Корпорация «Centrus Energy Corp.» представила обновленную информацию о строительстве первого в США завода по производству высококачественного низкообогащенного урана (High-Assay, Low-Enriched Uranium, HALEU) в Пайктоне (штат Огайо).

Корпорация продолжает строительство в соответствии с графиком и рассчитывает начать производство урана HALEU в 2022 г. Этот первый в своем роде объект может сыграть решающую роль в удовлетворении как государственных, так и коммерческих требований для урана HALEU, поддерживая лидерство США в ядерной области, поскольку мир обращается к новому поколению усовершенствованных реакторов и усовершенствованного ядерного топлива.

В соответствии с контрактом от 2019 г. с Офисом по ядерной энергии Министерства энергетики США корпорация «Centrus» лицензирует и строит каскад из 16 центрифуг AC100M по американской технологии для демонстрации производства урана HALEU. Министерство энергетики заявило, что цель состоит в том, чтобы продемонстрировать отечественную технологию, чтобы ее можно было использовать в любых типах усовершенствованных реакторов, включая оборонные реакторы, которые требуют использования урана HALEU, произведенного с использованием американской технологий производства. Трехлетний контракт на 115 млн долларов с разделением затрат рассчитан до середины 2022 г.

Уран HALEU является усовершенствованным ядерным топливным материалом, который еще коммерчески не доступен в США, но может потребоваться в будущем для топлива как для существующих реакторов, так и для реакторов следующего поколения. Например, ожидается, что 9 из 10 конструкций реакторов, выбранных Министерством энергетики для демонстрационной программы усовершенствованных реакторов, будут работать на уране HALEU, что дает преимущества в производительности реактора и сокращении образования отходов. Уран HALEU обогащен таким образом, что концентрация изотопа U-235 выше 4–5%, обычно используемых в современных реакторах, но ниже 20%.

В 2020 г. корпорация «Centrus» подала в Комиссию ядерного регулированя (NRC) запрос на внесение поправок в лицензию, чтобы позволить ей обогащать уран до 20% по U-235. Комиссия NRC приняла запрос, и в настоящее время проводит технический обзор. Объект имеет лицензию комиссии NRC на обогащение до 10%, и, если поправка будет одобрена, он станет первым объектом в США, получившим лицензию на весь спектр низкообогащенного урана и урана HALEU. Корпорация «Centrus» недавно завершила сборку всех газовых центрифуг AC100M, которые будут подвергнуты окончательной подготовке перед установкой в производственный каскад. Проектные и инженерные работы по нецентрифужной или балансировочной системе близятся к завершению, и строительство системы продолжается. Устанавливаются вспомогательные и поддерживающие системы, необходимые для работы. После утверждения поправки к лицензии комиссии NRC и завершения обзора операционной готовности комиссией NRC корпорация «Centrus» планирует начать производство урана HALEU в начале 2022 г.

К настоящему времени корпорация «Centrus» выполнила все необходимые этапы демонстрационной программы по урану HALEU и рассчитывает завершить оставшиеся этапы для завершения программы не позднее июня 2022 г.

Чтобы поддержать строительные работы, корпорация «Centrus» возобновила свою внутреннюю цепочку поставок компонентов центрифуг и вспомогательного оборудования, необходимого для демонстрации, и восстановила свои мощности по производству деталей центрифуг на своем производственном предприятии в Ок-Ридже (штат Теннесси). В зависимости от наличия финансирования и/или контрактов на поставку, корпорация «Centrus» может построить дополнительные центрифуги и вспомогательное оборудование для расширения производства по модульному принципу, чтобы обеспечить любой уровень производства, требуемый для коммерческих целей и/или для целей правительства США.

Nuclear Engineering International: News, 25.3.2021

Компания «TerraPower» объявила о планах объединения с компанией «Centrus Energy», поставщиком ядерного топлива и услуг, для создания промышленных мощностей по производству низкообогащенного урана (high-assay, low-enriched uranium, HALEU) на внутреннем рынке. Это потребуется для топлива многих конструкций реакторов следующего поколения, включая недавно объявленную систему хранения энергии Natrium (Natrium Power Storage System), разработанную компаниями «TerraPower» и «GE Hitachi Nuclear Energy».

Существующие реакторы обычно работают на низкообогащенном уране, содержащем до 5% урана-235. Топливо HALEU, обогащенное ураном-235 от 5% до 20%, потребуется для многих усовершенствованных конструкций реакторов, которые разрабатываются как в коммерческом, так и в государственном секторах, но такое топливо пока недоступно на рынке. Топливо HALEU обеспечивает улучшенную экономику реактора, большую топливную эффективность, повышенную безопасность и устойчивость к нераспространению, меньшие объемы отходов и другие преимущества.

Компания «TerraPower» в значительной степени финансируется основателем Microsoft Биллом Гейтсом и заявила, что предлагаемые инвестиции в компанию «Centrus» являются частью предложения компании «TerraPower» по программе демонстрации усовершенствованных реакторов (Advanced Reactor Demonstration Program, ARDP) Министерства энергетики США. Эта программа предназначена для поддержки развертывания двух первых в своем роде усовершенствованных реакторов в ближайшие пять–семь лет.

Программа ARDP требует от заявителей разработать план, в соответствии с которым они получат топливо и специальные ядерные материалы, необходимые для их проектов. Компания «TerraPower» предлагает, чтобы в случае выбора для программы ARDP компания работала с компанией «Centrus» над созданием промышленных мощностей для производства топлива HALEU и изготовления металлических топливных сборок.

Согласно планам, объявленным компаниями «TerraPower» и «Centrus», в первый год начнется проектирование и лицензирование установки для производства топлива HALEU, а также детальное планирование и оценка стоимости внедрения новой инфраструктуры и производства.

Компания «Centrus» в настоящее время работает в рамках трехлетнего контракта с Министерством энергетики США с обеспечением 115 млн долларов для развертывания 16 центрифуг AC-100M на своем предприятии в Пайктоне (штат Огайо) для демонстрации производства топлива HALEU. После завершения демонстрации в середине 2022 г. компания «TerraPower» будет работать с компанией «Centrus» над расширением установки для удовлетворения потребностей в топливе для демонстрационного реактора Natrium.

Компания «TerraPower» инвестирует американские возможности, так как они предлагают преимущества, связанные с гарантированными внутренними поставками, для долгосрочных перспектив коммерциализации технологии реактора Natrium. Эти усилия поддерживают более широкие цели Министерства энергетики в отношении производства топлива HALEU и вывода на рынок передовых отечественных реакторных технологий.

Обеспечивая производство топлива HALEU в промышленных масштабах, предлагаемые инвестиции позволят Америке занять лидирующую позицию в том, что касается топлива для современных реакторов в будущем. Партнерство компаний «Centrus» и «TerraPower» позволит выйти за рамки демонстрационных масштабов, и на заводе в Огайо места более чем достаточно, чтобы продолжать расширять возможности по обогащению урана и производству топлива по мере роста спроса и рынка.

В конце августа компании «TerraPower» и «GE Hitachi Nuclear Energy» (GEH) представили концепцию реактора Natrium, которая включает быстрый натриевый реактор электрической мощностью 345 МВт в сочетании с системой хранения энергии с расплавом соли.

Для гарантии, что оба реактора могут быть коммерциализированы в течение пяти–семи лет и могут быть построены новые производственные мощности для топлива HALEU, предложение по реактору Natrium включает дополнительные уровни частных инвестиций сверх минимальной доли затрат в размере 50%, требуемой Министерством энергетики для демонстрационных реакторов программы ARDP. Эти дополнительные инвестиции, по оценке компании «TerraPower», будут использованы для создания инфраструктуры для топлива HALEU, которая может принести пользу большому числу разработчиков передовых реакторов, планирующих использовать топливо HALEU.

Помимо создания производственных мощностей для топлива HALEU, компания «TerraPower» и ее партнеры планируют создать новую установку для изготовления металлического топлива категории II, которая масштабируется для удовлетворения потребностей программы демонстрационного реактора Natrium. Установка будет включать возможность производства передовых форм металлического топлива по технологии реактора Natrium, которые будут включены в качестве ведущих испытательных сборок на демонстрационной установке. Конкретные условия соглашения не разглашаются.

World Nuclear News, 16.9.2020

Национальное управление по ядерной безопасности (NNSA) Министерства энергетики заключило первоначальный контракт стоимостью 3,6 млн долларов с компанией «BWXT Nuclear Operations Group», производителем низкообогащенного уран-молибденового сплава с высоким содержанием (U-Mo HALEU) для содействия конверсии американских исследовательских реакторов, в которых в настоящее время используется высокообогащенный уран (ВОУ).

Компания «BWXT Nuclear Operations Group» является дочерним предприятием компании «BWX Technologies» (BWXT) и будет финансировать инженерные работы по выводу из эксплуатации и восстановлению частей установки компании BWXT в Линчбурге (штат Вирджиния) в рамках подготовки к изготовлению сплава U-Mo HALEU на площадке. Производство топлива может начаться к 2024 г.

С 2006 г. компания BWXT работает независимо и совместно с управлением NNSA над разработкой топлива U-Mo HALEU для исследовательского реактора. Топливо предназначено для сохранения производительности реактора при одновременном снижении риска распространения, связанного с ВОУ. Эта работа была проделана в поддержку Офиса по нераспространению ядерного оружия управления NNSA и его программы конверсии исследовательских реакторов, которая способствует переводу отечественных и международных гражданских исследовательских реакторов и установок по производству медицинских изотопов на использование материалов, не относящихся к оружию.

Компания BWXT является единственным североамериканским поставщиком компонентов топлива для реакторов в национальных лабораториях, колледжах и университетах США. Интеграция переработки топливного сплава U-Mo HALEU на том же предприятии, где производятся эти компоненты, будет иметь значительные преимущества с точки зрения качества, стоимости и логистики.

Бюджетный запрос администрации США на 2021 финансовый год включает 2 млрд долл. для программ Офиса по нераспространению ядерного оружия, включая поиск возможностей для минимизации и, по возможности, удаления ядерного материала, пригодного для использования в оружии, по всему миру.

World Nuclear News, 12.02.2020

Компании «Global Nuclear Fuel» (GNF) и «X–energy» должны сотрудничать в производстве ядерного топлива с высоким содержанием низкообогащенного урана (HALEU), состоящего из трехструктурных изотропных частиц (TRISO), которое они рассчитывают производить по более низким ценам, чем другие потенциальные производители.

Две компании объявили о подписании группового соглашения о разработке топлива для его потенциальной поставки в Министерство обороны США для микрореакторов и в Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) для удовлетворения потребностей в ядерной тепловой энергии. С использованием действующего коммерческого производственного оборудования для производства частиц TRISO компания
«X-energy» и лицензированный завод по производству ядерного топлива компании GNF в Уилмингтоне (штат Северная Каролина), ожидается, что в соответствии с соглашением будут производить топливо с частицами TRISO значительно более высокого качества и по ценам, которые значительно ниже, чем у других потенциальных производителей.

Частицы TRISO являются надежной формой топлива, хорошо подходящей для военных и космических применений, но экономическая жизнеспособность топлива на рынке в прошлом была ограничена чрезвычайно высокой и ненужной стоимостью работы с ураном HALEU на объекте категории I. Объект классифицируется как высшая стратегическая значимость, используемая Комиссией ядерного регулирования США для специальных ядерных материалов и объектов, которыми она обладает. Требования физической безопасности различаются в зависимости от категории, при этом к средствам категории I применяются самые строгие требования.

Использование уже эксплуатируемого современного оборудования компанией «X-energy» на лицензионной установке компании GNF меняет динамику развертывания реактора на топливе TRISO.

В компании «GE Hitachi Nuclear Energy» сообщили, что объединение технических знаний и опыта компании «X-energy» в качестве единственного действующего производителя топлива TRISO и лицензированной операционной установки компании GNF, а также полувекового опыта и лидерства в области коммерческого топлива делают эту команду значительной.

Топливо TRISO с покрытием, которое используется в высокотемпературных реакторах (HTR), имеет ядро урана, покрытое тремя слоями пиролитического углерода и одним слоем карбида кремния. Эти покрытия заключают в капсулу все продукты деления, эффективно давая каждой частице TRISO свою собственную защитную оболочку. Компания «X-energy» производит частицы TRISO на экспериментальной топливной установке в Ок-риджской национальной лаборатории и продолжает использовать технологию топлива TRISO, разработанную в рамках Программы повышения квалификации топлива для усовершенствованных газовых реакторов Министерства энергетики США (МЭ) на основе двух действующих соглашений о сотрудничестве с МЭ. Компания также разрабатывает реактор Xe-100 тепловой мощностью 200 МВт (электрической мощностью 75 МВт), в котором будет использоваться шаровое топливо, содержащее топливные частицы TRISO, и ранее запросила гарантию займа Министерства энергетики для коммерциализации цепочки поставок топлива на основе TRISO.

По данным Всемирной ядерной ассоциации, основной завод по производству топлива для реакторов HTR находится в Баотоу (Китай) и производит 300 тыс. топливных шариков в год для строящегося реактора HTR-PM в Шидаоване. Японская компания «Nuclear Fuel Industries Ltd» (NFI) также имеет производство топлива для реакторов HTR мощностью 400 кг U/год в Токае. Ранее в этом году компания «X-energy» подписала меморандум о взаимопонимании с этой компанией, чтобы создать партнерство для поставки оборудования для производства ядерного топлива TRISO, планируя пересылку коммерческого оборудования с завода компании NFI (Tokai Works) на завод по производству топлива TRISO компании «X-energy» в Ок-Ридже. Ранее она также согласилась сотрудничать с корпорацией «Centrus Energy Corp.» по предварительному проектированию установки по производству топлива TRISO.

Компания «BWX Technologies» в октябре объявила о перезапуске и планах расширения существующей линии по производству топлива TRISO на своем предприятии в Линчбурге (штат Вирджиния).

Источник: World Nuclear News, 7.11.2019