綠學院》核能復興七部曲：錘獸二聖！8家新世代核分裂技術公司大評比
在《核能復興四部曲：8家第四代核分裂技術公司之華山論劍》的表格中，你可以輕易看出有三種新世代核分裂技術路線，分別是快中子反應爐、傳統水冷、TRISO燃料。
三種新世代核分裂技術路線
快中子是U-235/U-238大小通吃，傳統水冷是不變應萬變堅持傳統穩健，我們今天介紹第三種技術路線以及其中的錘獸二聖Kairos Power及X-energy公司。
新世代核分裂技術路線三：TRISO燃料
TRISO燃料(Tristructural Isotropic fuel)號稱是當今世上最堅固、最安全的核燃料，僅有罌粟種子大小，常說芝麻大小來形容微不足道，可芝麻還比罌粟種子大三、四倍，用粒形容嫌太大，用沙感覺較傳神。
TRISO燃料像沙，裡面的核心HALEU（註一）就像粉，即鈾碳氧(UCO)，核心外包裹著四層陶瓷材質（多孔碳緩衝層、內層熱解碳、碳化矽 SiC、外層熱解碳），球形已是最強的力學結構，堅硬的陶瓷燃料加上多層超強材料，等於自帶迷你圍阻體(Confinement)，比傳統燃料的抗中子輻射、抗腐蝕、及抗氧化更強，能承受1,600 °C以上的高溫而不熔毀，將放射性分裂產物牢牢鎖死在顆粒內部，堪稱三道伏魔金剛粟。核電廠最大的夢魘就是爐心熔毀，防止放射性物質逸出，得靠燃料、護套、反應爐體、圍阻體建築等聯合深度防禦。萬一這天羅地網都攔不住，洩到廠外，那至少是三哩島級的驚天頭條。而TRISO橫練三昧真火也燒不透的金鐘罩鐵布衫，完全不會爐心熔毀，核電廠的設計自然更精簡瘦身。
當然利弊相生，TRISO鎖住的還有極長半衰期的錒系同位素，可以是埋存萬年的處置，也可作再生核燃料，但這封印太強大了，要從TRISO廢燃料回收有用物質完全不划算，正因如此，TRISO廢燃料中萃取鈽也是困難重重，在防竊限核武擴散的機制上，又加了斷龍石。
八家新世代核分裂技術公司大評比
Kairos Power：谷歌欽點黑馬
華山榜上，若說OKLO及TerraPower是狀元榜眼，那麼探花只能是谷歌欽點的Kairos Power。採用了科技界鍾愛的快速迭代硬體開發模式，在2024年底與谷歌Google簽署了全球首項大規模購電協議，因而聲名大噪。
談起3D列印，很多人腦海就會浮現那超萌公仔或是植牙的皓齒，而Kairos Power可不是小打小鬧玩家家，而是利用大尺度的3D列印來製造建築模板及反應爐的抗輻射屏蔽等。3D列印的碳纖維強化聚合物模板，可將傳統模板製造數週到數月的工期壓縮到幾天，大幅縮短澆置混凝土結構的施工作業，越是形狀刁鑽的模板，3D列印的一視同仁優點更能發揮得淋漓盡致。混凝土品質是七分模板，三分灌漿，模板不只是把混凝土框起來的殼，更直接決定了結構的安全性、耐久性、外觀以及造價，而土建更是傳統核電廠施工最耗時的部分。
核電廠除了巨大的土木施工外，另外最重要的就是核電心臟的核反應爐了，對於厚重的不銹鋼爐體，Kairos Power電子束焊接獨門絕技，品質與精度皆無以倫比，可將原本數天到數週的傳統電弧焊工作，縮短成幾小時，且能一次就完成深度穿透焊接，減少材料缺陷；熱變形極小，無需繁複調整。
這巧妙地結合了最強的熔鹽冷卻與最硬的燃料球兩種成熟技術，創造出全新的安全優勢。位於美國田納西州的Hermes示範爐正在緊鑼密鼓地建設中，是美國半個世紀以來，首個獲得核管會營建許可的非輕水反應爐。2024年起，谷歌便開始廠址篩選與供應鏈動員，目標是在2030年前上線為AI資料中心供電。谷歌已提供了關鍵的保證訂單，預計2026-2027年Hermes將完工並展示發電能力，便可進入大規模商業部署。
Hermes對眾女士言，可能是頂級的愛馬仕名牌，但希臘神話中其實是輕巧飛速的眾神信使，常壓熔鹽冷卻省去厚壁管路和龐大圍阻體，整體系統自然輕巧，3D列印及電子束焊接讓關鍵的建廠工程更靈活工期更壓縮，比起其他競爭對手自然飛速，天下武功唯快不破，再度見證。
儘管有谷歌加持，Kairos Power預計在 2030 年商轉的路上，仍有待克服技術與供應鏈障礙，冷卻鹽需要高純度的Li-7和鈹，全球Li-7 的供應向來高度依賴俄羅斯與中國大陸，美國重建的自主產能、鈹毒性的嚴格環安衛管控等，都是待考驗的重大挑戰。
雖然TRISO燃料的製造技術相對成熟，但上游原料HALEU的產能缺口仍是懸在頭上的利劍。要知道，HALEU相當於製藥產業上游的原料藥，各燃料廠商進貨後再加工製成各種劑型的核燃料，一旦HALEU缺貨，就可能是決定核能復興成敗的關鍵。以第四代核能需要的HALEU，基本上美國產能是掛零，目前美國的HALEU或是從核武用的高濃縮鈾稀釋，或由核廢燃料中回收，也僅夠這些公司初步啟動，真正大規模商轉時，商業化供應鏈一定要起來，只要美國能源部的HALEU量產計畫（註二）進度落後，將直接導致Kairos Power斷糧。
X-energy：重工選擇
電商之王Amazon與化學大帝Dow共同選擇了X-energy，是目前高溫氣冷反應爐(High Temperature Gas-cooled Reactor, HTGR)的領跑者，X-energy 的戰略是汽電共生，同時提供重工業高溫製程熱蒸氣與電力。X-energy的一大特點就是氦氣冷卻，不會與任何物質發生化學反應，也不會燃燒，且能在750 °C 的高溫下運作，並提供565°C以上的蒸汽，傳統BWR/PWR僅約300 °C，在數兆美元的工業供熱市場中X-energy將會橫著走。
2025年是X-energy資金最充裕、落地最快的一年。繼2024年Amazon Web Services (AWS)宣布投資X-energy後，2025年雙方已鎖定首批部署計畫，在2030年代初期為AWS數據中心提供超過5 GW的電力。這解決了X-energy的長期訂單問題；X-energy與Dow合作的美國德州Seadrift 廠區項目，已完成主要工程設計，將是全球首例為石化廠提供高溫蒸汽的商用小型儲能，預計每年可減少44萬噸的碳排放。
就中子減速劑來說，Hermes也用石墨但主要靠氟鹽減速，但高溫氣冷反應爐則完全用石墨（傳統水冷式反應爐的減速劑是水）。這不是普通的鉛筆芯石墨，而是需要極高純度、能承受高中子輻射的核能級石墨，全球供應商屈指可數，隨著各國許多高溫氣冷反應爐計畫啟動，產能堪慮。石墨品質也是高溫氣冷反應爐審查的重點，任何材料認證的延遲都會拖累工程的進度。
比起Kairos Power的燃料供應外包，X-energy有自己的燃料工廠，這是北美首座商業規模的TRISO燃料廠，確保了自身的燃料供應安全。但燃料廠所需的原料HALEU，是包括Oklo、TerraPower、Kairos Power、X-energy共同的軟肋，若HALEU量產延宕，燃料廠也揭不了鍋。
下一篇，我們來整理這八家公司的武力值，並做綜合分析。
（註一）依U-235的濃化(Enrichment, (U-235)/(U-235 + U-238)%)程度，以20%為界，分為低濃縮鈾(Low Enrichment Uranium, LEU)及高濃縮鈾(High Enrichment Uranium, HEU)。高濃縮鈾主要是軍事用途，向來都是嚴格列管的國安重點，武器級的更是濃化到90%以上。民間核能發電的標準燃料用的低濃縮鈾為3~5%，而新型的核燃料高質低濃縮鈾HALEU則是5~19.75%，避開軍事用紅線。若說低濃縮鈾是啤酒，HALEU便是葡萄酒、清酒、女兒紅，高濃縮鈾是高粱、伏加特、白蘭地，而武器級高濃縮鈾則是藥用及工業酒精。
（註二）當年的限核武擴散政策，基本上廢掉了美國本土的濃化產能，而當今全球商業化生產主要是俄羅斯，因俄烏戰爭，HALEU路美國自己給斷了，所以目前能源部不惜重金補貼企業建立鈾濃化產能，務求在2030年達到HALEU的生產自主。但是濃化業者要的是長期真正的合約，而不是美國政府資助的雞血，燃料支出在核電營運上只算是零頭，濃化產能的投資龐大，而目前的買家只是新世代反應爐，資金還是每家續命的最大底氣，尚且都需要政府的大力支援，公司不可能投入遠超公司規模的燃料生產基礎建設。
作者：王曉中
台大土木系畢業，美西北大學環工輻射博士。縱橫產官學研四十餘年，歷任原能會客座專家、國科會（芝加哥科學組組長、環發會執行祕書）、及美國家研究院、美核能工業界核安專家等，並在台大土木及公衛、成大、中醫大、北科大、政大、淡江、雲科大等授課。業餘耕耘文字，當過數種科技刊物總編，拿下國科會首屆科普文學獎。