熔盐堆燃料盐供应链挑战与进展

Adam Burak

如果我们要建立国内燃料盐供应链，就需要能够将铀和钍原料转化为盐类的设施，以及钍的来源。

我们当前的供应链提供了一条生产一种燃料盐的潜在途径。Oak Ridge美国国家实验室的熔盐堆实验装置在20世纪60年代末期使用三氟化铀/四氟化铀作为燃料，一些当前的开发商也在效仿这种做法。作为浓缩过程一部分生产的六氟化铀可以被还原为+3或+4价态的氟化铀盐。然而，由于氧气和水分是熔盐的关键杂质，因此需要具备适当处理熔盐能力的设施。

某些快谱熔盐堆开发商正在考虑使用三氯化铀/四氯化铀作为燃料盐。然而，从轻水堆燃料循环中获得这种盐具有挑战性，因为从氟化物转化为氯化物并非易事。从金属开始是一种选择，但需要商业化的富集铀金属来源。Idaho美国国家实验室的专家最近成功地从金属开始为熔盐氯化物反应堆实验装置生产了UCl3/4燃料。虽然值得称赞，但这并不代表商业来源。

还需要考虑钍。它具有吸引力，因为它不需要富集；钍循环被用于增殖U-233燃料。一个重要问题是获取钍本身。钍是稀土金属开采的副产品。尽管它本身并未被指定为“关键矿物”，但它面临着类似的挑战，并且需要支持钍基熔盐堆概念。

虽然钍精矿可能在国外获得，但在国内几乎找不到。需要出现一个市场——或政府计划——其吸引力足以证明现有矿山为开发设施和参与生产钍产品的监管过程所承担的成本是合理的。即使钍精矿在国内变得可用或可以从国外采购，也需要专门的设施将其转化为燃料盐。

一个反复出现的问题是需要具备生产和处理适用于熔盐堆的盐类能力的商业设施。在这方面取得了一些进展，包括通过密歇根大学的初创公司Arbor Halides。我们已经开设了一家专门生产铀和钍盐以支持熔盐堆产业的商业设施，并获得了美国核管会的许可证来处理贫铀和钍，使我们更接近国内燃料盐供应链。

Adam Burak ([email protected]) 是Arbor Halides的创始人兼总裁，也是密歇根大学核工程与放射科学系的助理研究科学家，专注于先进反应堆技术和热工水力。