2021年10月15日，前SpaceX工程師組成的團隊稱正在開發“世界上第一個行動式零排放電源”，它可以為偏遠地區供電，還可以在人口稠密地區快速部署的核電站系統。

原本是為太空殖民的創意：結果還用於能源短缺！

這些工程師成立了一家名為Radiant的公司，目的是開發行動式核反應堆，輸出功率超過1兆瓦（1000千瓦），Radiant的工程師聲稱，這個行動式的核反應堆能為1000戶家庭供電長達8年。

儘管號稱為行動式，但它的大小依然和一個集裝箱差不多，不過這個級別的核電站可以透過空運、海運以及公路運輸輕鬆到達有人聚居的區域，並且為這些社群帶來不排放二氧化碳的清潔能源，從而減少對石化燃料的依賴，達到減排的目的。

Radiant的創始人兼執行長Doug Bernauer是前SpaceX工程師，他在SpaceX工作期間就在研究火星上使用的核反應堆，在此期間，他突然意識到這種都能運輸到火星上的核反應堆，為何不用在地球上呢？

火星上的核反應堆

因為地球上還有很多電力難以到達的社群，以及科學考察基地也需要強大且持久的電源，甚至還有很多因為水災或者地震等原因造成供電中斷的地區以及軍事行動時需要快速部署的電力等等。

這種核電站到底什麼原理，為何那麼小，為什麼我國不大力推廣？

到現在為止，核電站仍然特指核裂變電站，它利用的重核裂變的方式釋放能量，一般的可裂變物質為鈾-235，或者鈽-239，也有用釷-232的核反應堆，但在當前情況下仍然難以商用。

核電站的結構組成

核電站用的都是放射性裂變元素，利用中子轟擊後產生的裂變釋放能量，在裂變的同時會產生2-3個快中子，需要減速成慢中子才能繼續下一次裂變，因此減速劑的不同就會存在輕水反應堆（減速劑用水），重水反應堆（減速劑為重水）。

輕水反應堆一般都是沸水堆，將水燒開後直接分離出蒸汽推動汽輪機工作，這種堆型結構簡單，只有一次迴路，但高壓蒸汽迴路帶有放射性。

沸水堆

重水堆則是重水作為減速劑，但重水不作為冷卻劑，而是有冷卻管道通入反應堆內部帶走熱量燒水，再推動汽輪機發電。

除了這兩中結構外，還有高溫鈉堆，也有釷基熔鹽堆等等，但無論哪種都是有核反應堆、減速劑、壓力外殼、熱交換器以及汽輪機和發電機等龐大的結構，因此核電站不會小，要小型化核電站，很難，除非是熱電或者直接衰變電子的核電池，那個功率低，利用率也不高。

微型核電站究竟是什麼原理

據Radiant官網上介紹，這種能裝進集裝箱的微型核電站使用的是球形化的核燃料以及氦作為冷卻劑，聽上去就是高溫氣冷堆，也就氦冷卻的核反應堆。

這種核反應堆可以用低濃縮鈾或者高濃縮鈾作為燃料，將燃料製成6.7釐米直徑的球狀，並且包裹石墨，外層再包裹一層碳化矽陶瓷，石墨作為減速劑，陶瓷作為防止碰撞產生粉末。

球床堆使用的燃料球，直徑約為2.6英寸（6.7釐米）

這個燃料球強度很高，十幾米的高度掉下來也不會破裂，並且非常耐高溫，可達1600℃，熱容量大，即使控制裝置失效，這種燃料球床反應堆也很難導致堆芯熔化，相當安全。

冷卻劑則為氦氣，化學性質十分穩定，中子截面小，不會對反應堆部件產生化學侵蝕，密度、溫度變化對反應性影響小，容易提純淨化，粘度小，質量比熱容大，但氦氣密度小，需要比較高的壓裡下才能達到對燃料求的散熱效果，因此外殼也需要比較厚。

也可以用來生產氫氣

另一個則是高溫氣冷堆的氦氣還是會被交換出來燒水，氦氣與固體表面的熱交換特性比較差，它需要比較大的換熱面積才能“燒水”，因此從這個角度來看，高溫氣冷堆體積一定消不了。

那麼它究竟是如何把體積做小的呢？

Radiant官網卻沒有介紹，這個就成了個大難題，難道用的是高溫膨脹的氦氣直接推動汽輪機，但問題是這種高溫氦氣上千度，似乎還遠遠達不到噴氣式發動機的核心機溫度，因此這理論上倒也是可行。

不過各位要是瞭解Radiant的微型核反應堆熱交換驅動發電機過程的，不妨留言瞭解下，畢竟再加上燒水這個過程的話，似乎核反應堆實在是難以裝到集裝箱內。

如此優秀的核反應堆，為何我國還不大力推廣？

高溫氣冷堆看上去確實非常優秀，但也存在一些比較麻煩的問題，比如為保證燃料裂變時釋放的中子能撞上下一個原子裂變，這種燃料的濃度不能太低，但為了保證不融堆又不能太高。

因此推廣長期執行後，產生的核廢料數量可能會非常感人（外部包裹了厚厚一層石墨和碳化矽，燃料只增3%體積，使它體積大增），另一個問題是這種燃料的濃度達到了9%，這種濃度的燃料如果處在沒有安保控制的無人值守核電站中，被破壞取出堆芯，甚至可以直接加工成髒彈，這絕對是個非常嚴重的問題。

燃料球在堆芯中隨著氣流浮動，難以控制均勻散熱的問題，造成區域性受熱過高，燃耗高，功率下降，熱流體不穩定等各種問題。

我國的核電開發計劃正在有序地展開，對於這種激進的核電直接進社群計劃有點不太適應，不過小型化核電並非一定要在地球上用，SpaceX的目的不是在火星上用麼，這還真是個不錯的主意，而我們的高溫氣冷核反應堆技術還走在世界前列。