美国启动全球首批核微堆燃料测试
摘要
西屋电气和Radiant的核微堆将在2026年初于DOME设施进行首批燃料测试，这标志着美国推动微堆技术商业化的关键一步。DOME作为全球首个微堆专用测试平台，支持多种先进反应堆设计测试，填补了从概念到商业化之间的基础设施空白。此外，LOTUS设施的建设和MCRE项目的进展也为未来反应堆测试提供了坚实支持。
西屋电气（Westinghouse）和Radiant各自开发的核微堆（microreactors）将成为DOME设施（Demonstration of Microreactor Experiments）首批装载燃料进行测试的设计。DOME设施是全球首个专用于微堆测试的实验台，计划于2026年初在Idaho国家实验室（INL）投入使用。预计首次装载燃料的实验将于2026年春季开始。
美国能源部（DOE）于7月1日公布了这些开创性实验的条件性选定，并将其称为“全球首创”，同时也是在日益增长的“更丰富、经济、可靠的电力”需求下“加速美国微堆技术部署”的关键一步。
总部位于宾夕法尼亚州Etna的西屋电气将测试其eVinci微堆，这是一种可移动的概念设计，功率高达5 MWe，计划于2027年推向市场。这款商用热管冷却微堆设计广泛适用于偏远社区供电、采矿作业和数据中心等多种应用场景。
总部位于加利福尼亚州El Segundo的Radiant Industries将测试其Kaleidos开发单元，以推动其商用Kaleidos Battery微堆设计。Radiant由前SpaceX工程师于2019年创立，正在开发一种1.2 MWe的高温气冷堆（HTGR）设计，将使用TRISO燃料、氦冷却剂和石墨慢化剂。INL指出：“Kaleidos设计运行五年后才需换料，可为医院、军事设施等提供可靠的备用电力。”
DOME首批实验
这一举措标志着DOME迈出了一大步，这是INL正在开发的两个新实验台之一，旨在支持先进反应堆设计的燃料测试。正如DOE官员向POWER透露，该设施旨在为私营企业反应堆开发商提供灵活且安全的平台，以生成关键的性能和安全数据，验证系统在运行条件下的表现，并提供技术支持未来许可证申请。该实验台由National Reactor Innovation Center（NRIC）管理，旨在填补从概念开发到商业部署之间的长期基础设施缺口。
DOE周二宣布，通过2023年启动的竞争性申请流程，已选定西屋电气和Radiant领导DOME首批微堆测试活动。这两家公司与Ultra Safe Nuclear Corp.一起，在2023年10月获得了DOE前端工程和实验设计（FEEED）项目总计390万美元的资助。该阶段支持了初步设计、工程和安全文档工作，为最终的燃料测试做准备。
目前，DOE预计每个DOME反应堆实验将持续运行最长六个月。INL表示：“测试活动由申请人自行资助，实验顺序基于多个标准，包括技术成熟度、燃料可用性和监管批准计划。两家公司预计将在整个过程中达到某些里程碑，以维持其在DOME分配的实验时间，并确保实验台的高效使用。”
该机构于2025年6月19日正式关闭了DOME的首轮申请。第二轮申请预计将于2026年开放。DOE表示：“审查流程将每年进行一次，以考虑新申请人、条件变化和DOE的优先事项。”
端到端测试生态系统
尽管DOME旨在支持使用高浓度低富集度铀（HALEU）的实验反应堆，但它还包括适用于多种反应堆冷却方法和运行条件的专用基础设施。根据NRIC的规格，该设施将提供约65英尺的占地面积、15英尺×17英尺的舱口，以及用于过程接口和主冷却系统的贯穿件。此外，它还配备了一台75吨的旋转吊车、集成的安全级封闭区，以及连接独立开发商控制室的专用导管组。环境冷却能力初额定为300 kWth，可扩展至500 kWth。该设施还包括480V/400安培电力服务、外部反应堆设备支持区，以及兼容40英尺ISO-668运输集装箱。
LOTUS的首位用户预计将是Molten Chloride Reactor Experiment（MCRE），这是由Southern Co.、TerraPower和INL主导的合作项目。LOTUS的最终设计已于2024年完成，建设可能于2026财年开始。除了灵活的热力和控制系统配置外，LOTUS还将为开发商提供INL世界一流的支持基础设施，包括燃料合成、辐照后检查和部件分析，使其成为验证新颖反应堆概念性能和安全性的另一个关键垫脚石，然后才能在DOME等设施进行燃料测试。