各國轉向使用低濃鈾作為研究堆燃料

在過去的幾十年里，作為國際原子能機構支持的全球努力的一部分，已有近3500千克高濃鈾從世界各地的研究堆場址移走。應成員國請求，原子能機構協助將研究堆燃料轉換為低濃鈾，以減少與高濃鈾相關的擴散風險。高濃鈾含有20%以上的可裂變鈾-235。

雖然大多數研究堆是在二十世紀六七十年代建造的，其技術要求用高濃鈾進行科學研究實驗，但今天，其中的大部分研究可以使用低濃鈾進行。在低濃鈾中，放射性鈾-235的濃度低于20%。

“國際社會已成功地為將研究堆中的高濃鈾燃料轉換為低濃鈾燃料提供了技術解決方案。”國際原子能機構核工程師專家Thomas Hanlon說，“訣竅是在不影響科學研究的情況下做到這一點。”

目前，約有220座研究堆在53個國家運行，其中171座反應堆是用高濃鈾堆芯建造的。自1978年以來，已有71座高濃鈾燃料反應堆已改用低濃鈾。用于發電的核動力堆采用低濃鈾運行。

原子能機構為在以下國家將高濃鈾燃料轉換為低濃鈾燃料，或者將高濃鈾返回提供了支持：奧地利、保加利亞、智利、中國、捷克共和國、格魯吉亞、加納、匈牙利、牙買加、哈薩克斯坦、拉脫維亞、利比亞、墨西哥、尼日利亞、波蘭、葡萄牙、羅馬尼亞、塞爾維亞、烏克蘭、烏茲別克斯坦和越南。原子能機構通過技術合作項目、實況調查工作組訪問、協調研究項目、技術和咨詢會議以及采購援助，支持最大限度地減少使用高濃鈾。

最近的一個例子是加納，在原子能機構的支持下，加納研究堆-1（GHARR-1），一座微型中子源反應堆（微堆）于2017年成功改造，使該國成為其他微堆營運者的研究案例。加納原子能委員會已建成一座國際微堆培訓設施，允許來自其他國家的學員練習從反應堆容器中提取模擬高濃鈾。

加納原子能委員會主席BenjaminNyarko說：“通過降低富集度，我們正在降低這種材料的吸引力，讓世界變得更美好。”他還說，隨著鈾富集度從90.2%轉換為13%，技術也發生了變化，導致反應堆的功率增加了10%以上。

2018年，尼日利亞唯一在運的研究堆，尼日利亞研究堆-1（NIRR-1），移出了高濃鈾燃料，并轉換為低濃鈾。國際原子能機構為這種轉換以及培訓相關人員和分享他國經驗提供了支持。為了練習反應堆燃料轉換，尼日利亞專家在加納培訓中心進行了一次高濃鈾移出干操作。尼日利亞反應堆燃料轉換后，非洲不再擁有高濃鈾燃料研究堆。

轉換需要訓練有素的人員和設備。這個過程中最復雜的一步是，通常用卡車、輪船或飛機運輸高濃鈾乏燃料。這種高濃鈾燃料運到目的地后，要么安全地貯存起來，要么被稀釋到較低的富集度。

“智利在2010年向美國運送了大約14千克高濃鈾；這是實現我國不再擁有這種燃料的三次行動的最后一次。”智利核能委員會企業宣傳主管RosamelMu?oz Quintana說，“這引起了公眾的極大興趣。使用了經過特殊處理的卡車和飛機，并考慮了此類行動所需的一切必要的安保和輻射防護問題。”

還有很多工作要做。盡管71座研究堆已經改為用低濃鈾，并且有28座使用高濃鈾燃料的反應堆已經關閉，但還有72座仍然采用高濃鈾作燃料。在許多情況下，這是出于科學原因。

“想要解決如何在最初為高濃鈾設計的同一空間使用低濃鈾使反應堆實現類似的能力，需要大量的創造性工程。”Hanlon說，“這有點像試著在同樣容器里用同樣量的液體做一杯和你習慣的濃度一樣的濃咖啡，但是用更少的咖啡粒。”