自1942年世界上第一座可控核反應堆CP-1在芝加哥成功執行後,人類距離核能發電已經前進了一大步,到了上世紀50年代,人們普遍對核電發展前景抱有很高希望,甚至著手研制核動力飛機、核動力汽車。在1954年,美國陸軍啟動了「陸軍核能計劃」,該計劃是為了研制一種可在偏遠地區獨立執行的核能發電器材,它背後潛藏著巨大的軍事、科研價值。
PM-2A
在陸軍的強力支持下,科研單位總共建造了8個不同技術路線的核反應堆,比如世界上第一座漂浮核電廠MH-1A,SL-1采用的是輕水反應堆, PM-2A則被設計成一種可拆解組裝的「便攜式」核電廠,本文簡單講解一下另一款車載式低功率移動核電廠—ML-1。
ML-1由 Aerojet公司研發,軍方要求整套器材可以單獨打包(一個標準貨櫃的尺寸),用一架大型運輸機進行遠距離運輸,或者直接用卡車運輸,顯然這是作為一種適合偏遠地區或海外部署的發電器材而設計,比如美軍的海外基地就能透過它自行供電,更能保障電力安全。
目前實用化的核動力系統大多采用「燒開水」模式,即透過核反應放熱對水進行加熱,產生的蒸汽可用來驅動渦輪機輸出機械動力。ML-1並不是「燒開水」,改成了「燒空氣」,設計師設計了一種閉環燃氣輪機系統,使用氮氣作為冷卻劑,氮氣經過反應堆時帶走熱量,同時自身受熱膨脹,高壓氮氣向後流動驅動專門研制的渦輪機產生動力,隨後散熱、降壓,經過壓縮機後再次進入核反應堆。
整套核反應堆和渦輪機器材重量約40噸,按照設計,ML-1可輸出400千瓦軸馬力,帶動的發電機系統足以為一個小型基地提供足夠電力,而且它體積小燃料消耗低,理論上能在各種極端環境中執行,管理會很簡單。為了滿足軍方要求的小尺寸,反應堆防輻射設施被簡化,使用時需要把反應堆單獨放置在一個地方,控制室設定在500英尺(約150米)外的地方,反應堆有緊急停止反應功能,在關停36小時候才可以移動反應堆。
樣機在1962年9月試執行,然而表現比預期差了很多,只發電幾千瓦,1963年2月的一次測試中以高功率執行了100小時,隨之出現冷卻氣體泄漏的嚴重情況,有訊息稱所謂高功率運轉也只達到設計指標的66%。測試中還經常緊急停機,原因來自傳感器。
ML-1證明了使用氮氣的反應堆在技術上可行,但還有很多技術沒有解決,發電效率達不到設計預期,美國人在1964年還進行了一項經濟分析,得出的結論是按照正常的購買和使用成本計算,在10年內ML-1的總成本是同級別柴油發電機的10倍,純粹就是浪費錢。ML-1在1964年關閉,總共執行了664小時,陸軍在1965年終止了研發計劃。