l QUENCH-ATF聯(lián)合項(xiàng)目評(píng)估有前景的新型包殼材料
l 西屋公司開(kāi)始生產(chǎn)ADOPT燃料芯塊
l Centrus Energy獲得鈾進(jìn)口豁免
l 法馬通為斯洛伐克VVER反應(yīng)堆供應(yīng)燃料
l Rosatom開(kāi)發(fā)鍍鉻燃料棒包殼
l 英國(guó)啟動(dòng)高富集度低濃鈾（HALEU）再轉(zhuǎn)化競(jìng)賽
核燃料是核工業(yè)的“糧食”，民以食為天，“手中有糧，心中不慌”。核燃料產(chǎn)業(yè)地位特殊，是高科技戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是核工業(yè)發(fā)展的根本和核心，是支撐核工業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。
近兩年，由于氣候問(wèn)題和能源供應(yīng)危機(jī)，全球多國(guó)重新審視核燃料供應(yīng)鏈安全，并制定了一系列發(fā)展戰(zhàn)略。全球核燃料行業(yè)正處于發(fā)展和轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，面臨著需求增長(zhǎng)、技術(shù)創(chuàng)新、安全保障和環(huán)境保護(hù)等多重挑戰(zhàn)和機(jī)遇。本期全球核能安全動(dòng)態(tài)將聚焦各國(guó)核燃料領(lǐng)域的重點(diǎn)要點(diǎn)，一窺核燃料行業(yè)最新動(dòng)態(tài)。
QUENCH-ATF NEA聯(lián)合項(xiàng)目于2021年10月啟動(dòng)，該國(guó)際合作項(xiàng)目旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬來(lái)評(píng)估有發(fā)展前景的先進(jìn)技術(shù)燃料（ATF）包殼材料在極端條件下的性能，項(xiàng)目預(yù)計(jì)持續(xù)四年。
在德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的QUENCH設(shè)備上，將進(jìn)行三次重要的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)將模擬不同的溫度和壓力條件，以測(cè)試新型包殼材料的性能。這些實(shí)驗(yàn)不僅包括整體測(cè)試，還包括單效應(yīng)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)前后的詳細(xì)檢查，以確保對(duì)材料性能有全面的了解。此外，項(xiàng)目還計(jì)劃進(jìn)行一次交叉驗(yàn)證，目的是評(píng)估不同合作伙伴開(kāi)發(fā)的建模程序在捕捉關(guān)鍵物理化學(xué)現(xiàn)象方面的能力，并提高其預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。
項(xiàng)目成員參觀IRSN實(shí)驗(yàn)設(shè)施
QUENCH-ATF項(xiàng)目成員于2024年7月在法國(guó)普羅旺斯地區(qū)齊聚一堂，分享最新的項(xiàng)目成果，并為即將進(jìn)行的測(cè)試和檢查做準(zhǔn)備。會(huì)議由法國(guó)輻射防護(hù)與核安全研究院（IRSN）主辦，匯集了來(lái)自7個(gè)國(guó)家15個(gè)組織的約40名頂級(jí)專家。IRSN作為項(xiàng)目成員，不僅主辦了此次會(huì)議，還為實(shí)驗(yàn)后檢查提供了支持，這有助于更好地解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。專家們還有機(jī)會(huì)參觀IRSN的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，并進(jìn)一步了解IRSN領(lǐng)導(dǎo)的大量實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)是燃料和材料研究，反應(yīng)堆和乏燃料池中假設(shè)的非正常瞬變研究以及包括混凝土在內(nèi)的各種材料的老化研究。
QUENCH-ATF項(xiàng)目計(jì)劃在未來(lái)進(jìn)行新的試驗(yàn)，以測(cè)試在更為惡劣的瞬態(tài)情況下其他類(lèi)型此類(lèi)先進(jìn)包殼材料的表現(xiàn)。
對(duì)外交流合作部 郭玉龍 編譯
西屋公司（Westinghouse）在其核燃料技術(shù)領(lǐng)域邁出了新的一步，生產(chǎn)出首批富集水平高于目前商業(yè)反應(yīng)堆使用標(biāo)準(zhǔn)的核燃料芯塊。這種新型的強(qiáng)化低濃鈾（LEU+）燃料芯塊采用了先進(jìn)摻雜燃料芯塊技術(shù)（ADOPT），旨在通過(guò)提高燃料的富集水平來(lái)增強(qiáng)核電廠的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
LEU+ADOPT燃料芯塊（圖片來(lái)源：Westinghouse）
LEU+ADOPT燃料通過(guò)提高U-235的富集度以及特定的添加劑，實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)低濃鈾（LEU）燃料更高的安全性能和經(jīng)濟(jì)性。這種燃料含有高達(dá)8%按重量計(jì)的U-235，遠(yuǎn)高于商業(yè)反應(yīng)堆通常使用的富集度3-5%的U-235。
首批LEU+ADOPT燃料芯塊已在英國(guó)西屋斯普林菲爾德（Springfields）燃料制造廠壓制完成并裝入四個(gè)鉛封測(cè)試組件中，計(jì)劃于明年運(yùn)往美國(guó)佐治亞州南方核電公司沃格特勒核電廠2號(hào)機(jī)組（Vogtle 2）進(jìn)行輻照測(cè)試。
西屋表示，這一里程碑是與美國(guó)南方核電公司合作并在美國(guó)能源部（DOE）支持下實(shí)現(xiàn)的。這些燃料芯塊是由DOE愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室制備的高濃縮氧化鈾粉末制成，標(biāo)志著DOE材料首次被用于支持將商用氧化鈾燃料的濃縮度提高到5%以上。
2023年3月，美國(guó)核監(jiān)管委員會(huì)（NRC）批準(zhǔn)在美國(guó)壓水反應(yīng)堆中使用西屋公司的ADOPT燃料芯塊。10月，南方核電公司宣布已獲得NRC授權(quán)，可在Vogtle 2上使用U-235濃縮度高達(dá)6%的先進(jìn)核燃料。這是美國(guó)商用反應(yīng)堆首次獲準(zhǔn)使用濃縮度超過(guò)5%的燃料。
ADOPT燃料是DOE耐事故燃料項(xiàng)目支持的幾種耐事故燃料概念之一，該項(xiàng)目旨在支持可在2030年之前實(shí)現(xiàn)新型燃料芯塊和包殼設(shè)計(jì)商業(yè)化。
信息來(lái)源：https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Westinghouse-starts-production-of-ADOPT-fuel-pelle
對(duì)外交流合作部 郭玉龍 編譯
Centrus Energy已獲得DOE豁免，允許其從俄羅斯進(jìn)口低濃縮鈾，并于2024年和2025年交付給美國(guó)客戶。
建設(shè)國(guó)內(nèi)產(chǎn)能：Centrus的高富集度低濃鈾示范項(xiàng)目中的離心機(jī)（圖片來(lái)源：Centrus）
《禁止俄羅斯鈾進(jìn)口法案》將于8月11日生效，禁止美國(guó)進(jìn)口俄羅斯聯(lián)邦或俄羅斯實(shí)體生產(chǎn)的未輻照低濃縮鈾。在美國(guó)參議院一致通過(guò)后，拜登總統(tǒng)于5月簽署了這項(xiàng)兩黨立法。
實(shí)施豁免程序是為了確保美國(guó)核電廠在短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)供應(yīng)中斷，同時(shí)美國(guó)將加強(qiáng)國(guó)內(nèi)低濃縮鈾產(chǎn)能。如果確定沒(méi)有其他可行的低濃縮鈾來(lái)源，或者進(jìn)口俄羅斯低濃縮鈾符合國(guó)家利益，美國(guó)能源部長(zhǎng)可在與國(guó)務(wù)卿和商務(wù)部長(zhǎng)磋商后，批準(zhǔn)進(jìn)口有限數(shù)量的俄羅斯原產(chǎn)材料。該禁令將持續(xù)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請(qǐng)，希望從俄羅斯進(jìn)口低濃縮鈾，以滿足其在2024年和2025年對(duì)美國(guó)客戶的交付承諾。DOE在7月18日批準(zhǔn)了這項(xiàng)豁免，允許Centrus公司進(jìn)口低濃縮鈾，但僅限于2024年和2025年的交付。然而，對(duì)于2026年和2027年的進(jìn)口，DOE將在接近交付時(shí)間時(shí)做出豁免決定，具體日期未定。
Centrus在6月7日提交了第二份豁免請(qǐng)求，這份請(qǐng)求希望允許Centrus從俄羅斯進(jìn)口低濃縮鈾，將其加工后再出口給國(guó)外客戶。目前，這份豁免請(qǐng)求還在等待DOE的審查和決定。
Centrus表示將提交第三份豁免申請(qǐng)，擬將于2026年和2027年從俄羅斯進(jìn)口的低濃縮鈾用于未交付訂單。
信息來(lái)源：https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Centrus-receives-uranium-import-waiver
對(duì)外交流合作部 郭玉龍 編譯
法國(guó)法馬通公司（Framatome）與斯洛伐克公用事業(yè)公司Slovenské elektrárne簽署了一份合同，從2027年開(kāi)始為其Bohunice和Mochovce核電廠VVER-440反應(yīng)堆長(zhǎng)期供應(yīng)核燃料。
燃料供應(yīng)合同的簽署（圖片來(lái)源：Slovenské elektrárne）
斯洛伐克目前擁有五座核反應(yīng)堆，其中三座位于Mochovce，兩座位于Bohunice，發(fā)電量占全國(guó)發(fā)電量的一半，此外Mochovce還有一座核反應(yīng)堆正在建設(shè)中。兩座核電廠均由Slovenské elektrárne運(yùn)營(yíng)。該公司的多元化戰(zhàn)略是在整個(gè)核燃料生產(chǎn)供應(yīng)鏈中擁有至少兩家替代核燃料供應(yīng)商和潛在的材料、服務(wù)供應(yīng)商。
目前，歐盟共有19座VVER反應(yīng)堆運(yùn)行，燃料供應(yīng)依賴俄羅斯，其中包括保加利亞和捷克的4座VVER-1000反應(yīng)堆，以及捷克、芬蘭、匈牙利和斯洛伐克的15座VVER-440反應(yīng)堆。
近年來(lái)，尤其是俄烏沖突爆發(fā)以來(lái)，歐盟國(guó)家中原本依賴俄羅斯供應(yīng)燃料的核電運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始尋求替代供應(yīng)商。保加利亞Kozloduy核電廠于2022年底和2023年初簽署協(xié)議，將使用法馬通和西屋電氣燃料取代俄羅斯燃料。
法馬通表示，擬采用“雙軌制”方式為歐盟運(yùn)行的VVER反應(yīng)堆供應(yīng)燃料。短期內(nèi)，將制造與VVER目前使用的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)相同的燃料；與此同時(shí)，法馬通正在為VVER-440和VVER-1000開(kāi)發(fā)和認(rèn)證其自行設(shè)計(jì)的“歐洲主權(quán)”燃料。
信息來(lái)源：https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Framatome-to-supply-fuel-for-Slovak-VVER-reactors
對(duì)外交流合作部 郭玉龍 編譯
俄羅斯國(guó)家原子能公司（Rosatom）TVEL燃料部門(mén)下屬的切佩茨克機(jī)械廠（Chepetskom Mekhanicheskom Zavode，ChMZ）建立了一個(gè)試點(diǎn)工業(yè)基地，用于生產(chǎn)鍍鉻燃料棒包殼，這種結(jié)構(gòu)材料可能應(yīng)用于新一代先進(jìn)技術(shù)燃料（ATF）。這將提高核燃料的運(yùn)行可靠性，從而提高反應(yīng)堆的安全性和效率。
圖片來(lái)源：TVEL
ChMZ安裝了一套專門(mén)設(shè)備來(lái)生產(chǎn)新型燃料棒包殼，該設(shè)備能夠在傳統(tǒng)的鋯合金包殼上通過(guò)噴涂工藝在長(zhǎng)鋯管的表面噴涂一層鉻涂層。為了確保涂層的質(zhì)量和性能，公司還引入并掌握了一套現(xiàn)代化的綜合分析和研究設(shè)備。這套設(shè)備不僅可以評(píng)估鉻涂層的附著力、結(jié)構(gòu)和厚度，還可以深入研究公司現(xiàn)有生產(chǎn)流程和新產(chǎn)品。
目前，位于季米特洛夫格勒的原子反應(yīng)堆研究所（NIIAR）正在實(shí)施一項(xiàng)大規(guī)模測(cè)試計(jì)劃，在MIR研究反應(yīng)堆中對(duì)各種不同的燃料包殼材料和ATF燃料芯塊進(jìn)行測(cè)試。2022年，該研究計(jì)劃得到了擴(kuò)展：開(kāi)始對(duì)VVER和壓水堆的鈾硅化燃料新燃料棒進(jìn)行反應(yīng)堆測(cè)試。自2021年起，在羅斯托夫核電廠的VVER-1000反應(yīng)堆中，三個(gè)帶有ATF型獨(dú)立燃料棒的組合燃料組件開(kāi)始了試運(yùn)行。鉻鎳合金42ХНМ或鉻涂層鋯合金被用作結(jié)構(gòu)材料。
信息來(lái)源：https://www.neimagazine.com/news/rosatom-develops-chrome-coated-nuclear-fuel-rods/
對(duì)外交流合作部 郭玉龍 編譯
英國(guó)政府已啟動(dòng)一項(xiàng)競(jìng)賽，以籌集高達(dá)7000萬(wàn)英鎊（9000萬(wàn)美元）的資金，用于支持該國(guó)商業(yè)HALEU再轉(zhuǎn)化設(shè)施的開(kāi)發(fā)。
美國(guó)愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的HALEU燃料顆粒（圖片來(lái)源：INL）
U-235濃度在5%至20%之間的鈾（HALEU）——將用于目前正在開(kāi)發(fā)的大多數(shù)下一代反應(yīng)堆設(shè)計(jì)所需的先進(jìn)核燃料。目前，只有俄羅斯和中國(guó)擁有大規(guī)模生產(chǎn)HALEU的基礎(chǔ)設(shè)施。
HALEU再轉(zhuǎn)化競(jìng)賽是英國(guó)3億英鎊HALEU計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃于今年1月啟動(dòng)，旨在到2031年在英國(guó)建立HALEU的生產(chǎn)能力。英國(guó)能源安全與凈零排放部（DESNZ）表示，這項(xiàng)投資將促進(jìn)HALEU的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，并且是實(shí)現(xiàn)到2050年提供高達(dá)24吉瓦電力核電計(jì)劃的一部分，這將滿足英國(guó)大約25%的電力需求。
今年5月，政府公布了首批資金撥款，向Urenco公司提供了1.96億英鎊，目的是建立首個(gè)商業(yè)規(guī)模的HALEU濃縮設(shè)施，預(yù)計(jì)在2031年實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)。具體來(lái)說(shuō)，競(jìng)賽提供的資助旨在支持商業(yè)規(guī)模的氧化物HALEU再轉(zhuǎn)化設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)，以及金屬形式的HALEU再轉(zhuǎn)化設(shè)施的設(shè)計(jì)。
氧化物HALEU再轉(zhuǎn)化設(shè)施將于2031年在英國(guó)投入運(yùn)營(yíng)。DESNZ表示，該設(shè)施的初始能力應(yīng)為每年至少處理10噸鈾，但其設(shè)計(jì)應(yīng)允許未來(lái)將產(chǎn)量擴(kuò)大到每年至少30噸鈾。該設(shè)施還應(yīng)允許將來(lái)在市場(chǎng)增長(zhǎng)的情況下納入一條金屬HALEU再轉(zhuǎn)化生產(chǎn)線。
信息來(lái)源：https://www.world-nuclear-news.org/Articles/UK-launches-HALEU-deconversion-competition
對(duì)外交流合作部 郭玉龍 編譯