進(jìn)出凱默勒 (Kemmerer) 高速公路的人們可以看到泰拉能源公司 (TerraPower) 新建的鈉冷快堆 (Natrium reactor) 場(chǎng)址正在施工。但他們看到的并不是核電站本身。

正在建設(shè)的是未來核電站所需的鈉測(cè)試與填充設(shè)施，根據(jù)預(yù)測(cè)，這是該核電站將在 2030 年左右投入運(yùn)營(yíng)之前要采取的眾多步驟中的第一步。比爾·蓋茨 (Bill Gates) 創(chuàng)立了泰拉能源公司，并于 6 月前往凱默勒參加了該核電站的破土動(dòng)工儀式。

測(cè)試與填充設(shè)施是建設(shè)這座新型核電站的關(guān)鍵一步，也是美國(guó)同類核電站中的第一座。泰拉能源公司計(jì)劃在此測(cè)試并驗(yàn)證一種新型核冷卻系統(tǒng)，整個(gè)過程預(yù)計(jì)將持續(xù)約一年時(shí)間，這也是比爾·蓋茨所支持的項(xiàng)目。

在將任何熔融的金屬鈉注入冷卻設(shè)施之前，必須先測(cè)試該設(shè)施的所有部件。這將確保鈉不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，并且最終當(dāng)核電站的核部分投入運(yùn)營(yíng)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)任何意外情況。與此同時(shí)，泰拉能源公司實(shí)際核電站的施工許可正在美國(guó)核管理委員會(huì) (Nuclear Regulatory Commission) 手中，正在接受為期 18 至 24 個(gè)月的審查。這份長(zhǎng)達(dá) 3000 頁的申請(qǐng)文件是泰拉能源公司與美國(guó)核管理委員會(huì)合作多年才完成的，雙方通過往來提交白皮書來回答美國(guó)核管理委員會(huì)有關(guān)這種新型方法的疑問。這些白皮書詳細(xì)解釋和描述了鈉冷快堆核電站預(yù)期運(yùn)行的各個(gè)方面，以便該核電站最終投入運(yùn)營(yíng)時(shí)不會(huì)給任何人帶來意外。

更不易發(fā)生熔毀

泰拉能源公司 (TerraPower) 的鈉冷快堆 (Natrium reactor) 的設(shè)計(jì)理念是，鈉冷反應(yīng)堆比傳統(tǒng)核反應(yīng)堆更不易發(fā)生熔毀。鈉的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于水，也遠(yuǎn)高于反應(yīng)堆的溫度。這意味著冷卻劑永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)沸騰或汽化的情況。該系統(tǒng)也無需像水那樣加壓才能工作，從而消除了另一個(gè)潛在的故障點(diǎn)。但有一點(diǎn)需要注意。液態(tài)鈉如果暴露在空氣或水中可能會(huì)起火。這正是測(cè)試與填充設(shè)施發(fā)揮作用的地方。它將在核電站投入運(yùn)營(yíng)之前，用于模擬并排除所有可能的薄弱環(huán)節(jié)。“一旦測(cè)試與填充設(shè)施投入運(yùn)營(yíng)，我們將安排人員在那里工作，測(cè)試組件，與鈉打交道，確保其行為符合我們的預(yù)期，”納文 (Navin) 介紹稱。“然后，在 2026 年，我們預(yù)計(jì)將開始工作，獲得美國(guó)核管理委員會(huì) (NRC) 的許可，然后開始在現(xiàn)場(chǎng)建造實(shí)際的核電站。”然而，即便如此，核電站也仍然無法投入運(yùn)營(yíng)。泰拉能源公司將在次年，即 2027 年，申請(qǐng)運(yùn)營(yíng)許可。“那也需要幾年時(shí)間，”納文說道。“這是一個(gè)分為兩部分的許可流程。第一部分是建造反應(yīng)堆，第二部分是運(yùn)營(yíng)反應(yīng)堆。”

眾多環(huán)節(jié)齊頭并進(jìn)

由于該核電站前所未有，泰拉能源公司在建設(shè)設(shè)施的同時(shí)，還有許多其他環(huán)節(jié)也在同步推進(jìn)。其中最關(guān)鍵的是建立商業(yè)規(guī)模的國(guó)內(nèi)高豐度低濃縮鈾(HALEU)供應(yīng)，而美國(guó)目前尚不存在這種供應(yīng)。這對(duì)于泰拉能源公司的鈉冷快堆核電站而言至關(guān)重要，但同樣重要的是，目前已有20多家美國(guó)公司正在開發(fā)各種先進(jìn)核反應(yīng)堆概念，這些概念將需要更高品質(zhì)的濃縮鈾。傳統(tǒng)核能艦隊(duì)使用的是鈾-235，其豐度最高可達(dá)5%，而HALEU的豐度則超過這一比例，范圍在5%至20%之間。

美國(guó)能源部的預(yù)測(cè)顯示，到本十年末，美國(guó)需要超過40公噸的HALEU，用于其他已在籌備中、正在通過美國(guó)核管理委員會(huì)審批流程的類似核電站。愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Idaho National Laboratory)正在研究?jī)煞N化學(xué)工藝，這些工藝可以在短期內(nèi)提供一些HALEU。這兩種工藝通過回收使用過的核燃料來回收豐度超過20%的高度濃縮鈾，然后將其降級(jí)以制造HALEU燃料。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，美國(guó)能源部正與俄亥俄州平克頓(Pinkerton)的一家濃縮設(shè)施合作，建設(shè)一座用于六氟化鈾氣體濃縮的示范工廠，該氣體可用于大量生產(chǎn)所需的HALEU。一旦示范項(xiàng)目完成，該技術(shù)便可用于商業(yè)部署。