美成功測試微型核反應器 為美軍提供支持

美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory，LANL）日前宣布，其研發的ZiaCore先進核微型反應器設計，已在高溫、近零功率條件下成功達到臨界，完成一項重要的原理驗證實驗。

這項測試在內華達州的國家臨界實驗研究中心（National Criticality Experiments Research Center，NCERC）進行。研究人員在超過800℃（1472℉）的條件下，成功建立並維持受控的核裂變鏈式反應，同時將核裂變產生的功率維持在極低水平。

LANL表示，這項成果為ZiaCore設計提供了關鍵的反應堆物理數據，也有助於驗證使用低濃縮鈾的新一代微型反應器技術。

LANL核能計劃辦公室主任斯坦內克（Christopher Stanek）表示，這項實驗將為低濃縮鈾反應器技術提供寶貴數據，包括LANL自行開發的相關元件，並能在具有代表性的反應器溫度下進行驗證。

高溫下完成零功率臨界

所謂「臨界」，是指核反應器中的中子數量能夠維持穩定，使核裂變鏈式反應自行持續。

但「零功率臨界」並不代表反應器完全沒有發生核反應，而是指研究人員成功建立並維持核分裂鏈式反應，卻在核分裂產生可測量熱量之前，將反應維持在極低功率水平。

因此，這類實驗並不發電，也不代表反應器已進入正常商業運轉。它的主要目的，是測量和驗證反應器的中子行為、反應性及其它關鍵物理特性。
ZiaCore系統在2026年4月至5月間，經過約四周的系列實驗，在高溫條件下達到近零功率臨界。

這項測試的重要之處，在於研究人員並非僅在低溫條件下進行臨界實驗，而是將系統加熱至超過800℃，以取得更接近反應器實際高溫運轉環境的數據。

ZiaCore的三大核心設計特點：低濃縮鈾、氫化鋯與熱管冷卻

ZiaCore是LANL自2021年開始研發的微型反應器概念，主要目標是設計一種能使用市面上現有的「低濃縮鈾」（low-enriched uranium，LEU，即可裂變同位素鈾-235的豐度為2%到20%之間的鈾金屬）燃料、結構緊湊且具有可製造性的反應器。

該設計使用低濃縮二氧化鈾燃料，以氫化鋯作為減速劑，並採用熱管（heat pipe）進行熱量傳輸。

在核反應器中，減速劑的作用是降低中子速度，使中子更容易引發後續核裂變；熱管則可利用相變和熱傳導機制，高效率地將反應堆核心產生的熱量傳遞出去。與傳統大型核電廠需要複雜的冷卻迴路與大型循環泵浦不同，ZiaCore採用被動式熱管技術進行散熱，大幅簡化了系統結構並提高了安全性。

官方表示，隨著供應鏈逐漸成熟，ZiaCore設計未來也可使用「高豐度（high-assay）低濃縮鈾」（HALEU）。HALEU的鈾-235豐度高於傳統商業核電廠常用的低濃縮鈾，但低於20%，可讓部份先進反應器在燃料利用和反應器設計上擁有更多選擇。

全尺寸燃料組件接受測試

為進行此次實驗，研究團隊專門設計了一個真空腔室，用於容納ZiaCore燃料組件及其熱管、氫化鋯減速劑、燃料和客製化電加熱器。

隨後，研究人員將這套實驗系統安裝到NCERC的Deimos臨界實驗平台，進行一系列高溫、近零功率臨界測試。

實驗取得的重要數據之一，是所謂的「反應性溫度係數」（temperature coefficients of reactivity）。簡單來說，這項參數用來衡量反應器溫度變化時，核裂變鏈式反應維持能力如何改變。這類數據對於驗證反應器物理模型、改善電腦模擬，以及未來的安全分析和工程設計都十分重要。

幾乎不消耗燃料 可進行後續測試

由於零功率臨界實驗的核分裂規模極低，產生的分裂產物濃度也極低。因此，實驗不會像高功率核反應器運轉那樣實質消耗燃料。官方表示，相關實驗產生的放射性水平相對較低，實驗完成後研究人員可較快恢復實驗室作業，燃料也可保留用於後續研究。

不過，ZiaCore目前完成的是一項高溫、零功率臨界原理驗證，並非已經完成商業化微型核電廠的建造與發電測試。這次實驗的主要價值，在於確認設計所依據的反應堆物理預測，並在具有代表性的高溫條件下取得實驗數據。

未來若要發展成可實際部署的微型反應器，仍須進一步完成更高功率運轉、熱管理、系統整合、安全分析、監管許可及工程可靠性等多項測試。

LANL表示，ZiaCore項目整合了該實驗室在熱管、材料開發、製造及臨界實驗方面的技術。此次成功不僅有助於ZiaCore後續研究，也可能為其它採用低濃縮鈾、氫化鋯減速劑及熱管技術的微型反應器開發提供參考。

直接為美軍MMR提供技術支撐

美國陸軍與國防創新單位（DIU）在2026年8月底宣布了 「雅努斯計劃」（Project Janus），提供合計最高22億美元資金，在5處軍事設施開發、建造並營運「微型模組化核反應堆」（Micro Modular Reactor，MMR）。美軍希望藉此提高軍事基地的能源韌性，確保在商業電網中斷或遭受攻擊時，關鍵軍事任務仍能持續運作。（參見《美投入22億美元 加速部署軍用微型核反應堆》）

得標的5家廠商中，多數採用ZiaCore驗證的同款技術。在這些入選的商業設計中（例如Radiant的Kaleidos反應堆或西屋的eVinci），其核心散熱機制同樣採用了「低濃縮鈾 + 被動式熱管冷卻」的技術路線。ZiaCore在800°C高溫下測得的數據，等於幫這些廠商完成了最難的基礎物理安全性背書。

ZiaCore反應堆的輸出功率相當於一台大型柴油發電機，預計可連續運行8年而無需添加或更換燃料。其體積小巧，能裝入標準貨櫃中，非常適合部署於偏遠社區、關鍵基礎設施、災難救援或軍事基地。這與美國軍方對MMR的規格要求——必須能透過貨車、C-17運輸機隨時運往偏遠基地或戰場，且維持3到8年無需添加燃料——完全一致。

簡而言之，ZiaCore是科學驗證的「開路先鋒」，軍方的「雅努斯計劃」則是承接其技術成果、將其真正變成軍事與商業產品的「超級推手」。#