世界正竞速开发新的核燃料

在核能复兴时代，多个国家正策划在未来几十年大幅提升核能容量，作为多元化能源组合和提升长期能源安全的一部分。然而，确保燃料供电运营变得复杂，尤其是在俄罗斯能源产品实施制裁之后。现在，替代铀燃料为核能行业带来了希望。

核裂变是所有现有核电站中使用的过程，原子核分裂成两个或更多较小的核和其他粒子。裂变可以释放大量热量和辐射。如今的核电站利用这些热量煮沸水，驱动蒸汽轮机发电。操作员通常使用浓缩至高达5%铀-235（U-235）的铀燃料来驱动核反应堆。全球科学家也在努力实现并商业化核聚变，以产生更丰富的清洁能源。

操作员将越来越需要使用高分析低浓缩铀（HALEU），其浓缩度超过5%和低于20%，以驱动目前正在开发的先进核反应堆和小型模块化反应堆（SMR）。然而，目前HALEU尚未广泛商业化，目前只有俄罗斯和中国大规模生产该燃料。

继美国于2024年禁止进口俄罗斯铀后，美国政府将重点放在提升国内HALEU生产能力上。因此，Centrus Energy在2023年10月至2025年中于俄亥俄州皮克顿的示范级联中生产了超过920公斤HALEU。

2026年1月，美国能源部（DoE）预留了27亿美元，在未来十年内扩建国内铀浓缩能力。与此同时，英国政府于2024年1月宣布将拨款3亿英镑支持HALEU生产。

越来越多的操作员在SMR中使用TRISO（TRi结构等方粒子）燃料，该燃料源自HALEU。它比传统浓缩铀更安全、更高效，且可以在更小的包装中浓缩相同数量的燃料，同时在较小燃料颗粒耗尽前可以消耗更多铀-235。

每个TRISO颗粒都覆盖三层专用陶瓷及其他材料，以捕捉气体并赋予颗粒高耐热性，从而防止TRISO燃料熔化。此外，TRISO燃料反应堆使用氦盐或熔融盐作为热传递流体，而水则反应性较低或沸点更高。每颗TRISO颗粒都作为一个微型容器，无需建造庞大的设施来控制熔毁。虽然TRISO比传统核燃料更昂贵，但它可以为更轻、更便宜的反应堆供电。

然而，大规模获取HALEU和TRISO仍具挑战性，因为中国核电集团公司是TRISO燃料的唯一商业规模生产商，而俄罗斯TENEX是唯一的商业规模HALEU供应商。这促使美国及欧洲的多家公司探索替代燃料以驱动小型模块化反应堆（SMR），以减少对俄罗斯和中国的依赖。

通用电气日立、西屋电气和阿洛原子公司等公司选择了低浓缩铀Plus（LEU+）来驱动运营，因为HALEU可以从现有美国设施购买。合泰克的SMR-300被开发为可使用传统LEU或LEU+供能，后者的铀-235浓度在5%至10%之间。

Aalo Atomics的首席技术官Yasir Arafat解释了为何Aalo选择LEU+作为主要燃料。阿拉法特表示：“我们知道想快速推向市场，也知道需要扩大规模建造数百座反应堆，但HALEU还要很多年才能做到这一点，因为美国仍在向HALEU机器投入资金，试图破解密码。”他认为，采用LEU+驱动的小型模块化反应堆将比HALEU驱动的更快发展，因为“我们实际上有一家公司在美国开始生产LEU+。”

Urenco USA于去年九月获得美国核管理委员会授权，在其位于新墨西哥州尤尼斯的工厂生产LEU+，此后开始少量生产该燃料。公司预计将在2026年中期实现商业生产。

Aalo与Urenco签署了供应链协议，供应其正在开发的Aalo-X实验反应堆燃料，该反应堆目前正在作为能源部反应堆试点项目的一部分开发。预计于2029年发射一台商业反应堆Aalo Pod，动力为LEU+。

虽然一些公司仍依赖俄罗斯供应铀，但一些国家正寻求发展国内HALEU生产能力，许多公司则在探索使用更易获得的替代铀燃料来驱动运营的潜力。