美国首个第四代核反应堆在橡树岭破土动工

尽管美国是民用核能领域的先驱国家之一，但它已远远落后于中国和印度等曾经的非参与者。造成这种情况的原因有很多，有些是政治原因，有些是经济原因，但在维持现代工业社会的同时减少碳排放的动力正促使核反应堆以更先进的形式卷土重来。

2024 年 7 月 17 日，凯罗斯电力公司开始在田纳西州橡树岭建造其赫内斯低功率示范反应堆。它不会为电网发电。相反，它的功能是开发 Kairos 的熔融氟化盐冷却卵石床反应堆，这是一种固有的安全设计，能够在发生事故时自行关闭并保持反应堆堆芯安全冷却。

此外，该公司正在橡树岭建造第二座核电站，名为 ETU 3.0，本质上是赫尔墨斯核电站的非核版本。这个试验台将使工程师们能够在不担心辐射的情况下研究运行中的机器，并让他们找到使核电站的建设和运行更加经济的方法。这一点极为重要，因为核电的主要成本并不在于反应堆，而在于建造和维护反应堆所需的土木工程。

据该公司称，在橡树岭的建设只是项目的一半。反应堆本身采用模块化设计。这些模块将在新墨西哥州阿尔伯克基的一家工厂建造和测试，然后运往田纳西州。

赫尔墨斯反应堆是一种卵石床反应堆，核燃料被包裹在由浓缩铀、碳和陶瓷层组成的球形颗粒中。这些 TRi-structural ISOtropic（TRISO）颗粒的大小与罂粟籽差不多，可以充当微小的核压力容器。这些颗粒被制成鹅卵石大小的圆形大鹅卵石。这些鹅卵石被放置在一个反应堆堆芯中，该堆芯的设计更像是一个料斗。新燃料放在顶部，挤在一起的鹅卵石开始并维持反应，乏燃料则收集在容器底部。

同类反应堆使用氦气冷却，而赫尔墨斯反应堆则使用在反应堆中循环的熔融氟化盐冷却。这些盐将热量带到一个热交换器，从而将反应堆堆芯的温度保持在 1,085 °F（585 °C）。二级盐循环与蒸汽发生器相连，蒸汽发生器又带动涡轮机运转。

如果反应堆的电力因任何原因中断，燃料卵石会根据物理定律自动调节核反应。随着反应堆升温，可用于维持反应的中子减少，反应也随之减弱。几个小时内，反应堆就会达到稳定状态。与此同时，熔盐通过自然循环流动，冷却堆芯。即使反应堆温度骤升，燃料卵石也非常坚固，在任何预计情况下都不会降解。

所有这一切都发生在普通海平面压力下，因此不需要特殊的安全壳结构或压力容器。反应堆也是由 316 不锈钢制成，具有很强的耐盐腐蚀性。

赫尔墨斯反应堆布局示意图

"Hermes 是向部署先进反应堆技术迈出的关键一步，该技术有可能改变我们的能源格局，"Kairos Power 首席执行官兼联合创始人 Mike Laufer 说。"我们从该反应堆的建造和运营中汲取的经验教训将非常宝贵，有助于我们在测试项目中继续创新，并加快 Kairos Power 向客户提供真正的成本确定性的步伐。在能源部 3.03 亿美元拨款的帮助下，赫耳墨斯核电站预计将于 2027 年竣工。尽管比尔-盖茨正在怀俄明州开发自己的反应堆项目，但他仍在等待政府的批准，然后才能建造核电站，而 Kairos 已经获得了政府的批准。