作為各國爭奪核能技術話語權的關鍵環(huán)節(jié)，新型核燃料研發(fā)已進入競跑模式。

近日，在西屋電氣公司宣布獲得美國能源部提供的9360萬美元資金，用于事故容錯燃料(以下簡稱ATF)計劃—Encore燃料研發(fā)后不久，中廣核自主研發(fā)設計的S2F PI-A型事故容錯燃料小棒載入研究堆，正式開始輻照考驗工作，這是中國首次實現ATF燃料堆內輻照。據了解，通過研究堆輻照試驗，中方研究人員將獲得ATF燃料在堆內輻照的寶貴數據，也將為后期計算建模和先導棒入堆工作提供有力支撐，具有重要價值。

中國研發(fā)加速跑

事故容錯燃料旨在優(yōu)化傳統(tǒng)的核燃料體系，進一步提高核燃料在正常工況下的經濟性以及在嚴重事故工況下的安全性，是核能發(fā)展60年以來的重大變革，堪稱目前國際核燃料技術研發(fā)的風向標。

中廣核研究院副總經理郝志堅透露，中廣核于2013年率先在國內啟動ATF研發(fā)工作。“中廣核已完成了ATF概念設計、性能分析程序開發(fā)、候選材料工藝探索和樣品試制等工作。”此外，依托深圳市ATF工程實驗室，中廣核建成了國內首個ATF堆外試驗綜合平臺及4個聯合試驗室/研發(fā)中心。“下一階段，中廣核將爭取早日實現ATF燃料的工程化應用，推動核能技術的持續(xù)變革。”

中核集團董事長、黨組書記余劍鋒去年11月曾公開表示，該集團在MOX燃料元件、環(huán)形燃料元件、耐事故燃料元件等新型燃料元件技術研發(fā)領域也取得重大進展。2018年11月20日，由中核集團自主研制、擁有自主知識產權的我國首套全尺寸壓水堆環(huán)形燃料組件試驗件成功下線。

公開信息顯示，隨著核電多路線、規(guī)模化發(fā)展，我國近年來進行了一系列新型核燃料相關研發(fā)的實踐。據核燃料領域專家、中國工程院院士李冠興此前介紹，國內首條AP1000核電燃料元件生產線已于2017年12月22日圓滿完成三門核電站首爐換料燃料組件生產，并已與國核寶鈦簽訂了為海陽核電站后續(xù)換料采用國產Zirlo鋯合金包殼等鋯材的合同。“這一點與從其他國家引進核燃料技術不同，AP1000核電燃料元件技術引進的同時，也引進鋯合金的全套生產線。這標志著我國已掌握法國、俄羅斯、加拿大與美國的核電燃料元件生產技術。”

李冠興表示，從1991年中國引進法國AFA2G核燃料元件制造技術開始，至2007年引進俄羅斯VVER核燃料元件制造技術和美國西屋AP1000核燃料元件制造技術，雖然我國核燃料元件制造技術已達到國際先進水平，但目前燃料元件的輻照和輻照后的檢測領域仍然是明顯短板。他還指出，核燃料產業(yè)要實現“走出去”，要搞好頂層設計。“由于核燃料元件研發(fā)周期長，資金投入大，更應加強統(tǒng)籌。如輻照與輻照后的檢測、耐事故燃料元件研發(fā)、材料基因組計劃等領域，減少不必要的重復投入，以便加快推進速度，爭取在國際上取得更多的話語權。”

美法明確時間表

美國麻省理工學院日前發(fā)布的跨學科研究報告《核能在限碳排世界中的未來》指出，安全成本的不斷增加，使經濟性受到了挑戰(zhàn)，成為其發(fā)揮脫碳作用的主要障礙。據資料顯示，目前核電的成本中，建造成本占60%-80%，運維成本占15%-20%，燃料成本占5%-15%。

對于系統(tǒng)冗余和成本增加的問題，業(yè)內人士表示，可將不斷疊加的外部防御轉移到反應堆內部，讓燃料變得更安全，減少相應的外部防御，核電站的建造成本降低。因此，全世界對于事故容錯燃料的探索加快了腳步。

據了解，西屋電氣公司Encore 燃料計劃旨在加強燃料安全性能和經濟優(yōu)勢的研發(fā)。該公司將提供高密度的adopt芯塊, 以提高燃料的經濟性。第二階段將推出碳化硅包殼和高密度硅化鈾芯塊, 從而提高燃料的安全性和經濟性。而且，該公司將與General Atomics、美國國家實驗室和大學開展合作，計劃于2022年將碳化硅包殼置于商業(yè)反應堆中進行輻照。同時該筆資金也將用于首個裝有Encore燃料先導測試棒的測試，目前計劃將于今年春季在Exelon Generation的拜倫2號機組實施。

此外，法國Orano(原阿海琺)也在進行新型核燃料的研發(fā)，主要包括ATRIUMTM11先進沸水堆燃料，以及GAIA和HTPTM壓水堆燃料。該公司曾透露，從2020年將開始向4個不同的核電設施供應ATRIUMTM11以及GAIA和HTPTM。