Zap Energy转向复兴4S微堆，裂变聚变并举

如今，商用微堆（microreactor）在核能设想市场中已很常见。数十家公司正在竞相让他们的设计实现规模化部署，以满足不断上涨的能源需求。

然而，“微堆”这个术语直到2019年才出现在《核新闻》（Nuclear News）中，当时美国国防部在后来成为“Pele项目”的早期阶段使其（在核能背景下）流行开来。但即便在那之前，远在2005年，东芝（Toshiba）就在开发4S（超级安全、小型且简单）反应堆，这是一个30兆瓦热功率的池式反应堆，专为电网规模较小的偏远地区设计。一旦封装和交付，该反应堆可运行30年而无需换料。如果当时“微堆”一词已在使用，那么4S肯定会被归为此类。

虽然4S远非第一个设计装机容量低于50兆瓦电功率的反应堆，但它却是最早一批销售卖点与如今这波我们称之为微堆浪潮的反应堆基本相同的设计之一。

那么，一家初创公司决定尝试复兴4S设计，或许就不足为奇了。这家公司就是Zap Energy，该公司上周宣布，它正“从4S概念入手，并利用现代设计工具使其焕发新生，将其作为我们首个裂变产品设计的基础”。

这个本已不寻常的故事还有一个更不寻常的转折：Zap Energy直到现在都一直专注于开发聚变能。

4S简史：东芝4S计划的早期阶段在2004年美国核学会冬季会议上进行了讨论。东芝的目标是在阿拉斯加偏远的Galena村部署其反应堆。该反应堆将满足该村所有的电力需求和大部分供暖需求。《核新闻》解释说，Galena没有电网或公路连接，因此，4S本将成为这个社区的巨大福音，否则该社区只能依赖于仅在夏季河道通航期间才能通过河流进口的柴油。

为了实现这一愿景，Galena地方政府与美国能源部合作进行了初步选址研究。而能源部则与阿拉斯加大学和Idaho美国国家实验室合作。阿拉斯加州立法机构也承诺为该项目的几份白皮书（white papers）开发投入50万美元，因为该州其他小型社区也表现出兴趣，希望复制Galena的这个首个项目。

从2007年开始，东芝向美国核管会提交了一系列技术报告，并继续其在Galena的初步工作。计划获得设计认证；但随着最后期限推迟和目标未能达成，项目的势头逐渐减弱。2011年，Galena最终决定建设一座新的化石燃料电站。两年后，美国核管会的审查在没有发布任何审查文件的情况下停止了，4S在很大程度上成为停留在纸上的反应堆，进入了历史的故纸堆。

回到Zap公司：直到上周，公众只知道Zap Energy是一家致力于开发Z箍缩（Z-pinch）聚变等离子体技术的聚变开发商。2023年，该公司从美国能源部先进能源研究计划署获得了500万美元的资助，继续朝着开发其模块化聚变电站的愿景迈进。当时，该公司声称其技术可以产生一种“极其廉价”的能源，因为它“无需昂贵复杂的磁线圈就能约束和压缩等离子体”。

然而，当Zap公司在4月29日宣布已聘请Zabrina Johal担任新首席执行官，并将转向一个旨在“将近期裂变部署与聚变长期突破潜力相结合”的新战略时，这一单一专注点发生了变化。

对Zap公司而言，这一战略“基于一个简单的观察：裂变和聚变并非相互独立的行业，而是有着深刻联系的两个学科，它们共享材料、工程挑战、供应链和系统架构。”通过先发展裂变，后发展聚变，该公司希望“利用两者间深度的技术重叠……特别是在液态金属、中子环境和高功率密度设计方面，以加速两者的发展”。

该公司坚称其核心使命“仍然是实现聚变的商业化”，但紧迫的能源需求要求通过裂变实现更快的商业化。

业内一些人对这一发展表达了不同程度的怀疑和热情。Commonwealth Fusion Systems首席执行官Bob Mumgaard称此举是“一个戏剧性的背离”，并补充说“混合裂变和聚变是一个坏主意”。他接着指出，“说裂变和聚变都涉及中子，这就忽略了物理和工程方面的深刻差异”，然后强调裂变已经是一个“拥挤的空间，拥有领先多年的现有竞争者”。

尽管如此，Zap公司坚称，裂变与聚变之间的显著协同效应将全面加快它们的开发。此外，该公司在一份新的白皮书中论证，他们复兴4S反应堆概念的决定“减少了需要解决的工程细节数量”。虽然没有列出具体的发展或部署时间表，但白皮书指出，裂变开发的下一步将是“评估新制造技术、人工智能增强方法以及近年来获得的知识如何能够提升[4S]设计并降低成本”。

白皮书总结道，综合来看，Zap公司的双轨裂变与聚变计划现已将其定位为一家“核能部署平台公司：向急需电力的电网提供清洁、稳定的电力，同时为未来几十年聚变部署的商业化奠定基础，并实现闭式裂变核燃料循环。”