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美军为何开始青睐微型反应堆?
科普中国-军事科技前沿 兰顺正 / 时间:2021-05-10 22:04:58

科普中国5月7日讯:近日有消息称,美国国防部授予了美国BWXT先进技术企业和X-energy企业两份合同,以研发一种机动式的先进微型核反应堆原型。

装在车上的核电站 

微型反应堆是一种功率不超过15 兆瓦的反应堆,采用模块化设计, 具有功率小、建设周期短、布置灵活、适应性强、选址成本低等特点,并能根据需要灵活提供电源或热源,反应堆换料周期长达数年。尤其是当反应堆的体积缩小至一定程度,还可用大型车载或船载,以实现移动化,因此具备巨大价值。

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苏联“帕米尔”-630D移动式核电站模型 

其实早在1952年,美国陆军就启动了“陆军核电计划”,主要目的是利用核能发电来满足的陆军基地的能源供给,减轻甚至摆脱对柴油等化石燃料的依赖,大幅简化燃料后勤线路,并由此提高后勤保障能力。1957-1977年间,美国几家主要核能企业为美国陆军设计开发了十余个小型核电站实验产品,但出于当时技术的限制、对于安全性的担忧以及经费等问题,美国陆军最终停止了此类项目的研发。苏联在冷战时期也曾进行过这方面研究。1973年白俄罗斯开始建造移动核反应堆,1985年建成并启用了全世界第一座移动核电站“帕米尔”-630D。据悉该核电站安装在几辆专用半挂车上,以MAZ-7960汽车作为主要牵引车,反应器组则安装在载重量65吨的MAZ-9994汽车上。近年来,随着现代军队对于能源尤其是电力的依赖越来越大,微型反应堆再次受到重视。如2017年据俄罗斯媒体报道,俄国防部长已下令实施小型军用核电站的试点项目,这些模块化设备将安装在重型汽车或雪橇上,首先用于开发北极。

收放自如的能量中心 

而美军对微型反应堆的需求也日渐提高。据统计,美国国防部管理500多个固定军事设施,涉及美国空军、陆军、海军、海军陆战队和众多国防机构的能源活动,是美国最大的能源用户,设施能源消耗占联邦总能耗的21%。仅2016财年,国防设施就使用了201.41万亿英热单位(Btu),成本约为37亿美金。同时,美军认为目前美国国防设施电力供应几乎全部依赖电网,容易受到各种威胁攻击造成长期断电,导致关键任务面临长期中断的风险。对于国土防御任务来说,备份电源通常以柴电机组为基础,现场燃料储备有限,体积太小,没有优先考虑关键性负荷以及足够的持续时间和可靠性。

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美军微型反应堆想象图 

在美军看来,在偏远国防军事设施中部署微型反应堆,可大幅降低常规油料运输所产生的巨额费用,增强军事设施能源供应独立性和遭袭后迅速恢复供电的能力。而除了发电功能以外, 微型反应堆还具有许多其他工业用途,如制氢、供热和海水淡化等作用,可谓一举多得。2020 年 3月 9 日,美国国防部战略能力办公室宣布将在贝利项目( Project Pele) 中为三家反应堆技术开发商提供总计 3975 万美金,帮助开展移动式微型反应堆原型堆的工程设计工作。按照美方的要求,该反应堆原型将被设计为在满功率下能至少运行3年,提供1至5兆瓦的电力。而为能实现快速运输和部署使用,它将被设计为能在交付的3天时间内投入运行,并能在7天时间内安全地撤离。当时三家开发商西屋企业、BWX 技术企业和X-energy企业分别获得了1195 万、1350 万和1430 万美金资助,而此次入围的则是BWX和X-energy。据报道,两家企业的最终设计将于2022年呈交“战略能力办公室”。届时其中一家可能被选中建造并演示这种微型核反应堆的原型机。

军事小词典 

微型反应堆:微型反应堆是一种功率不超过15 兆瓦的反应堆,采用模块化设计, 具有功率小、建设周期短、布置灵活、适应性强、选址成本低等特点。当反应堆的体积缩小至一定程度,还可用大型车载或船载,以实现移动化,因此具备巨大价值。


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