美國首座核反應堆在未來供電新方向的實驗計劃

美國能源部(DOE)邀請私營部門的核能開發商提交提案,參與其微型反應堆應用研究驗證與評估(MARVEL)項目的實驗和示範。

這個先進微型反應堆技術的操作性測試平台目前已完成90%的最終設計階段,主要組件已經開始建造。

2025年6月16日,負責管理MARVEL的愛達荷國家實驗室(INL)發佈了一項興趣表達(EOI)。INL希望從私營企業、國家實驗室及其他利益相關者獲取概念,以利用MARVEL的能力推進先進核反應堆的開發、測試和應用。

這項倡議是INL MARVEL項目的重要進展,該微型反應堆的熱功率為85-kWth,電功率為20-kWe。DOE於2021年首次發佈其設計,這是在2019年建立微型反應堆計劃後不久的事。

MARVEL是一個鈉鉀(NaK)冷卻的測試反應堆,旨在成為DOE先進微型反應堆研究與開發的實體測試平台。該反應堆位於INL的瞬態反應堆測試設施(TREAT),將允許在真實核環境中進行反應堆組件、自動控制、微電網接口及過程熱應用的綜合測試。

INL表示:「MARVEL將成為一個運行中的微型反應堆,預計將作為核測試平台,以展示微型反應堆的操作和最終應用,為私營部門的核能開發鋪平道路。」

其緊湊的核心擁有36根鈾氫化物燃料棒,每根燃料棒內含五種富集至19.75% U-235的燃料。氫氣用於調節這些燃料棒,並被鋇鋰中子反射器包圍。

MARVEL的設計採用了現有技術和現成組件,以加快建設速度。將使用來自可用研究材料的高豐度、低富集鈾(HALEU)製作燃料,這種燃料被稱為TRIGA燃料。

該反應堆的運行將持續兩年,分為三個階段。目前處於第一階段,包括設計最終化、環境許可、製造和安全準備。這一階段預計將在2027年底或2028年初以加載燃料和初始臨界性結束。

第二階段將隨即開始。在此階段,反應堆將測試發電系統並支持在實際操作條件下的工業示範。INL在2024年6月的利用計劃中指出,預計工業最終用戶將設計和製造他們希望在此階段展示的設備和過程,這一階段預計將持續兩個日曆年。

INL強調,潛在利益相關者應提前做好準備,因為測試期較短。第三階段將專注於退役,包括冷卻劑移除、去燃料和在INL的愛達荷核技術與工程中心設施處理材料。這一階段還將提供後輻射檢查和壽命結束研究的機會。

INL將MARVEL視為一個開發工具。其EOI中指出:「該項目的主要目標是提供一個平台,使私營部門能夠成熟新穎的核技術並展示微型反應堆的創新新應用案例。」

目前MARVEL的範疇包括開發一個85-kWth的反應堆,預計在其第一階段運行中產生超過10 kWe的電力。在第二階段,將向最終用戶提供超過300°C的過程熱以進行示範。

自1949年成立以來,INL已建造了52座反應堆,而MARVEL將是該地點四十多年來建造的第一座新反應堆,這標誌著美國核能發展的新階段。

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Henderson
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