Kairos完成熔盐堆燃料代码验证

美国Kairos Power已完成其KP-BISON燃料性能代码的最终验证与确认(V&V)报告。作为首个专为熔盐堆(MSR)定制的同类代码，它用于评估TRISO（三层结构各向同性）燃料颗粒在高温下的行为和结构完整性。

Kairos Power正在开发氟化物盐冷高温反应堆(KP-FHR)技术，遵循迭代方法，从非核工程试验装置推进到示范电站，最终实现商业机群。Hermes 1是一个35 MWt的非动力反应堆，旨在示范核热生产，其第一罐混凝土于2025年5月浇筑。美国核管会(NRC)于2024年11月为Hermes 2（一座两台机组、每台35 MWt的电站）颁发了建造许可证，Kairos Power于4月在田纳西州Oak Ridge为该设施破土动工。

验证KP-BISON代码可确保TRISO球床在Flibe熔盐冷却剂环境中安全运行。Flibe是一种由氟化锂和氟化铍制成的特种熔盐混合物。燃料球包含数千个罂粟籽大小的TRISO颗粒。每个颗粒由一个碳氧化铀燃料核芯和包裹其外的多层陶瓷及碳材料保护层组成，以防止裂变产物释放。

V&V报告将作为Hermes 2示范电站许可基础的一部分提交给NRC。Kairos Power的安全论证基于坚固的TRISO燃料与Flibe的组合。TRISO燃料颗粒在KP-FHR中不会熔化，并充当独立的包容系统，将裂变产物困在内部。Flibe通过吸收运行期间可能逸出的任何裂变产物，提供了额外的保护层。这种组合允许在近大气压下实现高温输出，从而无需昂贵的包容系统。

KP-BISON的开发旨在衡量TRISO颗粒在KP-FHR反应堆内不同应力条件下的表现，包括温度和燃耗（或从燃料中提取的能量），这些因素会增加燃料核芯内部的压力。

Kairos Power的建模与仿真团队于2018年开始与Idaho美国国家实验室(INL)合作，在KP-BISON中开发模型和工具，这是对该实验室BISON代码的修改。BISON是一种基于实验数据的燃料性能代码，可应用于各种燃料形式，包括轻水堆燃料棒、TRISO燃料、金属棒、板状燃料等。

Kairos Power于2019年获得联邦资助，以定制BISON代码，用于评估其燃料核芯设计在KP-FHR及其Flibe冷却剂的独特运行环境中的性能。

该团队从历史上用于高温气冷堆的现有TRISO模型中进行了选择，并将其整合到KP-BISON中。这使得该代码能够分析和预测在一系列正常和异常KP-FHR运行工况下的燃料性能裕量。

为验证KP-BISON，该团队通过在广泛的模型和属性测试矩阵中进行研究来确认代码的准确性，以确保代码计算出正确的解。然后，该团队通过将KP-BISON燃料性能结果与能源部先进气冷堆(AGR)计划的实际辐照实验数据进行比较来确认代码的有效性，该计划使用的燃料规格与Kairos Power的燃料类型相同。

Kairos Power联合创始人兼首席技术官Ed Blandford表示：“这是美国第一套达到此里程碑的、与系统安全相关的TRISO代码，也是首次应用于盐冷反应堆。”“所有这些工作，涉及数千页的计算和分析，最终归结为我们用来模拟燃料并防止低估失效概率的最终工具。”

由于KP-FHR的运行超出了当前AGR鉴定范围，Kairos Power将使用KP-BISON支持在荷兰NRG PALLAS进行的燃料辐照试验，以根据监管要求证明KP-FHR运行的性能范围。

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