德国慕尼黑工业大学FRM II成功测试低浓缩核燃料

慕尼黑工业大学(TUM)海因茨·迈尔-莱布尼茨中子源反应堆(FRM II)向低浓缩核燃料转换工作取得关键进展:采用单晶铀钼合金制造的两块新型燃料板已成功完成辐照测试。这是首次在实际辐照条件下对该低浓缩铀燃料制造工艺进行验证,标志着燃料转换进程迈出实质性一步。

此次测试的燃料板由法国法马通公司(Framatome)牵头,与慕尼黑工业大学及其他欧洲合作伙伴共同研发制造,是欧盟相关研究计划的重要组成部分。辐照实验在比利时核研究中心SCK CEN的BR-2研究堆中分两个阶段进行。结果表明,新燃料板能够承受FRM II堆内预期的辐照条件,表现出了良好的机械与物理稳定性。该成果具有重要意义,因之前采用其他材料方案的类似测试均未能达到预期目标。

计划于2025年提交许可证申请
“这一结果验证了我们转向低浓缩燃料的技术路线,并将成为今年晚些时候向监管机构提交运行许可证申请的关键依据,”FRM II科学总监克里斯蒂安·普莱德勒教授表示。“我们始终将研究堆的安全运行置于首位。同时,作为重要的国际科研平台,FRM II有责任持续为全球科学家提供中子束流,支撑从核聚变研究到癌症治疗同位素生产等一系列前沿科学工作。”

燃料板的设计与制造是基于2019年启动的长期研发计划。“慕尼黑工业大学与法马通公司的合作得到了欧洲多方伙伴的支持,为推动全球研究反应堆使用更安全、高效的燃料奠定了技术基础,”法马通公司CERCA业务副总裁拉尔夫·加特曼指出。

基于法规要求的燃料转换
FRM II开发新型低浓缩燃料是国际社会推动研究堆燃料浓缩度降低至20%以下倡议的一部分。根据FRM II的运行许可证规定,一旦技术可行的低浓缩燃料到位,反应堆必须尽快完成转换。自2003年起,TUM的研究团队便已开始相关技术路线的探索。

在经历多轮测试与评估后,2023年正式确定采用整体铀钼合金作为燃料载体,因其具备较高的铀负载密度。负责燃料设计优化的克里斯蒂安·赖特教授补充道:“此后我们进一步优化了堆芯设计,并在不影响性能的前提下减少了燃料总量。这确保了FRM II在转换为低浓缩燃料后,仍能保持每周期60天的运行时长与其中子科学性能。”赖特教授所属的TUM工程与设计学院应用核技术团队已从科学角度论证了此次燃料转换的可行性。