[科普中國]-美軍為何開始青睞微型反應(yīng)堆？

出 品：科普中國

作 者：蘭順正

策 劃：宋雅娟

監(jiān) 制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

近日有消息稱，美國國防部授予了美國BWXT先進(jìn)技術(shù)公司和X-energy公司兩份合同，以研發(fā)一種機(jī)動(dòng)式的先進(jìn)微型核反應(yīng)堆原型。

裝在車上的核電站

微型反應(yīng)堆是一種功率不超過15 兆瓦的反應(yīng)堆,采用模塊化設(shè)計(jì), 具有功率小、建設(shè)周期短、布置靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、選址成本低等特點(diǎn)，并能根據(jù)需要靈活提供電源或熱源,反應(yīng)堆換料周期長達(dá)數(shù)年。尤其是當(dāng)反應(yīng)堆的體積縮小至一定程度，還可用大型車載或船載，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化，因此具備巨大價(jià)值。

蘇聯(lián)“帕米爾”-630D移動(dòng)式核電站模型

其實(shí)早在1952年，美國陸軍就啟動(dòng)了“陸軍核電計(jì)劃”，主要目的是利用核能發(fā)電來滿足的陸軍基地的能源供給，減輕甚至擺脫對(duì)柴油等化石燃料的依賴，大幅簡(jiǎn)化燃料后勤線路，并由此提高后勤保障能力。1957-1977年間，美國幾家主要核能企業(yè)為美國陸軍設(shè)計(jì)開發(fā)了十余個(gè)小型核電站實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，但出于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制、對(duì)于安全性的擔(dān)憂以及經(jīng)費(fèi)等問題，美國陸軍最終停止了此類項(xiàng)目的研發(fā)。蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)時(shí)期也曾進(jìn)行過這方面研究。1973年白俄羅斯開始建造移動(dòng)核反應(yīng)堆，1985年建成并啟用了全世界第一座移動(dòng)核電站“帕米爾”-630D。據(jù)悉該核電站安裝在幾輛專用半掛車上，以MAZ-7960汽車作為主要牽引車，反應(yīng)器組則安裝在載重量65噸的MAZ-9994汽車上。近年來，隨著現(xiàn)代軍隊(duì)對(duì)于能源尤其是電力的依賴越來越大，微型反應(yīng)堆再次受到重視。如2017年據(jù)俄媒報(bào)道，俄國防部長已下令實(shí)施小型軍用核電站的試點(diǎn)項(xiàng)目，這些模塊化設(shè)備將安裝在重型汽車或雪橇上，首先用于開發(fā)北極。

收放自如的能量中心

而美軍對(duì)微型反應(yīng)堆的需求也日漸提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國國防部管理500多個(gè)固定軍事設(shè)施,涉及美國空軍、陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和眾多國防機(jī)構(gòu)的能源活動(dòng),是美國最大的能源用戶,設(shè)施能源消耗占聯(lián)邦總能耗的21%。僅2016財(cái)年,國防設(shè)施就使用了201.41萬億英熱單位(Btu),成本約為37億美元。同時(shí)，美軍認(rèn)為目前美國國防設(shè)施電力供應(yīng)幾乎全部依賴電網(wǎng),容易受到各種威脅攻擊造成長期斷電,導(dǎo)致關(guān)鍵任務(wù)面臨長期中斷的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于國土防御任務(wù)來說,備份電源通常以柴電機(jī)組為基礎(chǔ),現(xiàn)場(chǎng)燃料儲(chǔ)備有限,體積太小,沒有優(yōu)先考慮關(guān)鍵性負(fù)荷以及足夠的持續(xù)時(shí)間和可靠性。

美軍微型反應(yīng)堆想象圖

在美軍看來,在偏遠(yuǎn)國防軍事設(shè)施中部署微型反應(yīng)堆,可大幅降低常規(guī)油料運(yùn)輸所產(chǎn)生的巨額費(fèi)用,增強(qiáng)軍事設(shè)施能源供應(yīng)獨(dú)立性和遭襲后迅速恢復(fù)供電的能力。而除了發(fā)電功能以外, 微型反應(yīng)堆還具有許多其他工業(yè)用途,如制氫、供熱和海水淡化等作用，可謂一舉多得。2020 年 3月 9 日，美國國防部戰(zhàn)略能力辦公室宣布將在貝利項(xiàng)目( Project Pele) 中為三家反應(yīng)堆技術(shù)開發(fā)商提供總計(jì) 3975 萬美元，幫助開展移動(dòng)式微型反應(yīng)堆原型堆的工程設(shè)計(jì)工作。按照美方的要求，該反應(yīng)堆原型將被設(shè)計(jì)為在滿功率下能至少運(yùn)行3年，提供1至5兆瓦的電力。而為能實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)輸和部署使用，它將被設(shè)計(jì)為能在交付的3天時(shí)間內(nèi)投入運(yùn)行，并能在7天時(shí)間內(nèi)安全地撤離。當(dāng)時(shí)三家開發(fā)商西屋公司、BWX 技術(shù)公司和X-energy公司分別獲得了1195 萬、1350 萬和1430 萬美元資助，而此次入圍的則是BWX和X-energy。據(jù)報(bào)道，兩家公司的最終設(shè)計(jì)將于2022年呈交“戰(zhàn)略能力辦公室”。屆時(shí)其中一家可能被選中建造并演示這種微型核反應(yīng)堆的原型機(jī)。

軍事小詞典

微型反應(yīng)堆：微型反應(yīng)堆是一種功率不超過15 兆瓦的反應(yīng)堆,采用模塊化設(shè)計(jì), 具有功率小、建設(shè)周期短、布置靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、選址成本低等特點(diǎn)。當(dāng)反應(yīng)堆的體積縮小至一定程度，還可用大型車載或船載，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化，因此具備巨大價(jià)值。