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一組核專(zhuān)家最近在美國(guó)國(guó)家工程院的期刊《The Bridge》上建議，我們可能正處于核電新模式的邊緣。他們說(shuō)，就像大型、昂貴的集中式計(jì)算機(jī)讓位于今天廣泛分布的個(gè)人電腦一樣，新一代相對(duì)微小和廉價(jià)的工廠建造的反應(yīng)堆即將出現(xiàn)，其設(shè)計(jì)類(lèi)似于插入超大電池的自主即插即用操作。這些擬議的系統(tǒng)可以為工業(yè)流程提供熱量，或者為軍事基地或社區(qū)提供電力，在無(wú)人看管的情況下運(yùn)行5到10年，然后用卡車(chē)運(yùn)回工廠進(jìn)行翻新。

研究作者們--麻省理工學(xué)院東電核科學(xué)與工程教授Jacopo Buongiorno、GenH公司的創(chuàng)始人Robert Frida、愛(ài)達(dá)荷州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Steven Aumeier和美國(guó)戰(zhàn)略司令部的退役指揮官Kevin Chilton--將這些小型發(fā)電廠稱為 "核電池"。研究人員說(shuō)，由于其操作簡(jiǎn)單，它們可以在世界電力系統(tǒng)的去碳化中發(fā)揮重要作用，以避免災(zāi)難性的氣候變化。麻省理工學(xué)院新聞網(wǎng)要求Buongiorno描述他的小組的建議。

問(wèn)：小型模塊化核反應(yīng)堆的想法已經(jīng)討論了好幾年。這個(gè)關(guān)于核電池的建議有何不同？

答：我們描述的裝置將工廠制造和模塊化的概念發(fā)揮到了極致。早期的建議是研究100至300兆瓦電力輸出的反應(yīng)堆，這是傳統(tǒng)的“大野獸”，即千兆瓦級(jí)的大核反應(yīng)堆的1/10。這些可以由工廠建造的部件組裝而成，但它們?nèi)匀恍枰诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一些組裝，并需要大量的現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作。因此，與傳統(tǒng)的工廠相比，它是一個(gè)改進(jìn)，但不是一個(gè)巨大的改進(jìn)。

這種“核電池”概念確實(shí)是一個(gè)不同的東西，因?yàn)檫@些機(jī)器的物理規(guī)模--大約10兆瓦。它是如此之小，以至于整個(gè)發(fā)電廠實(shí)際上是在工廠里建造的，適合在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱內(nèi)。我們的想法是將整個(gè)發(fā)電廠，包括一個(gè)微反應(yīng)器和一個(gè)將熱能轉(zhuǎn)換為電能的渦輪機(jī)，裝進(jìn)集裝箱。

從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，這提供了幾個(gè)好處。你正在將你的項(xiàng)目和技術(shù)與施工現(xiàn)場(chǎng)完全脫鉤，在過(guò)去的20年里，施工現(xiàn)場(chǎng)一直是核電項(xiàng)目所有可能的進(jìn)度延遲和成本超支的來(lái)源。

這樣一來(lái)，它就成了一種按需分配的能源。如果客戶想要熱能或電力，他們可以在幾個(gè)月內(nèi)，甚至幾周內(nèi)得到，然后就可以即插即用。這臺(tái)機(jī)器到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，僅僅幾天后，你就開(kāi)始得到你的能源。所以，它是一個(gè)產(chǎn)品，不是一個(gè)項(xiàng)目。這就是我喜歡的特點(diǎn)。

問(wèn)：你談到有可能廣泛分布這種裝置，甚至包括在住宅區(qū)為整個(gè)社區(qū)供電。人們對(duì)這些設(shè)備的安全性有多大信心？

答：它非常堅(jiān)固--這就是賣(mài)點(diǎn)之一。首先，由于各種原因，它的規(guī)模小是好事。首先，產(chǎn)生的總體熱量與功率成正比，這是小的。但更重要的是，它有一個(gè)高的表面體積比，因?yàn)樗埠苄?，這使得它在任何情況下都更容易保持冷卻。它是被動(dòng)冷卻的，達(dá)到了沒(méi)有人需要做任何事情的程度。你甚至不需要打開(kāi)一個(gè)閥門(mén)或任何東西。該系統(tǒng)會(huì)會(huì)自行處理。

它也有一個(gè)非常堅(jiān)固的安全殼結(jié)構(gòu)圍繞著它，以防止任何輻射的釋放。沒(méi)有傳統(tǒng)的大混凝土圓頂，而是有鋼殼，基本上將整個(gè)系統(tǒng)包裹起來(lái)。至于安全問(wèn)題，在大多數(shù)地點(diǎn)，我們?cè)O(shè)想這些將位于地面以下。這提供了一些保護(hù)和物理安全，防止外部攻擊者。

至于其他安全問(wèn)題，你知道，如果你想想著名的核事故，三里島、切爾諾貝利、福島，所有這三個(gè)問(wèn)題都是由這些核電池的設(shè)計(jì)所調(diào)解的。因?yàn)樗鼈兪侨绱酥?，基本上不可能從任何事件序列中得到那種結(jié)果。

問(wèn)：我們?nèi)绾沃肋@些新類(lèi)型的反應(yīng)器將工作，以及需要發(fā)生什么才能使這種裝置廣泛使用？

答：美國(guó)宇航局和洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)做了一個(gè)類(lèi)似的示范項(xiàng)目，他們稱之為微反應(yīng)器，用于空間應(yīng)用。從開(kāi)始設(shè)計(jì)到制造和測(cè)試，他們只花了三年時(shí)間。而且它花費(fèi)了2000萬(wàn)美元。它比傳統(tǒng)的大型核電站小了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，后者動(dòng)輒花費(fèi)十幾億，需要十年或更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)建造。

現(xiàn)在也有不同的公司在開(kāi)發(fā)他們自己的設(shè)計(jì)，而且每一個(gè)都有點(diǎn)不同。西屋電氣公司已經(jīng)在研究這種“核電池”的一個(gè)版本（盡管他們沒(méi)有使用這個(gè)術(shù)語(yǔ)），他們計(jì)劃在兩年內(nèi)運(yùn)行一個(gè)示范裝置。

下一步將是在擁有廣泛的核反應(yīng)堆系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室之一建立一個(gè)試驗(yàn)工廠，例如愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。他們有一些正在改造的設(shè)施，以適應(yīng)這些微反應(yīng)器，而且他們有額外的安全層。因?yàn)檫@是一個(gè)示范項(xiàng)目，你要確保如果發(fā)生你沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到的事情，你不會(huì)有任何釋放到環(huán)境中。

然后，工廠可以通過(guò)一個(gè)加速測(cè)試項(xiàng)目，使其遭受比正常運(yùn)行中遇到的更極端的條件。你基本上是濫用它，并通過(guò)直接測(cè)試表明它可以承受所有這些外部負(fù)載或情況而不超過(guò)任何故障限制。而一旦它在嚴(yán)格的條件下被證明，廣泛的商業(yè)安裝可以很快開(kāi)始。

這些“核電池”非常適合在非常不同的經(jīng)濟(jì)部門(mén)創(chuàng)造復(fù)原力，通過(guò)提供穩(wěn)定可靠的電源來(lái)支持對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)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(tǒng)也可以幫助緩解電網(wǎng)的壓力，因?yàn)樗鼈儽话仓迷谛枰敵龅牡胤?。這可以對(duì)電網(wǎng)的任何中斷提供更大的彈性，并幾乎消除了傳輸損失的問(wèn)題。如果這些系統(tǒng)像我們?cè)O(shè)想的那樣普及，它們可以為減少世界的溫室氣體排放做出重大貢獻(xiàn)。

原標(biāo)題：科學(xué)家提出“核電池”概念 為無(wú)碳能源提供新途徑