美核管会首次批准商业II类TRISO燃料制造设施

在美国核燃料循环的一个里程碑事件中，美国核管会（NRC）于2月13日首次批准了一家商业II类核燃料制造设施，向X-energy的全资子公司TRISO-X发放了许可证。该许可证允许该公司在其位于田纳西州橡树岭、正在建设中的TRISO-X燃料制造设施（TF3）使用高浓度低富集度铀（HALEU）制造商业三层结构各向同性（TRISO）燃料。

根据10 CFR Part 70颁发的为期40年的特殊核材料许可证（SNM-7007）——有效期至2066年2月13日——授权TRISO-X在其位于田纳西州橡树岭110英亩的Horizon Center园区内正在建设的绿地设施TF3接收、获取、拥有和转移特殊核材料，包括富集度低于20% U-235的铀，用于燃料制造。

虽然NRC的许可证将TF3（称为TRISO-X FFF）视为一个单一的Part 70燃料制造设施，但该公司将其在该厂址的第一个商业制造单元称为“TX-1”，并计划建设第二个单元“TX-2”以扩大产能。该许可证包含详细的安全和保障条件，并要求NRC在将铀引入设施之前完成运行准备状态审查。

从试验到商业：X-energy的TRISO燃料生产之路

X-energy正在开发商业燃料设施，以支持其Xe-100高温气冷堆（HTGR）设计的商业部署。该设计将使用TRISO燃料，这种燃料由罂粟籽大小的铀芯核组成，包裹在多层碳和陶瓷材料中。包覆颗粒嵌入石墨中形成球形燃料元件，通常称为“球”，设计用于在高温下保留裂变产物。

根据NRC的材料，TF3的制造过程不包括任何材料富集。制造过程将涉及接收以三氧化八铀（U₃O₈）粉末形式（富集度低于20重量百分比U-235）或硝酸铀酰溶液形式的HALEU。“该设施将把U₃O₈转化为硝酸铀酰溶液，然后转化为凝胶球和燃料芯核。燃料芯核将通过包覆、热处理和碳化工艺进行处理。这些操作将得到运输和接收、实验室、质量控制、研发、铀回收和废物处理的支持，”NRC本周早些时候发布的环境影响报告（EIS）指出。

[图片：TRISO燃料颗粒由铀燃料芯核组成，外覆四层保护层：多孔碳缓冲层、内热解碳层、碳化硅层和外热解碳层。多层设计可在高温下保留裂变产物。数千个包覆颗粒嵌入石墨中，形成直径约60毫米的球形球，用于X-energy的Xe-100等高温气冷堆。图片由X-energy提供]

该设施的原料将来自三个地点：来自Urenco USA位于新墨西哥州Eunice的浓缩设施的低富集度铀（LEU）U₃O₈；来自俄亥俄州Piketon的美国离心机厂的高浓度低富集度铀（HALEU）U₃O₈；以及来自美国能源部（DOE）位于南卡罗来纳州Aiken的Savannah River Site的稀释硝酸铀酰。原料将通过卡车使用NRC许可的容器运输。

该公司自2016年以来一直在橡树岭国家实验室运营一条试验规模的TRISO燃料生产线，于2022年4月5日向NRC提交了TRISO-X FFF的Part 70许可证申请，随后于2022年9月23日提交了环境报告，并于2024年12月30日提交了补充申请。该项目是X-energy参与美国能源部先进反应堆示范计划（ARDP）的一部分。

第一个燃料设施TX-1的垂直施工于2025年11月开始。根据该项目的EIS，7.68亿美元的施工阶段预计将持续五年，高峰期工人数量将达到332人。工作将需要开挖约56万立方码的物料和回填36.3万立方码的工程回填土。这个214,812平方英尺设施的“核心与外壳”阶段施工预计将于2026年中期完成。

目前，计划设想TX-1将容纳一条年产能为5公吨铀（MTU）的生产线——每年约70万个TRISO球——或足以供应多达11个Xe-100反应堆的燃料。TX-2将容纳两条额外的生产线，总产能为每年20 MTU，使该设施的总产能达到每年25 MTU，X-energy设想其将全天候运行。

初始燃料生产预计将支持计划在德克萨斯州Calhoun县陶氏的Seadrift Operations建设的四台机组、320兆瓦的Long Mott发电站。NRC正在按照18个月的时间表对Long Mott于2025年3月提交的建造许可证申请进行审查，并可能在今年晚些时候发放许可证。然而，EIS指出，TRISO-X计划生产基于TRISO的包覆颗粒和最终燃料形式，“以各种形状和配置为其自身的先进核反应堆和预期的先进核反应堆舰队提供动力”。

值得注意的是，X-energy还与Energy Northwest和亚马逊合作，计划在华盛顿州Benton县建造一个Xe-100高温气冷堆——Cascade先进能源设施，最初是一个4台机组、320兆瓦的电站，计划扩展到12台机组，作为亚马逊到2039年上线超过5吉瓦新电力项目战略的一部分。2025年9月，该公司与英国公用事业公司Centrica签署了一项联合开发协议，在英国部署高达6吉瓦的Xe-100机组。其首选的首个项目是在Hartlepool厂址部署12台机组、960兆瓦，目标是在2030年代中期首次发电。该公司还完成了在加拿大Alberta部署Xe-100的可行性研究。为支持其全球项目管道，X-energy最近与制造合作伙伴Doosan Enerbility达成了16台Xe-100组件的预留协议，后者承诺在韩国昌原新建一个小堆组件工厂，满负荷生产时每年可支持约20个Xe-100反应堆。

尽管如此，虽然NRC许可证是一个重大胜利，但根据该项目的EIS，在开始运行之前，TRISO-X必须获得额外的许可证，包括田纳西州监管机构颁发的空气质量运行许可证、美国运输部颁发的危险材料运输注册证以及州放射性材料许可证。施工正在根据Oak Ridge市在2024年和2025年颁发的单独许可证进行。