核反應堆居然可以車載了！近日，中科院合肥物質科學研究院的一個代號“核電寶”的10兆瓦級核反應堆，被完整裝上重型卡車，順利完成集成模擬實測。據悉，整套設備長6.1米、寬高各2.6米、總重28噸，相當於一個標準集裝箱的尺寸，普通重型卡車就能完成運輸，一次裝料可連續運行10年以上。這是全球範圍內首次有公開報道車載核反應堆完成工程化測試，這也就意味着核反應堆第一次擺脫了固定廠址的束縛，變得可以像普通柴油發電機一樣，能被直接運送到任何需要電力的地方。

在大多數人的固有印象裏，核電站從來都是只能建在海邊或江邊，佔地寬廣，而且反應堆要被鋼筋混凝土層層包裹。實際上，這主要是由傳統核反應堆的物理特性決定的，目前，主流商用核電站普遍採用壓水堆技術，需要以普通水作為冷卻劑，工作時要把水加熱到300多攝氏度還保持液態，就需要維持150個左右的標準大氣壓，相當於家用高壓鍋工作壓力的幾十倍。為了扛住如此大的壓力，反應堆的壓力容器就必須造得極其厚重，而且還要在外面套上幾米厚的鋼筋混凝土安全殼，防止失水事故。這就導致傳統核反應堆體積龐大，再加上配套繁雜的輔助設施，所以從核電誕生至今的幾十年裏，核電站都只能是固定選址的大型基建，和“移動”兩個字完全不搭邊。

▲傳統壓水反應堆原理示意圖，圖源自科普中國

而中國的“核電寶”之所以能裝上車，則是因為採用了第四代鉛鉍快堆技術，它不用水當冷卻劑，換成了液態的鉛鉍合金。這種合金的沸點高達1670攝氏度，在常壓下就能保持液態，無需高壓容器來維持狀態，這一下就省掉了厚重的壓力容器和混凝土安全殼。同時，鉛鉍合金本身就能阻擋相當一部分核輻射，又能進一步減少輻射屏蔽層的重量和體積。經過如此多重優化，反應堆芯的體積就能縮小到同功率壓水堆的四分之一，整套發電系統剛好能集成進一個標準集裝箱大小的模塊裏。除了體積小，它的續航能力也相當強，加裝一次核燃料，就能連續穩定運行10年以上，長壽命版本甚至能達到30年，期間完全不需要補充燃料。

▲鉛基堆系統原理圖。圖源自《中國工程科學》

事實上，小型可移動核反應堆並不是中國獨有的概念，最近幾年全球主要國家都在向這個方向努力，只是技術路線和工程進度差異比較大。其中，美國在小型堆上布局最早，但前期走了彎路。最具代表性的企業NuScale，選擇的是傳統壓水堆小型化的路線，盡管其設計功率77兆瓦，比“核電寶”大不少，但本質上還是高壓運行，需要土建安裝安全殼，根本不具備機動能力。2023年它就拿到了美國核監管委員會的設計認證，但之後旗艦項目的造價從最初預估的53億美元一路暴漲到93億美元，商業化直接陷入停滯，最終項目於2023年11 月被取消。

與此同時，美國也在布局液態金屬冷卻的新一代技術。美國國防部2019年就啟動了“Pele 計劃”，專門研發可運輸的微型核反應堆。今年6月，美國核能公司Antares宣佈其Mark-0反應堆在實驗室達到臨界狀態，但距離完整的工程樣機還有很遠的距離。另一家公司Nuclea Energy的Morpheus反應堆，採用的也是鉛冷設計，號稱可運輸，但今年8月才剛和猶他州簽了選址協議，還處於項目早期階段。

俄羅斯和日本的進度同樣偏慢。俄羅斯走的是小型壓水堆的路線，其國家原子能公司的 Shelf-M微型反應堆同樣是10兆瓦功率，但採用的是壓水堆技術，據媒體披露，整套裝置總重約370噸，只能靠駁船或重型車輛整體運輸，機動性相比“核電寶”要差很多，該項目目前剛完成選址勘測，計劃2030年投入運行。日本三菱重工研發的超小型核反應堆“微型爐”，設計功率只有 500千瓦，比“核電寶”小一個量級，計劃最快也要到2030年代才能實現商用。

▲俄羅斯Shelf-M微型反應堆。圖源自中國國家核安全局官網

中國這款車載核反應堆的現實意義，遠不止於技術突破。它首先能直接解決大量離網場景的供電痛點，比如南海島礁、西部邊境哨所、遠洋鑽井平台、南北極的科考站，在這些遠離電網、補給困難的地方，移動式的車載反應堆只佔用很少的土地，就能提供大功率的穩定電力，使其具備近乎無限的續航能力。而當下最受關注的應用場景，當屬爆發式增長的AI算力產業。現在全球都在搶建的AI數據中心，最大的瓶頸就是電力供應。須知，一座中型AI數據中心一年就要消耗數億度的電，而且需要24小時不間斷穩定供電。據彭博社報道，美國原定2026年上線的數據中心，就有將近一半都因為電力供應不足被取消或者推遲。中國的算力產業同樣面臨供電挑戰，尤其是算力往西部轉移的過程中，很多地方電網配套跟不上，風電和水電又不夠穩定，沒法保障算力的穩定運行。那麼，“核電寶”這種小型穩定核電源，剛好能補上這個缺口。它可以直接拉到數據中心旁邊部署，作為專用電源，提供不受天氣影響、不間斷的零碳電力。

▲10兆瓦級“核電寶”工程集成模擬實驗樣機。圖源自《中國工程科學》

放在中國能源轉型的大背景下看，這款設備的意義就更為明顯。盡管中國現在是全球第一發電大國，總發電量遙遙領先，但電力結構還有明顯的短板，核電佔總發電量的比重只有4.8% 左右，遠低於法國、美國等發達國家，而且中國現有的核電站基本都建在沿海地區，內陸和偏遠地區核電供應幾乎是空白。傳統大型核電站選址要求高、建設周期長，遠水解不了近渴，而車載小型堆靈活度高，不用複雜的選址和基建，完全可以哪裏需要就部署到哪裏，快速填補偏遠地區和新興算力基地的供電缺口，優化全國的能源布局。

▲中國田灣核電站機組全景。圖源自《中國能源報》桑松茂/攝

當然，車載核反應堆要大規模普及還為時尚早，液態鉛鉍合金在高溫、高流速、高中子輻射的環境下，會對管道和堆芯結構產生腐蝕作用，研發團隊雖然採用了耐腐蝕材料加控氧的方案，但長期運行的真實性能數據還沒有積累，材料的老化速度、更換周期，都需要通過實際示範工程來驗證。然後就是目前還處於樣機階段，制造成本很高，小批量生產的話單台價格極其昂貴，其發電成本無法與大型核電站相比，恐怕往後一段時期內都還局限使用在軍事、科考、算力等對電價不敏感的高價值領域。要想進入更廣泛的民用市場，還得形成規模化制造能力，把成本打下來。此外，國內對車載核反應堆如何監管還處於相對空白，今年1月份剛開始施行的《原子能法》，主要針對的還是固定核電站的選址和建設，對於這種可以拉着到處跑的反應堆，由誰審批、按什麼標準審批、運輸過程如何監管、部署後如何定期檢查，現行法規裏都還沒有明確，當然，這對於世界其它國家來說，也都是監管難題。

按照研發團隊的規劃，“核電寶”預計於2027年啟動示範工程，2028年左右實現商用，從目前的工程進度來看，這個時間表是比較務實的。長遠來看，隨着技術成熟和批量生產，車載核反應堆的成本會逐步下降，應用場景也會不斷拓展。在未來，它應該不會取代傳統的大型核電站，而是成為電力體系裏非常重要的補充，由固定大電站負責城市和工業的基礎供電，這種小型移動反應堆負責離網場景、新興算力基地和應急供電，從而形成高低搭配、靈活高效的核能供給體系。對於中國而言，這次突破不僅是四代核能技術的落地驗證，更意味着未來在能源安全、算力競爭和國防民生領域，又多了一張底牌。

（本文作者為科技領域觀察者，文中圖片均為作者提供，本網獲獨家授權刊發，轉載請註明出處） 

（本文為作者觀點，不代表本媒體立場）