地下核電:堪薩斯州將建成首座位於地下1.6公里的反應器。深裂變革命。

當世界其他地區還在爭論綠色分類標準、與反對委員會抗爭時,美國工業的實用主義正與核能創新相遇。這項消息直接來自中西部平原:一家名為Deep Fission的加州新創公司,擁有著「深遠」的願景,已選擇堪薩斯州帕森斯市建造其首個全尺寸商業核反應器。 ¹而且,這並非一座普通的核電廠:它將埋設在地下1英里處,是第一個深埋地下的小型模組化 反應器(SMR)

深裂變計畫:探索原子

這一消息可能標誌著民用能源史上一個具有里程碑意義的時刻。深裂變公司已選定拉貝特縣的 大平原工業園區作為其試點計畫所在地。奠基儀式定於2025年12月9日舉行,該公司希望這一天能被銘記為「重力核反應器」時代的開端。

其基本概念既簡單又巧妙:既然地質本身就能提供完美的屏障,為什麼還要在地表建造巨大而昂貴的鋼筋混凝土安全殼呢?

Deep Fission公司開發的技術是一種工程混合體,它融合了三個看似毫不相關的領域:

  1. 標準核子技術(壓水反應器 – PWR)。
  2. 石油和天然氣產業的鑽井技術。
  3. 地熱能中的熱交換概念。

最後建造了一個15 兆瓦的小型模組化反應器 (SMR),被放入一個標準的 30 英吋(約 76 公分)鑽孔中,深度為 1 英里(1.6 公里)。

「重力反應器」是如何運作的?

該系統的核心是經典的壓水反應器(PWR),這是世界上最廣泛應用和最成熟的技術,但經過小型化和高度簡化。

DeepFission公司將深裂變反應器下放到深海。

以下是工程師(以及注重成本的投資者)會感興趣的技術細節:

  • 天然靜水壓力:此反應器無需使用昂貴且可能發生故障的機械增壓器,而是利用其上方高達一英里的水柱。這自然提供了維持水在315°C (599°F)工作溫度下保持液態所需的160個大氣壓力。重力是這個反應爐的安全保障,它不會失效。
  • 閉式循環:熱水上升,釋放熱量到地表轉化為蒸汽驅動渦輪機,冷卻後流回井底。這是一個連續、清潔且密封的循環。
  • 燃料:採用低濃縮鈾(LEU),這是民用領域的標準。

下表總結了該項目的主要規格:

特徵 細節
功率輸出 15兆瓦電力(每台)
深度 1英里(約1600公尺)
井徑 30吋(76公分)
科技 壓水反應器(PWR)
核心溫度 315°C
數據“關鍵性” 暫定於2026年7月4日

安全性與成本:地下運輸的優勢

真正的創新,讓關注能源平衡的人們眼前一亮的創新,在於規模經濟和本質安全。

據Deep Fission公司執行長莉茲·穆勒及其父親、柏克萊大學榮譽物理學家里奇·穆勒稱,將反應爐放置在如此深的地下,無需建造昂貴的地面設施。地球本身就提供了數十億噸的被動屏蔽層。在地面上,只需建造渦輪機房和熱交換器即可。

如果出現意外怎麼辦?放射性物質被限制在1.6公里深處,遠離生物圈和地表含水層。這種方法顯著降低了資本支出(CAPEX),使核電不僅在電網穩定性方面具有競爭力,而且在每兆瓦時的價格方面也更具優勢。此外,模組化設計允許在同一地點堆疊多個反應堆,或在狹小空間內鑽探多個井,從而根據工業需求擴大生產規模。

政治背景和“試點計畫”

有趣的是,該計畫獲得了兩黨支持,這在當前的政治環境下實屬罕見。堪薩斯州民主黨州長以及共和黨參議員傑瑞·莫蘭和羅傑·馬歇爾都表示支持。為什麼?因為它能帶來就業機會、投資和能源獨立

該項目是美國能源部反應器試點計劃的一部分,該計劃由川普政府(根據美國媒體報道)推動,旨在透過減少官僚主義的延誤來加速先進核技術的發展。其目標雄心勃勃:在2026年7月4日之前實現臨界(即反應器啟動)。這並非偶然,因為它像徵著一種新型的獨立:基於高科技的能源獨立。

儘管核管會(NRC)常被視為阻礙發展的絆腳石,但本屆政府正力推改革,將重點從「不惜一切代價規避風險」轉向促進創新的務實管理。裂變公司已簽署協議,將在該加速計畫下測試反應器。

深度裂變的工作原理

疑慮與未來前景

當然,其中也存在一些未知因素。堪薩斯州公司委員會(KCC)作為當地監管機構,仍在努力釐清其對這個從技術上講既是油井又是發電廠的設施的管轄範圍。然而,當地政府的反應似乎是:“如果它能帶來廉價能源和就業機會,我們就會想辦法讓它運轉起來。”

Deep Fission公司已收到約12.5吉瓦潛在未來需求的意向書。如果堪薩斯州的試點計畫取得成功,我們可能會看到這些「微型井反應器」在整個中西部地區迅速普及,充分利用當地石油產業現有的鑽井技術。

簡而言之:美國科技、中西部務實主義以及聯邦政府推動的放鬆管制。當歐洲還在反思自身時,堪薩斯州卻奮力前進。

問答

為什麼建造如此深的反應器被認為更安全?

安全源自於地質因素。將反應爐建於地下1英里處,數十億噸岩石構成了天然屏障。一旦發生事故,放射性物質將被限制在一定深度內,不會與地表、大氣或人類使用的含水層發生反應。此外,地下水的自然壓力無需複雜的機械加壓系統,從而減少了潛在的破裂點。

與傳統核電廠相比,它有哪些經濟優勢?

主要優勢在於降低了建造成本(資本支出)。無需建造巨大的鋼筋混凝土穹頂或複雜的地面安全結構。採用的是標準鑽井技術,這些技術由於石油業的廣泛應用,已經非常經濟高效。由於採用模組化設計,反應器可以按順序安裝,因此能夠比建造大型傳統電廠所需的數十年更快地產生收益。

核廢料和報廢反應器會如何處理?

該設計具有相當大的靈活性。在運作週期結束時(每個模組2至7年),乏燃料可以回收並送到國家處置庫(如有),或者反應爐可以就地密封,利用井深作為永久性地質處置庫。此外,還可以在同一井中將新反應器「堆疊」在已廢棄反應器之上,從而最大限度地利用鑽井基礎設施數十年。

文章《地下核電:堪薩斯州將建成首座位於地下1.6公里處的反應器。深度裂變革命》來自Scenari Economici網站


這是在 Fri, 05 Dec 2025 16:00:35 +0000 在 https://scenarieconomici.it/nucleare-sottoterra-il-kansas-ospitera-il-primo-reattore-a-16-km-di-profondita-la-rivoluzione-di-deep-fission/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。