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美国国防部国内设施部署微堆的路线图

发布时间:2019-11-21 14:29原作者:宋敏娜、倪民子  来自: 核科技动态

美国核能研究所(NEI)于201810月发布了一份美国国防部(DOD)国内设施部署微堆的路线图技术报告。报告的内容主要有以下五个方面:①DOD在其国内的设施部署微堆以满足其能源需求,涉及微堆的选址、采购、使用、监管机构及DOD的要求方面;开发与许可,涉及微堆技术的开发、许可申请准备及美国核管会(NRC)审查;工程、采购与建造,涉及微堆的最终设计和工程、制造、建造及启动;燃料循环,涉及微堆的燃料供应、铀供应及乏燃料管理;实施计划,涉及微堆部署的时间表、面临的主要挑战及建议采取的措施。本文将详细介绍DOD国内设施部署微堆路线图中的实施计划方面内容。


1 DOD部署微堆的时间表及影响因素

微堆可以提供弹性能源,能够使很多DOD的设施增强射程、耐力、敏捷性,从而提高任务的成功率。DOD计划于2027年底之前在其国内设施部署首座微堆,时间和执行至关重要。因此,本报告确定了DOD部署首座微堆的时间表以及影响因素,以确保按计划完成部署工作。

首座微堆部署的计划时间表是从2019年第三季度DOD与承包商签订合同开始,计划花费7年时间完成承包合同的签订、许可证申请、设计、工程、制造、建造、运行、燃料开发以及乏燃料处置合同等工作。图1DOD国内设施部署微堆的计划时间表。

值得注意的是,部署首创技术涉及一些可能影响计划进度的挑战与风险。由于大量变量的存在,许多部署活动的持续时间处于一个变动的范围。因此,首座微堆的部署完成时间可以从7年缩短至5年,也可以延长至10年。表1全面分析了能够加速部署活动的各项因素。为了评估部署活动的持续时间,报告充分获取了路线图中所有部署活动所需的资金、资源和信息。表2汇总了路线图中各项部署活动完成的计划时间、最短时间和最长时间。


2 面临的挑战及采取的措施

与任何一种独一无二的技术一样,微堆的部署也面临着许多挑战。为了使项目的实施按照计划时间表进行,必须及时充分应对这些挑战,否则,项目部署的时间表将往后延迟。报告建议采取以下行动来应对挑战,并降低首次部署微堆的风险。

1DOD应确定部署微堆的主体设施和场址要求,对设计进行评估,并在2019年底之前与商业机构签订微堆的承包合同或协议。计划部署时间表显示,微堆在2027年中期前开始商业运行是基于DOD2019年第三季度能够与业主或运营商签订合同或协议的情况下。因此,在签订合同前,DOD需要确定主体设施、场址特征以及签订关于微堆的合同或协议所需的其他要求。其次,在开始准备许可证申请之前以及开始进行微堆设计之前,均必须先确定设施及其所有相关要求。在必要时,DOD还应对设计的技术成熟度和适用性进行评估。DOD还需评估州和地方现行法律中哪些会对微堆的采购产生影响。DOD可以考虑建立一个包括NRC和美国能源部(DOE)在内的跨部门小组,并与核工业私营企业共同合作,为DOD的活动提供必要信息。

2DOE应在2022年底之前为核工业私营企业提供高纯度低浓铀(HALEU)以制造新燃料,并在2019年底前开始支持大型HALEU运输包装的设计、认证、许可和制造。目前美国还没有HALEU的国内商业供应,在有足够的市场需求之前,商业供应不太可能实现。HALEU是大多数微堆设计所必需的,DOE可以利用其获得的高浓缩铀进行向下混合,以满足商业需求,直到商业供应可用。DOE计划在2022年底之前提供HALEU。目前还没有许可的运输包装来运输商业规模数量的HALEU。通用HALEU运输包装的设计需要在2019年底之前开始。DOE应当在美国国会的指导下以及DOD的要求下酌情支持这些行动。

3)开发商开发微堆设计时,应按照本报告列出的计划时间表来实现关键部署目标,是确保2027年底之前能够完成微堆部署的关键。开发商应采用可制造性、可施工性和可操作性强的设计方法,以最大限度地减少延误进度的风险。此外,开发商还要与DOE建立公私合作关系以协助支持开发和设计工作,包括在设计早期就让总承包(EPC)团队、供应链和运营商参与进来。创新的设计也非常重要,可以最大限度地减少操作员的操作,还可以简化操作反应堆的培训要求。

4DOD应立即开始与工业界和NRC保持密切接触,以确定与DOD国内设施部署微堆相关的监管问题,并着手解决这些问题。目前有关DOD国内设施部署反应堆所特有的许可问题尚不清楚,这些问题应在提交许可申请之前得到解决。对于NRC来说,解决新的问题可能需要花费几年或更长时间。为了确保不影响NRC的审查进度,目前需要尽快先确定问题,使NRC有足够的时间可以解决问题。

5)工业界应立即开始与NRC进行合作,探索可以加快微堆审查进度、操作员培训以及许可程序的方案。尽管NRC审查的计划持续时间已经在NRC标准审查时间范围内尽量缩短,但NRC审查仍然是部署关键路径上持续时间最长的活动。鉴于微堆比传统的大型轻水堆更小更简单,预计NRC可以加快对微堆进行审查,但是可能需要对审查方法进行改进。另外,应该立即开始对微堆操作员进行培训然后给其颁发操作资格证,以便预留足够的时间用于把握任何可以加速NRC审查时间表的机会。最好是在提交许可申请之前完成操作员的培训和认证,按照计划部署时间表来看,也就是在2021年第一季度之前完成。

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