伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校(UIUC)與超安全核子公司(Ultra Safe Nuclear Corporation，USNC)合作，在大學校園部署了一個先進研究堆，該堆是在微型反應堆設計基礎上改進了已建立的高溫氣冷反應堆(HTGR)技術。

1、微型堆

與傳統的研究堆不同，在UIUC部署的反應堆重點，不是研究輻射與物質相互作用的實驗工具，甚至不生產放射性同位素。

相反，在UIUC將建設一個研究、教育和培訓設施，幫助發展先進堆技術，成為清潔能源未來廣泛部署、商業化、經濟、安全和可靠的選擇。

如果成功，USNC設計的微型模塊堆(MMR)將在UIUC的校園內運行，能夠推進先進堆實現其全部潛力，探索相關關鍵技術，同時教育和培訓員工，作為實現技術承諾的關鍵一步。

微型堆可以成為一種革命性的分布式能源技術，并徹底改變世界各地的能源基礎設施。

2、伊利諾伊州的核能歷史

TRIGA反應堆在UIUC校園中心運行了38年。(圖源: UIUC)

在伊利諾伊州，核技術有著豐富的歷史，例如，1942在芝加哥大學就制造出世界上第一座核反應堆。

不久之后，1946年，在芝加哥附近成立了阿貢國家實驗室，這是一個反應堆設計和測試方面的領先組織。

1960年，伊利諾伊州莫里斯市的第一座私人出資的核電站投入運行。

如今，伊利諾伊州仍然是美國最大的核能生產基地，該州的大部分電力來自核能。

裂變產生電力越來越被視為清潔能源未來的重要資產。

2021年9月，經過該州的大規模再投資，核電站對伊利諾伊州的重要性再次凸顯，這次投資也是防止四個核電廠過早關閉。

伊利諾伊州建立UIUC，主要是努力“通過我們在學習、探索、參與和經濟發展方面的領導，改善伊利諾伊州、全國和世界各地公民的生活”。

作為一所政府贈與土地的大學，UIUC有責任通過這一使命支持該州的關鍵產業。

1958年，該大學的核工程系最初作為一個跨學科項目成立，在開創核研究方面有著豐富的歷史。

1960年8月至1998年，早期的TRIGA反應堆在校園中心運行，設計功率水平為1 MW(6,000-MW脈沖)。

該地點現在是美國核協會的歷史地標，提醒人們不要忘記美國核能剛起步時的艱難歲月，也是美國核宣傳、公眾參與和對話的象征。

為此，根據UIUC的清潔能源目標，MMR項目得到了UIUC領導層和伊利諾伊州國會代表團的大力支持。

3、先進微型堆的機遇

MMR是一種惰性氣體冷卻、石墨慢化的微型反應堆，運行功率15 MWt，堆芯壽命為20年。(圖源：USNC) UIUC

通過一個新的大學研究堆試圖恢復其教育、研究和推廣核能方面的努力，這種想法始于2018年底，當時大學、行業和聯邦相關人員進行了一系列討論。

從一開始，該大學的目標就是與一家微型堆開發商合作，設想下一代研究反應堆，以解決先進反應堆部署和運行面臨的緊迫問題。

這最終促成了USNC和MMR技術的合作。

已確定的三結構各向同性(TRISO)燃料顆粒設計(已由核管理委員會進行安全評估)進一步封裝到碳化硅顆粒中(而不是傳統HTGR中的含碳顆粒)，以形成全陶瓷微膠囊(FCM)燃料。

MMR基于氣冷式反應堆技術的長期遺產，提供了額外的縱深防御功能，如陶瓷封裝、完整的地下選址和低功率密度。

這套技術既具有固有安全性，也具有本質安全性。

氣體冷卻劑熱交換器與中間熔鹽蓄熱回路連接。該存儲系統為耦合轉換系統的能量分配提供了靈活性。

在UIUC的微型堆中，熔鹽回路中儲存的熱量將與蒸汽發生器連接，并連接到位于同一地點的阿博特發電廠(Abbott Power Plant)的主蒸汽集管。

4、阿博特發電廠

UIUC擁有并運營自己的電力、蒸汽和冷凍水分配系統。在現有嵌入式電網中部署微型堆可以實現廣泛采用技術所需的關鍵研究，并有助于培訓下一代核工作人員。(圖源：UIUC)

阿博特發電廠是一個天然氣和煤炭混合設施，為大學所屬運營的電力和蒸汽分配系統提供服務。

其主要職責是為校園提供100%蒸汽，最高蒸汽產量為550,000磅/小時，而工廠的產能為1,025,000磅/小時。

該工廠使用一系列蒸汽渦輪機提供了校園很大一部分電力。

此外，阿博特發電廠還配備了一對燃燒式渦輪機，基于對其他能源的經濟考慮，可以滿足校園的電力需求。

該校已承諾減少校園的碳排放，部署了兩座太陽能發電廠(年發電量27 GW·時)。

該校與附近一座風力發電廠簽訂了風力發電購買協議，要求該校承擔實時風力發電量(25 GW·時)的8.6%年產能。

低品位地熱站，用于支持建筑暖通空調，以及一個生物燃料試點項目。

剩余的電力從周圍電網購買，提供總計約450 GW·時的年總消耗量。

盡管MMR的部署并不是為了解決校園清潔能源需求，但它是在可再生能源缺乏提供解決方案能力(如區域供暖)的情況下，對新型核能在廣泛支持脫碳努力方面潛力的認識。

與阿博特發電廠的整合，使集成能源系統的關鍵研究、創新和教育成為可能;能源多樣化電網運營解決方案的教育和培訓;展示微反應堆與現有發電基礎設施整合的能力;利用反應堆在執行研究、教育和外展任務時產生浪費能源。