核反應堆因其是經常出現成本超支的大型建設項目而享有盛譽。此外，一旦它們最終建成，監控和維護它們需要數十名訓練有素的專家的工作人員。

美國政府核研究實驗室之一愛達荷國家實驗室的微型反應堆項目的技術負責人阿拉法特認為核能不必如此。阿拉法特正在領導建造一個小型、相對便宜的核反應堆。他說，這更像是一個核電池。

阿拉法特在來到美國上大學之前在孟加拉國長大，他的動力來自于幫助世界脫碳的強烈緊迫感。全球變暖的影響并未作為孟加拉國遙遠的未來情景進行討論——氣候變化已經成為當前日常生活的一部分。核能不會產生任何溫室氣體排放，阿拉法特希望通過建造有助于工業發展的微反應器原型來為解決方案做出貢獻。

該原型將被稱為 MARVEL 反應堆，是 Microreactor Applications Research Validation and Evaluation 項目名稱的首字母縮寫，目標是在 2023 年 12 月之前讓第一個反應堆運行，使其成為美國第一座先進的微反應堆。

Marvel 微反應器項目的技術負責人 Yasir Arafat 向 CNBC 展示了原型。

愛達荷國家實驗室于 2020 年 6 月在阿拉法特的領導下開始設計和建模 MARVEL 反應堆項目。如果完成，MARVEL 微反應器“將是同類產品中的第一個，它將能夠展示我們如何真正將核系統小型化為便攜和可移動的東西，并且還能夠為最終客戶提供熱量和電力。

已經有許多私營公司——包括Oklo、西屋公司(阿拉法特曾在那里工作了十年)和通用原子公司——在開發微反應器，他們的目標與政府的目標相同：開發一種無排放、可靠的能源。

一個微型反應器可以為 1,000 到 10,000 人的社區供電，無論是醫院還是偏遠的軍事基地。美國當前的電網基于在集中位置發電并將其分配給最終用戶的系統。但微反應器是未來電網愿景中的一個組成部分，它的集中度較低，對自然災害的抵御能力更強。

阿拉法特說，除了作為偏遠地區或小社區的潛在清潔能源選擇外，微反應器還可能成為未來清潔能源電網的關鍵部分，包括可再生太陽能和風能以及電池存儲。核能是一種基本負荷能源，這意味著它可以在沒有風和沒有陽光的情況下提供能量，作為可再生能源間歇性的后盾。

愛達荷國家實驗室的漫威反應堆原型。

更小=更便宜

小型模塊化核反應堆的建造和建造比傳統的輕水反應堆要簡單幾個數量級。微反應器更進一步。

阿拉法特說：“整個硬件可以在工廠中制造，就像我們制造汽車或汽車的方式一樣，允許每年生產數百個微反應器。微型反應器可以從工廠運送到客戶所在地，加滿燃料并啟動。目標是能夠在不到一周的時間內部署一個微型反應堆，“所以它更像是一個核電池，而不是一個大型發電廠。如果我們真正擅長制造這些系統并利用工廠制造，我們可以讓它們足夠便宜，適用于全國的每個校園。”

微反應堆使用一種不同類型的燃料，其濃縮程度略低于核不擴散要求設定的 20% 限制。這種稱為 HALEU 或高含量低濃縮鈾的燃料可以使反應堆更小。

阿拉法特說：“我們實際上可以建造一個效率更高、更緊湊、更小得多的堆芯。因此，我們實際上需要更少的燃料來設計反應堆，而不是更大的堆芯。這是提高濃縮度的最大優勢。”

小尺寸和工廠制造意味著微核反應堆的建造成本將比傳統的輕水反應堆便宜得多，傳統的輕水反應堆長期超額運行和超預算。喬治亞州沃格特爾工廠正在建造的第三和第四反應堆已成為此類超齡的例子。

漫威反應堆微反應器項目的技術負責人 Yasir Arafat 在愛達荷國家實驗室接受采訪。

這并不是說第一批下線的微反應器會像技術一樣便宜或快。但它們可能會部署在沒有廉價和可靠的清潔能源替代品的地方，比如阿拉斯加的偏遠社區。

阿拉法特表示：“目前，唯一可行的技術是柴油發電機，如果我們可以用這樣的微型反應堆代替那些柴油發電機，那肯定會顯著比他們目前支付的費用更經濟。此外，由于微型反應器將位于能源使用地點附近，因此傳輸成本幾乎為零。與傳統反應堆相比，微型反應堆所需的人員和維護工作也更少，部分原因是它們的燃料只需更換五到十年，而輕水反應堆則需要不到兩年的時間。然后是安全片。微反應器的設計使其許多系統被動運行。因此，從產熱、熱傳輸、散熱到排熱，所有這些冷卻劑回路都是被動完成的，沒有任何工程系統。反應堆的一側也是碳化硼，它與裝甲車輛中使用的材料相同。因此，如果可能出現人為或極端天氣條件，這些系統的實際運行或安全將幾乎沒有影響。”

愛達荷國家實驗室的漫威反應堆原型。

雖然美國核學會工業貿易集團主席史蒂夫·內斯比特特別支持微核反應堆和 MARVEL 項目的想法，但他警告說，它們不會成為脫碳的靈丹妙藥。

根據阿拉法特的說法，這主要是因為傳統的輕水反應堆產生數百兆瓦的能量，而微型反應堆將產生 1 到 5 兆瓦的能量。

內斯比特說：“我確實認為他們有未來，但與他們一起解決我們的清潔能源需求的能力有限，微反應器非常適合微電網的偏遠情況，但不太適合作為傳統電網的千兆瓦級清潔電力的發電手段。”

核創新專家、亞歷克斯·吉爾伯特教授也持有同樣的觀點：“它們是分布式能源，旨在為離網客戶、小城鎮和工業運營服務，阿拉斯加以及加拿大、俄羅斯和斯堪的納維亞半島等北極其他地區可能是一個早期的初始市場。它們可以在微電網中發揮關鍵作用，補充分布式太陽能和電池。”

但微型反應堆發展面臨的許多關鍵問題與美國大規模核能發展面臨的許多關鍵問題相同：供應鏈萎縮，啟動成本高且難以預測，監管體系不完善適合處理它們。

吉爾伯特說：“也就是說，解決這些問題以部署微反應器有助于為“大規模推出大型先進反應堆”的同樣問題鋪平道路。”

阿拉法特知道，MARVEL 項目有一個更大的目的：幾十年來首次展示美國核創新的力量。因此，開發新反應堆的藝術、科學和技術在很多方面也是一個新領域。