美國國防部正在加快采購一種便于運輸?shù)男⌒秃朔磻?yīng)堆，以便偏遠地區(qū)也有能源可用。然而，該計劃引起了核不擴散專家的批評，因為它可能會在戰(zhàn)場上引發(fā)災(zāi)難。

五角大樓的戰(zhàn)略能力辦公室在近期選擇了兩個團隊繼續(xù)開發(fā)可運輸?shù)奈⑿秃朔磻?yīng)器原型。項目經(jīng)理杰夫-瓦克斯曼說：作為“貝利工程”的一部分，這項工作的計劃最初是在2018年秋季制定的，以回應(yīng)2019年國防授權(quán)法案中提及的一項需求——為美國軍隊提供電力。

戰(zhàn)略能力辦公室向弗吉尼亞的核部件公司BWXT Advanced Technologies和馬里蘭州的核反應(yīng)堆和燃料工程公司X-energy分別提供了2790萬美元和2870萬美元的項目資金。在此之前，這兩家公司在2020年收到了約1300萬美元至1500萬美元的合同，用于微反應(yīng)器的初步工程設(shè)計工作。

核能“比任何其他已知技術(shù)的能量密度高幾個數(shù)量級，”瓦克斯曼告訴媒體，“這使得我們有可能提供長年累月的彈性能源，而不需要補充燃料。在偏遠地區(qū)，加油可能是一個真正的負擔(dān)。”

瓦克斯曼指出，戰(zhàn)略能力辦公室認為這項工程有三個主要應(yīng)用。“首先是為偏遠地區(qū)供電。比如北極，那里需要大量的電力，但現(xiàn)在很難發(fā)電。”其次是所謂的“戰(zhàn)略支持區(qū)”，它為任務(wù)必需的設(shè)備提供電力，如雷達系統(tǒng)。再次，是開展人道主義援助和救災(zāi)。在過去的幾年里，美國各地發(fā)生了一些事件，包括颶風(fēng)和寒流，造成大面積的停電。“這些反應(yīng)堆不會為德克薩斯州、加利福尼亞州或波多黎各供電，但它可以在整個電網(wǎng)癱瘓時，為一些關(guān)鍵地點供電，如醫(yī)院或難民中心。”

戰(zhàn)略能力辦公室稱，該反應(yīng)堆被設(shè)計為可提供1-5兆瓦的裝機，至少可運行三年，其概念始于以三結(jié)構(gòu)各向同性顆粒燃料(TRISO)。

根據(jù)能源部的說法，每個TRISO粒子由鈾、碳和氧燃料核組成，被三層碳和陶瓷材料包裹著，以防止放射性物質(zhì)泄露。“TRISO燃料最初是由能源部開發(fā)的，是一種防融化的燃料。他們想要一種能夠承受非常高的溫度而不融化的燃料。測試表明，其耐受溫度超過1800攝氏度，這比鋼鐵的熔點還要高。”

這種燃料對五角大樓還有兩個額外的好處，第一個是它在核擴散方面具有彈性。“我們相信，軍事攻擊應(yīng)該對這樣的封裝不感興趣”，瓦克斯曼說。

“在福島或切爾諾貝利等地，核災(zāi)難傷害了人們”，他說，“便攜式反應(yīng)堆不流經(jīng)堆心，而是被包裹在數(shù)以百萬計的微小的顆粒中，這意味著即使有人打開這個反應(yīng)堆，也不會釋放里面的所有氣體。”

“這些好處很重要，因為如果在安裝點周圍有重大的放射性風(fēng)險，那么在海外部署反應(yīng)堆可能會有猶豫”，瓦克斯曼指出，“因此，我們已經(jīng)把安全作為這個項目絕對第一要務(wù)。”

雖然該辦公室一直努力確保反應(yīng)堆盡可能的耐用，但一些批評者仍然擔(dān)心這會成為敵方導(dǎo)彈襲擊的目標(biāo)。這些觀點在《美國陸軍移動核反應(yīng)堆》報告中提出，認為“成本和風(fēng)險大于收益”，作者是德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校約翰遜公共事務(wù)學(xué)院防止核擴散項目的協(xié)調(diào)人艾倫-庫珀曼。

“陸軍的移動反應(yīng)堆計劃，從來都不是由五角大樓要求的，而是由國會中的核工業(yè)游說者提出的”，他在4月發(fā)布的報告中說，“如此巨大的風(fēng)險是沒有道理的，因為我們已經(jīng)有了更安全的替代能源，而且還比核電便宜了一個數(shù)量級。”

報告中強調(diào)的另一個問題是反應(yīng)堆在敵人攻擊中被繳獲的可能性。庫珀曼警告說，如果士兵在戰(zhàn)斗中被迫放棄一個反應(yīng)堆，對手就有可能擁有幾百磅的高輻射性物質(zhì)。

瓦克斯曼說，戰(zhàn)略能力辦公室正在思考該反應(yīng)堆可能面臨的潛在風(fēng)險。他說：“我們必須研究，如果有人試圖對反應(yīng)堆實施恐怖襲擊，或發(fā)生地震、火山、洪水，運輸反應(yīng)堆此車輛遇上滑坡或泥石流，該如何應(yīng)對?”

至于放射性廢物，瓦克斯曼說，“我們想強調(diào)的是，產(chǎn)生的核廢料數(shù)量是非常小的，基本上可以忽略不計。”

他說，目前的計劃是將廢物安全地保存在愛達荷國家實驗室，那里已經(jīng)儲存了一些核廢料。該計劃的最終設(shè)計審查定于2022年進行，然后將確定一家公司的設(shè)計作為原型，目前采用的技術(shù)都來源于現(xiàn)有成熟的技術(shù)。“我們不是要創(chuàng)造最先進的核反應(yīng)堆”，瓦克斯曼說，“我們所做的是快速的原型組織設(shè)計”。

該項目的后續(xù)工作被稱為“貝利之子”，將是一個更先進的反應(yīng)堆。但對于第一次升級，“我們只需要一個能產(chǎn)生1到5兆瓦功率的移動反應(yīng)堆”，并能在2024年準(zhǔn)備就緒，他說。

由于安全要求，BWXT拒絕回答有關(guān)其原型產(chǎn)品設(shè)計的問題，但一位發(fā)言人說，該公司目前正在國防部內(nèi)尋求一些機會，使其在核工程方面發(fā)揮作用。“我們已經(jīng)重新啟動了TRISO核燃料生產(chǎn)線并獲得了兩份合同，我們一直在為能源部領(lǐng)導(dǎo)一個1.06億美元的微反應(yīng)器開發(fā)項目開發(fā)高溫合金和難熔金屬的增材制造技術(shù)”，BWXT的媒體和公共關(guān)系總監(jiān)Jud Simmons說，“盡管這些技術(shù)都集中在商業(yè)先進反應(yīng)堆市場，但接下來可能會有一些軍事方面的合作。”

戰(zhàn)略能力辦公室和供應(yīng)商必須克服的一個主要障礙是環(huán)評，遵守《國家環(huán)境政策法》(NEPA)。該辦公室必須提供一份報告，詳細說明佩雷項目的鈾管理，包括“從生到死，并解釋它要去的地方，它可能去的地方以及任何潛在的風(fēng)險是什么，”瓦克斯曼說。

項目經(jīng)理和供應(yīng)商必須考慮的另一個設(shè)計問題是反應(yīng)堆的便攜性。

盡管微反應(yīng)器可以在C-17上運輸，但由于飛行放射性材料的“政治影響”，貝利項目的第一次升級產(chǎn)品將不會運上飛機，瓦克斯曼說。目前，該反應(yīng)堆將通過卡車運輸。他說，戰(zhàn)略能力辦公室已經(jīng)與核管理委員會和交通部以及國家核安全局進行了大量接觸，以獲得在美國道路上運輸反應(yīng)堆的監(jiān)管批準(zhǔn)。

他說：“這些都是非常非常嚴(yán)格的要求，不能對公眾造成風(fēng)險。”與此同時，能源部阿貢國家實驗室正在研究如何運輸貝利工程等核微反應(yīng)堆。

該實驗室的首席核化學(xué)家Andrew Breshears說，“該實驗室目前正在探索部署微型核反應(yīng)器所需的基礎(chǔ)設(shè)施。”他在接受采訪時問道：“微反應(yīng)堆需要部署在哪里才能最好地服務(wù)于國家?

阿貢還在開發(fā)能更好地承受高溫、高壓和應(yīng)變的先進材料。該實驗室成立了一個先進材料部門，利用計算和實驗方法來研究和測試新材料。他指出，該部門還在探索如何更大規(guī)模地生產(chǎn)這種材料。“其中包括特殊涂層”，Breshears補充說，“我們的金屬設(shè)施將在金屬冷卻的快速反應(yīng)堆回路中進行測試，并且研究這些材料如何在運行工況下承受壓力和應(yīng)變。”

Breshears說，該實驗室旨在幫助美國實現(xiàn)到2035年生產(chǎn)零碳電力和到2050年實現(xiàn)凈零碳排放的目標(biāo)。