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美国将加快军用微型反应堆研发
发布时间:2019-12-01 09:56   浏览次数:0

近日,据美国海军学会网站报道,BWXT公司正在开发一种卡车大小的移动式微型反应堆,可为美国前线军事基地、定向能武器以及执行深空探险任务提供充足的电能。


一、BWXT公司将推进微型堆研发与燃料制造


BWXT公司作为美国海军核动力舰船反应堆及其核部件与核燃料的主要供应商,其业务领域涉及海军核推进项目、核燃料研发制造、核热推进、研究试验堆以及联合体运行管理等,并已开展多年微型反应堆研究。根据需求,BWXT公司正在考虑研发多用途微型反应堆。该公司称,将在2020年使微型反应堆从概念提议进入到现实研发阶段。


BWXT公司还将根据设计开发制造可在微型堆上使用的三层各向同性(TRISO)燃料,这是一种高丰度低浓铀(HALEU)燃料,只有BWXT能够生产。这种燃料内核被三层各向同性材料包覆,在保持高温裂变产物的同时可使TRISO颗粒具有极大的结构完整性。与传统燃料相比,TRISO燃料更具安全性。


为节约初期成本,BWXT公司在10月份宣布重新使用原有的TRISO燃料生产线并计划扩大产能。


二、美国军方对微型反应堆提出应用需求


美国军方对电功率5~10MWe的微型堆有着浓厚的兴趣。海军目前在新型驱逐舰上部署的定向能武器难以获得充足的电力保障,尤其是阿利•伯克级Flight III型驱逐舰在运行AN/SPY-6防空反导雷达时耗能巨大,无法满足舰上的定向能武器和其他系统的电力需求。


美军针对可移动式核能系统提出具体应用需求,并指出理想的微型核电系统应能安装在标准的40英尺(约12.19米)集装箱内,可以装载到军用运输机或海军舰船上并可在不换料的情况下,以20兆瓦电功率连续提供10年以上的电力。


三、当前微型反应堆计划进展


作为一项重要的研发计划,2019财年《国防授权法案》要求能源部在2027年底以前至少建成并运行一座微型示范堆。


当前,首先需确定微型堆概念技术研发要求,随后开展实验室主导的早期研发和跨领域微型堆技术开发。在核管会、国防部及工业界协调下,在能源部的国家实验室进行微型堆技术示范。能源部向工业界征寻微型堆技术建议,来自包括BWXT公司在内的14家公司提出了16项反应堆设计概念。功率范围0.2~81MWe。大部分概念中提出使用丰度为5~19.75%的HALEU燃料。设计重点集中于被动安全性、长寿命、易于运输和具有极大灵活性等方面。


为确保示范项目成功,政府部门将开展协调合作,由核管会对项目进行审批。能源部按照流程对场址进行快速确定并开展燃料质量鉴定与制造。通过发展可靠的供应链,保证HALEU燃料的可靠供应。在工业、能源部、国防部、核管会和国家实验室的持续协作及立法支持下,保持有效的项目合同机制与公私伙伴关系。通过适当的政府资金和激励措施和国家实验室的强大支持,推进项目的开展。


微型反应堆下一步研发工作重点包括:提高微型堆HALEU燃料的生产与制造能力,准备开展国家实验室微型堆示范场址相关工作,开展概念设计高保真动态分析,展示创新的微型堆技术(例如热管和先进慢化剂等),鉴定先进的高温材料并探索添加剂制造技术,开发远程监控和半自动控制系统。


四、结语


随着微型堆技术的逐渐成熟,未来微型堆将在军事领域发挥灵活、便捷的应用,更小的体积可实现核能装置的移动化,得以快速运输和部署,为执行作战任务提供可靠的、清洁的电力和热能供应,未来具有广泛的军事应用前景。