美国已签订HALEU供应商合同，欲部署先进核燃料

据英国路透社10月8日报道，美国已与六家公司签订合同，帮助加工一种特殊的铀燃料，预计这种燃料将用于未来几年可能建成的新一代反应堆。

目前，俄罗斯是唯一的一个商业化生产高丰度低浓铀燃料(HALEU)的国家。赢得该合同并旨在对高浓铀进行反转化的六家公司分别是：美国核燃料公司Centrus Energy及BWX Technology，法国国有核燃料公司Orano的美国分部，GE旗下的GE Vernova，法国电力集团Framatome和美国电力集团Westinghouse。HALEU的铀浓缩度在5%到20%之间，支持者表示，这有可能使新的高科技反应堆更高效。目前反应堆中使用的铀燃料一般浓缩在5%左右。根据该报道，所有合同的有效期最长为10年。美国能源部表示，每家公司将获得不低于200万美元的合同，其中最高可获得8亿美元可用于服务性项目，具体取决于拨款的可用性。

路透社对此新闻的报道/路透社官网截图关于HALEU

高丰度低浓铀——HALEU，被定义为铀的富集度大于U-235同位素的5%且低于20%。自然界中发现的铀主要由两种同位素组成，即U-235和U-238。核反应堆中能量的产生来自U-235原子的“裂变”或分裂，这是一个以热的形式释放能量的过程。U-235是铀的主要裂变同位素。天然铀含有0.7%的U-235同位素，剩下的99.3%主要是U-238同位素，它不直接参与裂变过程。现行的核反应堆主要使用浓缩度高达5%的铀-235（U-235）的铀燃料运行。如果铀-235的同位素比例低于20%，则被视为低浓铀(LEU)。大多数商业反应堆使用浓度低于5%的低浓铀作为燃料，这种铀通常也被称为“反应堆级铀”。低浓铀不会变质，可以安全储存多年。如果铀浓缩度超过20%，则被视为高浓铀。铀-235同位素比例如此之高的铀主要用于舰艇动力推进反应堆（例如：潜艇）、核武器和一些研究反应堆。可使用不同的方法来提高铀-235的同位素比例。通常情况下，黄饼（磨碎铀矿）会转化为气态，称为六氟化铀。然后，将这种气体泵入快速旋转的圆筒（离心机）中，如铀-238这类较重的同位素会被推向圆筒壁，而较轻的铀-235则留在圆筒的中心。这样就能过滤并收集铀-235浓度较高的气体。这个过程可以重复进行，直到铀-235的同位素比例足够为止。然后，获得的气体会经过一个再转化过程，使得铀-235转化为黑火药样的物质，即二氧化铀。

LEU、LEU+和HALEU的关系图/世界核协会（World Nuclear Association）官网图表HALEU尚未在商业上广泛使用。目前，只有俄罗斯和中国拥有大规模生产HALEU的基础设施。美国CentrusEnergy于2023年10月开始从示范规模的级联中生产HALEU。当下运行的大多数反应堆都是轻水反应堆（压水堆和压载水反应堆两种类型），要求在其燃料中浓缩0.7%至3-5%的铀-235。许多先进的动力反应堆燃料都需要HALEU，大约四分之三的小型模块化反应堆（SMR）设计正在开发中。对HALEU日益增长的需求

在核工业发展的早期阶段，用于浓缩铀（气体扩散）的过程是能源密集型且成本高昂的。因此，主要出于经济原因考虑，商业核能工业传统上使用浓缩度高达5%的 U-235 燃料来运行反应堆。向基于离心的浓缩的技术过渡显着降低了生产成本，并增强了更高浓缩铀的经济吸引力。高浓缩铀的生产需要更多的能源，但允许更长的运行周期、更小的反应堆并减少放射性废物的产生。预计未来对 HALEU 的需求将增加，原因如下：• 在现有的常规轻水反应器中使用 5-10%的HALEU•0-20% HALEU在先进反应器和SMR中的应用•从1990年代开始，研究堆从高浓铀（HEU）向 HALEU 过渡

SMR设计、燃料富集与总功率输出/世界核协会（World Nuclear Association）官网截图根据美国能源部2023年底的发布的数据，预计在2030年之前可能需要超过40公吨的HALEU，并且每年都需要额外的数量，以便及时部署新的先进反应堆，以支持美国拜政府到2035年实现100%清洁电力的目标。为达成该目标，美国能源部统计的拜登总统在任期间的美国核制造的数据如下：• 迄今已宣布的投资高达90亿美元• 投资涉及美国17个州的39座设施• 超过四分之三的公告是扩大国内铀生产和核燃料制造设施，使现有反应堆受益，并为先进反应堆开发安全的供应链全球核电数据情况

根据原子能机构（IAEA ）收集发布的2023年核电数据报告，2023年，全球核能发电量较2022年增长2.6%，核电占全球总发电量的近10%。美国仍然是世界上最大的核电生产国，其次是中国和法国。过去十年（2013 — 2023），核电容量一直处于稳定水平；自2013年初以来，新增了69.8吉瓦（电）的核电容量并入电网。其中79%以上的容量增长发生在亚洲。有关核动力堆和运行经验的报告显示，中国仍是世界上核电扩展最快的国家，中国现有56座在运核动力堆和27座在建核动力堆。

核电的现状和趋势/原子能机构(IAEA)官网图此外，IAEA还表示，2023年的数据是在全球对核技术的雄心日益增长，而反应堆群却日益老化的背景下发布的，超过2/3的反应堆已有至少30年的历史。截至2023年12月底，全球在运核电容量为371.5吉瓦（电），由31个国家的413座反应堆提供。然而，只有403座反应堆向原子能机构报告了其发电量，总发电量为364.5吉瓦（电）。有25座反应堆虽然获得了运行许可，但全年仍处于停运状态。这包括在印度的总净容量为639兆瓦（电）的 四座反应堆和在日本的总净容量约为21 000兆瓦（电）的21座反应堆。日本于2023年重启了两个反应堆，即高滨1号和高滨2号，这两个反应堆自2011年以来一直处于停运状态。