凱羅斯電力公司(Kairos Power)在橡樹(shù)嶺破土動(dòng)工建造美國有史以來(lái)第一個(gè)正式批準的第四代反應堆，也是 50 年來(lái)第一個(gè)非輕水反應堆。該反應堆正在與一個(gè)非核示范裝置同時(shí)建設，這將有助于為新反應堆設施的設計提供依據。
盡管美國是民用核能領(lǐng)域的先驅國家之一，但它已遠遠落后于中國和印度等曾經(jīng)的非參與者。造成這種情況的原因有很多，有些是政治原因，有些是經(jīng)濟原因，但在維持現代工業(yè)社會(huì )的同時(shí)減少碳排放的動(dòng)力正促使核反應堆以更先進(jìn)的形式卷土重來(lái)。
2024 年 7 月 17 日，凱羅斯電力公司開(kāi)始在田納西州橡樹(shù)嶺建造其赫內斯低功率示范反應堆。它不會(huì )為電網(wǎng)發(fā)電。相反，它的功能是開(kāi)發(fā) Kairos 的熔融氟化鹽冷卻卵石床反應堆，這是一種固有的安全設計，能夠在發(fā)生事故時(shí)自行關(guān)閉并保持反應堆堆芯安全冷卻。
此外，該公司正在橡樹(shù)嶺建造第二座核電站，名為 ETU 3.0，本質(zhì)上是赫爾墨斯核電站的非核版本。這個(gè)試驗臺將使工程師們能夠在不擔心輻射的情況下研究運行中的機器，并讓他們找到使核電站的建設和運行更加經(jīng)濟的方法。這一點(diǎn)極為重要，因為核電的主要成本并不在于反應堆，而在于建造和維護反應堆所需的土木工程。
據該公司稱(chēng)，在橡樹(shù)嶺的建設只是項目的一半。反應堆本身采用模塊化設計。這些模塊將在新墨西哥州阿爾伯克基的一家工廠(chǎng)建造和測試，然后運往田納西州。
赫爾墨斯反應堆是一種卵石床反應堆，核燃料被包裹在由濃縮鈾、碳和陶瓷層組成的球形顆粒中。這些 TRi-structural ISOtropic(TRISO)顆粒的大小與罌粟籽差不多，可以充當微小的核壓力容器。這些顆粒被制成鵝卵石大小的圓形大鵝卵石。這些鵝卵石被放置在一個(gè)反應堆堆芯中，該堆芯的設計更像是一個(gè)料斗。新燃料放在頂部，擠在一起的鵝卵石開(kāi)始并維持反應，乏燃料則收集在容器底部。
同類(lèi)反應堆使用氦氣冷卻，而赫爾墨斯反應堆則使用在反應堆中循環(huán)的熔融氟化鹽冷卻。這些鹽將熱量帶到一個(gè)熱交換器，從而將反應堆堆芯的溫度保持在 1,085 °F(585 °C)。二級鹽循環(huán)與蒸汽發(fā)生器相連，蒸汽發(fā)生器又帶動(dòng)渦輪機運轉。
如果反應堆的電力因任何原因中斷，燃料卵石會(huì )根據物理定律自動(dòng)調節核反應。隨著(zhù)反應堆升溫，可用于維持反應的中子減少，反應也隨之減弱。幾個(gè)小時(shí)內，反應堆就會(huì )達到穩定狀態(tài)。與此同時(shí)，熔鹽通過(guò)自然循環(huán)流動(dòng)，冷卻堆芯。即使反應堆溫度驟升，燃料卵石也非常堅固，在任何預計情況下都不會(huì )降解。
所有這一切都發(fā)生在普通海平面壓力下，因此不需要特殊的安全殼結構或壓力容器。反應堆也是由 316 不銹鋼制成，具有很強的耐鹽腐蝕性。
赫爾墨斯反應堆布局示意圖
"Hermes 是向部署先進(jìn)反應堆技術(shù)邁出的關(guān)鍵一步，該技術(shù)有可能改變我們的能源格局，"Kairos Power 首席執行官兼聯(lián)合創(chuàng )始人 Mike Laufer 說(shuō)。"我們從該反應堆的建造和運營(yíng)中汲取的經(jīng)驗教訓將非常寶貴，有助于我們在測試項目中繼續創(chuàng )新，并加快 Kairos Power 向客戶(hù)提供真正的成本確定性的步伐。在能源部 3.03 億美元撥款的幫助下，赫耳墨斯核電站預計將于 2027 年竣工。盡管比爾-蓋茨正在懷俄明州開(kāi)發(fā)自己的反應堆項目，但他仍在等待政府的批準，然后才能建造核電站，而 Kairos 已經(jīng)獲得了政府的批準。
