ARPA-E选定八个先进燃料项目

美国能源部先进研究计划局（Advanced Research Projects Agency–Energy，ARPA-E）已选定八个研究项目，获得其“第四代反应堆高性能优化回收核同位素”（High-Performance Optimized Recycled Nuclear Isotopes for Gen IV Reactors，HORNIG）计划的资助。

该计划于4月宣布，旨在推进行政令14302“Reinvigorating the Nuclear Industrial Base”，支持开发先进核反应堆燃料技术的项目。入选HORNIG的项目将探索如何利用乏燃料库存中的材料，特别是核武器生产产生的超铀元素（包括钚），在国内生产商用反应堆燃料。

ARPA-E在10月29日的公告中表示，HORNIG计划中的项目预计将获得总计最高5000万美元的资助。目前资助总额接近4500万美元，最大单项资助为700万美元。

加速与推进：据ARPA-E发言人称，开发和鉴定一种新型核反应堆燃料可能需要十多年时间，而HORNIG计划旨在将这一周期缩短至7年以内。该发言人补充说，HORNIG将推动燃料鉴定加速进行，因为其项目将在前期就结合燃料制造、建模和试验，并指出现有安全和监管指南将适用于这些项目。

此外，HORNIG将以另一项ARPA-E计划“Converting UNF Radioisotopes Into Energy（CURIE）”的成果为基础。CURIE于2022年启动，支持研究从乏燃料中回收可再利用材料（包括超铀元素）的技术，目标是减少需永久处置的废物量，同时增加国内可用燃料产量。

HORNIG被视为一个序列中的下一步：其项目将利用CURIE开发技术回收的材料生产先进反应堆燃料。然而，在入选HORNIG的八个参与方中，只有爱达荷国家实验室（Idaho National Laboratory）同时推进过CURIE项目。

各机构概况：今天公告中提及的八个机构均已广泛参与各类核燃料项目。它们为HORNIG提交的项目涵盖多种先进反应堆燃料技术，包括熔盐燃料和TRISO燃料颗粒。

以下为各参与方在该计划中的计划概要及简要背景。

总部位于Cranberry Township, Pennsylvania的西屋电气（Westinghouse）获得700万美元资助，用于其名为“PowerBlock: Additively Manufactured Metallic Fuel”的项目。据ARPA-E称，西屋电气将开发一种采用激光粉末床熔融生产该燃料的工艺。西屋电气将PowerBlock描述为一项“旨在提升传统核燃料组件的技术，目标为在热功率超过4200兆瓦的条件下实现24个月换料周期”。该燃料设计用于现役机组和先进反应堆。西屋电气表示，其作为主要燃料供应商，供应全球核电机组的40%（不过目前这些供应均不是金属燃料）。该公司在三个地点生产燃料：瑞典、英国各一处，以及南卡罗来纳州（South Carolina）一处，目前该公司正计划在南卡罗来纳州大幅扩建。

位于Corvallis的俄勒冈州立大学（Oregon State University）获得700万美元资助，用于其名为“TRU-Nitride Fuel for Advanced Reactors”的项目。据ARPA-E称，该大学将采用低温工艺制造含回收超铀元素的氮化物燃料。俄勒冈州立大学本身已是核研究中心，运营一座TRIGA反应堆，并设有多个其他试验设施和核相关实验室。其中最可能相关的是其水力-机械燃料试验设施，该大学目前正利用该设施开展铀-钼燃料鉴定工作。

位于Idaho Falls的爱达荷国家实验室（Idaho National Laboratory）获得700万美元资助，用于其名为“Irradiation of Molten Plutonium Actinide Chloride Fuels and Testing（IMPACT）”的项目。据ARPA-E称，INL将开发并试验一种含回收超铀元素的氯化物燃料盐，用于熔盐堆。该项目是INL众多正在进行的燃料相关项目之一。

总部位于Oak Ridge, Tennessee的Standard Nuclear获得6999984美元资助，用于其名为“Mixed Oxycarbide（MCO）TRISO: Fueling Advanced Reactors with Recycled Transuranic and Uranium Feedstock”的项目。通过该项目制造的TRISO燃料将面向高温气冷堆。Standard Nuclear成立于2024年，并在Ultra Safe Nuclear破产后收购了其资产。其燃料制造计划去年入选DOE的燃料生产线试点计划（Fuel Line Pilot Program）快速通道。该公司还获得了DOE分配的HALEU。目前，该公司正在建设两座TRISO生产设施，分别位于爱达荷州和田纳西州，这两座设施正在推进DOE授权程序。

总部位于Santa Clara, California的Oklo获得6842989美元资助，用于其名为“Fabrication of Optimized Recycled Fuel for Gen IV reactors from Electrorefiner Product（FORGE）”的项目。据ARPA-E称，该公司“将开发用于钠冷反应堆的含超铀元素U-TRU-Zr金属燃料”。该燃料可能会用于Oklo的旗舰反应堆设计Aurora Powerhouse，这是一种液态金属冷却、金属燃料快堆。此次与DOE的新合作，进一步增强了该公司与该机构之间已经十分复杂的合作关系。Oklo已通过反应堆试点计划推进三个项目，参与核能启动平台（Nuclear Energy Launch Pad），并正通过燃料生产线试点计划开发一个项目。其旗舰燃料项目为位于INL的Aurora Fuel Fabrication Facility。