美国实验室与企业合作推进TRISO钍燃料研发

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL)正与微型核反应堆初创公司安佩拉(AMPERA)开展合作，利用新型金属颗粒制造技术推进下一代反应堆燃料研发。该合作聚焦三结构各向同性(TRISO)包覆颗粒燃料，目标是为运行温度更高、服役周期更长的先进反应堆提供更耐受的燃料方案。

小型模块化核裂变反应堆被视为一种可部署于偏远地区、军事设施和工业场所的分布式能源选择。与传统轻水反应堆相比，部分先进反应堆对燃料在高温、中子辐照、腐蚀和氧化等环境下的稳定性提出更高要求，这也是TRISO燃料受到关注的重要原因。

TRISO燃料颗粒通常尺寸接近罂粟籽，每个颗粒内部包含燃料核心，外部由碳基和陶瓷基材料层包覆。这种结构相当于微型密封系统，可帮助滞留放射性裂变产物，提高燃料在严苛工况下的安全裕度和结构稳定性。

此次合作项目名为“用于反应堆的钍单模液滴喷射项目(THUNDER)”，旨在生产可进一步加工为TRISO燃料的钍基前驱体颗粒。钍作为核燃料材料具有储量相对丰富、相关废物流持续时间较短等特点。钍-232本身不能维持裂变链式反应，但在吸收中子后可转化为可裂变的铀-233，因此钍燃料体系通常仍需可裂变材料作为“种子”来启动并维持反应。

THUNDER项目源于LLNL此前的实验室研发项目“粉末喷射(PowderJet)”。该技术采用按需液滴式液态金属喷射方法，制造高球形度、尺寸可控的金属颗粒。对于TRISO燃料而言，中心燃料核的粒径、形状和成分需要严格控制，而该技术有望在规模化生产中实现传统粉末制备方法较难达到的均匀性。

LLNL研究工程师、项目首席研究员维克托·苏霍茨基(Viktor Sukhotskiy)表示，该合作体现了国家实验室研究能力与企业具体技术需求相结合的价值。安佩拉创始人兼首席执行官布莱恩·马修斯(Brian Matthews)表示，合作有助于加快构建垂直整合燃料供应所需的技术基础，降低成本和供应链风险，并支持其紧凑型次临界核能系统部署。

根据项目安排，双方工作将涵盖计算建模、材料与喷嘴兼容性测试、高温工艺开发、颗粒表征、安全放射性处理，以及面向未来商业化的可扩展工艺和设计规则转移。