2018年美国出台《核能创新能力法》，要求能源部建造一座中子通量和综合试验能力比现有研究堆更加强大的多功能快中子试验堆（VTR），并在2025年12月31日前投入运行。此后该项目因内外多种因素影响，实际进展远不及预期，目前处于搁浅状态，未来前景仍存变数。

　　美国拟建的VTR瞄准新一代高通量快中子研究堆，要求具有中子通量密度高、辐照孔道数量多、应用范围广等特点，对于提升核工业科研试验能力，加速先进核能技术开发，强化美国在全球核能领域的领导地位具有重要作用，是美国寻求持续引领先进核能技术创新发展的重要支撑。

　　缩短材料测试周期，支撑水冷堆安全运行。快中子试验堆的最大优势之一是可加速进行材料与燃料的测试和鉴定进程，可在数周或数月内模拟动力堆堆芯多年或数十年产生的持续影响，能够加快水冷反应堆材料考验速度与新材料研发进程，更好地保障现役反应堆安全高效运行。

　　支持第四代反应堆系统开发，保障美国核能技术的领先地位。VTR的高通量快中子辐照能力和多试验环路与点位可对钠冷快堆、铅冷快堆、高温气冷堆、熔盐堆等多种先进反应堆的材料与设备（包括冷却剂、燃料、结构材料、仪器等）进行测试与鉴定，满足美国第四代先进核能技术与材料的研发需求，保障美国在先进核能技术开发方面的全球领先地位。

　　支撑国防领域相关技术研究。通过VTR获取的相关技术和实验数据可为制定或进一步完善国防安全与安保政策提供依据，为核安全保障技术的深入研究提供支持。VTR还可为开发长寿命、高运行效率、高功率密度的舰船和太空军用核动力提供支撑，并为先进材料、中微子科学、探测器研发等提供新的更好的研究手段。

　　1951年，美国建成世界首座用于发电的液态钠钾冷却快中子堆，即实验增殖堆-I（EBR-I），主要用于技术实验与原理研究。1963年，阿贡国家实验室运行电功率62兆瓦的钠冷快堆，即实验增殖堆-II（EBR-II），主要用于材料与设计概念测试研究以提高反应堆安全性。

　　基于EBR-II的技术经验，在美能源部“先进液态金属反应堆”计划（ALMR）的支持下，能源部与通用电气公司1988年签署设计合同，开展模块式、具有固有安全特性的小型液态金属快中子堆设计研究，提出“创新小型模块动力堆”（PRISM）概念。PRISM是一种池式小型模块化钠冷快堆，由通用电气-日立核能公司基于EBR-II技术研发而来，是迄今为止唯一通过美国核管会（NRC）预申请评审程序的钠冷快堆。

　　PRISM采用被动安全、数字仪表和控制以及模块化制造技术建造。堆芯置于池式安全壳内，使用金属燃料。每个模块有一个蒸汽发生器，额定热功率为840兆瓦，输出电功率311兆瓦。两个311兆瓦模块组成一个功率块，产生622兆瓦电力输出。PRISM设有一个中间钠回路，在钠/水蒸气发生器中进行热交换。鉴于其具有负的功率反应性反馈、容器内冷却剂存量大堆内压力接近大气压等特点，PRISM有着固有的安全性。

　　VTR建设要求提出后，美能源部经过技术方案对比和筛选，2018年将PRISM作为VTR项目的技术方案。2019年2月，VTR项目正式启动，2020年9月通过能源部“关键决策1”（CD-1）节点审查，进入工程设计阶段。2022年5月，能源部发布《多功能快中子试验堆最终环境影响声明》，提出将爱达荷国家实验室作为该项目首选建设地点，计划2022年启动反应堆初期建造，2023年进行原型设计与测试、核燃料制造研究、实验能力开发和概念设计优化，2024年至2025年完成反应堆安装，2026年实现反应堆运行。

　　VTR项目目标是在热功率300兆瓦的水平下产生约4～5×1015 n/（cm2·s）的快中子通量，采用铀钚合金燃料芯块，可使材料辐照效应达到30dpa/年。VTR反应堆技术参数如下表所示。

　　VTR利用高能中子来测试和开发先进反应堆燃料和材料，可提供比水冷试验堆快20倍的中子损伤速率；冷却剂可选择熔盐、液态金属或氦气等；堆芯内拥有10个试验点位，可用于对燃料样品或反应堆堆芯材料开展独立测试；堆芯组成和布置可调，可满足多样化测试要求。

　　VTR堆芯由燃料区、反射区以及屏蔽区三部分构成，共313个堆芯组件。其中，反射区组件和屏蔽区组件各114个，燃料区组件85个。燃料区组件主要包括：66个驱动燃料组件，可产生中子通量；6个碳化硼控制棒组件和3个碳化硼安全棒组件，可吸收中子；10个堆芯试验组件，可用于开展独立测试。

　　能源部预计VTR项目总成本约为26亿～58亿美元。截至2021财年，美国国会共计向VTR项目拨款2.15亿美元。

　　首先，为了追求高中子通量密度，VTR设计使用钚合金作为燃料芯块，且在芯块和包壳之间加入钠以增加导热性。因此，VTR不但具有核扩散风险，而且处置难度大，需要通过较为复杂的后处理工艺取出其中的钠，以避免贮存期间钠遇水起火，处理每年产生乏燃料的成本约1亿美元。

　　此外，能源部最新预计VTR的建成时间将推迟至2032年甚至更晚。与此同时，美国能源部通过“先进反应堆示范计划”资助了Terrapower公司，承诺最多提供20亿美元支持其在怀俄明州建设Natrium示范堆。Natrium也基于PRISM概念设计，预计最早可于2030年运行，早于VTR的预计完工时间。

　　因此，国会认为VTR的建设成本和后续运行成本过高，且实际需求并不像当初预计的那样旺盛，所以从2022财年起中止了为VTR项目提供拨款。不过，美国能源部仍有意在充分借鉴Natrium项目经验降低技术和供应链风险的基础上，延后继续推进VTR项目建设。大西洋理事会等智库也积极呼吁国会恢复资助VTR项目。VTR项目未来是彻底夭折还是重现生机仍不确定，需继续密切跟踪观察。

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