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美国核燃料研究取得阶段性进展

2009-11-10  Chris zhao
美国能源部爱达荷国家实验室的研究人员和其他三个合作研究单位联合宣布,已于2008年3月8日,在用于下一代先进核反应堆部分堆型的核燃料性能方面实现了“重大里程碑”。

爱达荷国家实验室(INL)研究技术负责人David Petti博士表示,研发小组使用了逆向工程方法“使1990年代失败的燃料试验在2008年获得成功”,“我们希望将这一回路用于高温气冷堆的燃料,同时我们将应用更多科技于此,推动发展,取得最终成功”。

这项工作对于爱达荷国家实验室十分重要,因为它是美国能源部在核研究和开发领域的首席实验室。

同时,这项研究也对高温堆和计划后续投入商业性能源生产的类似堆型获得许可证和运行提供了关键的支持。

美国能源部主导的“下一代核电站(NGNP)”项目负责人Greg Gibbs表示:“先不说研发燃料团队在这一重大里程碑上的作用,此举也是在Triso燃料安全性实证方面取得的重大成绩。这一成绩使我们朝着获得适于商用的高温气冷堆的许可证又迈进了一步,这种反应堆没有排放,有助于缓解不断上涨的能源成本,并有助于实现我们国家的能源安全。”

这种燃料是一种用于高温堆(HTR)的包覆型颗粒状核燃料,也被称为“Triso”(三向同性),内核是直径约0.5毫米的铀氧化物或碳化物。每个内核都包覆有几层碳或硅化合物,从而形成了防止核裂变的放射性产物释放的完全隔离层。采用Triso技术的试验核燃料元件已在INL的先进试验堆中进行了实验考验。

世界上关于HTR及其燃料的开发工作始于1960年代。1970年代和1980年代,德国企业成功地制造出燃料并运行2座示范和试验反应堆。HTR的固有安全性特征和较小的尺寸,使其又一次站在了未来核电开发的前沿,比如南非进行的球床模块反应堆开发项目。使用Triso燃料的设计有可能被美国能源部主导进行的“下一代核电站”计划采纳。

美国包覆颗粒燃料计划当年由于不能满足德国进行的项目和研究对燃料性能的要求而于1990年代暂停,一直到2003年恢复。INL的研究人员表示,通过将美国的颗粒燃料的包覆层制造得与德国1980年代的技术更加相象,他们可以逐步实现德国当年取得的成功。

这个研发团队以INL为主导,包括来自巴威公司、通用原子公司、橡树岭国家实验室的共40名研究人员。当前取得的重大进展就是实现了9%的燃耗深度,没有发生任何故障。提高反应堆内燃料的燃耗深度将减少生产同等能源所需要的燃料的量,同时可以减少发燃料的量,并且提高反应堆系统的整体经济性。

研发团队已经确定了下一个里程碑节点,就是在今年年底前实现12~14%的燃耗深度。
2英寸长的燃料密实体中包含有数以千计的微小燃料颗粒

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