高燃耗燃料棒PNNL展开破坏性试验
摘要
由Global Nuclear Fuel制造的11根高燃耗燃料棒运抵PNNL进行破坏性试验，旨在评估其性能以支持更长的运行周期和功率提升。这些燃料棒经美国核管会批准作为高燃耗组件使用，并计划用于BWRX-300小型模块化反应堆。试验数据可能支持燃料循环周期的延长，为核能潜力挖掘和电厂升级提供关键支持。
由Global Nuclear Fuel制造的11根高燃耗燃料棒已运抵Pacific Northwest National Laboratory，即将进行一系列破坏性试验。PNNL的评估将为GNF和能源部提供有关燃料性能的信息，这些燃料与美国能源部‘事故容忍燃料计划’开发的其他燃料一样，旨在支持更长的运行周期、提高燃料循环经济性，并为现有轻水堆的功率提升提供支持。
在动力反应堆堆芯运行六年后，燃料棒通常需要在乏燃料池中冷却一段时间。但这11根燃料棒被装入一个重达60,000磅的不锈钢运输容器中，经过‘为期14个月、涉及多个机构复杂协调的严格监管运输’后运抵PNNL（GNF是由GE Vernova与Hitachi, Ltd.合资的公司）。
这些燃料棒在GNF位于北卡罗来纳州Wilmington的工厂制造，随后在沸水堆堆芯中完成了两个运行周期。GE Vernova称，经过这两个周期后，美国核管会批准将这些燃料组件作为‘高燃耗先导使用组件’重新装入反应堆，以‘实现超出当前NRC许可限值的运行’。PNNL目前正在研究堆芯内额外运行时间对燃料棒及包壳性能的影响。
高燃耗的动机：PNNL核能市场部门主管Mark Nutt表示：‘从这些材料中提取更多能量并提升电厂功率，就像在不新建基础设施的情况下为电网增加发电能力。这对燃料供应商和寻求充分挖掘核能潜力的国家都非常有用。’
运往PNNL的燃料与GE Vernova Hitachi Nuclear Energy的BWRX-300小型模块化反应堆初始堆芯设计所用燃料相同。GNF希望通过获得的数据支持将BWRX-300的燃料循环周期从36个月延长至48个月。
GE Vernova Hitachi Nuclear Energy的Installed Base首席执行官Craig Ranson称：‘对这些燃料棒的检测是我们持续开发更安全、更可靠高效率燃料的下一步。’
该研究由美国能源部核能办公室的‘事故容忍燃料计划’资助。DOE-NE事故容忍燃料联邦计划经理Frank Goldner表示：‘这种燃料的开发可进一步支持特朗普政府关于到2030年实现现有电厂50亿瓦特功率提升的行政令，而高燃耗燃料可能在其中发挥重要作用。’
破坏性试验：在PNNL的放射化学处理实验室（RPL，一个二级危害非反应堆核研究设施），燃料棒将被穿刺、切割和机械加压，实验室在试验前后及过程中收集数据。试验包括在热室中穿刺燃料棒包壳并捕获释放的气体，以了解包壳内部压力。
PNNL化学家兼项目联合负责人Susan Asmussen说：‘RPL提供了一个独特的机会，我们可以直接接收全长高燃耗燃料棒，在热室内进行研究，并将材料直接送至同一空间内的其他实验室进行测试，无需跨建筑转移。效率非常高。我们具备从辐照后检测到液-液分离化学等多方面的材料研究能力，这是其他设施难以企及的。’
据PNNL称，燃料棒拆解产生的碎片将用于培训从事核活动监测技术开发的科学家。在美国国家核安全管理局的‘不扩散管理项目’下，RPL工作人员将通过研究这些碎片‘了解如何表征和监测铀、钚等特殊核材料在化学分离过程中的移动。’