- ZiaCore 核微反應堆成功達到零功率臨界狀態，標誌重要里程碑。
- 該反應堆設計旨在為偏遠地區提供可靠的低碳能源。
- 測試確認反應堆的中子行為與設計預測相符，提供重要數據。
- 實驗產生的熱量微乎其微，燃料可再次用於進一步測試。
美國一所頂尖研究機構成功將其 ZiaCore 高級核微反應堆推進至臨界狀態，標誌著低濃縮鈾反應堆設計的一個重要里程碑。洛斯阿拉莫斯國家實驗室進行的原理驗證實驗達成高温、零功率臨界狀態，確認了反應堆核心物理特性，並未發電。此成就為 ZiaCore 設計提供了重要的驗證，預計將支持新一代緊湊型核微反應堆的開發。洛斯阿拉莫斯核能項目辦公室主任克里斯多福·斯坦尼克在一份聲明中表示：“該實驗將提供有價值的數據，供低濃縮反應堆技術使用，包括洛斯阿拉莫斯開發的組件，並在代表性的反應堆温度下進行。
”
ZiaCore 反應堆的設計特點
洛斯阿拉莫斯國家實驗室成功展示了其 ZiaCore 高級核微反應堆的一個關鍵里程碑，將這一緊湊型反應堆設計在內華達州國家臨界實驗研究中心 (NCERC) 的原理驗證測試中推進至高温、零功率臨界狀態。此成就驗證了反應堆的基礎物理特性，並標誌著開發緊湊型核電系統的重要一步，這些系統旨在為偏遠地區、軍事設施、工業設施及其它傳統反應堆不切實際的應用提供可靠的低碳能源。
與傳統核反應堆不同，ZiaCore 被設計為可在工廠製造的微反應堆，強調緊湊性、燃料效率和簡化部署。該系統使用低濃縮鈾二氧化物燃料，鋯氫化物作為中子減速劑以維持裂變反應，並採用被動熱管冷卻系統，能在不需要複雜主動冷卻系統的情況下轉移熱量。這一架構旨在降低建設的複雜性，同時提高運行安全性。
ZiaCore 技術的開發始於 2021 年，旨在創建一種能有效運行於低濃縮鈾的反應堆，同時保持可製造和可部署的實用性。該設計還兼容高濃縮低鈾 (HALEU)，其鈾-235 含量低於 20%，一旦商業供應普遍可用，HALEU 預計將提高燃料效率並延長許多下一代反應堆的運行壽命。
在最近的演示中，研究人員在一個專門設計的真空室內組裝了一個全尺寸的反應堆核心，該室內包含燃料組件、熱管、鋯氫化物中子減速劑、燃料元件及定製電加熱器。整個組件隨後安裝在 NCERC 的 Deimos 臨界測試平台上，並在四月和五月的四週內進行了一系列實驗。反應堆的温度超過 800 攝氏度 (1,472 華氏度) 後達到零功率臨界狀態。在此階段，反應堆維持了一個可控的核鏈反應，但幾乎未從裂變中產生可測量的熱量，這使研究人員能在未進入發電操作的情況下驗證反應堆行為。
實驗數據的重要性
測試確認反應堆的中子行為與設計預測相符，並提供有價值的實驗數據，這些數據有助於測量反應性温度係數，這是評估反應堆反應性隨温度上升變化的關鍵參數。這些測量對於驗證反應堆安全模型、改善模擬準確性及支持未來的許可和商業部署至關重要。
由於零功率臨界實驗產生的熱量微乎其微，並且僅釋放極少量的放射性裂變產物，因此反應堆燃料幾乎保持不變，可再次用於進一步測試。這使工程師能夠在進入更高功率的演示之前繼續完善反應堆設計。根據洛斯阿拉莫斯的説法，ZiaCore 項目還展示了先進反應堆技術如何利用實驗室在熱管、反應堆材料、製造及臨界測試方面的專業知識。這一成功的實驗不僅預期將為 ZiaCore 產生寶貴數據，亦將為一系列正在開發中的低濃縮鈾微反應堆提供支持，以擴大先進核能在未來電力系統中的角色。
ZiaCore 對未來核能的影響
ZiaCore 核微反應堆的成功實驗對於低碳能源的發展具有重要意義。該反應堆的設計不僅提高了燃料效率，還能在不需要複雜冷卻系統的情況下運行，這使其適合於多種應用場景。隨著全球對可持續能源需求的增加，這種緊湊型核能系統有潛力成為未來能源供應的重要組成部分，特別是在偏遠地區和特殊用途的設施中。