ODIN微反應(yīng)器內(nèi)部視圖(圖片來(lái)源：納米核能)

美國(guó)初創(chuàng)公司 NANO Nuclear Energy 已與巴布科克電力旗下的 Thermal Engineering International (TEi) 簽訂合同，以推進(jìn)其目前正在開(kāi)發(fā)的便攜式 ODIN 核微反應(yīng)堆中使用的多臺(tái)熱交換器的設(shè)計(jì)和制造。

TEi 將為 ODIN 微反應(yīng)器不可或缺的關(guān)鍵熱交換器技術(shù)開(kāi)發(fā)詳細(xì)設(shè)計(jì)。這包括最終制造主熱交換器和次熱交換器。TEi 將領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)廣泛的跨職能計(jì)劃，利用其專業(yè)知識(shí)與 NANO Nuclear 技術(shù)團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)實(shí)用的傳熱系統(tǒng)，從采購(gòu)到最終制造交換器。

此次合作還使 NANO Nuclear 受益于 TEi 與材料供應(yīng)商和測(cè)試設(shè)施建立的關(guān)系，這對(duì)于核部件制造至關(guān)重要。這是從設(shè)計(jì)到實(shí)際實(shí)施過(guò)渡的重要里程碑。然而，成功將取決于有效管理創(chuàng)新設(shè)計(jì)要求和既定制造流程之間的復(fù)雜接口。

TEi 總裁兼首席執(zhí)行官 Ken Murakoshi 表示：“TEi 很高興為 NANO Nuclear 的 ODIN 可運(yùn)輸反應(yīng)堆的成功部署做出貢獻(xiàn)，并幫助推進(jìn)未來(lái)的清潔便攜式能源解決方案。”NANO Nuclear 首席執(zhí)行官兼反應(yīng)堆開(kāi)發(fā)主管 James Walker 表示：“熱交換器的設(shè)計(jì)和制造將標(biāo)志著 ODIN 開(kāi)發(fā)路線圖的關(guān)鍵里程碑，TEi 完全有能力監(jiān)督這一重要階段。通過(guò)設(shè)計(jì)和制造這些傳熱技術(shù)，我們可以推進(jìn)支持原型構(gòu)建的測(cè)試和演示工作，同時(shí)為我們世界一流的技術(shù)團(tuán)隊(duì)提供可廣泛應(yīng)用于我們正在開(kāi)發(fā)的其他反應(yīng)堆的數(shù)據(jù)。”

NANO Nuclear 核燃料循環(huán)、輻射和材料負(fù)責(zé)人 Ian Farnan 教授表示：“將熱交換器整合到 ODIN 等緊湊系統(tǒng)中，標(biāo)志著我們專有微反應(yīng)器設(shè)計(jì)取得重大進(jìn)展。TEi 在設(shè)計(jì)這些關(guān)鍵傳熱解決方案方面的專業(yè)知識(shí)眾所周知。加快緊湊反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的這一方面對(duì)于實(shí)現(xiàn)我們的里程碑和確保微反應(yīng)器滿足我們的運(yùn)行要求至關(guān)重要。”

NANO Nuclear 核反應(yīng)堆工程負(fù)責(zé)人 Eugene Shwageraus 教授表示：“通過(guò)擁有這樣一個(gè)聲譽(yù)卓著的行業(yè)合作伙伴，我們可以在一次和二次交換器設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化，同時(shí)保持最高的安全標(biāo)準(zhǔn)，并確保反應(yīng)堆以最高的效率運(yùn)行。我們相信，此次合作將有助于最大限度地降低未來(lái)的開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，并確保我們?cè)谶M(jìn)入全面演示之前達(dá)到性能基準(zhǔn)。”

NANO Nuclear表示，傳熱系統(tǒng)是ODIN微反應(yīng)器內(nèi)的重要組成部分，它們的集成標(biāo)志著NANO Nuclear專有微反應(yīng)器走向演示、監(jiān)管許可和最終市場(chǎng)引入的重要里程碑。

該協(xié)議要求愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (INL) 于 2024 年 2 月對(duì) ODIN 反應(yīng)堆進(jìn)行外部技術(shù)審核，在此期間，關(guān)鍵的設(shè)計(jì)解決方案和系統(tǒng)組件得到了審查，以確保設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略。NANO Nuclear 要求進(jìn)行此次審查，以對(duì)迄今為止在微反應(yīng)堆上完成的技術(shù)工作進(jìn)行外部審核。Nano 表示，此次審查旨在確保其“徹底考慮了其設(shè)計(jì)的必要方面以及將該技術(shù)推進(jìn)到商業(yè)產(chǎn)品的適用法規(guī)”。

NANO 于 2023 年 3 月宣布開(kāi)發(fā) ODIN，“以使其技術(shù)組合多樣化，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)不同的技術(shù)解決方案滿足設(shè)計(jì)要求”。此前，該公司宣布其 ZEUS 先進(jìn)核微型反應(yīng)堆采用模塊化設(shè)計(jì)，可與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)或電力系統(tǒng)連接，“徹底改變自然災(zāi)害后的恢復(fù)方式，以及偏遠(yuǎn)社區(qū)、采礦項(xiàng)目和軍事基地等如何獲得穩(wěn)定電力”。

NANO 表示，ODIN 設(shè)計(jì)將使用濃縮度高達(dá) 20% 的傳統(tǒng)燒結(jié)顆粒二氧化鈾 (UO2) 燃料，“有助于最大限度地縮短所需的開(kāi)發(fā)和測(cè)試計(jì)劃時(shí)間，降低成本”。低壓冷卻劑將“最大限度地減少結(jié)構(gòu)部件的壓力，提高其可靠性和使用壽命”。它還將“使用獨(dú)特的反應(yīng)性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，旨在通過(guò)最大限度地減少活動(dòng)部件的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)高可靠性和堅(jiān)固性”。 “ODIN” 設(shè)計(jì)旨在最大限度地利用冷卻劑的自然對(duì)流，在滿功率下將熱量傳遞到功率轉(zhuǎn)換循環(huán)，并在反應(yīng)堆關(guān)閉、運(yùn)行瞬態(tài)和非正常條件下去除衰變熱。

該公司網(wǎng)站提供了大量有關(guān)全球核能潛力(尤其是小型反應(yīng)堆)的信息。但是，關(guān)于 ZEUS 或 ODIN 計(jì)劃采用的技術(shù)或反應(yīng)堆類型的詳細(xì)信息卻很少。

該公司將 ODIN 描述為“低壓冷卻劑反應(yīng)堆”，并表示該設(shè)計(jì)將使用濃縮度高達(dá) 20% 的傳統(tǒng)燃料形式，有助于最大限度地縮短所需的開(kāi)發(fā)和測(cè)試計(jì)劃時(shí)間并降低成本。它將使用低壓冷卻劑來(lái)最大限度地減少結(jié)構(gòu)部件的壓力，提高其可靠性和使用壽命。它還將使用獨(dú)特的反應(yīng)性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，旨在通過(guò)最大限度地減少運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)高可靠性和堅(jiān)固性。

該反應(yīng)堆的運(yùn)行溫度將高于傳統(tǒng)的水冷反應(yīng)堆，這將使其在發(fā)電過(guò)程中具有彈性運(yùn)行和高功率轉(zhuǎn)換效率。“設(shè)計(jì)旨在最大限度地利用冷卻劑的自然對(duì)流，在滿功率下將熱量傳遞到功率轉(zhuǎn)換循環(huán)，并在反應(yīng)堆關(guān)閉、運(yùn)行瞬態(tài)和非正常條件下去除衰變熱。”