核反应堆试验基地，核反应堆仿真实验

来源:DeepTech深度科技

在麻省理工学院的一栋砖楼里，隐藏着一座核反应堆。十几年来，我一直在听这个设施的故事，在我的脑海里有点神秘。所以上周终于亲眼看到了，非常激动。

(图片来源:TAYLOR TUNE TRACY | NRL)麻省理工学院的研究型核反应堆建于20世纪50年代，在过去的几十年里，其用途发生了许多变化。在不同时期，它被用来研究从核物理到医疗的一切，也被用来培养下一代核科学家。

但我最兴奋的是听到一个以能源为重点的项目，该项目旨在将新的反应堆技术变为现实。

虽然今天几乎所有的商用核反应堆都是用水冷却的，但越来越多的初创企业正在寻找使用熔盐作为替代物的方法。麻省理工学院的核反应堆实验室正在开发一个新的研究领域，这可能有助于澄清替代技术在多大程度上可以承受核反应堆中的恶劣条件。

热门话题

我此行的第一站是前台，我和我团队的每个成员都拿起一个个人辐射计数器来跟踪任何潜在的辐射暴露。然后，我们把行李和手机交了出去，收到了严厉的警告，不要碰任何东西，也不要离开领队的视线。

最后，我们穿过一组加固的金属门，进入了实验室。我们穿着一排排黄色的实验服，反应堆实验的负责人和领导者大卫·卡彭特向我们展示了一些历史和基本事实。

这是美国第二大运行中的大学核反应堆，产生约6兆瓦的热能。商用反应堆的容量往往在3000 MW(或30 GW)左右，是这种反应堆的几百倍。

这里科普一下:核反应堆是靠核裂变反应提供动力的，核裂变反应是铀原子分裂。这是一种电离辐射，反应会产生中子和热量，可以利用并转化为电能。

电网中使用的反应堆以蒸汽的形式产生热量，并将其转化为电能。但对于这个研究堆来说，热量基本上是副产品，人们关注的是中子。

在模拟大型商业反应堆的辐射条件方面，麻省理工学院的反应堆比大多数其他大学的研究设施都要好。卡彭特说，出于这个原因，该设施已被用于大量的工程研究和开发。

在公司在核反应堆中或附近使用新材料或传感器之前，他们可以在研究反应堆的受控环境中，在类似的辐射、温度和压力条件下测试它们。样品可以直接放在堆芯中，也可以放在一个被称为“光束线”的受控通道中进行辐照。

连锁反应

当我们走近反应堆室的入口，面对蓝色的门，我有一种奇妙的感觉，我将被送入太空。卡彭特完成一轮安全检查后，第一扇门打开，露出一个小气闸和另一扇蓝色的门。

在气闸室等了几秒钟后，第二道门打开了，反应堆终于出现在我们面前。虽然充满燃料的核心只有大约两英尺(不到一米)高，但整个装置有几层楼高。

卡彭特带我们参观了反应堆和一个在21世纪初用于医疗中子疗法的房间。这个研究失败了，所以现在这个空间正在被改造。它的新目的是测试熔盐冷却反应堆的所有方面。

早在20世纪50年代，熔盐就成为冷却反应堆的候选材料。随着水冷反应堆开始投入商业运行，人们对它的兴趣有所下降，但在21世纪初，包括麻省理工学院在内的许多机构的科学家重新开始了这项工作。

包括Kairos Power和TerraPower在内的几家初创企业正试图将熔盐反应堆投入商业运营。这些公司正在为冷却设备建造测试系统，并寻求测试反应堆的许可。

麻省理工学院的实验室不运行熔盐反应堆。然而，这将有助于收集更多关于该技术在现实世界中如何工作的数据。

这个空间将允许公司和学术研究人员测试用于建造反应堆和单个传感器的小块材料，以及一整套运行的泵和管道，以移动电路中的热盐，并观察一切对辐射的反应。

卡彭特在参观后的电子邮件中告诉我:“考虑到熔盐反应堆这一新行业的现状，我们仍然需要研究更多的基本功能。”

来自麻省理工学院和其他研究机构的数据可能有助于确定熔盐设备将如何处理核反应堆内部的真实情况。预计这一设施将于2024年全面投入运营。

关于作者:Casey Crownhart Ronhardt是《麻省理工科技评论》的气候记者，主要关注可再生能源、交通以及技术如何应对气候变化。她也是一名自由科学和环境记者，为《大众科学》和《暗箱地图集》撰稿。在从事新闻工作之前，她是材料科学的研究员。

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