Lightbridge推进燃料辐照试验

美国Lightbridge Corporation已获得使用Idaho美国国家实验室（INL）Advanced Test Reactor（ATR）回路试验设施的资格，将在模拟商用反应堆实际工况下对其专有带包壳燃料短棒进行辐照。

这标志着Lightbridge先进核燃料技术从材料研究迈向完整商业燃料鉴定的下一个关键阶段。Lightbridge根据与INL运营承包商Battelle Energy Alliance, LLC（BEA）现有的《合作研究与开发协议》（CRADA），签署了第2号项目任务书（PTS）。

该实验将对采用富集铀锆合金制造并带有包壳的燃料短棒进行试验。试验将评估圆柱形和多叶形两种燃料几何结构。此次回路试验收集的数据将用于对燃料性能模型进行基准验证，并确认燃料设计和材料在实际条件下的耐久性。

Lightbridge董事长兼首席执行官Seth Grae解释说：“能够进入ATR的一条回路，才是具有实际意义的准入。全球只有少数位置能够让燃料棒在其将于商用反应堆内实际承受的工况下接受辐照，而我们的燃料现在获得了其中一个位置。我们与公用事业公司的每一次交流最终都会归结到同一个问题：向我们展示辐照数据。这就是我们作出回答的方式。”

Lightbridge高级副总裁兼首席技术官Dr Scott Holcombe指出：“制造工作一直以这项实验为目标。此次辐照试验收集的数据将用于确认我们的燃料棒设计和材料的性能，并用于对我们的模型进行基准验证。此次辐照产生的样品随后计划在INL的Transient Reactor Test Facility（TREAT）中接受瞬态工况下的进一步辐照试验。”

Lightbridge Fuel设计采用独特的多叶形螺旋扭转金属结构，旨在取代传统圆柱形陶瓷氧化物芯块。通过将这种几何设计与更新后的基础设施计划相结合，Lightbridge制定了加快在商用反应堆中部署的时间表。

这种设计具有较高的热导率，可防止裂变气体在设计基准事故期间释放。在大破口冷却剂丧失事故（LOCA）中，燃料包壳温度可保持在850～900°C阈值以下，从而完全避免产生爆炸性氢气的蒸汽—锆反应。该设计可使现有轻水堆（LWR）的功率提高10%～17%（燃料循环延长至24个月），并使新建反应堆的功率提高最多30%。

这项新协议签署前，该公司经历了一段活动高度密集的时期，其中包括入选Department of Energy（DOE）的Launch Pad INL计划，以及今年早些时候成功从ATR中首次取出无包壳燃料材料样品。

首批无包壳燃料试样于2025年末开始在ATR中接受回路辐照，其中首批试样已于5月出堆，并将于今年晚些时候开始接受辐照后检查（PIE），以测量关键热物理性质（肿胀、热降解），为美国核管会（NRC）鉴定资料包提供数据。

凭借入选Launch Pad INL计划，Lightbridge通过在INL建立专用示范设施，绕过了传统时间进程。Special HALEU Extrusion Demonstration（SHED）将配置全尺寸制造设备，用于制造该公司的首批先导试验组件（LTA）。

这些LTA将在DOE授权下装入正在运行的商用动力堆。在开展LTA试验的同时，Lightbridge正与一家未披露名称的大型工程、采购与施工（EPC）企业合作，完成Lightbridge Expandable Fuel Facility（LEFF）的设计；该设施将直接由NRC发放许可证。LEFF旨在将产量从最初可满足少数批次换料的规模，扩大至面向全球公用事业市场的大批量商业生产规模。该公司还在与先进反应堆开发商探索合用一处厂址的制造布局。