為什么是事故容錯(cuò)燃料?

　　Accident-tolerant Fuel，簡(jiǎn)稱ATF，代表著安全性、可靠性和更低的運(yùn)行成本。西屋計(jì)劃在2016至2022年間進(jìn)行長(zhǎng)期的測(cè)試和取證，并制造ATF先導(dǎo)測(cè)試棒。

　　盡管目前的燃料設(shè)計(jì)可以在正常電廠工況下良好的運(yùn)行，但在發(fā)生超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的工況下，現(xiàn)有的燃料設(shè)計(jì)可能會(huì)出現(xiàn)燃料包殼的破損和核裂變產(chǎn)物釋放的情況，如三哩島和福島核事故。

　　西屋電氣公司與其合作伙伴正在開發(fā)顛覆性的ATF技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)將顯著提升對(duì)嚴(yán)重事故的承受能力，大大改善核電站的安全性和可靠性，并幫助核電廠業(yè)主降低經(jīng)濟(jì)成本。

　　西屋ATF的開發(fā)計(jì)劃

　　自2004年以來(lái)，西屋一直是ATF技術(shù)開發(fā)的行業(yè)領(lǐng)袖。該研發(fā)計(jì)劃側(cè)重于兩方面：較為先進(jìn)的包殼和燃料技術(shù)。

　　先進(jìn)的包殼技術(shù)

　　在當(dāng)前鋯合金包殼上添加涂層，可中等程度地改善其在嚴(yán)重事故工況下的性能;

　　碳化硅復(fù)合材料能夠最大限度地改善包殼耐受溫度(高達(dá)2000攝氏度)，燃料循環(huán)成本和耐腐蝕性。

　　先進(jìn)的燃料技術(shù)

　　硅化鈾(U3Si2)能夠增加17%的U235，熱導(dǎo)率提高5倍;

　　防水的U15N能夠增加35%的U235，熱導(dǎo)率提高10倍;

　　燃料循環(huán)成本的改善將有效地提高經(jīng)濟(jì)效益。

　　此外，西屋ATF的研發(fā)還得到了美國(guó)能源部(DOE)的研發(fā)支持。2004至2010年間，西屋利用內(nèi)部資金在該領(lǐng)域取得了重大研究成果，并獲得了美國(guó)能源部對(duì)ATF技術(shù)研發(fā)的三次重要專項(xiàng)撥款。

　　關(guān)鍵任務(wù)

　　評(píng)估ATF立項(xiàng)(2010年)——經(jīng)濟(jì)、可制造性和性能

　　技術(shù)可行性評(píng)估(2012年至2015年)

　　生產(chǎn)測(cè)試項(xiàng)目(2014年至2016年)

　　在這些任務(wù)完成后，西屋與美國(guó)能源部將進(jìn)行長(zhǎng)期的先導(dǎo)測(cè)試棒的試驗(yàn)、取證和制造(2016年至2022年)。

　　全球ATF項(xiàng)目的合作伙伴與角色

　　為了完成這些關(guān)鍵任務(wù)，西屋召集了一支世界級(jí)的團(tuán)隊(duì)，包括：

　　愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆——輻照和測(cè)試

　　阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室——鋯合金包殼涂層(原子層沉積)

　　陶瓷管狀產(chǎn)品——碳化硅包覆涂層管

　　EWI——鋯合金包殼涂層(熱噴涂)

　　愛克斯龍(EXELON)——業(yè)主單位提供經(jīng)濟(jì)和取證支持

　　通用原子公司(General Atomics)——碳化硅/碳化硅復(fù)合材料包殼的開發(fā)和制造

　　哈爾登反應(yīng)堆項(xiàng)目(Halden Reactor Project)(挪威)——輻照和測(cè)試

　　愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室——高密度燃料(U3Si2)

　　洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室——高密度燃料(防水UN)

　　麻省理工學(xué)院——輻照和氧化試驗(yàn)

　　國(guó)家核能實(shí)驗(yàn)室(英國(guó))——高密度燃料制造

　　保羅謝勒研究所(瑞士)——輻照下碳化硅包殼性質(zhì)

　　南方核運(yùn)營(yíng)公司——面向經(jīng)濟(jì)和注冊(cè)的公用事業(yè)單位

　　德州農(nóng)工大學(xué)——高密度燃料(防水UN)

　　威斯康星大學(xué)——鋯合金包殼涂層(冷噴涂)

　　西屋電氣公司——ATF設(shè)計(jì)、工程和取證

　　CARAT

　　CARAT的全稱是Collaboration for Advanced Research on Accident-tolerant Fuel，即關(guān)于事故容錯(cuò)燃料先進(jìn)研究的合作工作組。

　　來(lái)自全球的30家自籌資金的組織成員，包括研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)公司;

　　關(guān)注基礎(chǔ)研究;

　　生成技術(shù)數(shù)據(jù)，支持ATF設(shè)計(jì)和技術(shù)創(chuàng)新。

　　上述合作伙伴由開發(fā)下一代輕水反應(yīng)堆燃料的世界級(jí)團(tuán)隊(duì)組成。

　　西屋的角色

　　西屋正在與世界級(jí)團(tuán)隊(duì)協(xié)作開發(fā)ATF，包括與全球CARAT工作小組合作提供基礎(chǔ)研究;

　　開發(fā)先進(jìn)的燃料和包殼概念(碳化硅/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料，帶或不帶碳化硅包覆的鋯涂層，和U3Si2和防水UN);

　　進(jìn)行先進(jìn)燃料和包殼的輻照測(cè)試。