我国新型核燃料研发获重大进展

　　作为各国争夺核能技术话语权的关键环节，新型核燃料研发已进入竞跑模式。

　　近日，在西屋电气公司宣布获得美国能源部提供的9360万美元资金，用于事故容错燃料（以下简称ATF）计划—Encore燃料研发后不久，中广核自主研发设计的S2F PI-A型事故容错燃料小棒载入研究堆，正式开始辐照考验工作，这是中国首次实现ATF燃料堆内辐照。据了解，通过研究堆辐照试验，中方研究人员将获得ATF燃料在堆内辐照的宝贵数据，也将为后期计算建模和先导棒入堆工作提供有力支撑，具有重要价值。

　　中国研发加速跑

　　事故容错燃料旨在优化传统的核燃料体系，进一步提高核燃料在正常工况下的经济性以及在严重事故工况下的安全性，是核能发展60年以来的重大变革，堪称目前国际核燃料技术研发的风向标。

　　中广核研究院副总经理郝志坚透露，中广核于2013年率先在国内启动ATF研发工作。“中广核已完成了ATF概念设计、性能分析程序开发、候选材料工艺探索和样品试制等工作。”此外，依托深圳市ATF工程实验室，中广核建成了国内首个ATF堆外试验综合平台及4个联合试验室/研发中心。“下一阶段，中广核将争取早日实现ATF燃料的工程化应用，推动核能技术的持续变革。”

　　中核集团董事长、党组书记余剑锋去年11月曾公开表示，该集团在MOX燃料元件、环形燃料元件、耐事故燃料元件等新型燃料元件技术研发领域也取得重大进展。2018年11月20日，由中核集团自主研制、拥有自主知识产权的我国首套全尺寸压水堆环形燃料组件试验件成功下线。

　　公开信息显示，随着核电多路线、规模化发展，我国近年来进行了一系列新型核燃料相关研发的实践。据核燃料领域专家、中国工程院院士李冠兴此前介绍，国内首条AP1000核电燃料元件生产线已于2017年12月22日圆满完成三门核电站首炉换料燃料组件生产，并已与国核宝钛签订了为海阳核电站后续换料采用国产Zirlo锆合金包壳等锆材的合同。“这一点与从其他国家引进核燃料技术不同，AP1000核电燃料元件技术引进的同时，也引进锆合金的全套生产线。这标志着我国已掌握法国、俄罗斯、加拿大与美国的核电燃料元件生产技术。”

　　李冠兴表示，从1991年中国引进法国AFA2G核燃料元件制造技术开始，至2007年引进俄罗斯VVER核燃料元件制造技术和美国西屋AP1000核燃料元件制造技术，虽然我国核燃料元件制造技术已达到国际先进水平，但目前燃料元件的辐照和辐照后的检测领域仍然是明显短板。他还指出，核燃料产业要实现“走出去”，要搞好顶层设计。“由于核燃料元件研发周期长，资金投入大，更应加强统筹。如辐照与辐照后的检测、耐事故燃料元件研发、材料基因组计划等领域，减少不必要的重复投入，以便加快推进速度，争取在国际上取得更多的话语权。”

　　美法明确时间表

　　美国麻省理工学院日前发布的跨学科研究报告《核能在限碳排世界中的未来》指出，安全成本的不断增加，使经济性受到了挑战，成为其发挥脱碳作用的主要障碍。据资料显示，目前核电的成本中，建造成本占60%-80%，运维成本占15%-20%，燃料成本占5%-15%。

　　对于系统冗余和成本增加的问题，业内人士表示，可将不断叠加的外部防御转移到反应堆内部，让燃料变得更安全，减少相应的外部防御，核电站的建造成本降低。因此，全世界对于事故容错燃料的探索加快了脚步。

　　据了解，西屋电气公司Encore 燃料计划旨在加强燃料安全性能和经济优势的研发。该公司将提供高密度的adopt芯块, 以提高燃料的经济性。第二阶段将推出碳化硅包壳和高密度硅化铀芯块, 从而提高燃料的安全性和经济性。而且，该公司将与General Atomics、美国国家实验室和大学开展合作，计划于2022年将碳化硅包壳置于商业反应堆中进行辐照。同时该笔资金也将用于首个装有Encore燃料先导测试棒的测试，目前计划将于今年春季在Exelon Generation的拜伦2号机组实施。

　　此外，法国Orano（原阿海珐）也在进行新型核燃料的研发，主要包括ATRIUMTM11先进沸水堆燃料，以及GAIA和HTPTM压水堆燃料。该公司曾透露，从2020年将开始向4个不同的核电设施供应ATRIUMTM11以及GAIA和HTPTM。