DT君在今年1月舉辦的全球新興科技峰會，麻省理工學院核能實驗室負責人、核反應堆專家Lin-wenHu將發表主題演講。
就在剛剛過去的2017年12月，核反應堆迎來其誕生后的第75周年。為了慶祝此事，MIT重新啟動了頗具歷史的石墨指數堆，石墨指數堆也成為了教育與研究的新工具。
在這個特殊的時刻，我們獨家專訪了MIT核能實驗室負責人、核反應堆專家胡玲文教授，她也和我們分享了目前全球核能面臨的挑戰和新機遇。
問：如今最火的行業莫過于AI，很多人都義無反顧的投身ComputerScience，核能是一個相對冷門的領域，您當初為何會選擇核能？尤其是作為女性。在核能領域，是否有AI的身影，或者說這個時代最火的技術，在核能領域扮演了怎樣的角色？
胡玲文：大概是在上世紀80年代，也就是我還在讀高中的時候，我開始對核能領域萌生興趣。“核裂變能產生的能量是煤炭化學燃燒的數百萬倍”，這個概念當時深深地吸引了我。而且在那會兒，進入科學與工程行業的女性還很少，所以我十分感激我能有機會在臺灣清華大學學習核工程，然后于1996年在麻省理工學院（MIT）學習核工程并獲得博士學位。
自上世紀世紀60年代以來，核能一直被視為可靠環保的發電能源之一。而目前正在運行的商業核電站大都是上世紀六七十年代時設計的輕水反應堆核電站。對于進一步改善核電的安全性和經濟性、拓寬核電未來的發展空間，以及應對當前嚴峻的全球氣候變化問題來說，研發、展示并推廣更為先進的核反應堆技術至關重要。
目前，許多技術革新都能用于一代反應堆的設計，比如先進的制造工藝，高精的傳感和各種設備，以及更為優化的計算和建模方法。而在我看來，人工智能（AI）技術則有著能顯著降低核電場的運營成本，并提高核電的安全性的潛力。
問：您提出的“次臨界反應堆”相比于傳統核電反應堆有哪些優勢，又有哪些技術挑戰？
胡玲文：建造示范性反應堆所需時間太長，這個問題是新型核反應堆發展目前面臨的主要挑戰之一（從場地選擇和許可文書的處理開始算，這個過程目前至少需要十年以上）。所以，為了加快MIT的一個示范性小型熔鹽反應堆的建設，我的小組提出了亞臨界反應堆的概念。該概念將MIT反應堆作為一個驅動次臨界熔鹽反應堆的中子源，不需要新的場地和新的反應堆許可文書，因而能大大減少建設示范性新型反應堆的時間和成本。
雖然，由于亞臨界反應堆只會模擬反應堆堆芯的一部分，而且從監管部門的角度出發，我們最終可能還是需要建造一個完整的原型示范性反應堆。但是，亞臨界反應堆應該能提供關于新型反應堆設計可行性的早期關鍵數據，進而使開發者能更容易的獲取建設原型堆的資金和批準文書。
問：核能發展的未來在哪？是熔鹽堆、快堆等先進裂變堆，還是具有固有安全性的小型化反應堆，亦或是聚變堆？6種先進堆型中，您認為哪一種可能最先脫穎而出？
胡玲文：未來，我們究竟會使用哪種核電技術取決于具體的區域和實際的需求。小型模塊化反應堆具有安全性高、資本投入低的特點。熔鹽反應堆和其他高溫反應堆則提供了新的燃料循環方案，比現有的輕水反應堆在經濟性上更勝一籌。而快中子增殖反應堆能將核廢料轉化為燃料，進而有效利用鈾資源并將其作為一種長期能源。但所有這些新的反應堆設計都將需要進一步的研究和開發才能被真正投入建設和使用。
圖丨麻省理工學院核反應堆實驗室的大門問：核能發展目前面臨怎樣的挑戰，又有哪些振奮人心的突破？
胡玲文：在我看來，目前核能技術發展所面臨的一個主要挑戰，是如何保持可靠和穩定的研發資金支持以及國際合作。激動人心的是，美國現在開始有民間資金對核技術開發進行投資，而政府也出臺了一些相關支持性的舉措。另外，國際合作也能加速下一代核電技術的發展過程。比如，比爾蓋茨的TerraPower與中國核工業集團公司就開發行波反應堆達成了協議。以及MIT目前正在與中國科學院合作開發熔鹽反應堆。對于像氣候變化和污染這種的全球性挑戰，我相信它們最終只有通過國際合作才能被解決。
以上為DT君與胡玲文教授本次采訪的全文，相信讀者們對胡玲文教授以及她領導的MIT核能實驗室仍十分好奇，而未來全球能源革命的走向同樣是很多人所關心的話題。好消息是，胡玲文教授已經接受了DT君的邀請，將出席本月末于北京舉辦的EmTech全球新興科技峰會，屆時將會為我們帶來更精彩的前沿科技觀點，敬請期待！
MIT重啟石墨堆全程回顧
1942年12月2號，在芝加哥大學StaggField橄欖球場看臺下，諾貝爾獎獲得者恩利克·費米（EnricoFermi）率領實驗團隊首次實現了可控鏈式核反應——這標志著核紀元的開端，也為首個原子彈與首座核電反應堆的發展奠定基礎。
75年后，為了紀念芝加哥一號堆（CP-1）首次臨界，MIT在周六重啟了與芝加哥事件同樣具有劃時代意義的一座裝置。MIT的次臨界實驗設施與CP-1反應堆研發以及自持鏈式核反應一樣具有里程碑式意義。
圖丨核科學與工程系及核反應堆實驗室共同慶祝CP-1實現人類首次鏈式核反應75周年。與MIT石墨指數堆相同的反應堆級石墨被制成紀念品。這次紀念可不僅僅是走走過場。研究人員重啟了一個叫做石墨指數堆的裝置，它始建于1957年，未來幾年，MIT的學生將用它做次臨界實驗，在未來新型反應堆的設計研究上，它也將成為獨特而有價值的研究工具。
該裝置是由純石墨（鉛筆芯材料）制成的大立方體狀堆，上面留有插入鈾棒的鉆孔。天然鈾棒的輻射劑量很低，它很安全可以直接裸手去拿。1942年，費米和同事就是這樣干的，雖然他們也有防護手套。
費米的反應堆實驗之后的幾十年內，美國大學和國家實驗室建造了20多個類似的石墨堆來做基礎研究與教學。但隨著時間推移，它們大多都被處理掉了。MIT的這個堆只有費米反應堆的一半大，但卻是后建石墨堆中最大的，而且保留了下來。但它已經被遺忘并閑置多年，直到去年才被MIT核科學與工程系邁克爾·肖特（MichaelShort）教授“重新發現”。
12月2號，斯密斯教授在MIT核反應堆實驗室向45位嘉賓介紹石墨指數堆的歷史。
當了解到該裝置還保存完整時，核科學與工程教授科爾德·斯密斯（KordSmith）感到很驚訝。它表面有金屬面板保護，看上去像一個廢棄的儲藏柜，路過的師生根本不會意識到它的存在。斯密斯和他在核科學與工程系的同事，以及核反應堆實驗室主任大衛·蒙克頓（DavidMoncton）迅速制定了一個重啟計劃，以紀念反應堆開創性實驗75周年。1957年，MIT核科學與工程系學生理查德·納普（RichardKnapp）在他的學士論文中設計了該反應堆系統。
目前，該裝置的30噸石墨和2.5噸鈾已經全部清理并恢復完畢，最后一塊鈾在12月2號也儀式性地裝載完畢。這一儀式邀請了45名教師、學生和嘉賓共同見證，時間剛好是芝加哥反應堆完成的時間，當時的人數也是45人。
據史密斯介紹，隨著核工業迅速從石墨堆轉向輕水堆、重水堆與鈉冷堆，MIT的次臨界石墨堆最終被淘汰。有關石墨系統的實驗與核工業關聯不大。這些裝置都以石墨（或水）作為慢化劑，將輻射源放出的中子的速度降低到原來的百萬分之一。然后，熱中子與其它鈾原子相互作用并形成自持鏈式反應，即中子通過撞擊鈾原子釋放更多中子，新的中子又形成一系列碰撞。CP-1的臨界是通過插拔控制棒控制的?？刂瓢粲涉k制成，可以吸收中子并中斷反應。
圖| 站在石墨指數堆前的科爾德·斯密斯和邁卡·蓋爾。石墨堆將作為學生的教學與研究工具如今，新一代核反應堆有很多前沿設計，包括非能動冷卻系統和不停機更換燃料的設計。這些設計開始重新使用石墨，所以該反應堆再一次成為有用的研究工具。它可以讓學生們親手處理核燃料，還能更輕易的接觸到反應堆。MIT雖然有滿功率的研究型反應堆，但它幾乎常年運行并產生6MW熱能。研究型反應堆上的實驗可以進行新型燃料棒包殼或監控儀器的研究，但一年只能實驗一次。
據史密斯介紹，學生們將能夠在石墨指數堆上進行安裝、運行實驗，并在幾小時或幾天內得到結果。石墨堆的使用有望激發學生的興趣，并為在MIT研究性反應堆上做前沿性實驗做好準備。
“過去這些年，石墨作為反應堆媒介已經來來回回啟用又棄用多次，”斯密斯說，但現在“我們正在重生。”即使是今天，核反應釋放的中子如何散射通過石墨的晶體結構，仍具有重要研究價值。斯密斯說，最近有人提出了新的物理模型來描述這些相互作用，我們希望使用石墨堆“來設計實驗去驗證這些新的理論模型。”
斯密斯認為，除了能幫助研究新的反應堆、燃料和包殼類型，對核工程專業的學生而言，石墨堆和MIT的研究堆還將成為有價值的教育工具。“我們傾向于培養善于開發計算算法和模型的學生。但如果不能對比自己的計算結果，你會以為自己的模擬是完美的。”然而，在現實世界中，實際測量通常不會與預期完美符合，懂得這些差別才有助于提升理論模型。
