使用超安全熔盐燃料的浮动核反应堆或将改变能源行业格局

据悉，丹麦哥本哈根初创公司“西博格（Seaborg Technologies）”已经筹集了数千万欧元资金，开始建造一种令人迷人的新型廉价、便携、灵活和超级安全的核反应堆。这些紧凑的熔盐反应堆只有一个标准航运集装箱那么大，它们可以被迅速地大批量生产，然后安置在漂浮驳船上，在世界各地部署，这也许将打破能源行业的现有模式。

事实上，熔盐反应堆自上世纪50年代就已经存在，这种反应堆的设计初衷就是为了降低事故机率，并将事故的后果减至最低。而Seaborg Technologies公司在此基础上又采用了一种独有的被动安全措施，据该公司称，可以极大地提升任何核电建设的投资安全。

那么，他们是怎样做的呢？首先，他们使用混合成氟化盐的核燃料。 该组合在 500 °C（932 °F) 以上为液体，使其能够流过在接近大气压下运行的反应器。 这种液态盐可作为核燃料的冷却剂，取代旧式反应堆设计中的高压水冷却。 但是，如果这种燃料暴露在空气中，它不会像蒸汽一样爆炸性地排出，而是像熔岩一样凝固成岩石。

上图：即使在恐怖分子爆炸的最坏情况下，熔盐核燃料也会简单地硬化成岩石，大大减少事故的后果，同时让这些下一代反应堆变得便宜、有效、小到足以装上浮动驳船。

当然，凝固成岩石状的燃料肯定是有放射性的，但它的最大优势在于，它不会像放射性气体那样随风四处漂移，难以控制。固体岩石状的形态可以使安全处理小组更方便、更快捷也更安全的进行清洁处理。同时，它在水中的溶解度也很低，所以即使它掉进海里也是相对安全的。

其次，如果温度由于某种原因开始失控，反应堆底部的“冷冻盐”塞子将首先融化，这将立即将反应堆核心排到下面一系列冷却的排水箱中。

上图：西博格熔融盐反应堆的设计非常紧凑，具有多种被动安全功能。

Seaborg Technologies 联合创始人兼首席执行官 Troels Schönefeldt 表示，这两项简单的措施，从根本上重新关注核安全问题，从在每个故障点提供四层冗余的全面事故预防，转向更简单的后果缓解，并且它“将对核电成本产生巨大影响”。

该首席执行官解释道：“我们采取了不同的方法。 我们不会将事故发生的可能性降低到零，事故可能会发生，我们应该尽可能地避免它们。但会有很多意外，因为我们会有很多这种反应堆，我们所做的，不是降低可能性，而是减少最严重灾难的后果，甚至是真正炸毁反应堆的战争行为。最终结果是，这种氟化盐会流出反应堆，或者从反应堆中被炸出来，它都会在地上凝固，而不是飘散到空气中。你只需要封闭那个场地，与凝固的“岩石”保持3到6米的 距离。清理这些放射性“岩石”虽然代价昂贵，但是避免了大规模的核污染。实际上，这改变了核技术的基本安全状况。这样一来，我们就改变了成本，而成本又反过来又改变了商业模式。”

但也许对商业模式最具影响力的变化是Seaborg Technologies公司的提议，即在驳船上安装这些反应堆，并将它们漂浮在海上，而不是购买土地来开发核电站。 这里有几个优点。 首先，你可以在一个工厂批量生产它们。 Seaborg 公司正在关注韩国造船厂，这些造船厂已经与具有巨大生产能力的供应链紧密有效地联系在一起。 “如果你希望我们一开始不是建造一个反应堆，而是一千个，我们可以先建造一千个，”Schönefeldt 告诉 Radio Spectrum。 “在这些造船厂，这将需要三到四年的时间。因此，它的扩展速度基本上是未知的。”

上图：反应堆本身将在丹麦建造，然后送到韩国的造船厂，安装在浮动驳船上，然后转移到最终地点。

但是，对这个商业模式最有影响的改变也许是Seaborg的建议，将这些反应堆安装在驳船上，并将它们漂浮到海上，而不是购买土地来发展核电站。这里有几个优点。首先，你可以在一个工厂批量生产它们。Seaborg正在关注韩国的造船厂，这些造船厂已经与具有巨大生产能力的供应链紧密而有效地连接在一起。

这些驳船几乎可以在地球上的任何地方移动，无论是停泊在海上还是在大小河流上，这取决于它的反应堆有多大。而且，几乎不需要现场准备； 它是完全独立的，很容易连接到电网。 Seaborg 估计，它可以通过这种方式为世界 95% 的人口提供服务，基本上不需要对基本负荷或负荷跟踪发电站进行土地要求，最高可达到600兆瓦，可为近10万户家庭供电。

上图：每个集装箱大小的模块可产生高达200兆瓦的电能，将它们安装在漂浮驳船上，可以使这些发电厂以难以置信的速度在全球各地生产和部署。

缺点当然也是有的，与所有熔盐反应堆一样，这里的挑战是腐蚀。 热熔盐本身具有很强的腐蚀性，这对于与燃料盐接触的每个组件进行设计将是一个严峻的挑战。 将反应堆漂浮在咸海水中的驳船上，整个外部也会暴露在强腐蚀剂中。由于海水的影响，货船的设计通常只考虑25 年的使用寿命。

另外，其他熔盐反应堆使用石墨作为慢化剂，减缓每个裂变反应产生的中子，以维持链式反应。但是，石墨在反复加热和冷却的强辐射下容易破裂和减弱。对此，Seaborg公司的解决方案是使用另一种熔盐（氢氧化钠）作为液体减速剂。 因此，核心设计将燃料盐管放置在一个更大的、充满氢氧化钠的管子内，创造出一个非常紧凑的、同类首创的全液体反应堆。 但氢氧化钠本身是一种强腐蚀性碱，通常用作烤箱清洁剂或排水管清洁剂，Seaborg 公司的设计也必须处理这种添加的腐蚀剂。

最重要的是，由于燃料盐流中作为裂变副产品碲的存在，会引发“晶界腐蚀”的怪异现象。 碲原子可以愉快地穿透金属，并与其他元素交换位置，导致金属在最薄弱的地方脆化。

该公司非常清楚自己在这方面面临的主要挑战。公司负责人表示：“Seaborg 的核心知识产权就是基于慢化剂盐的腐蚀控制，并总结了20世纪50年代以来的经验教训。 但这不仅仅是腐蚀的问题，还有将这些东西组合在一起的难易程度。实践经验很重要。它们需要焊接、测试、检查和维护。我们正努力在哥本哈根进行20或30次测试循环，设计、建立和执行实验。概念设计已经完成，我们现在正在进行基本设计，这样我们就能制作出全尺寸的原型。”

上图：西博格公司很早就在核工业中引入了监管机构，以期在非常短的时间内实现大规模生产和全球推出。

该全尺寸原型机目前计划于2025年投入使用，届时它可能会被送往东南亚的一个岛屿。在筹集了相当可观的资本后，Seaborg公司正疯狂地招聘人才，以实现这一目标。该公司希望到2026年，其设计能获得监管类型的批准，并最早在2027年开始商业化批量生产。

Seaborg公司负责人曾表示，这些时间表在能源市场上“几乎是疯狂的”，同时也验证了大规模生产策略和浮动驳船方法。 能源行业投资者习惯于处理极长的规划和建设阶段，以及数十年的投资回报期，现在他们可以将资金投入到快速上线并在6到10年内收回成本的项目上了。

Seaborg公司的反应堆足够小，可以装在一个集装箱中，即使是地面安装，也非常容易移动。 它可以在不加燃料的情况下运行大约 12 年，而且，它的燃料不能用于核武器。 该公司负责人说，它能够使用来自旧反应堆的精炼、回收的核废料运行，尽管那里会有一些监管障碍。 你还可以直接从反应堆中汲取热量，甚至比汲取电力更有效，因此它不仅可以用作发电站，还可以在其他方面发挥作用。

下一代先进核电是当下的热门话题。 随着全球围绕 2050 年零碳排放目标的决心更加坚定，燃煤和燃气发电站正在迅速退役。 太阳能和风能等可再生资源将提供我们前进所需的大部分能源，但核能提供了一种可靠、廉价和绿色的方式来支持基本负荷，并在可再生能源不发电时填补空白。

上图：西博格公司声称，自己的小型熔盐反应堆CMSR是安全的，体积更小，对环境更好，甚至比化石燃料便宜。

尽管核电业也曾发生了一些备受瞩目的灾难，但迄今为止，核能发电已经是最安全的发电方式，其“死亡印迹”比燃煤发电低330倍。新一代先进的核反应堆承诺会更加安全，像Seaborg这样的熔盐设计，也能显著降低那些极其罕见的事故的后果。如果这家公司能像其投资者所相信的那样有效地解决腐蚀问题，这将是一个多么巨大的游戏规则改变者。

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