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爱达荷国家实验室与AWS、GE Vernova及能源企业协作,启动MARVEL微反应堆实验

2025-12-06 11:09     来源:爱达荷国家实验室     INL 微堆 美国

爱达荷国家实验室(INL)已选定五个商业团队,在其微反应堆应用研究验证和评估(MARVEL)平台上展示先进应用,涵盖数据中心集成、工业热能利用及自主控制等领域。该平台为85 kWth/20 kWe液态金属冷却测试平台,目前正在建设中。

MARVEL是爱达荷国家实验室(INL)正在研发的一款85千瓦热功率/20千瓦电功率的钠钾冷却微型反应堆,它将帮助研究人员探索先进反应堆的应用,包括微电网集成、远程监控和自主控制技术。

首批入选团队包括亚马逊网络服务(AWS)、电力技术巨头GE Vernova、传感器专家Radiation Detection Technologies,以及两个独立联盟——一个由数据中心运营商DCX USA与亚利桑那州立大学牵头,另一个由石油服务公司NOV、微反应堆开发商Shepherd Power和能源巨头康菲石油公司组成。这些团队将聚焦三个前沿领域:验证核电应对人工智能数据中心波动负荷的能力;利用工艺热实现工业水处理脱碳;以及验证远程部署所需的自主控制系统。

MARVEL项目被视为核工业“先行者”,其研发已取得多项成就。例如,其环境评估为简化《国家环境政策法案》流程树立先例,初步安全分析采用全新风险导向方法,可能为后续项目铺平道路。此外,项目通过允许非核供应商参与竞争拓宽了供应链,并成功运行主冷却剂装置试验,验证了自然循环设计的热工水力模型。未来实验中,INL计划利用专用测试硬件降低微电网集成控制风险,并通过模块化二次回路向工业设备提供热能。

MARVEL 工作原理: MARVEL 微型反应堆通过双回路自然循环系统传递热能。其 36 根固体燃料棒(外形与 TRIGA 元件相同,但每根燃料棒包含五个氢化铀燃料芯块)排列在氢慢化、铍反射的堆芯中。裂变加热主回路中的 120 公斤钠钾 (NaK) 共晶合金,该合金依靠浮力上升,经过四个中间换热器 (IHX)。这些换热器将热量传递给四个包含镓铟锡 (eGaInSn) 共晶液态金属的次级回路。每个回路连接到一台商用斯特林发动机,产生 5 至 7 千瓦的功率,总功率可达 20 千瓦。该系统完全依靠自然循环运行——无需泵——主回路封闭在一个符合 ASME 第三卷第五分册标准的 316H 不锈钢容器内。主动反应性控制由包覆有中子吸收碳化硼的旋转氧化铍筒实现,而中央保险吸收棒(CIA)则提供停堆能力。该反应堆还具备被动式衰变热移除能力。

AWS提议将MARVEL反应堆与模块化数据中心结合,创建自给自足、可快速部署的系统。DCX USA和亚利桑那州立大学则计划验证微型反应器为人工智能数据中心供电的可行性。由Shepherd Power、NOV和康菲石油组成的财团提议利用MARVEL进行试点规模的海水淡化项目。GE Vernova公司计划演示远程自主反应堆运行,而辐射探测技术公司(RDT)则将测试先进传感器技术,以监测反应堆性能。


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