核反應(yīng)堆「第一次心跳」：初創(chuàng)實現(xiàn)零功率臨界，研發(fā)模式輕量化

編輯丨coisini

最近一段時間，「能耗之困」成了人工智能（AI）領(lǐng)域的熱議話題，全球數(shù)據(jù)中心的電力需求呈爆發(fā)式增長。作為一種可擴展且安全的零碳能源，核能被認(rèn)為是一種可靠替代方案。

一方面，科技巨頭紛紛押注小型模塊化反應(yīng)堆；另一方面，初創(chuàng)公司在核反應(yīng)堆研究上也有了新的進展。

最近，總部位于加利福尼亞的初創(chuàng)公司 Valar Atomics 宣布，已于太平洋時間 11 月 17 日上午 11 點 45 分實現(xiàn)「零功率臨界」。這一成果源于 Valar Atomics 與阿拉莫斯實驗室（LANL）的合作項目 NOVA。LANL 為實驗提供了運行能力及一些關(guān)鍵技術(shù)支撐。

Valar Atomics 的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Isaiah Taylor 激動地說道：「Valar Atomics 成為歷史上第一家成功分裂原子的初創(chuàng)公司。」

NOVA 項目

NOVA 項目由 Valar Atomics 與阿拉莫斯實驗室內(nèi)華達(dá)國家核研究中心（LANL NCERC）合作展開，將進行一系列針對高豐度低濃鈾三元結(jié)構(gòu)各向同性（HALEU TRISO）燃料堆芯的臨界實驗。

NOVA 項目建立在 NCERC 早期工作的基礎(chǔ)上，包括 2024 年的 Deimos 臨界裝置實驗。NOVA 堆芯的中心部分是一個石墨慢化、HALEU TRISO 燃料的核堆芯，由 Valar Atomics 建造，由 LANL 在 NCERC 的 Comet 臨界裝置上操作。該設(shè)計基于 Deimos 裝置，并采用了經(jīng)過驗證的結(jié)構(gòu)和測量組件。

圖示：NOVA 核心渲染圖。

實驗將在未來幾周內(nèi)繼續(xù)進行，以評估 Valar Atomics 高溫氣冷堆設(shè)計的中子學(xué)行為和關(guān)鍵性能特征。

NOVA 的配置緊密模擬 Valar Atomics 的 Ward250 堆芯，該堆芯計劃根據(jù)美國能源部先進反應(yīng)堆示范計劃 (ARDP) 于明年開始帶功率運行。NOVA 使用與 Ward250 相同的燃料、慢化劑和反應(yīng)性控制方案，使 LANL 研究人員能夠在 Ward250 帶功率運行之前收集高保真中子學(xué)數(shù)據(jù)并驗證 Valar Atomics 的物理模型。

圖示：Valar Atomics 計劃于明年 7 月部署的 Ward 250 核反應(yīng)堆的效果圖。

「零功率臨界」意味著什么

在核裂變中，中子負(fù)責(zé)撞擊鈾等材料的原子核，原子核分裂會形成兩個新的原子核。因為這種裂變過程存在質(zhì)量損失，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，該過程會釋放能量。原子核裂變過程中會釋放出新的中子，而反應(yīng)堆臨界就是指核反應(yīng)堆內(nèi)中子產(chǎn)生率與消失率達(dá)到平衡，可以維持自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的狀態(tài)。

零功率臨界，也稱「冷臨界」，是指核堆芯內(nèi)的鈾 - 235 發(fā)生自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，但未達(dá)到滿功率運行溫度，也未通過工質(zhì)主動排出熱量。零功率臨界是核反應(yīng)堆在帶功率運行之前的基礎(chǔ)里程碑。

零功率臨界使 Valar Atomics 能夠更深入地了解堆芯的中子學(xué)特性，并驗證關(guān)于燃料、慢化劑、主動反應(yīng)性控制和可燃毒物的假設(shè)。正如 Isaiah Taylor 所說：「零功率臨界是反應(yīng)堆的『第一次心跳』，證明了其物理原理的成立。」

NOVA 項目的成功為下一階段的帶功率測試運行鋪平了道路，標(biāo)志著 Valar Atomics 向商業(yè)化規(guī)模、工廠化制造的核反應(yīng)堆邁出了決定性的一步。這些反應(yīng)堆將為重工業(yè)、氫能生產(chǎn)以及 AI 時代的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施提供零碳能源。

研發(fā)模式「輕量化」

Valar Atomics 的成果之所以亮眼是因為它是一家初創(chuàng)公司。

今年 5 月，美國能源部正式啟動「先進核技術(shù)加速試點項目」，并選出 11 家初創(chuàng)公司參與，重點支持 SMR、先進燃料等多個方面。為了推動企業(yè)在 2026 年 7 月 4 日前實現(xiàn)核臨界，加速核反應(yīng)堆商業(yè)化進程，該項目簡化了監(jiān)管流程、提供資金補貼、開放了先進資源。

以往，初創(chuàng)公司開展核反應(yīng)堆研究面臨著一道高門檻：其核臨界測試必須申請美國核管會（NRC）的「商業(yè)反應(yīng)堆許可」，申請過程平均耗時 3-5 年，阻礙了行業(yè)的創(chuàng)新。

隨著 AI 基礎(chǔ)設(shè)施逐步成長為「能耗巨獸」，傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)已無力支撐其可持續(xù)發(fā)展。核能，特別是新一代先進反應(yīng)堆技術(shù)，為破解此困局提供了規(guī)模化、清潔化的能源出路。

雖然達(dá)到零功率臨界狀態(tài)并不意味著反應(yīng)堆已具備發(fā)電能力，但作為一家今年年初才真正起步的初創(chuàng)公司，Valar Atomics 這一成果屬實值得關(guān)注。就在上周，Valar Atomics 宣布獲得 1.3 億美元融資。

從行業(yè)發(fā)展角度看，Valar Atomics 的成功預(yù)示著核反應(yīng)堆或?qū)⒆呦蜓邪l(fā)模式輕量化：科技公司聚焦核心技術(shù)，大型實驗室提供基礎(chǔ)設(shè)施。這種研發(fā)模式不僅有望顯著降低先進核能技術(shù)的時間成本，還將為 AI 等高能耗行業(yè)打下能源基礎(chǔ)。

參考內(nèi)容：

https://www.valaratomics.com/docs/Project-Nova

https://gizmodo.com/california-startup-claims-historic-first-in-fission-reactor-milestone-2000687547

https://finance.sina.com.cn/jjxw/2025-11-11/doc-infwyqee2209229.shtml?froms=ggmp

https://nnsa.mee.gov.cn/ztzl/haqshmhsh/hyfsaqkp/kptw/202406/t20240624_1076612.html

https://www.ccnta.cn/article/22697.html

https://x.com/isaiah_p_taylor/status/1990535382438719825?s=20