阿贡发布小型模块化反应堆废物分析报告

研究第一个解决小型模块化反应堆核废料产生的问题。核能是我们经济脱碳的关键组成部分，但大型核反应堆的建造往往很复杂且成本高昂。为了使核能更容易获得和更具吸引力，开发人员提出了多种小型模块化反应堆(SMR)设计，这些反应堆具有更大的灵活性和更低的前期成本。美国和世界各地目前正在开发具有先进反应堆设计特点的不同类型的SMR。

研究人员认为，SMR可以以各种规模部署，用于本地分布式发电。SMR的功率输出大约是大型轻水反应堆的十分之一到三分之一，大型轻水反应堆是美国商业运营中最常见的核反应堆。SMR的技术和经济性已得到广泛研究;然而，关于它们对核废料的影响的信息较少。“我们实际上才刚刚开始研究SMR的核废料属性，”美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的高级核工程师TaekKyumKim说。

Kim和他来自阿贡国家实验室和美国能源部爱达荷国家实验室的同事最近发表了一份报告，该报告试图使用在2014年发表的核燃料循环综合评估期间通过广泛过程开发的指标来衡量三种不同SMR技术的潜在核废料属性。虽然SMR尚未投入商业运营，几家公司已与美国能源部合作探索SMR的不同可能性，报告中研究的三种设计都计划在本十年末建成并投入运营。

一种名为VOYGR的SMR由NuScalePower开发，它基于当前的传统压水反应堆设计，但按比例缩小并模块化。另一种类型称为Natrium，由TerraPower开发，采用钠冷却，使用金属燃料运行。第三种类型称为Xe-100，由X-energy开发，由氦气冷却。

Kim说，就核废料而言，与大型轻水堆相比，每个反应堆都有优点和缺点。“说因为这些反应堆较小，它们会按比例处理核废料会产生更多问题，这是不正确的，只是因为它们的表面积与核心体积相比更大，”他说。“每个反应堆都有优缺点，这取决于放电燃耗、铀浓缩、热效率和其他反应堆特定的设计特征。”

影响反应堆产生的核废料量的一个显着因素称为燃耗，它指的是一定数量的燃料产生的热能。Kim说，Natrium和Xe-100反应堆的燃耗明显高于LWR。较高的燃耗与较低的核废料产生相关，因为燃料转化为能量的效率更高。这些设计还具有更高的热效率，即反应堆产生的热量转化为电能的效率。VOYGR压水反应堆的设计，部分由于其体积小，与较大的压水反应堆相比，其燃耗和热效率略低。

不同设计的乏燃料属性略有不同，VOYGR与LWR相似，钠产生具有不同长寿命同位素的更浓缩废物，而Xe-100产生密度较低但体积较大的乏燃料。

“总而言之，就核废料而言，SMR与传统的压水反应堆大致相当，其潜在优势和劣势取决于您尝试设计的方面，”Kim说。“总的来说，与商业规模的大型LWR废物相比，SMR核废物的管理似乎没有额外的重大挑战。”