ZiaCore微反应堆在高温零功率实验中实现临界

洛斯阿拉莫斯国家实验室 (Los Alamos National Laboratory) 7月30日宣布，其开发的ZiaCore微反应堆设计已在内华达州国家临界实验研究中心 (NCERC) 完成高温零功率临界原理验证实验，成功达到初始临界状态。

ZiaCore是一种采用低浓铀二氧化铀燃料的先进核能微反应堆设计。实验于今年4月至5月期间持续约四周，在高温条件下将ZiaCore系统推进至零功率临界。按照反应堆设计与验证流程，零功率临界实验可用于检验反应堆物理设计的有效性，为后续工程研发提供关键基准数据。

该微反应堆设计强调燃料利用效率、结构紧凑性和可制造性。研究团队自2021年开始推进相关技术研发，重点围绕反应堆本体和关键部件开展设计，采用氢化锆慢化剂和热管冷却方案。除主要部件外，团队还设计了真空腔体，用于容纳ZiaCore反应堆燃料组件、热管、氢化锆慢化组件、燃料以及定制电加热器。

在本次实验中，装入真空腔体的ZiaCore燃料组件被部署在NCERC的Deimos试验台上。研究人员在超过800摄氏度的高温环境下开展了一系列近零功率临界测试，获得了全尺寸系统运行特性方面的重要数据，其中包括反应性温度系数等反应堆物理参数。这些数据不仅服务于ZiaCore设计本身，也可为同类微反应堆技术研发提供参考。

所谓“零功率”临界，是指建立并维持裂变链式反应，但在裂变过程产生可测量热量之前停止反应。由于实验过程中产生的裂变产物极少，放射性水平较低，实验后相关实验室空间可较快恢复使用;同时，核燃料不会被消耗，仍可用于后续实验。

根据项目资料，ZiaCore微反应堆未来还可在供应链成熟后使用高丰度低浓铀燃料。高丰度低浓铀通常指铀-235丰度低于20%的铀燃料，被视为多种先进反应堆设计的重要燃料选项。

NCERC位于内华达国家安全场址 (Nevada National Security Sites)，是美国唯一的通用型临界实验设施，并由核临界安全计划提供支持。