Международные договоры запрещают использование импортированного урана в военных целях.
Соединенные Штаты работают над восстановлением своей внутренней инфраструктуры обогащения урана для оборонных программ в рамках проекта, известного как DUECE (Domestic Uranium Enrichment Centrifuge Experiment).
Проект стартовал в 2016 году с целью разработки и демонстрации газовых центрифуг нового поколения для обогащения урана. Центр DUCE расположен в Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL).
Этот проект имеет стратегическое значение, поскольку его цель — обеспечить внутренний источник высокообогащенного урана для питания американских атомных подводных лодок, а также поставлять тритий для американского ядерного арсенала.
США импортируют низкообогащенный уран для своих коммерческих энергетических реакторов, однако международные договоры запрещают использование импортного урана в военных целях.
Пробел в компетенциях, назревавший десятилетиями.
В США когда-то действовали три крупных газодиффузионных завода по обогащению урана. Они располагались в Ок-Ридже, штат Теннесси, Портсмуте, штат Огайо, и Падуке, штат Кентукки (который оставался в эксплуатации до 2013 года).
Эти установки потребляли огромное количество электроэнергии и постепенно были закрыты, поскольку более дешевый и энергоэффективный метод обогащения с использованием центрифуг стал мировым стандартом.
США также разрабатывали технологию центрифугирования в Ок-Ридже, чтобы в конечном итоге заменить газовую диффузию. Однако такие события, как ядерная катастрофа на Три-Майл-Айленде, окончание холодной войны и снижение спроса на обогащенный уран, остановили планы по коммерциализации технологии газовых центрифуг.
Процесс обогащения
Обогащение в газовых центрифугах основано на вращении газа гексафторида урана с высокой скоростью; более тяжелый изотоп урана-238 мигрирует к внешней стенке, в то время как более легкий, делящийся изотоп урана-235 концентрируется вблизи оси. Для достижения коммерчески значимых уровней обогащения необходимы каскады из тысяч центрифуг, соединенных последовательно.
В целом, уровень обогащения урана в топливе американских атомных подводных лодок составляет 93-97%. Это позволяет достичь высокой удельной мощности и длительного срока службы реакторных зон. Это также способствует созданию более компактных военно-морских реакторов.
Что строит компания DUECE
В настоящее время проект сосредоточен на создании опытной установки в сотрудничестве с компанией BWX Technologies (BWXT). Компания BWXT построила научно-исследовательский центр по производству центрифуг для поддержки опытной установки. На установке будут использоваться центрифуги, созданные на основе конструкции центрифуг первого поколения, разработанной в ORNL. Конструкция первого поколения используется в лабораторном каскаде в ORNL.
Эксплуатация установки началась 1 июня. Дополнительные развертывания установки первого поколения в ORNL запланированы до начала 2030-х годов для достижения уровня технологической готовности (TRL) к моменту ввода в эксплуатацию пилотной установки. В конечном итоге, полученные в ходе эксплуатации пилотной установки технические и эксплуатационные знания будут использованы при строительстве последующей коммерческой установки в 2040-х годах.
Этот проект вписывается в более широкую федеральную программу по обеспечению безопасности ядерного топливного цикла, которая включает финансирование добычи, переработки и обогащения урана внутри страны.
Sourse: interestingengineering.com
