美成功测试微型核反应器

　　美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory，LANL）日前宣布，其研发的ZiaCore先进核微型反应器设计，已在高温、近零功率条件下成功达到临界，完成一项重要的原理验证实验。

　　这项测试在内华达州的国家临界实验研究中心（National Criticality Experiments Research Center，NCERC）进行。研究人员在超过800℃（1472℉）的条件下，成功建立并维持受控的核裂变链式反应，同时将核裂变产生的功率维持在极低水平。

　　LANL表示，这项成果为ZiaCore设计提供了关键的反应堆物理数据，也有助于验证使用低浓缩铀的新一代微型反应器技术。

　　LANL核能计划办公室主任克里斯托弗‧斯坦内克（Christopher Stanek）表示，这项实验将为低浓缩铀反应器技术提供宝贵数据，包括LANL自行开发的相关元件，并能在具有代表性的反应器温度下进行验证。

　　高温下完成零功率临界

　　所谓“临界”，是指核反应器中的中子数量能够维持稳定，使核裂变链式反应自行持续。

　　但“零功率临界”并不代表反应器完全没有发生核反应，而是指研究人员成功建立并维持核分裂链式反应，却在核分裂产生可测量热量之前，将反应维持在极低功率水平。

　　因此，这类实验并不发电，也不代表反应器已进入正常商业运转。它的主要目的，是测量和验证反应器的中子行为、反应性及其它关键物理特性。

　　ZiaCore系统在2026年4月至5月间，经过约四周的系列实验，在高温条件下达到近零功率临界。

　　这项测试的重要之处，在于研究人员并非仅在低温条件下进行临界实验，而是将系统加热至超过800℃，以取得更接近反应器实际高温运转环境的数据。

　　ZiaCore的三大核心设计特点：低浓缩铀、氢化锆与热管冷却

　　ZiaCore是LANL自2021年开始研发的微型反应器概念，主要目标是设计一种能使用市面上现有的“低浓缩铀”（low-enriched uranium，LEU，即可裂变同位素铀-235的丰度为2%到20%之间的铀金属）燃料、结构紧凑且具有可制造性的反应器。

　　该设计使用低浓缩二氧化铀燃料，以氢化锆作为减速剂，并采用热管（heat pipe）进行热量传输。

　　在核反应器中，减速剂的作用是降低中子速度，使中子更容易引发后续核裂变；热管则可利用相变和热传导机制，高效率地将反应堆核心产生的热量传递出去。与传统大型核电厂需要复杂的冷却回路与大型循环泵浦不同，ZiaCore采用被动式热管技术进行散热，大幅简化了系统结构并提高了安全性。

　　官方表示，随着供应链逐渐成熟，ZiaCore设计未来也可使用“高丰度（high-assay）低浓缩铀”（HALEU）。HALEU的铀-235丰度高于传统商业核电厂常用的低浓缩铀，但低于20%，可让部分先进反应器在燃料利用和反应器设计上拥有更多选择。

　　全尺寸燃料组件接受测试

　　为进行此次实验，研究团队专门设计了一个真空腔室，用于容纳ZiaCore燃料组件及其热管、氢化锆减速剂、燃料和客制化电加热器。

　　随后，研究人员将这套实验系统安装到NCERC的Deimos临界实验平台，进行一系列高温、近零功率临界测试。

　　实验取得的重要数据之一，是所谓的“反应性温度系数”（temperature coefficients of reactivity）。简单来说，这项参数用来衡量反应器温度变化时，核裂变链式反应维持能力如何改变。这类数据对于验证反应器物理模型、改善电脑模拟，以及未来的安全分析和工程设计都十分重要。

　美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory，LANL）日前宣布，其研发的ZiaCore先进核微型反应器设计，已在高温、近零功率条件下成功达到临界。（洛斯阿拉莫斯国家实验室）

　　几乎不消耗燃料 可进行后续测试

　　由于零功率临界实验的核分裂规模极低，产生的分裂产物浓度也极低。因此，实验不会像高功率核反应器运转那样实质消耗燃料。官方表示，相关实验产生的放射性水平相对较低，实验完成后研究人员可较快恢复实验室作业，燃料也可保留用于后续研究。

　　不过，ZiaCore目前完成的是一项高温、零功率临界原理验证，并非已经完成商业化微型核电厂的建造与发电测试。这次实验的主要价值，在于确认设计所依据的反应堆物理预测，并在具有代表性的高温条件下取得实验数据。

　　未来若要发展成可实际部署的微型反应器，仍须进一步完成更高功率运转、热管理、系统整合、安全分析、监管许可及工程可靠性等多项测试。

　　LANL表示，ZiaCore项目整合了该实验室在热管、材料开发、制造及临界实验方面的技术。此次成功不仅有助于ZiaCore后续研究，也可能为其它采用低浓缩铀、氢化锆减速剂及热管技术的微型反应器开发提供参考。

　　直接为美军MMR提供技术支撑

　　美国陆军与国防创新单位（DIU）在2026年8月底宣布了 “雅努斯计划”（Project Janus），提供合计最高22亿美元资金，在5处军事设施开发、建造并营运“微型模组化核反应堆”（Micro Modular Reactor，MMR）。美军希望借此提高军事基地的能源韧性，确保在商业电网中断或遭受攻击时，关键军事任务仍能持续运作。

　　得标的5家厂商中，多数采用ZiaCore验证的同款技术。在这些入选的商业设计中（例如Radiant的Kaleidos反应堆或西屋的eVinci），其核心散热机制同样采用了“低浓缩铀 + 被动式热管冷却”的技术路线。ZiaCore在800°C高温下测得的数据，等于帮这些厂商完成了最难的基础物理安全性背书。

　　ZiaCore反应堆的输出功率相当于一台大型柴油发电机，预计可连续运行8年而无需添加或更换燃料。其体积小巧，能装入标准货柜中，非常适合部署于偏远社区、关键基础设施、灾难救援或军事基地。这与美国军方对MMR的规格要求——必须能透过卡车、C-17运输机随时运往偏远基地或战场，且维持3到8年无需添加燃料——完全一致。

　　简而言之，ZiaCore是科学验证的“开路先锋”，军方的“雅努斯计划”则是承接其技术成果、将其真正变成军事与商业产品的“超级推手”。