料制造设施是全球唯一TRIGA燃料制造设施。为满足最新的安全法规要求，该设施2014 年停运，启动总投资8000 万美元的升级改造。能源部为该设施的升级改造提供了技术支持和近1600万美元资助。

TRIGA 研究堆主要用于人员培训、科学研究和同位素生产，运行热功率从低于100 千瓦到1.6 万千瓦，脉冲功率可达2200 万千瓦。美国目前有18 座TRIGA 研究堆，其中12 座位于大学。

7 微堆研发项目取得重要进展

能源部10月宣布，“微型反应堆应用、研究、验证与评估”（MARVEL）项目已完成90%的最终设计工作，可以启动关键反应堆部件和系统的制造。

能源部9 月宣布，“一回路冷却剂测试台”（PCAT）已建成投运。这是爱达荷国家实验室在MARVEL 项目下制造的一个全尺寸、电加热原型装置，高3.6 米（12 英尺），重900 千克（2000磅），依靠外部供电加热，由多件不锈钢设备组成，包括4台斯特林电机。

MARVEL目标是2025年初在爱达荷国家实验室建成一座以钠和钾为冷却剂，电功率为100千瓦的微堆，测试微堆的各种应用（包括发电、海水淡化、区域供暖等），帮助制订微堆监管取证程序，评价远程遥控系统以及开发自动控制技术。这将是爱达荷近40多年来建成的首座反应堆。

8 推进乏燃料设施选址

能源部正在使用基于共识的程序开展一座或多座集中式乏燃料中间贮存选址工作，并已向12 个联合体提供总计2400 万美元，用于与相关社区就设施选址开展交流与对话。这12个联合体均由大学、非营利组织和私营企业组成，通过竞争程序选出，每个联合体均获得200万美元资助。这是能源部根据基于共识的程序授予的首批资助。

9 乏燃料和高放废物铁路运输车完成最终测试

能源部9月宣布，阿特拉斯（Atlas）铁路运输车已完成最终测试，或将于2024 年获准投入使用。这种12轴运输车将用于运输乏燃料和高放废物以及支持应急响应人员培训。

10 国际合作

在11 月30 日—12 月13 日召开的第28 次联合国气候变化大会上，美国与20 多个国家联合发布《三倍核能宣言》，呼吁高层政治推动核能发展，到2050 年将全球核电装机容量增至2020 年的三倍；美国还与日本、加拿大、法国和英国共同宣布，未来三年将调动至少42 亿美元政府主导和私营投资，用于加强铀浓缩和转化产能建设，以建立不受俄罗斯影响的核燃料供应链。

10月30日—11月1日，首届美国-非洲核能峰会在加纳阿克拉举行。此次峰会由美国能源部与加纳能源部联合举办，来自非洲、美国、英国、韩国、日本及国际组织的代表参会，讨论了非洲核能发展事宜。美非核能峰会未来将每两年举办一次。

美国9 月宣布，将为加纳提供175 万美元资助，支持加纳开展核工业人才培养工作，包括建设模块化小堆控制室模拟器，建立大学合作伙伴关系和开展学术交流，目标是将加纳建成撒哈拉以南非洲地区的区域小堆培训中心。