此次突破并不意味着已启动发电,而是反应堆设计验证取得进展。图片来源:美国能源部(DOE)

美国反应堆初创公司Antares在下一代小型反应堆研发竞赛中迈过关键门槛。该公司试验反应堆首次进入“临界”状态,意味着反应堆已可在无外部持续干预的情况下维持链式裂变反应。这也使其成为美国政府推动新一代核能研发计划中进展较快的项目之一。

据IT专业媒体Ars Technica当地时间6月6日报道,Antares近期在爱达荷国家实验室(INL)安装的试验反应堆“Mark 0”已经实现临界。

所谓“临界”,是指堆内链式裂变反应已能够自行维持。对反应堆研发而言,这是必须跨越的关键步骤,也是检验设计是否符合理论预期的重要验证节点。

不过,这一进展并不意味着反应堆已经开始发电。目前运行的Mark 0尚未接入发电系统,仍属于试验装置。Antares表示,现阶段重点不在发电,而在于验证设计方案并积累安全性数据。

这一进展也与美国政府加快先进核能研发的政策方向一致。特朗普去年发布行政命令,要求提速美国核技术研发,并向美国能源部提出目标:在一年多时间内推动3种不同的新一代反应堆设计实现临界。

截至目前,Antares被认为是最先完成这一目标的企业。其反应堆的一大特点是采用TRISO燃料。TRISO是一种高性能核燃料,其燃料颗粒外覆多层碳和陶瓷包覆层,能够承受更高温度,并有助于降低放射性物质外泄风险。

Antares在简化反应堆本体结构的同时,将更多安全功能集中到燃料本身。其目标是降低堆芯熔毁风险,并在发生事故时尽可能减少放射性同位素向外界释放。

在冷却和传热方案上,Antares也采用了不同于传统核电站的技术路线。该公司使用钠将反应堆产生的热量传递至换热器,再将热量传递给加压氮气以驱动涡轮,整体采用闭式布雷顿循环。与以水为冷却剂的传统轻水堆相比,这种非水冷传热结构被认为有助于提升安全性。

目前,Mark 0测试的核心目的仍是验证设计。Antares将通过该装置对照模拟结果与实测数据,并为后续许可流程积累所需的安全性资料。公司预计于明年开展纳入发电系统的集成测试。

从商业层面看,Antares虽然依托美国能源部实验室开展试验,但其研发方向与美国国防部移动式反应堆项目“Project Pele”关系密切,美国国家航空航天局(NASA)也在支持相关研究。

业内普遍认为,这一成果距离商业化仍有距离,但在下一代小型反应堆竞争中已属重要进展。目前,美国仅有1种下一代反应堆设计获得完整许可,且尚无实际开工建设的案例。

随着Antares实现临界,下一代核电技术正从实验室研发迈向工程验证阶段。后续发电测试表现以及许可流程推进情况,将成为决定其商业化前景的关键变量。

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