美国便携式核反应堆计划引发争论

美国国防部正在加快采购一种便于运输的小型核反应堆，以便偏远地区也有能源可用。然而，该计划引起了核不扩散专家的批评，因为它可能会在战场上引发灾难。

五角大楼的战略能力办公室在近期选择了两个团队继续开发可运输的微型核反应器原型。项目经理杰夫-瓦克斯曼说：作为“贝利工程”的一部分，这项工作的计划最初是在2018年秋季制定的，以回应2019年国防授权法案中提及的一项需求——为美国军队提供电力。

战略能力办公室向弗吉尼亚的核部件公司BWXT Advanced Technologies和马里兰州的核反应堆和燃料工程公司X-energy分别提供了2790万美元和2870万美元的项目资金。在此之前，这两家公司在2020年收到了约1300万美元至1500万美元的合同，用于微反应器的初步工程设计工作。

核能“比任何其他已知技术的能量密度高几个数量级，”瓦克斯曼告诉媒体，“这使得我们有可能提供长年累月的弹性能源，而不需要补充燃料。在偏远地区，加油可能是一个真正的负担。”

瓦克斯曼指出，战略能力办公室认为这项工程有三个主要应用。“首先是为偏远地区供电。比如北极，那里需要大量的电力，但现在很难发电。”其次是所谓的“战略支持区”，它为任务必需的设备提供电力，如雷达系统。再次，是开展人道主义援助和救灾。在过去的几年里，美国各地发生了一些事件，包括飓风和寒流，造成大面积的停电。“这些反应堆不会为德克萨斯州、加利福尼亚州或波多黎各供电，但它可以在整个电网瘫痪时，为一些关键地点供电，如医院或难民中心。”

战略能力办公室称，该反应堆被设计为可提供1-5兆瓦的装机，至少可运行三年，其概念始于以三结构各向同性颗粒燃料(TRISO)。

根据能源部的说法，每个TRISO粒子由铀、碳和氧燃料核组成，被三层碳和陶瓷材料包裹着，以防止放射性物质泄露。“TRISO燃料最初是由能源部开发的，是一种防融化的燃料。他们想要一种能够承受非常高的温度而不融化的燃料。测试表明，其耐受温度超过1800摄氏度，这比钢铁的熔点还要高。”

这种燃料对五角大楼还有两个额外的好处，第一个是它在核扩散方面具有弹性。“我们相信，军事攻击应该对这样的封装不感兴趣”，瓦克斯曼说。

“在福岛或切尔诺贝利等地，核灾难伤害了人们”，他说，“便携式反应堆不流经堆心，而是被包裹在数以百万计的微小的颗粒中，这意味着即使有人打开这个反应堆，也不会释放里面的所有气体。”

“这些好处很重要，因为如果在安装点周围有重大的放射性风险，那么在海外部署反应堆可能会有犹豫”，瓦克斯曼指出，“因此，我们已经把安全作为这个项目绝对第一要务。”

虽然该办公室一直努力确保反应堆尽可能的耐用，但一些批评者仍然担心这会成为敌方导弹袭击的目标。这些观点在《美国陆军移动核反应堆》报告中提出，认为“成本和风险大于收益”，作者是德克萨斯大学奥斯汀分校约翰逊公共事务学院防止核扩散项目的协调人艾伦-库珀曼。

“陆军的移动反应堆计划，从来都不是由五角大楼要求的，而是由国会中的核工业游说者提出的”，他在4月发布的报告中说，“如此巨大的风险是没有道理的，因为我们已经有了更安全的替代能源，而且还比核电便宜了一个数量级。”

报告中强调的另一个问题是反应堆在敌人攻击中被缴获的可能性。库珀曼警告说，如果士兵在战斗中被迫放弃一个反应堆，对手就有可能拥有几百磅的高辐射性物质。

瓦克斯曼说，战略能力办公室正在思考该反应堆可能面临的潜在风险。他说：“我们必须研究，如果有人试图对反应堆实施恐怖袭击，或发生地震、火山、洪水，运输反应堆此车辆遇上滑坡或泥石流，该如何应对?”

至于放射性废物，瓦克斯曼说，“我们想强调的是，产生的核废料数量是非常小的，基本上可以忽略不计。”

他说，目前的计划是将废物安全地保存在爱达荷国家实验室，那里已经储存了一些核废料。该计划的最终设计审查定于2022年进行，然后将确定一家公司的设计作为原型，目前采用的技术都来源于现有成熟的技术。“我们不是要创造最先进的核反应堆”，瓦克斯曼说，“我们所做的是快速的原型组织设计”。

该项目的后续工作被称为“贝利之子”，将是一个更先进的反应堆。但对于第一次升级，“我们只需要一个能产生1到5兆瓦功率的移动反应堆”，并能在2024年准备就绪，他说。

由于安全要求，BWXT拒绝回答有关其原型产品设计的问题，但一位发言人说，该公司目前正在国防部内寻求一些机会，使其在核工程方面发挥作用。“我们已经重新启动了TRISO核燃料生产线并获得了两份合同，我们一直在为能源部领导一个1.06亿美元的微反应器开发项目开发高温合金和难熔金属的增材制造技术”，BWXT的媒体和公共关系总监Jud Simmons说，“尽管这些技术都集中在商业先进反应堆市场，但接下来可能会有一些军事方面的合作。”

战略能力办公室和供应商必须克服的一个主要障碍是环评，遵守《国家环境政策法》(NEPA)。该办公室必须提供一份报告，详细说明佩雷项目的铀管理，包括“从生到死，并解释它要去的地方，它可能去的地方以及任何潜在的风险是什么，”瓦克斯曼说。

项目经理和供应商必须考虑的另一个设计问题是反应堆的便携性。

尽管微反应器可以在C-17上运输，但由于飞行放射性材料的“政治影响”，贝利项目的第一次升级产品将不会运上飞机，瓦克斯曼说。目前，该反应堆将通过卡车运输。他说，战略能力办公室已经与核管理委员会和交通部以及国家核安全局进行了大量接触，以获得在美国道路上运输反应堆的监管批准。

他说：“这些都是非常非常严格的要求，不能对公众造成风险。”与此同时，能源部阿贡国家实验室正在研究如何运输贝利工程等核微反应堆。

该实验室的首席核化学家Andrew Breshears说，“该实验室目前正在探索部署微型核反应器所需的基础设施。”他在接受采访时问道：“微反应堆需要部署在哪里才能最好地服务于国家?

阿贡还在开发能更好地承受高温、高压和应变的先进材料。该实验室成立了一个先进材料部门，利用计算和实验方法来研究和测试新材料。他指出，该部门还在探索如何更大规模地生产这种材料。“其中包括特殊涂层”，Breshears补充说，“我们的金属设施将在金属冷却的快速反应堆回路中进行测试，并且研究这些材料如何在运行工况下承受压力和应变。”

Breshears说，该实验室旨在帮助美国实现到2035年生产零碳电力和到2050年实现净零碳排放的目标。