Oklo开展钚燃料快堆临界试验
摘要
美国Oklo公司与Los Alamos国家实验室合作，在能源部国家临界实验研究中心开展钚燃料快堆临界试验。该试验验证了钚燃料快谱系统的固有安全特性，为利用美国冷战遗留的34吨钚库存作为先进反应堆过渡燃料提供数据支持。同时，Oklo在Idaho国家实验室的Aurora燃料制造设施获得安全分析批准，计划本十年末投运首座Aurora-INL反应堆，利用EBR-II回收燃料推进先进快堆部署。
总部位于美国的Oklo公司一直在与Los Alamos国家实验室(LANL)合作，在能源部(DOE)的国家临界实验研究中心(NCERC)开展钚燃料快堆临界试验，该项目属于战略合作伙伴项目(SPP)。
NCERC位于LANL运营的Nevada国家安保基地(NNSS)，接受DOE和美国国家核安保管理局(NNSA)的监督。它提供专门的试验组件、诊断系统和专家人员，以执行严格、高度受控的临界和反应性实验。这项工作建立在LANL和Oklo之间日益增长的合作基础上，涵盖SPP和一项专注于先进燃料(如钚)和先进反应堆的合作研发协议。
Oklo表示，LANL是通过提供未来快堆开发和部署所需的研发基础，来开发和验证钚作为先进反应堆过渡燃料的重要合作伙伴。该试验活动标志着Oklo的Pluto反应堆——一个被选中参与DOE反应堆试点计划(RPP)的钚燃料快堆试验项目——的首个公开技术里程碑。这是与LANL开展的更广泛合作计划的第一步，旨在使过剩钚具备作为商业先进反应堆燃料的资格。
利用其库存中已有的钚材料，LANL与Oklo在Flattop快谱临界装置上进行了一系列低功率实验。在几天的时间里，系统被带入临界状态，并通过功率操纵和瞬态过程来获取详细的反应性反馈和功率响应测量数据，展示了钚燃料快谱系统的固有安全特性。
试验包括使系统达到临界，然后增加反应堆堆芯的功率和温度，这导致了负反应性反馈，从而使系统停堆。由此产生的数据构成了一套快谱配置下的现代基准测量数据，有助于积累使用过剩钚作为商业反应堆燃料的数据，并为Oklo在Pluto和未来系统上的工作提供信息。
"这项活动是将美国过剩燃料储备转化为先进反应堆过渡燃料的更大计划的一部分，"Oklo联合创始人兼首席执行官Jacob DeWitte说。"通过与LANL...在DOE的NCERC设施合作，我们正在生成将过剩钚认证为先进反应堆过渡燃料所需的现代基准数据，这将加强美国的能源主导地位，支持近期清洁可靠容量的部署，并消除原本将长期储存的材料。"
美国持有大量冷战时期遗留的过剩材料，包括钚，这些材料几十年来一直以纳税人承担的巨大成本进行管理。2025年5月，联邦政策指示DOE停止稀释和处置计划，并开始建立途径，使约34吨的过剩钚能够以适合制造先进反应堆燃料的形式提供给工业界。
"政府拥有可用的燃料材料储备，如钚，可以作为新反应堆在行业扩展其供应链期间的过渡燃料。这种过渡燃料可以帮助我们更快地建造更多反应堆，并以更大的规模更早地投入清洁电力，同时也有助于缓解正在推高能源成本的电力供应紧张局面，"DeWitte说。
钚被视为一种过渡燃料，可以在高浓度低富集度铀(HALEU)和基于回收的燃料供应链发展起来之前，实现先进反应堆的早期部署。过剩钚可以制造成与基于HALEU的燃料以及通过回收生产的燃料可互换的燃料。
Pluto是Oklo在DOE的RPP计划下的入选项目之一，是Oklo正在开发的一个快堆试验反应堆。该项目的数据为Pluto的设计和安全基准提供了早期贡献。这些数据还有助于为在Oklo未来的Aurora Powerhouse中使用由过剩钚制造的燃料奠定技术基础。
Aurora Powerhouse是一个钠冷快堆，使用金属燃料，并建立在实验增殖反应堆II(EBR-II)的设计和运行遗产之上，EBR-II于1964年至1994年间在Idaho运行。Oklo于2019年从DOE获得了从EBR-II回收的燃料，并计划在Idaho国家实验室(INL)的Aurora燃料制造设施(A3F)制造其初始堆芯。
DOE的Idaho运营办公室于2025年12月批准了A3F的初步文件化安全分析(PDSA)，标志着该设施组装工作的开始。A3F的PDSA是第一个根据DOE的燃料生产线试点计划获得批准的设施。之前的程序性里程碑，即核安全设计协议，在不到2周的时间内获得批准，展示了一条新的审批路径，旨在加速一个可复制的框架，以扩大生产能力，此前美国总统唐纳德·特朗普于2025年5月签署了行政命令。
PDSA是为A3F授权批准的三个安全基准文件中的第二个，下一步是文件化安全分析(DSA)，这是基于最终设计和施工对PDSA的更新。DSA将在施工期间提交，并在设施建成后更新以反映最终建造情况。最后一步包括设施启动前的准备状态审查。A3F将为Oklo的首个全规模Powerhouse——Aurora-INL制造燃料，该反应堆同样入选了DOE的反应堆试点计划。
"通过推进现代燃料制造和回收，我们正在解决燃料供应限制问题，改善我们Powerhouse的经济性，并为业务开辟新的长期收入来源，"Jacob DeWitte指出。"我们正在迅速推进该燃料设施的全面部署，在那里我们将重新利用来自遗留实验增殖反应堆II(EBR-II)的燃料，用于Oklo的Aurora-INL。"
Oklo通过2019年启动的竞争性DOE流程获得了EBR-II燃料材料的准入。同年，该公司还获得了在INL为其首个Powerhouse的场址使用许可。Oklo最近为Aurora-INL反应堆举行了奠基仪式，该反应堆可以根据DOE的授权路径建造并开始运行，这有可能加快未来由核管会进行的商业许可进程。Oklo表示，其有望在本十年末之前在INL将其首座电站投入运行。