Kairos开发新型核反应堆，首个大规模冷却测试系统已运行1000小时

在美国新墨西哥州阿尔伯克基的 Kairos Power 公司（下称 Kairos），总重为 12 吨的熔盐已在管道中流动了一个多月。

该公司正在开发一种新型核反应堆，为其冷却的就是这种盐混合物，其首个大规模冷却测试系统于 1 月初刚刚完成 1000 小时的运行。

这是 Kairos 公司近几周来的第二个重要里程碑。2023 年 12 月，美国核管理委员会刚刚批准了该公司第一座核试验反应堆的建设许可。

核电站可以提供稳定且无碳排放的能源，是应对气候变化的关键部分。但是，最近多个大型核项目的建设都遇到工期延误和预算飙升的挫折。

包括 Kairos 在内的许多致力于先进反应堆设计的公司，希望推出可降低成本和施工时间的新技术，从而重振行业信心。

Kairos 公司联合创始人兼首席技术官爱德华·布兰福德（Edward Blandford）表示，与目前其他商业反应堆相比，Kairos 的技术和建设方法有着“根本性的不同”。

目前几乎所有商业核电站，都采用同一种类型的浓缩铀为燃料，通过核裂变反应发电，系统温度由水冷却系统来控制。

但为了降低成本并提高安全性，越来越多公司在努力寻找新方案。比如 Kairos 公司计划改用一种名为 TRISO 的替代燃料，该燃料由可嵌入石墨的含铀的微小内核制成。

TRISO 燃料结实耐用，抗高温、抗辐射和抗腐蚀的能力很强。此外，该反应堆的冷却系统使用熔盐代替水。

（来源：Kairos）

布兰福德说，用熔盐冷却可以极大提高核电站的安全性。在水冷反应堆中，为了防止水的沸腾，需要冷却系统持续在高压下工作，因为水沸腾会导致冷却剂失效，从而带来反应堆过热和失控的风险。

虽然熔盐在理论上具备蒸发的可能，但仅在极高温度下才发生，因此无需高压保护。

20 世纪 50 年代，熔盐核反应堆就已经被开发出来，但随着行业主流转为水冷设计，该类反应堆的开发基本被搁置。

“随着如今对低碳电力的需求不断增长，人们对该技术再次产生了极大兴趣，”倡导核能的政策研究组织 Good Energy Collective 的联合创始人兼执行董事杰西卡·洛夫林（Jessica Lovering）表示。

据了解，熔盐反应堆技术不仅有助于减少水冷反应堆存在的安全隐患，还有着更高的发电效率。

在过去 70 年里，尽管该技术得到了持续迭代，但是从未实现过大规模商业运行。因此将这种冷却系统投入实际核反应堆的高度受控环境之前，还需进行很多测试。

这正是 Kairos 的工程测试装置的用武之地，它也是全球最大的氟盐冷却剂 Flibe 的循环装置系统。

该系统采用电加热器来模拟反应堆中核反应所产的热量。测试过程包括将含 Flibe 的冷却剂泵送进冷却回路中，同时对整个系统的温度和回路各处融盐的纯度进行监控。

针对反应堆在添加燃料时，该如何对系统发电量进行监测与调节，该公司也进行了测试。

非营利智库 Nuclear Innovation Alliance 的研究主任帕特里克·怀特（Patrick White）表示，建造一整套最终不会投入核反应堆实际使用的冷却系统，在时间、金钱和资源上是相当大的投资。

但是这种渐进的方式可以帮助 Kairos 最终开发出新的核技术，是具有历史意义的艰巨任务。

怀特说：“核能的一大挑战是，通常要先完成反应堆的设计，才会开始整个反应堆的建造。”

但 Kairos 正尝试不同的方式，以便在设计时进行更多的组件测试，从而加快开发速度，避免后期建造中受阻。

Kairos 公司在建造方面也取得了进展。在 2023 年 12 月该公司获得美国核管理委员会的批准，以建造其第一座核试验反应堆 Hermes。

Hermes 可以生产大约 35 兆瓦的热能（目前商业反应堆通常可生产约 1000 兆瓦的电力）。该项目计划最快于 2026 年完工。

也有其他公司在采用熔盐或 TRISO 燃料这样的先进设计。总部位于美国马里兰州的 X-energy 公司在开发一种使用 TRISO 燃料的气冷反应堆， TerraPower 和 GE 日立核能公司也在开发一种使用熔盐来储存能量的钠冷反应堆。

在这些先进技术反应堆投入运营进入电网之前，仍有很长的路要走。布兰福德表示，在 Hermes 项目中还需再建造至少两个大规模的测试冷却系统才能开始系统性组装。

Hermes 反应堆项目还需获得运营许可，这是美国核能管理委员会要求的两个主要监管步骤中的第二个。

接下来的计划是 Hermes2 号反应堆，它包括两个规模和设计与 Hermes1 号类似的反应堆，以及一个将所产热量转化为电力的系统。在此之后该公司才会转向更大的商业规模反应堆。

所有这些都需要时间，但 Kairos 和其他人认为这是值得的。布兰福德表示，“我们的技术是独一无二的，且开辟了一个独特的机会。”

作者简介：凯茜·克龙哈特（Casey Crownhart），是《麻省理工科技评论》的气候记者，专注于可再生能源、交通以及技术如何应对气候变化。她还曾是一名自由科学和环境记者，为 Popular Science 和 Atlas Obscura 等媒体撰稿。在从事新闻工作之前，她是一名材料科学的研究员。

支持：vantee

运营/排版：何晨龙