在美國生產了幾十年之后，法國的一家升級后的工廠現在正生產TRIGA氫化鈾鋯燃料，用于研究反應堆和新一代小型SMR。

1、TRIGA反應堆

雖然產生了非常高的功率脈沖，TRIGA反應堆是一種非常安全的設計。

TRIGA——培訓、研究、同位素、通用原子(Training，Research，Isotopes，General Atomics)——是通用原子公司設計的核反應堆模型，用于科學機構和大學的研究和培訓活動。

目前全世界有36個TRIGA反應堆在運行。

TRIGA反應堆使用獨特的低濃縮、長壽命氫化鈾鋯(UZrH)燃料，該燃料有較大的負燃料溫度系數的理想特性。

這意味著，隨著溫度升高，反應性迅速降低，雖然反應堆可以短暫地脈沖產生非常高的能量輸出(據報道高達22 GW)，但這是一種非常安全的設計。

斯洛文尼亞TRIGA Ⅱ反應堆平臺(圖片：Jo?ef Stefan Institute)

燃料是TRIGA系列反應堆的基本特征，具有公認的安全性、堅固性、可靠性、運行經濟性以及在世界范圍內的認可度。

隨著正在進行的研究計劃，反應堆設計者受到TRIGA燃料設計和技術的啟發，目前正在探索小型反應堆的應用。其中包括美國能源部的MARVEL微型反應堆項目。

MARVEL微型堆(圖源：網絡)

MARVEL微型堆是一種鈉鉀冷卻堆，可產生100 kW的功率。

MARVEL燃料使用與TRIGA燃料相同的UZrH棒，也利用了現有的制造能力。它還得益于相同的安全優勢和穩健的監管流程。

美國能源部最近同意在未來九年內購買668個新燃料元件，用于INL新的MARVEL微型反應堆項目。

2、移動TRIGA燃料生產

馬里蘭大學的TRIGA反應堆是美國大學正在運行的12個TRIGA反應堆之一(圖源：馬里蘭大學)

從1958年到1995年，所有TRIGA燃料都在圣地亞哥的通用原子能公司(General Atomics)廠區制造，以支持美國研究反應堆計劃，該計劃旨在培養訓練有素的科學家，以支持未來的核工作人員。

由于燃料需求的減少和許可證要求的增加，通用原子公司有興趣搬遷其燃料制造設施，同時維持這些研究反應堆的燃料供應。

與此同時，美國能源部正在資助一項計劃，將仍使用高濃縮鈾(HEU)燃料的TRIGA反應堆轉換為低濃縮鈾(LEU)燃料。

美國能源部的這一計劃確保了未來的業務，進一步推動了通用原子公司尋找合作伙伴的愿望，該合作伙伴可以在其他燃料制造活動中制造TRIGA燃料，并使其更具成本效益。

與此同時，法馬通位于法國的CERCA燃料實體和制造設施正在探索新的商機，以利用其專業知識制造。

作為研究反應堆金屬燃料的制造商，CERCA被選為通用原子公司的首選合作伙伴。

法馬通和通用原子公司于1995年成立了TRIGA國際SAS合資企業，以銷售CERCA制造的TRIGA燃料元件。

如今，法馬通CERCA是TRIGA型研究反應堆中使用的氫化鈾鋯(UZrH)燃料的唯一供應商。

2018年啟動了一個翻新項目，以滿足美國TRIGA反應堆的燃料需求，并使該設施達到現代最先進的安全標準。

該項目是在美國能源部的資金和TRIGA國際的資本支持下實現的。美國能源部是一個催化劑，提供了近1600萬美元的資金支持法馬通公司資助的設施升級。

美國核安全局(National Nuclear Security Administration)提供了500萬美元的初始資金，用于進行可行性研究，并協助設備的設計、安裝和拆除，而核能辦公室(Office of Nuclear Energy)提供了1000多萬美元，用于完成生產線的啟動和運行。2021年初完成了翻修。

為了生產TRIGA燃料元件，UZrH合金通過在石墨模具中熔化鈾和鋯來制造，以獲得具有所需化學成分的UZr棒。

然后進行表面處理和氫化處理以獲得最終的UZrH棒。其中三個UZrH棒使用不銹鋼包殼管和最終燃料元件的端蓋組裝。

TRIGA燃料和MARVEL燃料的主要區別在于一個燃料元件中的桿數。

MARVEL燃料設計需要五個燃料棒，而TRIGA燃料使用三個。

在生產過程中，分幾個階段進行檢查，以確保化學成分的完整性和尺寸的準確性。一旦確認，在分發前對成品進行最終泄漏測試。

3、提高產量并確保質量

將部分輻照的TRIGA燃料裝入運輸容器，以運至研究反應堆(圖源：EM)

自2018年以來，一個專門的項目團隊領導工作，為現場的上游和下游工藝提供新設備。

憑借最新的技術和先進的功能，升級包括車床、磨床、熔覆裝置、焊接設備、控制器以及熔化和氫化爐。

新設備配備了現代化的儀器和控制裝置，以更好地控制產品質量，提高生產過程中的產量，以及提高生產率的可靠設備。

此外，在TRIGA生產設施內還可以找到許多專業的工業領域，如冶金、化學、機械加工和焊接。

對TRIGA燃料唯一來源的升級——加強了安全措施，確保了TRIGA燃料的供應，以滿足客戶的長期需求。

這意味著該燃料也可用于小型模塊化反應堆燃料設計升級和潛在的先進反應堆機會。

在獲得法國核管理局(ASN)的必要批準后，TRIGA國際公司按計劃恢復了濃縮鋯鈾錠的制造業務。

首批新燃料元件預計將于2022年底完成。

嚴格的質量保證和質量控制程序，確保TRIGA燃料符合美國標準和資格要求，如ASME核質量保證(NAQ-1)認證計劃。

目前，有36個正在運行的TRIGA反應堆支持美國和世界各地的研究計劃。

這些反應堆為在核能領域工作的下一代科學家和工程師提供了核技術教育和經驗培訓。

這些反應堆對于現在和將來獲得和保持行業人員的專業能力至關重要。

隨著核工業的進步，TRIGA核燃料為這些反應堆的持續運行和下一代重要清潔能源勞動力的發展提供了支持。

(編譯自Nei，原文名稱《Uprating TRIGA fuel production》)