美国军方的移动核反应堆原型将开始成型

贝利项目是军方日益增长的战场能源需求的一种潜在的革命性解决方案,尽管存在争议。

通过 布雷特Tingley | 更新 2021年10月21日上午10:35
美国军方的移动核反应堆原型将开始成型
分享

美国国防部长办公室(OSD)为Pele项目申请了6000万美元,该项目旨在开发一种新型便携式核微反应堆,为国防部(DOD)的各种任务提供高输出、弹性电力。国防部希望开始进行原型反应堆设计,希望最终能够产生1至5兆瓦的电力,并在下一个财政年度以峰值功率运行至少3年。

找到了贝利项目的资金申请在五角大楼的预算提案中该计划于2021年5月28日发布。这是国防部长办公室首次通过更大的“先进创新技术”项目为该项目申请资金。之前对佩莱项目的资助,也被称为微型核反应堆项目,是通过OSD预算中单独的运营能源能力改进账户获得的。

西屋电气公司的DeVinci移动反应堆设计概念图,该设计提交给国防部用于佩莱项目。西屋电器公司

预算文件称,佩莱项目在2022财年的目标是“完成设计阶段,并为建造1-5兆瓦的可移动核微反应堆做准备”。此外,它还指出,“由于这个项目的性质,具体的应用程序和详细的计划可以在更高的分类级别上获得。”

文件显示:“佩莱项目将继续在2020财年和2021财年国会指导下启动的活动。”“国会增加了(2021财年共计1600万美元)用于核燃料核心开发,以支持贝利反应堆的成熟,并为定向能武器的动力和热管理成熟提供资金。”

国防部

贝利项目的很大一部分是开发的三结构各向同性(TRISO)燃料美国能源部称其为“地球上最坚固的核燃料”。TRISO由罂粟种子大小的铀、碳和氧核组成,由碳和陶瓷基材料层包裹,旨在阻止放射性裂变产物的发射。X-Energy公司是获得合同为佩莱设计反应堆的公司之一,开发了自己的专有形式的TRISOTRISO-X.X-Energy声称他们的燃料是目前最安全的燃料之一,因为它被封装在自己的安全壳内,从而大大降低了与核燃料相关的风险。

国防部

贝利项目于2019年应国防部的要求开始战略能力办公室(SCO)向三个行业合作伙伴寻求原型设计:西屋政府服务部x能量,有限责任公司,BWX技术公司。“佩莱项目的独特之处在于反应堆的移动性和安全性,”佩莱项目经理杰夫·瓦克斯曼博士在一份声明中说官方声明在2020年。“我们将利用我们的行业合作伙伴开发一种系统,可以通过公路、铁路、海上或空中安全快速移动,快速安装和关闭,设计本身是安全的。”

今年3月,X-Energy和BWX合并授予合同开始贝利原型的最终设计工作。接下来是为期两年的设计成熟期,在此之后,两家公司中的一家可能会被选中建造并实际演示他们的设计。与这些行业合作伙伴一起,Pele项目正在开发中美国能源部美国核管理委员会、国家核安全管理局、美国陆军工程兵团。

根据国防部负责研究和工程的副部长办公室的说法,该目标是项目贝利是开发一种移动反应堆,最大限度地降低风险,如核扩散、环境污染或对操作人员或平民的人身伤害。如前所述,2022财年预算请求称,理想的设计是1-5兆瓦(MW)核微反应堆。

相比之下,美国最小的核电站,纽约R.E. Ginna核电站的发电量为581兆瓦。所需的功率输出甚至比大多数研究反应堆还要小。相比之下,最大的核电站,亚利桑那州的帕洛佛德美国的发电量接近4,000兆瓦。S9G反应堆上弗吉尼亚州级核潜艇可产生40兆瓦。

根据国防部的要求,原型机应该能够在交付后三天内启动并运行,并且能够在一周内安全关机和拆卸。

爱达荷国家实验室

Pele项目的资金还建立在其他几项发展的基础上,这些发展表明,国防部、能源部和美国国家航空航天局(NASA)正在大力投资新的核技术,为美国的新太空时代提供动力。“全面生产第四代核反应堆将对美国产生重大的地缘政治影响,”战略能力办公室主任Jay Dryer说。“国防部过去曾多次领导美国的创新,通过佩莱项目,有机会帮助我们在能源弹性和碳减排方面取得进展。”

来自政府问责局(GAO)的图像,描绘了运输或部署核微反应堆的潜在概念。

2020年,白宫国家空间委员会发布了文档“深空探索与开发的新时代”,旨在概述一项战略,通过创造“一个不断扩大的商业和非政府活动领域,让越来越多的美国人在太空生活和工作”,美国可以进一步建立“一个可持续的人类和机器人在整个太阳系的存在”。

该文件以“美国人的生活方式依赖于太空活动”为前提,包括将近地轨道商业化、扩大机器人和人类探索、加强天基国家安全能力以及改善“科学、安全、安保和经济增长方面的国际合作”等计划。这份文件提到贝利是白宫重返月球、将人类送上火星以及开发技术以实现“低成本太空商业活动”等目标的一部分。

Trumpwhitehouse.archives.gov

基于该文件的目标,一个2021年1月行政命令在国家空间委员会文件的基础上,命令NASA提交一份报告,定义开发核能系统以实现未来20年人类和机器人太空任务的需求和可预见的问题。该命令还包括NASA与能源部、国防部、商务部和国务院共同制定的“共同技术路线图”计划,以开发和部署这些新的反应堆技术。

能源安全和能源主导地位已经成为国防部战略的基石,考虑到不可思议的燃料和能源消耗权力系统现代军事依赖于。美国陆军领导层此前曾表示,他们希望自己的旅能够做到这一点自给自足一周不需要再补给,以前也有人呼吁使用微型反应堆适合现有平台比如C-17“全球霸王”。与此同时,洛克希德·马丁公司和其他实验室继续致力于开发这一崇高目标小型化聚变反应堆

美国并不是唯一一个追求新型核技术的国家。例如,俄罗斯已经建造了第一艘,可能还有许多艘浮动核电站中国甚至正在探索在北极海底安装反应堆,而中国也有类似的计划浮动的反应堆用于地缘政治紧张的南中国海。

能源部爱达荷国家实验室的简报幻灯片,简要概述了世界其他地方的核反应堆发展,包括小型和移动设计。INL

当然,有人担心在基地或战场上部署移动核反应堆。熔毁、废物和其他故障一直是核能技术的一个问题,如果一个有争议地区的反应堆被敌方力量摧毁,例如,核反应堆就会被破坏环境污染风险是很高的。反过来,这可能会给国防部和美国带来一场政治灾难。在国外部署任何核系统也会带来扩散的风险,如果这些技术由于前沿作战基地或车队被敌对势力占领而落入坏人之手。

2019年西屋电气简报中的一张幻灯片,描述了使微反应堆可行的各种“需求”,包括解决各种安全和保障问题。西屋电器公司

这些担忧无疑将成为一个主要的政策考虑,当或如果这些移动反应堆达到技术准备状态,可以部署。然而,新的核技术并不是国防部唯一关注的新能源生产和存储系统。革命性的概念,比如天基太阳能发电,新形式的氢燃料电池,甚至更先进的现有技术的应用,如模块化太阳能发电机所有这些都将彻底改变国防部为远征军提供动力的方式,而不存在与核能相关的风险。

新的核技术最近一直是国防部努力的重点,佩莱项目如果成功,将为国防部在全球范围内的行动打开新太空时代和新能源范式的大门。佩莱项目有可能为前沿部署单位的自给自足创造新的可能性,并减少国防部难以想象的大量化石燃料使用。除了解决后勤问题和运营预算之外,安全、高效的核微反应堆的开发可能有助于将美国乃至世界从战场内外对不可持续燃料来源的依赖中解放出来。

不过,在这一切成为现实之前,贝利计划还有很多东西要证明,也有很多担忧要克服。

联系作者:Brett@TheDrive.com

条纹
Baidu