近日，爱达荷国家实验室(INL)的科学家与私营公司Clean Core Thorium Energy合作，公布了新型核燃料测试的初步结果。该新型核燃料由钍和高纯度低浓缩铀组成，旨在减少核废料、提高反应堆安全性并降低某些核反应堆的运营成本。
此次研究围绕名为ANEEL(丰富生命的先进核能)的专利燃料设计展开，该设计由Clean Core Thorium Energy的首席执行官和首席运营官Mehul Shah和Milan Shah开发。
在爱达荷国家实验室的先进测试反应堆(ATR)中，ANEEL燃料经过数月辐照后，早期检查显示燃料芯块保持了其结构。Clean Core首席技术官Paul Chan表示：“辐照后的颗粒看起来和刚制造出来时一模一样。这对燃料行业来说是个重要消息。”
ANEEL燃料设计将钍与高纯度低浓缩铀(HALEU)混合，HALEU中可裂变铀235(U - 235)同位素丰度在5%至20%之间，而通常用于压重水反应堆(PHWR)的燃料中，U - 235的含量低于0.72%。Mehul Shah称：“我们终于迎来了‘灵光一现’的时刻，成功开发出一种使用钍和高纯度低浓缩铀的防扩散燃料设计，无需对反应堆或燃料束的外部几何形状进行任何改造。”这意味着加压重水反应堆(PHWR)无需改造反应堆即可使用ANEEL燃料。
为测试ANEEL概念，Shahs与美国能源部国家实验室INL展开合作。Mehul Shah表示，世界上其他地方找不到像INL专用测试反应堆这样的设施，“ATR是核试验的‘圣杯’，确保我们的燃料符合在那里进行测试的资格，就像确保登上唯一一趟飞往月球的航班一样。”
此次合作由Clean Core、INL和德克萨斯A&M大学共同参与，Clean Core为ATR的辐照测试阶段提供了私人资助。在肖恩·麦克德维特博士的指导下，德克萨斯农工大学的研究人员制造了216个环形燃料芯块，这些芯块中心有孔用于控制气体释放，由氧化钍和氧化铀的专有混合物制成，随后被送往INL进行测试。
2024年春，燃料芯块被放入ATR堆芯。首批燃料芯块于2024年11月取出，燃耗达到每吨25吉瓦天。经过一段冷却期后，到2025年3月中旬，燃料芯块在INL热燃料检测中心进行初步检测。初始中子射线照相图像显示没有明显的裂缝、环形燃料形状的坍塌或变形。INL研究员兼该项目首席研究员Michael Worrall说：“质量控制本身就是一次冒险，一切都符合规格，他们做得很好。”
目前测试仍在进行中，燃料将接受进一步的无损和破坏性检测。领导辐照后检查的INL实验经理Ethan Oberg表示：“我们将观察晶粒的生长和结构，以了解其行为方式，还将检查燃料的孔隙率和裂变产物的分布。”剩余的燃料芯块将继续在ATR中接受辐照，直至2026年春季，以研究其在更高燃耗下的性能，收集的数据将用于监管审查并告知投资者。
