麻省理工學院核電池概念的剖面圖顯示了重要的組件，如儀表和控制模塊、反應堆和電源模塊。圖片來源：研究人員提供

Jacopo Buongiorno 和其他人說，工廠制造的微反應器用卡車運到使用地點可能是電力系統脫碳的一種安全、有效的選擇。

我們可能正處于核電新范式的邊緣，一組核專家最近在美國國家工程院期刊The Bridge 上提出建議 。正如大型、昂貴和集中的計算機讓位于當今廣泛分布的 PC 一樣，新一代相對小巧且廉價的工廠制造的反應堆，設計用于類似于插入超大電池的自主即插即用操作，是他們說，在地平線上。

這些提議的系統可以為工業過程提供熱量或為軍事基地或社區提供電力，在無人看管的情況下運行 5 到 10 年，然后用卡車運回工廠進行翻新。 作者 - Jacopo Buongiorno，麻省理工學院 TEPCO 核科學與工程教授;羅伯特弗里達，GenH 的創始人;愛達荷國家實驗室的 Steven Aumeier;美國戰略司令部退役指揮官凱文奇爾頓將這些小型發電廠稱為“核電池”。研究人員說，由于它們操作簡單，它們可以在世界電力系統脫碳以避免災難性氣候變化方面發揮重要作用。 麻省理工新聞 要求 Buongiorno 描述他的小組的提議。

問： 小型模塊化核反應堆的想法已經討論了好幾年了。這個核電池提案有何不同?

答： 我們描述的單元將工廠制造和模塊化的概念發揮到了極致。較早的提議已經研究了 100 至 300 兆瓦電力輸出范圍內的反應堆，這比傳統的大型野獸(千兆瓦級的大型核反應堆)小 10 倍。這些可以由工廠制造的組件組裝，但它們仍然需要在現場進行一些組裝和大量的現場準備工作。所以，這是對傳統植物的改進，但不是很大的改進。

由于這些機器的物理規模——大約 10 兆瓦，這種核電池概念確實是另一回事。它是如此之小，以至于整個發電廠實際上都建在一個工廠中，并裝在一個標準容器中。這個想法是將整個發電廠安裝到容器中，該發電廠包括一個微型反應器和一個將熱量轉化為電能的渦輪機。

從經濟的角度來看，這提供了幾個好處。您正在將您的項目和您的技術與施工現場完全脫鉤，這一直是過去 20 年來核項目所有可能的進度延遲和成本超支的根源。

這樣它就變成了一種按需能源。如果客戶需要熱力或電力，他們可以在幾個月甚至幾周內獲得，然后即插即用。這臺機器到達現場，幾天后，您開始獲得能量。所以，它是一個產品，而不是一個項目。這就是我喜歡描述它的方式。

問： 您談到可能會廣泛分布此類裝置，甚至包括在住宅區為整個社區供電。人們對這些植物的安全性有多大信心?

答： 它非常堅固——這是賣點之一。首先，由于各種原因，它很小這一事實是好的。一方面，產生的總熱量與功率成正比，功率很小。但更重要的是，它具有很高的表面積與體積比，因為再一次，它很小，這使得在任何情況下都更容易保持涼爽。它是被動冷卻的，以至于沒有人需要做任何事情。您甚至不需要打開閥門或任何東西。系統會自行處理。

它周圍還有一個非常堅固的安全殼結構，以防止任何輻射釋放。代替傳統的大混凝土圓頂，有鋼殼基本上封裝了整個系統。至于安全性，在大多數站點，我們設想這些站點將位于地下。這為外部攻擊者提供了一些保護和物理安全。

至于其他的安全問題，你知道的，想想著名的核事故，三哩島、切爾諾貝利、福島，這三個問題都是由這些核電池的設計引起的。因為它們太小了，基本上不可能從任何事件序列中得到那種類型的結果。

問： 我們怎么知道這些新型反應堆會起作用，以及這些裝置要廣泛使用需要什么?

答： 美國宇航局和洛斯阿拉莫斯國家實驗室為太空應用做了一個類似的示范項目，他們稱之為微反應器。他們從開始設計到制造和測試只用了三年時間。他們花費了 2000 萬美元。它比傳統的大型核電站小幾個數量級，傳統的大型核電站很容易耗資超過 10 億，而且需要十年或更長時間才能建成。

現在也有不同的公司在開發自己的設計，每家都有點不同。西屋電氣已經在研究這種核電池的一個版本(盡管他們沒有使用這個術語)，他們計劃在兩年內運行一個示范裝置。

下一步將是在愛達荷國家實驗室等擁有大量核反應堆系統測試設備的國家實驗室中建造一座試驗工廠。他們有許多正在改造的設施以適應這些微反應器，并且他們有額外的安全層。因為它是一個示范項目，所以你要確保如果發生了你沒有預見到的事情，你沒有任何釋放到環境中。

然后，工廠可以通過加速的測試程序，使其經受比正常運行中遇到的更極端的條件。你基本上濫用它并通過直接測試表明它可以承受所有這些外部負載或情況而不會超過任何故障限制。一旦它在嚴格的條件下得到證明，廣泛的商業安裝就可以很快開始。

這些核電池非常適合在非常不同的經濟部門中創造彈性，通過提供穩定可靠的電源來支持對太陽能和風能等間歇性可再生能源的日益依賴。而且，這些高度分布式的系統還可以通過安裝在需要其輸出的地方來幫助減輕電網壓力。這可以針對電網中斷提供更大的彈性，并幾乎消除傳輸損耗問題。如果它們像我們想象的那樣普及，它們可以為減少世界溫室氣體排放做出重大貢獻。