详细内容或原文请订阅后点击阅览
1997年，美国最后一家铋精炼厂关闭。29年后，这种金属对一座240兆瓦核反应堆至关重要，其冷却剂供应82%来自中国
拟议的美国核反应堆 EAGL-1 将使用液态铅铋冷却剂。中国目前主导全球精炼铋生产，引发供应链担忧。第一美国核能公司还在开发铀燃料制造设施。该燃料厂将把高含量低浓缩铀气体转化为固体颗粒。
来源:经济时报1997年，当内布拉斯加州的一家精炼厂关闭时，美国失去了最后的原生铋来源。近三十年后，这种金属成为美国拟议中的240兆瓦先进核反应堆冷却系统的重要组成部分。
该反应堆名为EAGL-1，由总部位于印第安纳波利斯的First American Nuclear（即FANCO）开发。该公司还提议建造一座制造反应堆铀燃料的设施，而EAGL-1将使用液态铅铋作为其冷却剂，据Autonocion报道。
按原子比计算，铋占合金的55.5%，铅占剩余的44.5%。根据美国地质调查局的数据，2023年中国占全球精炼铋产量的82%。
为什么铋对EAGL-1很重要
铅铋作为反应堆冷却剂具有吸引力，部分原因是铋降低了合金的熔点。铅铋共晶的熔点约为124°C，而纯铅的熔点为327°C。较低的熔点对于紧凑型反应堆设计很有用。
铋也是地壳中最稀有的元素之一，丰度排名第65位。它很少被直接开采，通常是精炼铅、锡、钨和萤石矿石的副产品。
美国地质调查局表示，美国最后一次原生铋生产是1997年关闭的内布拉斯加州一家精炼厂铅精炼的副产品，据Autonocion报道。国家国防储备中的最后一批铋也在那一年售出。
中国现在主导精炼铋
美国现在89%依赖铋的净进口，而2023年中国占全球精炼产量的82%。老挝和韩国供应了大部分剩余部分。
这种集中度在2025年2月4日变得更加重要，当时北京将铋与铟、钼、碲和钨一起添加到其出口管制和许可清单中。
铋价格也大幅上涨。Fastmarkets评估，到2025年3月下旬，鹿特丹仓库的铋金属价格为每磅30至36美元，而此前十年的大部分时间里，价格都保持在个位数。
自那次飙升以来，价格已有所回落，但集中的精炼基础对EAGL-1仍然重要，因为其冷却系统将依赖铅铋。
FANCO正在建设铀侧
据Autonocion报道，8月17日，FANCO表示，美国核监管委员会已将其第二类高含量低浓缩铀脱转化和燃料制造设施的监管参与计划正式立案。
拟建工厂将采用六氟化铀气体形式的HALEU，并将其转化为固态二氧化铀燃料芯块。HALEU，即高含量低浓缩铀，其U-235丰度高于5%且低于20%。
该设施将包括一个用于接收、转化、制造、检查和运输燃料的主工艺大楼，以及一个安全储存库、废物管理区、分析实验室和带有安保监控中心的行政大楼。
它不会包含反应堆或临界装置。根据文件，所有操作在设计上都将保持次临界状态。
燃料设施仍需数年时间
FANCO计划在2027年第四季度提交其Part 70许可证申请。它尚未为该工厂选定具体城市或确定地产边界，尽管它表示该项目属于印第安纳州约40亿美元的投资范围内。
核监管委员会接受监管参与计划并不等同于批准建造或运营该设施。
公开文件还隐瞒了拟议的燃料制造工艺。FANCO列出了九个主要工艺步骤，但所有九个步骤均被修订。
该公司已确定了与监管机构讨论的领域，包括UF6脱转化、临界安全、材料核算、实物保护、应急管理和HALEU运输。
EAGL-1进展更快
EAGL-1是一座240兆瓦的小型模块化反应堆，具有快谱和液态铅铋冷却。FANCO表示，一个集群中的六个机组可以为大约120万户家庭提供足够的电力。
该公司的目标是在2033年实现首次发电。FANCO已向核监管委员会提交了自己的参与计划。AtkinsRéalis于5月签约成为北美地区独家工程和施工管理合作伙伴，而Hyundai Engineering & Construction于7月加入，负责辅助设施设计。
铅铋有核历史
铅铋冷却并非完全新技术。唯一使用该冷却剂运行的反应堆是苏联海军装置，为少数冷战攻击潜艇提供动力。
《Nuclear Engineering International》报道，由于涉及冷却剂凝固、腐蚀和钋-210的问题，苏联计划被放弃。
钋问题来自铋的化学性质。铋-209可以吸收一个中子变成铋-210，后者通过β衰变变成钋-210。
钋-210是一种半衰期为138天的α发射体，其挥发性足以使工厂运行期间的维护变得复杂。
凝固问题更为紧迫。如果铅铋合金在一次回路中任何地方低于约124°C，它就会凝固。
FANCO正在测试材料
FANCO正在通过物理测试解决腐蚀挑战。该公司正在建造一个铅铋测试回路，并于8月获得了两项能源部核科学用户设施奖，以辐照候选合金。
其中一个项目涉及在橡树岭进行的FeCrAl-ODS钢，而另一个项目侧重于MA956，由FANCO核燃料执行副总裁Philip Jensen领导。
测试将检查在反应堆运行寿命期间必须承受热液态金属暴露的材料。
供应链缺口
FANCO拟议的燃料设施将把HALEU转化为EAGL-1所需的陶瓷燃料，而反应堆也需要铅铋作为其冷却系统。
中国82%的份额指的是2023年全球精炼铋产量，而非EAGL-1未来的采购来源。FANCO尚未表示其铋将从中国采购任何特定份额。
然而，这个数字说明了该项目一个单独的供应链问题：美国没有国内铋精炼能力，而大部分全球精炼产量集中在其他地方。
据Autonocion报道，FANCO首席执行官Mike Reinboth表示，大规模部署核能需要安全且有能力的美国燃料供应。