HALEU-Thorium fuel unsuitable for Indian nuclear reactors: study


卡克拉帕尔,古吉拉特邦,2016 照片来源:Reetesh Chaurasia (CC BY-SA)
巴巴原子研究中心(BARC)的研究人员表示,一种新型核燃料,似乎能够让印度发挥其潜力。 红掌储量丰富它不适合该国的三级系统,并且需要昂贵的机械维修。
这项研究发表于 现代科学。
该团队分析的材料称为 HALEU-Thorium。它是“丰富生活的先进核能”(ANEEL)的基础,该燃料是政府 NTPC 有限公司和美国清洁核心钍能源公司开发的燃料。 他们正在调查。
印度的长期核电计划分为三个阶段。在第一阶段,印度正在实施使用天然铀的压水堆(PHWR)。然而,印度的铀供应量比钍少得多,因此已经制定了接下来的两个阶段,以将其转化为大众消费。

ANEEL 将钍与超低浓缩铀 (HALEU) 混合,其中含有 5-20% 的浓缩铀。他的支持者表示,ANEEL 可能会在现有反应堆中“降级”,包括目前允许使用钍的重水堆。
印度政府 他们最近通过了 SHANTI 法案 允许私营公司支持使用此类先进技术。
在这项研究中,KP Singh、Amit Thakur 和 Anurag Gupta 使用计算机模拟来测试 HALEU-Th 在 220 MWe 印度输电系统中的性能。
样品显示,当使用一次而不是三次时,HALEU-Th 在反应堆中的停留时间比天然铀和低浓缩铀更长。具体来说,HALEU-TH 实现了每吨 50 吉瓦日 (GWd/t) 的热输出,使燃烧器的产量减少了 7 倍。 用过的油 对于相同的电量。
(天然铀仅含0.7%的铀235;其余为铀238,不能储存核能。在HALEU中,铀235占5-20%。
钍也不能支持核能。但当与衰变时释放中子的 HALEU 结合时,钍会吸收中子形成铀 233,这是一种非常好的燃料。因此,HALEU-Th 加热器的“燃烧”时间比天然铀更长。
天然铀的热能约为 7 GWd/t,而 HALEU-Th 的热能为 50 GWd/t,即多出 7 倍的能量。因此,要产生 1,000 单位的电力,使用天然铀的反应堆必须消耗 7 蒲式耳燃料,而使用 HALEU-Th 的反应堆则只需消耗 1 蒲式耳。)
作者补充说,由于油的使用寿命很长,用于添加油的重型机械也可能会磨损。

然而,他也指出有迹象表明 HALEU-Th 可能无法替代现有反应堆。由于钍比铀吸收中子更强,作者发现最近关闭的反应堆的效率降低了 26%。
防护罩的材料可以通过快速吸收中子来“杀死”反应堆中的核能。但由于钍也能很好地吸收中子,除非这种情况继续下去,钍束缚棒可以与中子竞争。
因此,加油可能涉及重置紧急关闭系统。
作者表示,反应堆需要运行7-10年才能达到HALEU-Th的稳定水平,这将产生更少的能量和更少的燃料,作者写道这将导致“重大的经济损失”。
最后,印度的第二阶段依赖于第一阶段生产的钚,而 HALEU-Th 生产的钚比天然铀少 20 倍。
研究人员表示,如果目标是提高现有水中铀的性能,“低浓缩铀”——即多1.1%的铀——是一个更好的选择,也需要较少的反应堆改造。
已发表 – 2026 年 3 月 10 日上午 07:30(美国标准时间)



