X-energy开发氦冷小型核反应堆

驱动中国10月7日消息，据《麻省理工科技评论》报道，美国核能初创企业X-energy正在开发小型模块化核反应堆（SMR），其目标并非只向电网输出电力，而是为需要高温生产数十亿吨混凝土、塑料、纤维和化学品的高耗能产业提供热源。该方案以氦气冷却为核心，试图突破传统水冷核反应堆在温度上的限制。

太阳能光伏和风力发电适合生产电力，但重工业还需要大量原始热量。混凝土、玻璃、钢铁制造，以及多种化学品、塑料和化肥生产，至今仍高度依赖化石燃料供热。传统核反应堆通常以液态水作为冷却介质，即便通过加压提高水的沸点，其最高运行温度仍比部分工业过程所需温度低数百摄氏度。

X-energy提出的Xe-100反应堆改用氦气作为冷却剂，可在更低压力下实现更高运行温度。氦气将水加热后产生过热蒸汽，工业用户可直接利用蒸汽，也可通过汽轮机发电，或同时使用两种形式。该反应堆可产生约80兆瓦（MW）电力，大致相当于目前多数在运反应堆容量的十分之一。

与其他小型模块化核反应堆类似，Xe-100采用一种现代铀基燃料TRISO（三结构各向同性）。这种燃料具有较强耐腐蚀和抗熔化能力。小型TRISO“球床”颗粒会从反应堆顶部持续加入，并缓慢流向底部，之后可被回收或作为废物移除。X-energy称，在断电情况下，该反应堆具有固有安全性：如果堆内温度升高，核反应会自然减速并停止。

氦冷反应堆并非全新概念，早期曾有过相关设想，但更简单、成本更低的水冷设计后来成为主流。X-energy成立于2009年，总部位于美国马里兰州罗克维尔。报道认为，工业供热目前约占全球年度温室气体排放的18%，其中约一半来自难以电气化的高温过程。如果将小型核反应堆与大型制造设施共同布局，有望削减部分全球最大碳排放来源。Xe-100也可能服务于化石燃料行业，该行业目前需要消耗大量天然气，用于从油砂中采油以及炼油过程。

X-energy表示，Xe-100的灵活性也使其可用于传统发电。与当前吉瓦级裂变电站相比，小型反应堆通过降低规模和功率，可以覆盖更多市场，甚至包括单个数据中心。人工智能和数据中心目前已成为美国新增电力需求中最大的组成部分，其用电量预计到2030年还将再次翻倍。X-energy称，最多可将12台Xe-100反应堆组成集群，在现场提供全天候电力，成本低于传统核电站，并避免新增输电基础设施。

不过，报道同时指出，氦冷裂变技术本身已被较充分理解，但目前该类型商业规模发电仅见于中国，两座反应堆曾面临连续运行困难。X-energy称，其垂直整合的燃料供应体系应能保障可靠运行，反应堆设计寿命为60年。小型模块化核反应堆的经济性仍缺乏充分验证，核电成本和建设周期往往容易上升；美国能源信息署测算，小型模块化核反应堆发电成本将高于太阳能电站六倍以上。