爱达荷国家实验室成功展示快谱盐燃料反应堆燃料生产方法

近日，爱达荷国家实验室(INL)的研究人员成功展示了一种为世界上第一个快谱盐燃料反应堆测试生产燃料的有效方法。这一突破将有助于加快启动熔融氯化物反应堆实验(MCRE)所需的燃料生产，进而推动尚未开发的反应堆类型的研究进展。

自2020年起，INL的研究人员开始设计燃料盐合成生产线，这是用于制造熔融氯化物燃料盐的工艺。该团队面临着一项艰巨的任务：一次性制造18公斤燃料盐，同时将90%的铀金属原料转化为氯化铀燃料盐，这是以前从未达到过的量。

起初，该团队只能将铀金属转化率提高到80%，每批只能生产10公斤燃料盐。然而，去年夏天，他们迎来了转折点。在开发出一种提高铀利用率的新方法后，铀金属转化率达到95%，燃料盐产量也达到了18公斤。但当时这需要大约200小时，生产效率并不可持续。

为了缩短批量时间，该团队邀请了INL、Southern Company和TerraPower的其他专家来帮助设计一系列实验。经过努力，他们现在可以在8小时内持续生产18公斤燃料盐，并且预计很快就会将时间缩短到5小时。

“经过多年的试验和修改，我们终于找到了实现完美产量的正确工艺。”INL MCRE项目总监Nick Smith表示，“当无法保证找到解决方案时，需要一种特殊的毅力才能继续解决问题。”

MCRE计划于2030年代在美国操作和测试实验室(LOTUS)试验台的INL运行约六个月，然后退役。MCRE的结果将为TerraPower和南方公司的熔融氯化物快堆(MCFR)的商业部署提供参考，该反应堆有可能在2030年代部署。

此外，该反应堆实验还将有助于演示液体燃料的处理技术，并开发熔盐反应堆组件的供应链。MCFR设计使用液态盐作为燃料和冷却剂，允许更高的运行温度，从而比当今的反应堆更有效地产生热量或电能。

目前，INL正在安装燃料盐合成生产线，预计今年春季完工。随后将进行全面演示，计划在2025年底前生产5批高浓缩铀燃料盐。该实验室将加大燃料盐产量，到2026年生产出剩余的批次。

值得一提的是，MCRE总共需要72至75批燃料盐才能达到临界状态。这将是INL自30多年前实验增殖反应堆II号运行以来规模最大的燃料生产工作。