Unity微堆在INL实现临界

Deployable Energy的Unity示范反应堆已在Idaho美国国家实验室（INL）实现临界，成为美国能源部（DOE）授权的第三个在7月4日截止日期前达到该里程碑的先进反应堆，该截止日期由特朗普总统2025年5月核能行政命令设定。

美国能源部于7月1日表示，Deployable Energy的Unity反应堆于6月30日晚间在INL完成了零功率装料临界示范，作为核能启动平台倡议的一部分，该倡议由INL的国家反应堆创新中心（NRIC）管理。

Unity紧随Antares Nuclear的Mark-0反应堆和Valar Atomics的Ward 250反应堆之后。Mark-0是一座钠热管冷却微堆，使用高浓度低富集度铀（HALEU）三层结构各向同性（TRISO）燃料，于6月4日在INL达到临界。Ward 250是一座使用TRISO燃料、氦气冷却的模块化高温气冷堆（HTGR），在Emery县的Utah San Rafael Energy Lab达到临界，并于6月18日开始功率提升。

临界是指核裂变链式反应变得自持的时刻。零功率临界是一种低功率物理演示，堆芯达到受控、自持的链式反应，但不产生有意义的热输出或电力。Deployable周三表示，Unity“在与Idaho美国国家实验室合作并根据适用监管要求执行的全面试验和启动计划之后，安全且按计划”实现了临界。

据能源部称，这一里程碑标志着该机构根据第14301号行政命令（EO）“履行了一项开创先例的指令，以重振美国的核能创新”。2025年5月的命令指示能源部首先加快在能源部拥有或能源部控制的设施中合格的试验反应堆；其次，在能源部授权下建立“一个国家实验室之外的核反应堆建设和运营试点计划”，目标是到2026年7月4日前批准至少三座反应堆达到临界。

周三，能源部表示，这三个里程碑使美国成为“历史上第一个在一个月内实现三种独特先进微堆设计临界的国家”。

[图片：能源部长Chris Wright在访问Idaho美国国家实验室期间检查燃料棒，作为Deployable Energy示范反应堆临界试验准备工作的一部分。图片来源：Deployable Energy]

Unity的赌注：类似CANDU的几何结构，但没有CANDU供应链负担

总部位于休斯顿的Deployable Energy正在开发Unity，作为一个1 MWe级微堆平台，用于表后电力应用，包括国家安全设施、数据中心、海事用途、偏远工业场地和工艺热。在6月24日由INL主办的一次参观中，公司官员将Unity描述为一座水慢化、气冷微堆，使用4.95%富集度的低富集度铀（LEU）二氧化铀（UO₂）燃料、氦气冷却剂和市售材料，而非高浓度低富集度铀、石墨慢化、热管或更专业的先进反应堆供应链。

INL的试验反应堆采用排管容器式水慢化几何结构，但正如Deployable联合创始人兼首席商务官Sanjay Mukhi告诉POWER的那样，该设计是独立的，不依赖于CANDU知识产权。公司官员更广泛地将该试验反应堆描述为轻水堆（LWR）、高温气冷堆（HTGR）和排管容器设计特征的结合。他们解释说，水提供慢化，氦气带走热量，标准的LEU UO₂燃料使系统更接近现有的商业燃料基础设施。

虽然Deployable早期的概念看起来更像传统的先进微堆——使用HALEU燃料、石墨慢化和基于热管——但Mukhi表示，Deployable得出结论，那样会太昂贵，且受燃料和供应链可用性的限制太大。Mukhi这样总结设计理念：“让我们使用容易获得的东西，”他说。“我们不要使用稀有材料，不要使用难以制造的东西。让我们使用我们能轻易拿到手的东西。”他补充说，挑战在于在使用市售材料和制造途径的同时保持安全性和性能。

150天交付Deployable是2026年4月公布的核能启动平台倡议下四个入选项目之一，今年年初开始与INL合作，并在大约150天的惊人时间内，从项目启动到交付反应堆、交付燃料并准备好临界，投资额为“个位数百万”美元，正如首席执行官兼联合创始人Bobby Gallagher在临界里程碑后发布的视频中所说。

Gallagher周三指出，该时间表是示范的一部分。“Deployable的故事之所以如此引人注目，在于我们如何实现这一里程碑。是执行速度，”他说，并指出公司的快速进展建立在三个支柱之上：其技术架构，使用现有材料和低富集度铀以及可大规模制造的工艺；供应链可用性，由供应商和国家实验室之间“非凡的伙伴关系”支撑；以及一支来自研究、商业和舰船反应堆领域的经验丰富的团队。

Gallagher还指出，INL的活动得到了100多名经验丰富的INL工作人员、美国能源部核能办公室以及“拥护者”的支持，例如能源部核反应堆副助理部长Rian Bahran博士和能源部Idaho运营办公室经理Bob Boston。该活动也受到了美国核管会（NRC）的“见证”。他指出，快速部署将为Deployable的商业雄心提供信息，即向客户现场交付系统并实现“不到六个月内通电”。

正如Deployable联合创始人兼首席运营官Lance Maul在6月24日参观期间所解释的，Unity达到临界的路径以渐进式装料活动为中心。团队没有直接跳到完整配置，而是以小步骤增加反应性，测量每个阶段的响应，并在继续之前反复将系统恢复到舒适的次临界状态。

INL现有的基础设施对快速的时间表也至关重要。Mukhi说，Unity的小尺寸使团队能够使用现有设施，而不是建造新的试验结构，并指出INL人员告诉公司，该反应堆可以“穿过门”。该试验安装在INL北束站现有的中子射线照相空间中，那里已经有厚屏蔽、可拆卸屏蔽塞和一个深地坑。Mukhi说，该装置的堆芯尺寸与公司预期的商业配置大约为一比一。