近日，愛達荷國家實驗室(INL)的研究人員成功展示了一種為世界上第一個快譜鹽燃料反應堆測試生產燃料的有效方法。這一突破將有助于加快啟動熔融氯化物反應堆實驗(MCRE)所需的燃料生產，進而推動尚未開發的反應堆類型的研究進展。
自2020年起，INL的研究人員開始設計燃料鹽合成生產線，這是用于制造熔融氯化物燃料鹽的工藝。該團隊面臨著一項艱巨的任務：一次性制造18公斤燃料鹽，同時將90%的鈾金屬原料轉化為氯化鈾燃料鹽，這是以前從未達到過的量。
起初，該團隊只能將鈾金屬轉化率提高到80%，每批只能生產10公斤燃料鹽。然而，去年夏天，他們迎來了轉折點。在開發出一種提高鈾利用率的新方法后，鈾金屬轉化率達到95%，燃料鹽產量也達到了18公斤。但當時這需要大約200小時，生產效率并不可持續。
為了縮短批量時間，該團隊邀請了INL、Southern Company和TerraPower的其他專家來幫助設計一系列實驗。經過努力，他們現在可以在8小時內持續生產18公斤燃料鹽，并且預計很快就會將時間縮短到5小時。
“經過多年的試驗和修改，我們終于找到了實現完美產量的正確工藝。”INL MCRE項目總監Nick Smith表示，“當無法保證找到解決方案時，需要一種特殊的毅力才能繼續解決問題。”
MCRE計劃于2030年代在美國操作和測試實驗室(LOTUS)試驗臺的INL運行約六個月，然后退役。MCRE的結果將為TerraPower和南方公司的熔融氯化物快堆(MCFR)的商業部署提供參考，該反應堆有可能在2030年代部署。
此外，該反應堆實驗還將有助于演示液體燃料的處理技術，并開發熔鹽反應堆組件的供應鏈。MCFR設計使用液態鹽作為燃料和冷卻劑，允許更高的運行溫度，從而比當今的反應堆更有效地產生熱量或電能。
目前，INL正在安裝燃料鹽合成生產線，預計今年春季完工。隨后將進行全面演示，計劃在2025年底前生產5批高濃縮鈾燃料鹽。該實驗室將加大燃料鹽產量，到2026年生產出剩余的批次。
值得一提的是，MCRE總共需要72至75批燃料鹽才能達到臨界狀態。這將是INL自30多年前實驗增殖反應堆II號運行以來規模最大的燃料生產工作。
