美國能源部于4月21日宣布,洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)近期完成一系列定制臨界實驗,旨在為高富集低濃縮鈾(HALEU)TRISO燃料運輸提供關鍵數據支持。作為“高能低排放反應堆可用性計劃”的重要組成部分,該項目由美國能源部、核管理委員會(NRC)聯合國家實驗室及私營企業共同推進。
項目代號THETA(TRISO型HALEU燃料運輸應用實驗),由洛斯阿拉莫斯國家實驗室主導,專為滿足Kairos Power公司需求設計。Kairos Power公司正在開發基于HALEU TRISO球形燃料的氟鹽冷卻反應堆。實驗在美國國家臨界實驗研究中心(NCR)進行,采用洛斯阿拉莫斯團隊于2024年首次演示的Deimos先進反應堆試驗臺。
作為“高能低排放反應堆可用性計劃”框架下的核心任務,THETA項目隸屬美國能源部/核管理委員會商用規模高能低排放反應堆燃料循環和運輸臨界安全項目(DNCSH)。該項目由能源部核能辦公室、國家核安全局核臨界安全計劃及核數據計劃(隸屬能源部科學辦公室核物理辦公室)聯合實施。2024年8月,能源部為16個DNCSH實驗和分析項目撥款1700萬美元,重點獲取HALEU燃料及運輸基礎設施(包括包裝和容器)的臨界數據,為NRC許可和監管提供支撐。
項目團隊由六個國家實驗室牽頭,聯合其他實驗室、高校及行業伙伴共同推進。THETA實驗聚焦HALEU TRISO燃料運輸中的兩大核心問題:一是驗證卵石燃料容器/罐的水滲透場景,該場景因復雜中子通量產生的偏差難以量化;二是提升燃料儲存和處理應用中水滲透異常的基準覆蓋率。為此,洛斯阿拉莫斯團隊在內華達國家核研究中心(NCERC)的Deimos試驗臺進行改造,以不銹鋼模擬燃料容器、聚乙烯模擬水滲透,并采用硼化聚乙烯評估中子吸收劑效果。
在三周時間內,研究人員通過Deimos試驗臺模擬多種運輸場景及中子輻射影響,完成系列實驗。美國核燃料循環代理副助理部長弗洛里·克瑙夫(Florie Knauf)表示:“這是首次利用Deimos試驗臺測試運輸場景,收集的數據將有效填補HALEU TRISO燃料運輸領域的關鍵技術空白。”