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密苏里科技大学与橡树岭实验室合作研究高浓缩核燃料性能

2025-09-11 09:17     来源:中国核技术网     密苏里科技大学 橡树岭实验室 高浓缩核燃料 美国

密苏里科技大学的科学家正与橡树岭国家实验室合作开展美国能源部项目,研究高浓缩核燃料在小型模块化和微型反应堆中的性能。密苏里科技大学核工程与辐射科学副教授Ayodeji Alajo博士是该校该项目负责人。

该项目旨在测试铀235含量在5%至20%之间的高纯度低浓缩铀(HALEU),这种燃料介于当今商用核电站使用的低浓缩铀燃料和老式研究反应堆使用的高浓缩铀燃料之间。研究将在密苏里州的S&T反应堆上进行,该反应堆HALEU使用率低于20%。

项目基础是寻找核反应堆长期运行的最佳核燃料类型,科学家要找出燃料在不同条件下的表现,以便能安全可靠使用。Alajo表示,小型模块化反应堆和微型反应堆设计用于在无法燃料补给的地方运行多年,如偏远社区、军事基地甚至太空任务,这需要燃料浓缩程度高于目前商用反应堆,项目要证明这种燃料在不同条件下能安全且可预测地运行,为设计人员和监管机构提供依据。项目旨在详细阐述HALEU在新型反应堆设计所需不同场景下的效率和性能,最终目标是将信息纳入国际手册,作为核系统许可和安全分析的参考资源。美国能源部/核管理委员会的商业规模HALEU燃料循环和运输临界安全支持合作项目已为该项目提供100万美元资金。

密苏里科技大学的反应堆(MSTR)基于核裂变原理运行,核裂变是中子撞击原子核使其分裂,释放更多中子、其他粒子和能量,引发链式反应。MSTR不利用产生的热量发电,而商用反应堆会利用热量将水煮沸成蒸汽推动涡轮机发电。MSTR位于容量为32000加仑的水池中,池壁采用大型石墨,便于研究团队测试燃料在不同条件下中子减速释放能量时的行为。据该大学称,在200千瓦满功率下,MSTR反应堆核心每秒可发生约6.4万亿次裂变,反应会发射出能量极高的β粒子,速度超过水中光速,进而发射出光子使反应堆核心发出蓝光。反应堆被安置在巨大的辐射屏蔽池中,大学表示因其设计,即使在运行期间,任何人进入反应堆舱观察核心也完全安全。



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