“微核电”:设想很美漏洞很多

  日前,“三菱重工”爆出正在研发的“Micro炉”、可用重卡运输的移动型“超小型核电站”,希望最早在2030年代实现商用。(人民视觉/图)

  日前,“三菱重工”爆出正在研发的“Micro炉”、可用重卡运输的移动型“超小型核电站”,希望最早在2030年代实现商用。

  该核反应堆宽、高3米,长约4米,重40吨,采用固体形态石墨类高导热材料,而非传统核电的液体热交换,以避免冷却液泄漏问题。其使用高浓缩铀燃料,输出功率500kW,一次填料可持续工作25年,燃料耗尽后全堆整体回收,尽量免维护。可放置在地下,降低遭受自然灾害和恐袭的风险。

  该产品可为地质和自然灾害频发地区,以及不便架设输变电设施的偏远地区,提供安全、清洁的能源。预计其建造成本为数十亿日元,大幅低于现有核电站(120万kW核电站造价达6000亿日元),但平均到每kW能源的成本,仍比大型核电站昂贵得多。

  按核电行业规范:“小型核电站”通常指单机容量30万kW以下、模块化组合的核电站。目前全球正在开发和运行的小型反应堆约70座,主要是美、中、俄、法、日等在研发。相较之下,“三菱重工”500kW可移动型核反应堆,只有小型核电站功率1/600,且Micro本意就是“微型”,称其为“微核电”更简捷。

  “三菱重工”还希望这类“微核电”能在未来的太空时代、月球开发、火星拓殖中崭露头角。美国国家航空航天局(NASA)目前正在为月球表面核反应堆征集设计方案。

  但“三菱重工”的想法,能否过美国这关?在“微核电”方面,美国的科技更领先,很早就尝试过“微型反应堆”试验,先前的经验、教训更加丰富。1960年7月,美国军方在格陵兰岛的图勒空军基地,建造了世界首座陆上微型核反应堆PM-2A,运行2年多。发现该堆放射性残余过高,其中子泄漏会伤害人体健康,遂于1964年将其拆除。

  2022年4月13日,美国国防部战略能力办公室(SCO)宣布“Project Pele(贝利工程)”,即Project Portable Energy for Lasting Effects(便携式长效能源项目)开始建设和测试决定。旨在研发制造可由一架C-17运输机空运部署的“微型核反应堆”,在严峻环境下为美军的前沿部署或偏远地区的军事基地提供能源。

  “Project Pele”技术指标为:重量40吨,反应堆体积约3-4个20英尺(6.1米)集装箱。一次填料可连续工作3年,输出功率在1000-5000kW之间可调。美国防部预计将于2024年进行测试与试验,2025年进行相关演示运行。

  目前,弗吉尼亚州林奇堡的BWXT Advanced Technologies公司,马里兰州格林贝尔特的X-energy公司正在竞标。这两家公司的技术路径,都是使用高含量、低浓铀TRISO颗粒燃料的高温气冷微反应堆,比传统核燃料棒更坚固、更耐高温,均可通过公路、铁路、航空进行机动。中标公司将在爱达荷州“国家实验室”组装设备和初始运行,它将是美国首个“第四代”科技的微型核反应堆。

  其他竞争对手,在“微核电”方面差距较大。俄罗斯为北极开发而制造的移动核电站,装在2.5万吨巨轮上,属上一代船用核动力。在欧洲,法国还在坚持核电研发,而德国,在“环保主义”压力下已全面弃核、关停了所有核电站,先进核能研发几乎停滞。

  日本构思“微核电”,主要是考虑到“福岛核事故”教训:大型核电站一旦因天灾、战争、恐袭而发生严重灾难,破坏性实在太大,甚至倾尽一国全力都难以救援。因此,“三菱重工”构思将核反应堆微型化、分布化、去中心化、移动化。如果某一台设备出了问题,灾难程度相对小得多、易于抢救。

  美国的“Project Pele”是军用目的,可隐藏在军用地下装甲堡垒里,且军事基地本就有防空系统、警戒系统、核生化防护系统、损管分队,安全与救险的冗余度较高。现有的大型核电站,也都是高墙深垒、戒备森严,附近有防空系统、反恐防暴分队,甚至有空军基地,迄今为止的核事故都是天灾人祸,尚未有针对核电系统的恐袭能获得成功。

  而“三菱重工”的民用“微核电”,单机输出功率仅500kW,仅能供应100个较小家庭的用电。这种设备如果卖出数百台、上千台、遍布全球,那也意味着巨大的安保隐患:需要多少特警、保安、防空装备、情报支持……来保护这些分散在各地的“微核电”?漏洞虽小但是不是太多?在科技之外,这是需严肃论证的课题。