燃料元件制造技术

为小型模块化反应堆提供未来动力

在全球清洁能源需求激增与工业脱碳进程加速的背景下，小型模块化反应堆（SMRs）正成为革命性解决方案。这种先进反应堆能够提供零碳、高温工艺热能，完美替代传统化石能源在众多工业领域的应用。而支撑这些尖端反应堆高效运行的核心要素，正是其燃料元件。

NUKEM在高温气冷堆（HTR）燃料研发与制造领域拥有悠久的历史。早在1960年代，我们就作为德国HTR计划的核心成员，主导制定了燃料规格标准、完成了燃料元件设计，并开创性地开发了关键制造工艺——这些奠基性工作为后续数十年的TRISO燃料技术创新铺平了道路。

在1970至1980年代，我们的子公司HOBEG为德国AVR和THTR反应堆生产了超过125万个球形燃料元件。这些基于TRISO技术的燃料元件不仅树立了国际安全与性能标杆，其技术标准至今仍是现代燃料认证的重要依据。

TRISO燃料凭借其多层陶瓷涂层和无与伦比的裂变产物滞留能力，成为当今高温气冷堆（HTR）设计的核心支柱。无论是球形燃料颗粒还是柱状燃料芯块，TRISO燃料都是实现HTR固有安全性与高温运行特性的关键技术。

NUKEM在TRISO燃料全产业链拥有深厚技术积淀：

虽然TRISO燃料是高温气冷堆(HTGR)的核心技术，但要实现SMR的广泛部署，必须具备生产多种铀基燃料的能力。当前多数SMR设计采用高丰度低浓铀(HALEU)作为燃料。

NUKEM在铀金属燃料制造领域拥有数十年经验，最早可追溯至1950年代——当时为卡尔斯鲁厄FR2研究堆和伊斯普拉ECO研究堆生产金属燃料元件。在这些早期成功基础上，NUKEM持续为各类研究堆（包括法国格勒诺布尔劳厄-朗之万研究所的高通量反应堆）生产铀金属燃料及其合金（如U-Al、U-Si），所用铀材料均为高浓铀。

如今，工业级铀金属的主流生产工艺基于碳酸铵铀酰(AUC)转化流程：首先将浓缩六氟化铀(UF₆)通过湿法工艺转化为二氧化铀(UO₂)，再将UO₂氢氟化为四氟化铀(UF₄)，最后通过钙热还原法制备金属铀。

这一技术专长已应用于多个工业化项目的设计与建设中，例如为印度尼西亚国家原子能机构(BATAN)设计建造的生产设施，该厂持续为试验堆供应20%丰度铀金属。能够从同一初始材料生产SMR所需的全谱系燃料（包括TRISO燃料、氧化物燃料、金属合金燃料及熔盐燃料），这种技术灵活性为现代核燃料供应链提供了关键保障，显著增强了未来核能发展的韧性。

我们持续革新燃料制造技术，融合几何安全设备及近零废弃物处理等先进安全设计。凭借在南非PBMR燃料厂等项目中积累的TRISO工艺复兴与升级经验，我们成为支持现代小型模块化反应堆（SMR）规模化部署的独特合作伙伴。

随着全球新反应堆项目相继落地，NUKEM已准备好提供其所需的高性能燃料。我们的制造技术不仅久经验证，更具备可扩展性——这为未来数十年可靠、低碳的能源供应奠定了坚实基础。