美國實(shí)施ARPA-E規劃：推進(jìn)先進(jìn)堆技術(shù)與乏核燃料“再循環(huán)”

美國能源部先進(jìn)能源研究項目局(ARPA-E)“定位”獨特，專(zhuān)事資助先進(jìn)能源技術(shù)研究。從2007年創(chuàng )立以來(lái)，圍繞先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)推出多個(gè)規劃。最近引人關(guān)注的是“優(yōu)化核廢料與先進(jìn)堆處置系統”規劃，包括給新墨西哥州立大學(xué)提供資助，編制乏(核)燃料(又稱(chēng)“用過(guò)的”燃料)再循環(huán)計劃。

1. 引子：新墨西哥州立大學(xué)利用DOE撥款參與合作

據最近報道，美國新墨西哥州立大學(xué)(NMSU)正在與泰拉能源公司、愛(ài)達荷國家實(shí)驗室(INL)和薩凡納河國家實(shí)驗室(SRNL)合作，執行為期三年的科研項目，以制定乏核燃料再循環(huán)計劃[1,2]。這個(gè)項目利用能源部(DOE)先進(jìn)能源研究項目局(ARPA-E)的850萬(wàn)美元資助，隸屬于“優(yōu)化核廢料和先進(jìn)堆處置系統”(ONWARDS)規劃。項目的目的是把核電機組運行卸出的乏核燃料，作為可靠、清潔的能源，增加核能利用，并限制先進(jìn)堆產(chǎn)生的廢物數量。這種方法的要點(diǎn)在于：既可防止燃料用于武器裝備，又有助于滿(mǎn)足可持續電力需求。

新墨西哥州立大學(xué)教授科里·溫多夫(Cory Windorff，左)和保羅·安德森(Paul Andersen，右)。

NMSU化學(xué)與材料工程副教授保羅·安德森說(shuō)，“核能有很多優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)之一是產(chǎn)生放射性廢料。”“源自核電站的大部分乏核燃料仍然含有大量能源，由于積累了裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)而不能利用。因此，我們提出一個(gè)核廢料再循環(huán)、再利用工藝流程，以獲得更多能源，也能更容易處置剩余的核廢物。”

化學(xué)反應器：這個(gè)再循環(huán)項目建立在兩位新墨西哥州大學(xué)教授，即化學(xué)與材料工程副教授安德森和化學(xué)與生物化學(xué)助理教授科里·溫多夫研究的基礎上。目前他們正在計劃設計一個(gè)“化學(xué)反應器”，用來(lái)“純化”先進(jìn)堆燃料循環(huán)的乏燃料，從而減少核廢料的積累，同時(shí)使廢料可重復利用。

溫多夫說(shuō)，“如果能使現有的、新產(chǎn)生的乏核燃料‘再循環(huán)’，那么就不必開(kāi)采更多鈾礦了，這是好事。”“本來(lái)這種核廢物，是要發(fā)送到WIPP(The Waste Isolation Pilot Plant)那種地方去的。”

WIPP即美國“廢物隔離中試設施”，是當前美國唯一的長(cháng)壽命放射性廢物深地處置庫。它就位于新墨西哥州卡爾斯巴德(Carlsbad)東南26英里處，地下2150英尺古老鹽層中，用于永久隔離早年軍事防御產(chǎn)生的超鈾元素廢物。NMSU運營(yíng)卡爾斯巴德環(huán)境監測與研究中心，負責進(jìn)行獨立監測，以評估WIPP對人類(lèi)健康和環(huán)境的影響。NMSU參與此項目，這可能是原因之一。

在核廢物管理方面，處置有嚴格的定義，即不得再次“移動(dòng)”。但后來(lái)技術(shù)發(fā)展變得即使經(jīng)“處置”后的核廢物包，如果需要，也可“回取”，另行“處置”。

商用化：有ARPA-E的資助，安德森和溫多夫打算聘用兩名博士后研究人員，與泰拉能源、INL和SRNL的研究人員合作，進(jìn)行他們的化學(xué)“反應器”概念的深入技術(shù)開(kāi)發(fā)。據安德森說(shuō)，“在這個(gè)為期三年的項目之后，可能會(huì )有幾輪融資。這是第一步，希望經(jīng)多步后能最終實(shí)現產(chǎn)品或工藝的商用化。”

未來(lái)三年的大部分工作將涉及準備性研究，更好地理解擬議的再循環(huán)工藝。溫多夫說(shuō)，“在擴大規模之前，需要了解這個(gè)工藝如何運作。”“一旦理解了，這個(gè)工藝很容易商用化。”

安德森認為，由于新墨西哥州在核能領(lǐng)域的歷史作用，“NMSU大力參與下一代核燃料循環(huán)很有意義”。核燃料循環(huán)指開(kāi)采、凈化和濃縮鈾，使之成為用于反應堆發(fā)電的燃料，以及放射性廢物處理和處置。安德森澄清說(shuō)，NMSU并沒(méi)有參與核反應堆設計(新墨西哥大學(xué)正在努力)，只是改進(jìn)乏核燃料的“前-后端產(chǎn)生的各種物質(zhì)”的工藝過(guò)程。安德森和溫多夫正在研究這個(gè)工藝過(guò)程的化學(xué)和化學(xué)工程方面，不一定是核方面。

NMSU與泰拉能源公司的合作關(guān)系也為學(xué)生參與國家實(shí)驗室研究項目提供了可能性。溫多夫說(shuō)，“這種合作使我們的聯(lián)系變得多樣化了。有學(xué)生，就可派到他們那里去。” 安德森解釋說(shuō)，“泰拉能源和INL對NMSU的學(xué)生去那里工作非常感興趣。”這會(huì )擴大大學(xué)參與全國的研究。

2. DOE為先進(jìn)堆燃料循環(huán)管理研發(fā)提供資金[3]

ARPA-E已為11個(gè)項目提供了總計3600萬(wàn)美元，用于開(kāi)發(fā)技術(shù)，限制先進(jìn)堆產(chǎn)生核廢物的數量，并支持國內核燃料庫存的可持續性。這些項目包括對各種先進(jìn)堆燃料循環(huán)產(chǎn)生的乏燃料進(jìn)行后處理、再循環(huán)，以及處置所需的設施和系統的研究。

ARPA-E的首次嘗試：去年推出的“優(yōu)化核廢料與先進(jìn)堆處置系統”(Optimizing Nuclear Waste and Advanced Reactor Disposal Systems，ONWARDS)，是ARPA-E推進(jìn)先進(jìn)堆乏燃料管理的首次嘗試。致力進(jìn)行開(kāi)環(huán)(一次通過(guò))與閉環(huán)(后處理)燃料循環(huán)管理，目的首先針對輕水堆，并減少先進(jìn)堆產(chǎn)生的核廢物數量。這項基金于2021年5月發(fā)布。

ONWARDS各團隊將在三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域開(kāi)展研發(fā)：

■工藝：乏燃料再循環(huán)改進(jìn)，顯著(zhù)減少廢物量，提高內在的防擴散能力，提高資源利用率，促進(jìn)先進(jìn)堆商用化。

■核保障措施：改進(jìn)傳感器和數據融合技術(shù)，準確、及時(shí)地進(jìn)行核材料衡算。

■廢物形式：為所有類(lèi)型的先進(jìn)堆開(kāi)發(fā)高性能的核廢物形式，重點(diǎn)是跨越多個(gè)反應堆類(lèi)型和處置環(huán)境，而且是在所需時(shí)間尺度上安全和穩定的廢物形式。

資助項目：

獲資助者及其研究領(lǐng)域如下：

▲楊百翰大學(xué)(猶他州，Provo)：減少分離過(guò)程的風(fēng)險和不確定性，減少乏燃料的廢物量。(獎勵金額：90萬(wàn)美元)

▲黃水晶信息公司(加州，Redwood City)：使用人工智能和基于物理模擬的方法，開(kāi)發(fā)持久的廢物形式，以顯著(zhù)減少熔鹽堆(MSR)的處置庫負擔。(獎勵金額：300萬(wàn)美元)

▲深隔離公司(加州，Berkeley)：建立通用的性能標準和罐式系統，以最大限度地減少乏燃料和廢物管理的長(cháng)期成本。(獎勵金額：360萬(wàn)美元)

▲通用電氣全球研究公司(紐約州，Niskayuna)：研發(fā)能在后處理核設施中運行的核保障衡算系統。(獎勵金額：450萬(wàn)美元)

▲INL(愛(ài)達荷州，Idaho Falls)：正在開(kāi)發(fā)基于現有商用熱分離技術(shù)的金屬燃料再循環(huán)工藝，可增加金屬燃料再循環(huán)的商業(yè)可行性。(獎勵金額：200萬(wàn)元)

▲奧克勞公司(加州，Sunnyvale)：研究乏燃料再循環(huán)設施的先進(jìn)性和經(jīng)濟可行性。(獎勵金額：400萬(wàn)元)

▲奧拉諾聯(lián)邦服務(wù)公司(北卡羅來(lái)納州，Charlotte)：開(kāi)發(fā)一種處理系統，旨在處理不同類(lèi)型先進(jìn)堆乏燃料處理設施釋放的廢氣。(獎勵金額：200萬(wàn)美元)

▲羅格斯大學(xué)(新澤西州，New Brunswick)：提供一種可擴展的方法，將乏核燃料變成高密度、耐用的金屬陶瓷(耐熱陶瓷和金屬復合材料)。(獎勵金額：400萬(wàn)元)

▲倫斯勒理工學(xué)院(紐約州，Troy)：專(zhuān)注提供有效管理復雜氟鹽廢物流的解決方案，促進(jìn)先進(jìn)堆燃料循環(huán)的可持續發(fā)展。(獎勵金額：607500美元)

▲石溪大學(xué)(紐約州，Stony Brook)：提高燃料利用率，減少鈾裝載量，顯著(zhù)降低先進(jìn)堆的廢物負擔。(獎勵金額：340萬(wàn)美元)

▲泰拉能源公司(華盛頓州，Bellevue)：基于氯化物鹽在高溫下?lián)]發(fā)的綜合安全核保障，提出從乏燃料中回收鈾的方法。(獎勵金額：860萬(wàn)美元)

清潔能源：美國能源部長(cháng)詹妮弗·格蘭霍姆(Jennifer Granholm)說(shuō)：“開(kāi)發(fā)安全管理核廢料的新方法，將使我們能用無(wú)碳核能為美國更多的家庭和企業(yè)提供動(dòng)力。”“ARPA-E正在通過(guò)支持那些正在研究下一代技術(shù)的公司和大學(xué)，使先進(jìn)堆現代化，并加強國家的清潔能源企業(yè)實(shí)力。”

3. 改造核工業(yè)的三個(gè)早期研發(fā)規劃[4]

核能正在改變面貌，可在支持世界向清潔能源過(guò)渡方面發(fā)揮巨大作用。

先進(jìn)堆概念加強了多功能性，能更便宜地建造和運行。

幾十家美國公司正在研究第四代反應堆設計，規模很快會(huì )各不相同。這些反應堆增強了多功能性，并能更便宜地建造和運行。其中某些甚至有助于減少必須永久處置的乏燃料的數量。

但為了實(shí)現這種潛質(zhì)，反應堆研發(fā)人員需要在失去關(guān)鍵基礎設施和供應鏈之前，幫助降低這些清潔能源技術(shù)的風(fēng)險。

ARPA-E專(zhuān)注支持還處于早期階段的新能源技術(shù)，使之有可能從根本上改變美國人獲取、使用和儲存能源的方式。

以下三個(gè)ARPA-E規劃，有助于使先進(jìn)核技術(shù)成為現實(shí)。

Ⅰ. 通過(guò)MEITNER降低先進(jìn)堆的基建成本[5]

核工業(yè)面臨的最大挑戰之一，是按時(shí)和按預算建設新的核電廠(chǎng)。ARPA-E的MEITNER(Modeling-Enhanced Innovations Trailblazing Nuclear Energy Reinvigoration)規劃確定和研發(fā)新技術(shù)，幫助降低建造先進(jìn)堆系統的成本。

選定了十個(gè)項目，開(kāi)發(fā)新的“賦能”技術(shù)。這些創(chuàng )新包括通過(guò)新的模塊化或先進(jìn)制造技術(shù)降低基建成本;通過(guò)機器人、自動(dòng)控制和先進(jìn)傳感器降低運營(yíng)費用。

所有這些項目都可幫助美國國內核供應鏈實(shí)現現代化，并使新的核電裝置在財政上更具建設和運營(yíng)的吸引力。

相關(guān)項目先后有變化。包括源自加拿大陸地能源公司(Terrestrial Energy)的一體化熔鹽堆(IMSR)用磁懸浮屏蔽轉子泵，以及源自英國Moltex能源公司的穩定鹽反應堆廢物燃燒器(SSR-W)復合結構技術(shù)[6,7]。

Ⅱ.通過(guò)GEMINA降低先進(jìn)堆的運行/維修成本[8]

盡管核工業(yè)提供了美國一半以上的清潔能源，但是美國核反應堆群近1/4正在經(jīng)歷財政困難。

大約80%的反應堆發(fā)電總成本歸因于運行和維護(O&M)費用。ARPA-E的GEMINA(Generating Electricity Managed by Intelligent Nuclear Assets)規劃有希望大幅度削減先進(jìn)堆發(fā)電裝置的固定運維成本，把它降低到目前的1/10。

目前有9個(gè)項目正在開(kāi)發(fā)“數字孿生”或類(lèi)似的技術(shù)，用于先進(jìn)堆設計。各個(gè)團隊正在利用人工智能、先進(jìn)控制系統、預防性維護和其他前沿突破，幫助優(yōu)化先進(jìn)核電裝置設計的運維規程。

總體目標是把先進(jìn)堆群的運維成本固定在接近$2/MWh的水平，最終使先進(jìn)核電裝置更經(jīng)濟、靈活、高效。

相關(guān)項目包括源自英國Moltex能源公司，將為其穩定鹽反應堆-廢物燃燒器(SSR-W)開(kāi)發(fā)一個(gè)多物理裝置數字孿生環(huán)境[9]。

Ⅲ. 通過(guò)ONWARDS減少先進(jìn)堆乏核燃料的數量

最后，ARPA-E的“向前推進(jìn)”計劃旨在開(kāi)發(fā)突破性技術(shù)，幫助促進(jìn)將永久處置所需的乏燃料體積減少到1/10。

11個(gè)項目團隊的重點(diǎn)是改進(jìn)燃料再循環(huán)、核材料衡算的核保障措施，開(kāi)發(fā)跨多個(gè)反應堆類(lèi)別的高性能廢物形式。

ONWARDS規劃將先進(jìn)堆廢物形態(tài)的后端總體處置成本控制在$1/MWh范圍內。

ARPA-E最近啟動(dòng)了一個(gè)單獨的規劃即CURIE，專(zhuān)注于改進(jìn)現有反應堆后處理乏核燃料方法。這些努力不僅可以減少需要處置的乏燃料的數量，還可為新型快堆設計提供穩固的國內原料供應。

預計項目團隊將于2022年10月選定。

Ⅳ. 跨部門(mén)的方法

ARPA-E只是美國能源部支持開(kāi)發(fā)和部署先進(jìn)堆技術(shù)的幾個(gè)“辦公室”之一。

核能辦公室(NE)致力于通過(guò)若干舉措實(shí)現先進(jìn)堆部署，其中包括先進(jìn)堆示范規劃，旨在未來(lái)15年內實(shí)現各種先進(jìn)堆設計的成熟和示范。

NE為研究、開(kāi)發(fā)和示范項目提供資金，以降低先進(jìn)核技術(shù)的風(fēng)險和成本，提高核能在應對國家經(jīng)濟、能源安全和環(huán)境挑戰方面的貢獻。

4. CURIE：把“乏核燃料”中的錒系元素轉化為能源[10]

在A(yíng)RPA-E規劃系列內，CURIE規劃(Converting UNF Radioisotopes Into Energy)，公布日期是2022年3月15日，現已生效;項目數有待確定。

規劃說(shuō)明

美國已經(jīng)從運行的輕水堆(LWR)中積累了約8.6萬(wàn)噸用過(guò)的核燃料(UNF)，即乏燃料，這個(gè)數值每年還要增加2000噸。盡管90%以上的能源仍然存在UNF內，但注定要做永久性處置。對UNF進(jìn)行后處理，回收可重復使用的錒系元素，并將其作為先進(jìn)堆的新燃料再循環(huán)，將提高核燃料的利用率，并大大減少需要永久處置的廢物量。CURIE規劃尋求開(kāi)發(fā)創(chuàng )新的分離技術(shù)、材料衡算和在線(xiàn)監測技術(shù)，以及后處理設施設計，將使先進(jìn)堆原料的錒系元素族群得以回收，納入現場(chǎng)工藝過(guò)程監測，使廢物量最小化，使先進(jìn)堆的燃料成本只有1¢/kWh，處置成本保持在0.1¢/kWh范圍內。

創(chuàng )新需求

能安全、經(jīng)濟地對美國輕水堆的乏核燃料進(jìn)行后處理的創(chuàng )新技術(shù)，可大大減少需要永久處置廢物的體積、熱負荷和放射性毒性，同時(shí)為先進(jìn)快堆提供有價(jià)值和可持續的燃料原料。確定最有可能使核燃料進(jìn)行安全、經(jīng)濟的后處理，以達到這些目標的技術(shù)類(lèi)別包括：

▲后處理技術(shù)：改進(jìn)用于化學(xué)分離的乏燃料組件的準備工作;氣體工藝流處理;分離技術(shù)，如水分離、高溫處理和氟化物揮發(fā)，可顯著(zhù)減少廢物量，提高內在的防擴散能力，并提供先進(jìn)堆原料;

▲綜合監測與核材料衡算：改進(jìn)傳感器和數據融合技術(shù)，使核材料的衡算準確、及時(shí);

▲設施設計和系統分析：對新穎的設計、建造和運行后處理設施的方法，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟和系統分析(例如，模塊化、設計固有的核保障、工藝強化)，以提高核保障能力、降低成本，并促進(jìn)后處理設施的選址和“取證”。

潛在影響

CURIE規劃，通過(guò)牢固可靠、經(jīng)濟的再循環(huán)，利用國家輕水堆的乏燃料庫存，改善美國的能源安全，有助于保護環(huán)境，并在以下方面為經(jīng)濟做出貢獻：

安全：通過(guò)提供安全和可持續的國內燃料庫存，支持先進(jìn)堆技術(shù)的部署。監測能力的改進(jìn)可使各種后處理階段得到更精確的控制，同時(shí)確保關(guān)注的核材料更安全。

環(huán)境：大幅度減少?lài)逸p水堆乏燃料庫存處置的影響，減少鈾礦開(kāi)采需求，支持安全、可靠地儲存放射性廢物的綜合性國家戰略。

經(jīng)濟：補充ARPA-E現有的核能研究規劃組合，如先進(jìn)堆研發(fā)中的MEITNER、GEMINA和ONWARDS規劃，進(jìn)一步確保創(chuàng )新的新型先進(jìn)堆的商用可行性，通過(guò)乏燃料回收有價(jià)值的放射性核素用于不同的應用，提供額外的稅收來(lái)源。

5. 先進(jìn)堆的特征與發(fā)展概況[11]

美國能源部核能辦公室(NE)及其國家實(shí)驗室支持廣泛的新型先進(jìn)堆技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，幫助滿(mǎn)足國家的能源、環(huán)境和國家的核保障需求。

先進(jìn)堆的特征：

Ⅰ.輕易贏(yíng)得安全——發(fā)生事故時(shí)，不需要或只需極少的操縱員干預，就能保證安全。

Ⅱ.用途廣泛——可為工藝過(guò)程、海水淡化提供熱能，也可負荷跟蹤，支持發(fā)展間歇性的新能源。

Ⅲ.核廢物再利用與處置——可大大減少需要處置的乏燃料的數量，而某些技術(shù)可使乏燃料得以“再利用”。

Ⅳ.融資能力——可采用工廠(chǎng)制造，使基建成本更低。

先進(jìn)堆的規模：

微堆——1-20 MW，可裝在平板卡車(chē)上，可移動(dòng)/擴展。

小型模塊式反應堆（SMR）——20-300 MW，單元數量可多可少。

大型反應堆——300-1000+ MW，可提供可靠、零碳排放的基荷電源。

先進(jìn)堆類(lèi)型：

先進(jìn)SMR——用水作為冷卻劑，體積比傳統的輕水堆(LWR)小。

液態(tài)金屬冷卻快堆——使用金屬(鈉或鉛)代替水作為冷卻劑，使冷卻劑在比現有反應堆更高的溫度和更低的壓力下運行。

氣冷堆——通過(guò)流動(dòng)的氣體來(lái)冷卻，設計用于高溫下運行。

熔鹽堆——使用熔態(tài)氟化物或氯化物鹽作為冷卻劑。

美國民間正在開(kāi)發(fā)的先進(jìn)堆項目表

啟示與思考

乏燃料再循環(huán)，減少最終處置的廢物量，增加核能利用效率，是國際核能界幾十年來(lái)孜孜以求的技術(shù)、經(jīng)濟和社會(huì )生態(tài)目標，關(guān)鍵在于用何種新的技術(shù)與工藝，支撐這個(gè)夢(mèng)想得以實(shí)現。

干法(高溫冶金)技術(shù)已經(jīng)成熟，能實(shí)現高熱、短壽命裂變產(chǎn)物(氣態(tài)、固態(tài))與長(cháng)壽命、劇毒的阿系元素分離，使后者成為某些先進(jìn)堆的燃料，入堆再循環(huán)，減少最終處置的廢物量，增加核能利用效率，為人類(lèi)提供充足、廉價(jià)的能源。

核廢物最終處置方式：相對美國“尤卡山”式的地質(zhì)處置庫，“裂變產(chǎn)物”核電現場(chǎng)或附近地表存放衰變(300-1000年)和長(cháng)壽命高毒性“錒系元素污染物”深層地質(zhì)鉆孔處置(幾萬(wàn)～幾十萬(wàn)年)更可取。

推進(jìn)先進(jìn)堆設計，大規模部署，關(guān)鍵是安全和經(jīng)濟。但更重要的是徹底消除公眾對放射性的恐懼。只有核電機組設計上有保障，“應急規劃區”的邊界是電廠(chǎng)的圍墻(或“廠(chǎng)區圍欄”)才能徹底消除恐懼情緒。電廠(chǎng)發(fā)生某些事故是難免的，關(guān)鍵是對外環(huán)境、周邊居民的健康和生活福祉不會(huì )產(chǎn)生影響。

根據現代核能的發(fā)展規律，先進(jìn)堆的設計和運行還要接受實(shí)際安全和經(jīng)濟運行的考驗，多數會(huì )遭淘汰，只有實(shí)踐可接受的幾種能夠存活下來(lái)。就目前發(fā)展的趨勢看：

—先進(jìn)模塊式水冷堆（SMR）：最初有可能在退役燃煤電廠(chǎng)廠(chǎng)址上出現并發(fā)展;但因經(jīng)濟成本較高，很難長(cháng)期延續下去……

—液態(tài)金屬冷卻快堆：從固體燃料制造技術(shù)和反應堆安全、經(jīng)濟運行成本考慮，很難得以廣泛部署……

—高溫氣冷堆：無(wú)論能否能用乏核燃料分離的阿系元素制造球床燃料，都是開(kāi)式(一次通過(guò))燃料循環(huán)，只在特定需求(超高溫工藝供熱)環(huán)境，有存活的可能……

—熔鹽堆：最有發(fā)展前景的先進(jìn)堆設計，因其本身就是一個(gè)完整的“先進(jìn)堆與燃料再循環(huán)系統”。最初、最穩妥、最安全的堆型是穩定鹽反應堆(SSR)和一體化熔鹽堆(IMSR);待設備、材料工藝過(guò)關(guān)(耐用、無(wú)故障運行壽期足夠長(cháng))后才能廣泛部署最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟的MSR，包括MCFR。

—最早運行的熔鹽快堆：氯化物熔鹽堆試驗裝置(MCRE)，容量0.5 MW，2025年在INL科技園區投入運行，不發(fā)電，僅為MCFR設計取照提供運行數據[12]。

過(guò)去不理解DOE設ARPA-E的作用和它與能源部其他部門(mén)，特別是NE(核能辦公室)各種規劃的相互關(guān)聯(lián)。受新墨西哥州立大學(xué)參與ONWARDS規劃項目的啟發(fā)，才慢慢理解設立這個(gè)部門(mén)，其實(shí)就是國家有意識地提供資金，用國家實(shí)驗室積累的技術(shù)、知識、先進(jìn)研究工具，與大學(xué)、創(chuàng )投公司一起支持私營(yíng)的創(chuàng )新能源公司，催熟、商用化先進(jìn)堆設計和乏燃料再循環(huán)技術(shù)，促成民營(yíng)企業(yè)全面介入美國核燃料閉環(huán)活動(dòng)，實(shí)現核能、核工業(yè)全面升級轉型，進(jìn)入早先設想的“第四代”核能時(shí)代。

氣候變化、環(huán)境危機、除碳、能源轉型、地緣政治、資源供應、俄烏戰爭為先進(jìn)核能發(fā)展創(chuàng )造了“緊迫性”，甚至成為北美、西歐甚至全世界發(fā)展新能源和核能技術(shù)，實(shí)現能源獨立的“動(dòng)員令”……

先進(jìn)堆與乏燃料“再循環(huán)”技術(shù)早就存在，只是在開(kāi)發(fā)創(chuàng )新技術(shù)，尋找最經(jīng)濟、安全的解決方案。不從ARPA-E和NE項目全局上看，無(wú)法理解美國的戰略格局和其規劃項目目標。系統地研究美國的戰略，會(huì )使我們在制定研發(fā)規劃、選定核能項目時(shí)少走彎路。

資料與注釋

[1] ANS Nuclear Cafe, New Mexico State collaborates on spent fuel recycling under

ARPA-E program, ANS, July 12, 2022

[2] Jessica Brinegar, NMSU to collaborate on $8.5 million DOE grant to reduce nuclear reactor waste, New Mexico State University, Jun 27, 2022

[3] Nuclear News, DOE funds R&D for advanced reactor fuel cycle management, ANS,

March 14, 2022

[4] DOE NE, 3 Early-Stage R&D Programs Transforming the Nuclear Industry, MAY 24, 2022

[5] DOE, Department of Energy Announces 10 Projects to Support Advanced Nuclear Reactor Power Plants, JUNE 4, 2018

[6] ARPA-E, Modeling-Enhanced Innovations Trailblazing Nuclear Energy Reinvigoration (MEITNER)

[7] ARPA-E, MEITNER=Modeling-Enhanced Innovations Trailblazing Nuclear Energy Reinvigoration

[8] DOE, DOE Announces $27 Million for Advanced Nuclear Reactor Systems Operational Technology, MAY 13, 2020

[9] ARPA-E，GEMINA—Generating Electricity Managed by Intelligent Nuclear Assets, PROJECT DESCRIPTIONS

[10] ARPA-E, CURIE: Converting UNF Radioisotopes Into Energy, 03/15/2022

[11] DOE NE, Advanced Reactor Types, 16 01, 2019

[12] TerraPower, TerraPower and Southern Company to demonstrate the world’s first fast-spectrum salt reactor at Idaho National Laboratory, February 23, 2022