2024 年 7 月，美國加利福尼亞州阿拉米達市的凱羅斯電力公司（Kairos Power）在田納西州橡樹嶺啟動了赫爾墨斯低功率示范反應堆（Hermes Low-Power Demonstration Reactor）的建設工程。這座未來幾年內將完工的設施，不僅是該公司氟化物鹽冷卻高溫反應堆（KP-FHR）核裂變技術的關鍵試驗平臺，其建設過程中積累的經驗還將為同一地點后續更大規模的赫爾墨斯 2 號反應堆（Hermes 2）建造提供重要參考。2025 年 5 月，該項目進入核安全相關組件的施工階段，其中一項核心挑戰便是打造一座高 42 英尺、結構復雜的混凝土屏蔽結構 ——"生物屏蔽層"（bioshield），它將環繞反應堆容器，在運行期間為工作人員提供輻射防護。

突破傳統：模塊化設計與 3D 打印技術的創新融合

傳統核反應堆的混凝土生物屏蔽層多為整體現澆結構，形狀以圓形或方形為主。凱羅斯電力為赫爾墨斯示范反應堆設計的生物屏蔽層則采用模塊化理念，通過將整體結構拆分為多個組件，大幅簡化施工流程。該屏蔽層由四根角柱支撐，四根混凝土面板通過鋸齒形接縫連接，這種特殊接縫設計能有效防止輻射從縫隙泄漏，兼顧了結構穩定性與核安全防護要求。

凱羅斯電力首席技術官兼聯合創始人愛德華?布蘭福德（Edward Blandford）表示："長期以來，凱羅斯一直致力于探索加速核電建設的方法，但在核電行業中，找到高效經濟的建廠方式始終是一大挑戰。" 為實現這一目標，凱羅斯電力最初將目光投向預制混凝土技術，希望以此縮短現場安裝時間，并與美國佛羅里達州杰克遜維爾市的蓋特預制混凝土公司（Gate Precast Co.）展開溝通。蓋特預制混凝土公司數年前完成的一個項目引起了凱羅斯電力的關注 —— 該公司為紐約布魯克林一座高層建筑打造了一系列幾何形狀復雜的預制混凝土窗立面，其模具并未采用傳統木材，而是與美國能源部（DOE）橡樹嶺國家實驗室（ORNL）制造示范設施（MDF）合作開發的 3D 打印碳纖維增強復合材料模具。

巧合的是，橡樹嶺國家實驗室的制造示范設施距離赫爾墨斯反應堆選址僅 15 分鐘車程，蓋特預制混凝土公司順勢促成了凱羅斯電力與橡樹嶺國家實驗室的合作。"我們深入了解了蓋特與橡樹嶺國家實驗室的合作成果，發現其中蘊含著巨大價值。" 布蘭福德指出，"如果只是制造簡單的立方體結構，3D 打印并非高效之選，傳統金屬或木質模具即可滿足需求。但橡樹嶺國家實驗室開發的技術能夠快速生產出傳統工藝難以制造的復雜幾何結構，這正是我們所需要的核心優勢。" 更重要的是，橡樹嶺國家實驗室在大尺寸碳纖維復合材料 3D 打印領域的早期研究已大幅降低技術風險，凱羅斯電力得以直接將其應用于特定場景。