南非合建HALEU浓缩设施

ASP Isotopes（ASPI）旗下子公司Quantum Leap Energy（QLE）与Nuclear Energy Corporation of South Africa（Necsa）将成立一家生产高浓度低富集度铀（HALEU）的合资企业。该项目将在比勒陀利亚（Pretoria）附近的Necsa Pelindaba核设施厂址开发、融资、建造并运营一座试验台和一座商业规模浓缩设施。此前，双方已于2024年11月签署谅解备忘录，并于今年2月签署实施前服务合同协议。

尽管ASPI总部位于华盛顿哥伦比亚特区（Washington DC），但其主要业务集中在南非，约97%的员工和全部运营资产均位于南非。QLE目前是一家处于开发阶段的公司，在美国德克萨斯州（Texas）和南非豪登省（Gauteng）设有设施并规划开展业务。QLE正与Fermi America合作，在德克萨斯州一座装机容量为11 GWe的混合能源与数据基础设施园区内，开发HALEU浓缩研究及商业生产设施。不过，QLE的主要技术和生产计划均通过其当地实体Quantum Leap Energy (Pty) Ltd（QLE SA）设在南非；正是QLE SA与Necsa签署了这项协议。

QLE将持有80%的运营权益并牵头融资，Necsa保留20%的权益。QLE将部署其专有浓缩技术并筹措资金。Necsa将提供厂址使用权、基础设施、工程支持、核保障和监管合规支持。该设施未来的产品已有与TerraPower签订的承购协议作为保障。

Necsa集团首席执行官Loyiso Tyabashe表示：“世界需要新的、可靠且安全的先进核燃料来源，而南非具备提供这些燃料的有利条件。通过与Quantum Leap Energy建立合作伙伴关系，Necsa将凭借数十年来在核设施运营、核保障和监管合规方面积累的经验，打造一个值得信赖的全新商业HALEU供应来源。”

2026年7月，QLE获得南非Ministry of Electricity & Energy批准，可获取、持有、使用、处置和运输源材料以及核相关设备和技术，以推进Pelindaba的铀浓缩活动；此前，该地已经建成一座试验台设施。目前，容纳该试验台的基础设施正在翻新，并已开始与相关主管部门接洽。

作为南非共和国的法定核能机构，Necsa将为这家合资企业带来深厚的核专业知识、基础设施、监管关系和许可能力。拥有60年核工业经验的Pelindaba设有一座日益老化的20 MW Safari-1研究堆。

Quantum Leap Energy（QLE）与Necsa成立的合资企业深深植根于南非独特的核历史，将种族隔离时代高度先进的核武器计划与现代医用及商业反应堆技术连接起来。

ASPI采用的专有浓缩工艺源自南非20世纪80年代的铀浓缩计划。在种族隔离时期遭受国际孤立期间，南非科学家开发出一种名为气动分离工艺（ASP）的本土秘密技术。数十年后，ASPI获得并改进了这种气动技术，同时发展了先进的激光量子浓缩技术，将其重新用于医用同位素生产和HALEU等和平商业用途。

Pelindaba成立于1961年，其名称在祖鲁语中意为“谈话的终结”。这里最初是美国根据“Atoms for Peace”倡议支持的一座民用核研究中心。然而，在20世纪70年代和80年代，Pelindaba成为南非秘密开发高度复杂的本土核燃料循环并成功制造6枚枪式原子弹的基地。

1989年，南非主动终止并彻底拆除了其核武器计划，随后于1991年签署《不扩散核武器条约》（NPT），成为有史以来第一个也是唯一一个彻底解除本国核武库的国家。

核裁军后，国有Atomic Energy Corporation（AEC）于1999年重组为Necsa。过去数十年来，Necsa一直将Safari-1完全用于和平研究和医学用途，并成为全球主要医用放射性同位素供应商之一。

通过参与这家合资企业，Necsa正在利用其复杂历史时期建立起来的逾60年专业基础设施、监管框架和核工程专业知识。这将使南非得以重新定位，成为下一代全球核燃料市场上具有重要竞争力的参与者。

气动分离工艺（ASP）是一种先进的同位素分离技术，其作用类似于“静壁离心机”。现代ASP技术最初改造自南非在20世纪70和80年代使用的历史性Helikon涡流管系统，随后由南非公司Klydon及其母公司ASPI实现现代化并推进商业化。该系统依靠高速流体动力学而非大型机械旋转，根据同位素原子质量的细微差异将其分离。

尽管该技术过去用于较重的同位素，但ASPI已成功将其商业化，用于较轻的非核稳定同位素。即将与Necsa成立的合资企业将首次以商业规模部署这种现代化气动工艺，用于铀（UF6）浓缩以生产HALEU。

位于Valindaba的Z-Plant与比勒陀利亚附近的Pelindaba主厂址直接相邻，是南非的一座半商业化铀浓缩设施，于1986年至1995年间运行。

20世纪70年代，南非正在建设秘密的Y-Plant示范设施，为其核武器计划生产高浓铀（HEU）。与此同时，南非向法国订购了两座民用轻水商业反应堆，用于开普敦（Cape Town）附近的Koeberg Nuclear Power Station。然而，随着国际社会对种族隔离制度的反对加剧，美国切断了南非进口浓缩核燃料的渠道。作为回应，国有Uranium Enrichment Corporation（UCOR）决定建设一座规模更大的国内“半商业化”设施，以确保自给自足。这座设施后来成为Z-Plant。

传统气动浓缩工艺的主要问题在于其复杂性。在这种工艺中，气体以超声速在固定微管内呈螺旋状流动，铀气体必须依次通过数千个级。由管道、压缩机和阀门组成的网络在机械层面极其复杂。因此，南非工程师发明了Helikon技术，将多达20个独立浓缩级安装在一个大型圆柱形钢制模块内。

Z-Plant的设计成功实现了该技术的规模化，建成了年产能达到30万分离功单位（SWU）的设施。Z-Plant于20世纪70年代末开始建设，到1988年实现全面商业规模生产。数年间，Z-Plant生产铀-235丰度约为3.25%的低浓铀（LEU），以便在国际制裁最严厉时期维持Koeberg核电站运行。

尽管Helikon Z-Plant是在孤立环境下取得的一项工程成就，但它在商业上却是失败的，每生产1 SWU需消耗1万kWh电力，而当时的商业气体离心机每生产1 SWU的耗电量不足300 kWh。该设施仅为驱动压缩机，就消耗了南非国家电网的大量电力。种族隔离制度结束、国际贸易重新开放后，该设施在国际原子能机构（IAEA）监督下退役。

不过，Helikon Z-Plant为现代ASPI项目奠定了基础。科学家采用Z-Plant开创的“静壁”涡流概念并重新设计流体动力学，将能耗降至500 kWh/SWU以下，同时使浓缩系数提高至原来的3倍。实际上，Pelindaba的新设施是历史性Z-Plant在21世纪实现超高效率演进的产物。