Centrus能源公司（核燃料供應(yīng)商）和清潔堆芯釷能源公司（新型創(chuàng)新核燃料設(shè)計(jì)公司）根據(jù)上一年早些時(shí)候簽署的諒解備忘錄開始合作，以推廣先進(jìn)核燃料。

1、ANEEL的重要意義

最近，Centrus總裁兼CEO丹尼爾·波尼曼（Daniel B.Poneman）祝賀清潔堆芯公司（Clean Core）和德克薩斯A&M公司成功制造新一代核燃料的第一批樣品芯塊。

這種將釷（Th）與高含量、低濃縮鈾（HALEU）結(jié)合在一起的燃料，被稱為濃縮生命級(jí)先進(jìn)核能（ANEEL）。

這批芯塊的關(guān)鍵部件——HALEU——將由Centrus生產(chǎn)，對(duì)于美國(guó)來說，這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)槊绹?guó)還沒有商業(yè)供應(yīng)的HALEU。

核工業(yè)一直專注于新的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，以解決氣候變化、可再生能源、用可靠的基本負(fù)荷替代品取代化石燃料等各種問題，而HALEU對(duì)這些反應(yīng)堆的運(yùn)行至關(guān)重要。

（來源：微信公眾號(hào)“嘿嘿能源heypower”ID：heiheinengyuan 作者：heypower）

2、零碳能源的潛在選擇

這種新反應(yīng)堆和新燃料無論是對(duì)于美國(guó)還是世界，都具有重要意義。就在昨天，美國(guó)能源部發(fā)布了一份新聞稿，介紹了其制定的一項(xiàng)新的計(jì)劃，該計(jì)劃將確保美國(guó)高含量低濃縮鈾燃料的供應(yīng)。

HALEU可用性計(jì)劃的建立，對(duì)于先進(jìn)反應(yīng)堆的示范和商業(yè)部署至關(guān)重要，目前已包括兩個(gè)示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目將通過兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法獲得25億美元的資金，以幫助支持國(guó)家的氣候、國(guó)家安全和創(chuàng)造就業(yè)目標(biāo)。

參議院能源和自然資源委員會(huì)主席、美國(guó)參議員喬·曼欽（Joe Manchin）說：“我很高興能源部正在推進(jìn)這一計(jì)劃，美國(guó)國(guó)內(nèi)將開始供應(yīng)高含量低濃縮鈾。”“長(zhǎng)期以來，我一直支持將先進(jìn)核技術(shù)商業(yè)化，將其作為零排放能源的基本負(fù)荷能源，并致力于資助《2020年能源法》授權(quán)的先進(jìn)核燃料計(jì)劃，以防止依賴俄羅斯或其他外國(guó)供應(yīng)商為下一代核電提供燃料。”

先進(jìn)的HALEU-釷ANEEL燃料尤其適用于現(xiàn)有和新的CANDU堆和其他加壓重水反應(yīng)堆（PHWR）。ANEEL可以將CANDU/PHWR中產(chǎn)生的廢物量減少80%以上，最大限度地降低廢物管理成本和安全問題，同時(shí)提供防擴(kuò)散效益。

清潔堆芯公司CEO邁胡爾·沙阿（Mehul Shah）表示：“與Centrus能源公司合作推廣我們的ANEEL先進(jìn)核燃料，將有助于為需要的新興國(guó)家?guī)砬鍧崱⒖煽康碾娏Α?rdquo;“我們使用釷和HALEU的創(chuàng)新技術(shù)為CANDU/PHWR型核電廠節(jié)約了大量成本、同時(shí)對(duì)于安全和防擴(kuò)散方面也有重要意義。”

3、夢(mèng)幻組合

ANEEL是Th和HALEU的夢(mèng)幻組合，其U-238遠(yuǎn)低于普通燃料——低20%，而輕水堆（LWR）中使用的U-238超過94%。HALEU本身的U-235含量在5%至20%之間。大部分燃料是Th基質(zhì)，HALEU中的U-235作為裂變驅(qū)動(dòng)，為持續(xù)裂變提供足夠的中子。

Th-232捕獲一個(gè)中子并轉(zhuǎn)換成U-233，U-233也可裂變，并開始提供更多中子和更多能量。同時(shí)，U-238捕捉到一個(gè)中子，轉(zhuǎn)化成钚-239，钚-239也會(huì)裂變，幾乎和它產(chǎn)生的速度一樣快。

隨著所有這些裂變的進(jìn)行，ANEEL燃料的燃耗率很高，用同樣數(shù)量的燃料在反應(yīng)堆中提供更多的能量。

事實(shí)上，ANEEL的燃耗率超過50 GWd/t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前CANDU/PHWR天然鈾燃料的7 GWd/t，因此反應(yīng)堆在其使用壽命內(nèi)只需要約七分之一的燃料，在運(yùn)行、燃料和廢物管理成本方面實(shí)現(xiàn)了顯著效益提升。

ANEEL燃料在其整個(gè)生命周期內(nèi)都具有防擴(kuò)散的設(shè)計(jì)，因?yàn)楦叩娜己穆蕰?huì)導(dǎo)致Pu快速深度燃燒。這也增加了生成燃料的钚-240和钚-242的數(shù)量——核武器中不受控制連鎖反應(yīng)的中子毒物。

因此，ANEEL乏燃料很難制成核武器。

最后，CANDU/PHWR使用天然鈾也存在一個(gè)問題，因?yàn)樗鼈兎磻?yīng)過程中存在正冷卻劑空隙反應(yīng)（CVR），影響反應(yīng)堆的安全。但使用ANEEL燃料會(huì)降低CVR，從而在產(chǎn)生更多能量的同時(shí)提高安全性。

4、不斷深入商業(yè)化進(jìn)程

根據(jù)世界核協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，全世界在運(yùn)CANDU/PHWR有48個(gè)，總發(fā)電能力為2400萬千瓦。最大的反應(yīng)堆群在加拿大，19個(gè)CANDU PHWR（容量近1400萬千瓦）提供了該國(guó)15%的電力。

由于這些反應(yīng)堆目前使用的是未濃縮的天然鈾，因此它們也可能是Centrus以及清潔堆芯釷能源公司的潛在市場(chǎng)。

波尼曼說：“生產(chǎn)第一顆ANEEL試驗(yàn)芯塊是開發(fā)這種新型先進(jìn)核燃料的重要一步。隨著大量PHWR反應(yīng)堆已經(jīng)在加拿大和其他地方運(yùn)行，ANEEL可以在未來幾年加速并擴(kuò)大對(duì)HALEU的早期需求。”“我們重視與清潔堆芯公司的合作關(guān)系，以支持ANEEL的商業(yè)化，并期待有機(jī)會(huì)成為其長(zhǎng)期HALEU供應(yīng)商。”

清潔堆芯公司計(jì)劃在2024年底前將燃料商業(yè)化。德克薩斯A&M大學(xué)核工程和科學(xué)中心在INL的質(zhì)量要求和監(jiān)督下成功制造了ANEEL燃料樣品。

根據(jù)今年早些時(shí)候簽署的諒解備忘錄，清潔堆芯公司和Centrus正與其他PHWR合作，在世界各地的CANDU反應(yīng)堆中推廣使用ANEEL先進(jìn)核燃料。

雖然德克薩斯A&M公司正在制造的初始試驗(yàn)芯塊使用INL（愛達(dá)荷州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）提供的少量HALEU，但清潔堆芯釷能源公司計(jì)劃使用Centrus公司的HALEU進(jìn)行ANEEL燃料的商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

根據(jù)2019年與美國(guó)能源部簽署的一份為期三年的合同，Centrus正在俄亥俄州皮克頓建造第一條NRC許可的HALEU生產(chǎn)線。

到目前為止，Centrus已經(jīng)完成了每一個(gè)合同里程碑，并將繼續(xù)根據(jù)合同開展工作。