l QUENCH-ATF联合项目评估有前景的新型包壳材料
l 西屋公司开始生产ADOPT燃料芯块
l Centrus Energy获得铀进口豁免
l 法马通为斯洛伐克VVER反应堆供应燃料
l Rosatom开发镀铬燃料棒包壳
l 英国启动高富集度低浓铀(HALEU)再转化竞赛
核燃料是核工业的“粮食”,民以食为天,“手中有粮,心中不慌”。核燃料产业地位特殊,是高科技战略性产业,是核工业发展的根本和核心,是支撑核工业发展的重要物质和技术基础。
近两年,由于气候问题和能源供应危机,全球多国重新审视核燃料供应链安全,并制定了一系列发展战略。全球核燃料行业正处于发展和转型的关键时期,面临着需求增长、技术创新、安全保障和环境保护等多重挑战和机遇。本期全球核能安全动态将聚焦各国核燃料领域的重点要点,一窥核燃料行业最新动态。
QUENCH-ATF NEA联合项目于2021年10月启动,该国际合作项目旨在通过实验和数值模拟来评估有发展前景的先进技术燃料(ATF)包壳材料在极端条件下的性能,项目预计持续四年。
在德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的QUENCH设备上,将进行三次重要的实验,这些实验将模拟不同的温度和压力条件,以测试新型包壳材料的性能。这些实验不仅包括整体测试,还包括单效应测试和实验前后的详细检查,以确保对材料性能有全面的了解。此外,项目还计划进行一次交叉验证,目的是评估不同合作伙伴开发的建模程序在捕捉关键物理化学现象方面的能力,并提高其预测的准确性。
项目成员参观IRSN实验设施
QUENCH-ATF项目成员于2024年7月在法国普罗旺斯地区齐聚一堂,分享最新的项目成果,并为即将进行的测试和检查做准备。会议由法国辐射防护与核安全研究院(IRSN)主办,汇集了来自7个国家15个组织的约40名顶级专家。IRSN作为项目成员,不仅主办了此次会议,还为实验后检查提供了支持,这有助于更好地解释实验结果。专家们还有机会参观IRSN的实验设施,并进一步了解IRSN领导的大量实验研究,重点是燃料和材料研究,反应堆和乏燃料池中假设的非正常瞬变研究以及包括混凝土在内的各种材料的老化研究。
QUENCH-ATF项目计划在未来进行新的试验,以测试在更为恶劣的瞬态情况下其他类型此类先进包壳材料的表现。
对外交流合作部 郭玉龙 编译
西屋公司(Westinghouse)在其核燃料技术领域迈出了新的一步,生产出首批富集水平高于目前商业反应堆使用标准的核燃料芯块。这种新型的强化低浓铀(LEU+)燃料芯块采用了先进掺杂燃料芯块技术(ADOPT),旨在通过提高燃料的富集水平来增强核电厂的经济性和安全性。
LEU+ADOPT燃料芯块(图片来源:Westinghouse)
LEU+ADOPT燃料通过提高U-235的富集度以及特定的添加剂,实现了比传统低浓铀(LEU)燃料更高的安全性能和经济性。这种燃料含有高达8%按重量计的U-235,远高于商业反应堆通常使用的富集度3-5%的U-235。
首批LEU+ADOPT燃料芯块已在英国西屋斯普林菲尔德(Springfields)燃料制造厂压制完成并装入四个铅封测试组件中,计划于明年运往美国佐治亚州南方核电公司沃格特勒核电厂2号机组(Vogtle 2)进行辐照测试。
西屋表示,这一里程碑是与美国南方核电公司合作并在美国能源部(DOE)支持下实现的。这些燃料芯块是由DOE爱达荷国家实验室制备的高浓缩氧化铀粉末制成,标志着DOE材料首次被用于支持将商用氧化铀燃料的浓缩度提高到5%以上。
2023年3月,美国核监管委员会(NRC)批准在美国压水反应堆中使用西屋公司的ADOPT燃料芯块。10月,南方核电公司宣布已获得NRC授权,可在Vogtle 2上使用U-235浓缩度高达6%的先进核燃料。这是美国商用反应堆首次获准使用浓缩度超过5%的燃料。
ADOPT燃料是DOE耐事故燃料项目支持的几种耐事故燃料概念之一,该项目旨在支持可在2030年之前实现新型燃料芯块和包壳设计商业化。
信息来源:https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Westinghouse-starts-production-of-ADOPT-fuel-pelle
对外交流合作部 郭玉龙 编译
Centrus Energy已获得DOE豁免,允许其从俄罗斯进口低浓缩铀,并于2024年和2025年交付给美国客户。
建设国内产能:Centrus的高富集度低浓铀示范项目中的离心机(图片来源:Centrus)
《禁止俄罗斯铀进口法案》将于8月11日生效,禁止美国进口俄罗斯联邦或俄罗斯实体生产的未辐照低浓缩铀。在美国参议院一致通过后,拜登总统于5月签署了这项两党立法。
实施豁免程序是为了确保美国核电厂在短期内不会出现供应中断,同时美国将加强国内低浓缩铀产能。如果确定没有其他可行的低浓缩铀来源,或者进口俄罗斯低浓缩铀符合国家利益,美国能源部长可在与国务卿和商务部长磋商后,批准进口有限数量的俄罗斯原产材料。该禁令将持续到2040年底,豁免在2028年1月1日前有效。
Centrus在5月27日提交了一份豁免申请,希望从俄罗斯进口低浓缩铀,以满足其在2024年和2025年对美国客户的交付承诺。DOE在7月18日批准了这项豁免,允许Centrus公司进口低浓缩铀,但仅限于2024年和2025年的交付。然而,对于2026年和2027年的进口,DOE将在接近交付时间时做出豁免决定,具体日期未定。
Centrus在6月7日提交了第二份豁免请求,这份请求希望允许Centrus从俄罗斯进口低浓缩铀,将其加工后再出口给国外客户。目前,这份豁免请求还在等待DOE的审查和决定。
Centrus表示将提交第三份豁免申请,拟将于2026年和2027年从俄罗斯进口的低浓缩铀用于未交付订单。
信息来源:https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Centrus-receives-uranium-import-waiver
对外交流合作部 郭玉龙 编译
法国法马通公司(Framatome)与斯洛伐克公用事业公司Slovenské elektrárne签署了一份合同,从2027年开始为其Bohunice和Mochovce核电厂VVER-440反应堆长期供应核燃料。
燃料供应合同的签署(图片来源:Slovenské elektrárne)
斯洛伐克目前拥有五座核反应堆,其中三座位于Mochovce,两座位于Bohunice,发电量占全国发电量的一半,此外Mochovce还有一座核反应堆正在建设中。两座核电厂均由Slovenské elektrárne运营。该公司的多元化战略是在整个核燃料生产供应链中拥有至少两家替代核燃料供应商和潜在的材料、服务供应商。
目前,欧盟共有19座VVER反应堆运行,燃料供应依赖俄罗斯,其中包括保加利亚和捷克的4座VVER-1000反应堆,以及捷克、芬兰、匈牙利和斯洛伐克的15座VVER-440反应堆。
近年来,尤其是俄乌冲突爆发以来,欧盟国家中原本依赖俄罗斯供应燃料的核电运营商开始寻求替代供应商。保加利亚Kozloduy核电厂于2022年底和2023年初签署协议,将使用法马通和西屋电气燃料取代俄罗斯燃料。
法马通表示,拟采用“双轨制”方式为欧盟运行的VVER反应堆供应燃料。短期内,将制造与VVER目前使用的经过验证的设计相同的燃料;与此同时,法马通正在为VVER-440和VVER-1000开发和认证其自行设计的“欧洲主权”燃料。
信息来源:https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Framatome-to-supply-fuel-for-Slovak-VVER-reactors
对外交流合作部 郭玉龙 编译
俄罗斯国家原子能公司(Rosatom)TVEL燃料部门下属的切佩茨克机械厂(Chepetskom Mekhanicheskom Zavode,ChMZ)建立了一个试点工业基地,用于生产镀铬燃料棒包壳,这种结构材料可能应用于新一代先进技术燃料(ATF)。这将提高核燃料的运行可靠性,从而提高反应堆的安全性和效率。
图片来源:TVEL
ChMZ安装了一套专门设备来生产新型燃料棒包壳,该设备能够在传统的锆合金包壳上通过喷涂工艺在长锆管的表面喷涂一层铬涂层。为了确保涂层的质量和性能,公司还引入并掌握了一套现代化的综合分析和研究设备。这套设备不仅可以评估铬涂层的附着力、结构和厚度,还可以深入研究公司现有生产流程和新产品。
目前,位于季米特洛夫格勒的原子反应堆研究所(NIIAR)正在实施一项大规模测试计划,在MIR研究反应堆中对各种不同的燃料包壳材料和ATF燃料芯块进行测试。2022年,该研究计划得到了扩展:开始对VVER和压水堆的铀硅化燃料新燃料棒进行反应堆测试。自2021年起,在罗斯托夫核电厂的VVER-1000反应堆中,三个带有ATF型独立燃料棒的组合燃料组件开始了试运行。铬镍合金42ХНМ或铬涂层锆合金被用作结构材料。
信息来源:https://www.neimagazine.com/news/rosatom-develops-chrome-coated-nuclear-fuel-rods/
对外交流合作部 郭玉龙 编译
英国政府已启动一项竞赛,以筹集高达7000万英镑(9000万美元)的资金,用于支持该国商业HALEU再转化设施的开发。
美国爱达荷国家实验室生产的HALEU燃料颗粒(图片来源:INL)
U-235浓度在5%至20%之间的铀(HALEU)——将用于目前正在开发的大多数下一代反应堆设计所需的先进核燃料。目前,只有俄罗斯和中国拥有大规模生产HALEU的基础设施。
HALEU再转化竞赛是英国3亿英镑HALEU计划的一部分,该计划于今年1月启动,旨在到2031年在英国建立HALEU的生产能力。英国能源安全与净零排放部(DESNZ)表示,这项投资将促进HALEU的国内生产,并且是实现到2050年提供高达24吉瓦电力核电计划的一部分,这将满足英国大约25%的电力需求。
今年5月,政府公布了首批资金拨款,向Urenco公司提供了1.96亿英镑,目的是建立首个商业规模的HALEU浓缩设施,预计在2031年实现运营。具体来说,竞赛提供的资助旨在支持商业规模的氧化物HALEU再转化设施的设计和建设,以及金属形式的HALEU再转化设施的设计。
氧化物HALEU再转化设施将于2031年在英国投入运营。DESNZ表示,该设施的初始能力应为每年至少处理10吨铀,但其设计应允许未来将产量扩大到每年至少30吨铀。该设施还应允许将来在市场增长的情况下纳入一条金属HALEU再转化生产线。
信息来源:https://www.world-nuclear-news.org/Articles/UK-launches-HALEU-deconversion-competition
对外交流合作部 郭玉龙 编译