小型反应堆承担日益沉重的培训任务
近畿大学位于大阪府东大阪市的教学用反应堆，热功率最高仅为1瓦，不及一支蜡烛火焰。该校称，每年维持反应堆运行约需2亿日元，而企业使用费和政府培训补贴合计仅带来约600万日元收入。现在，必须更换铀燃料，这可能带来一笔高得多的开支。
目录
这是日本目前唯一仍在运行的大学反应堆；另一座尚存的设施位于京都大学，目前暂时停运。2024财年，近畿大学有250多名学生接受培训。企业也利用该反应堆开展癌症治疗研究，以及与核设施拆除相关的实验。
日本和美国于2022年9月承诺，将把反应堆使用的高浓缩铀换成低浓缩铀，并将现有燃料运回美国。改造预计耗资数百亿日元，近畿大学预计将承担部分费用。
在福岛第一核电站事故后多年致力于降低核能依赖之后，日本如今正转向更多利用核电。与此同时，日本也需要能够安全拆除老旧反应堆的人才。然而，文部科学省数据显示，核能相关大学院系和专业的入学人数从1994财年的579人降至2024财年的177人。
学生如何在0.01瓦功率下学习
8月，约20名福井工科大学学生在近畿大学原子能研究所参加培训。他们观察控制面板，练习使核链式反应进入稳定状态。
读数达到0.01瓦时，一名参加练习的学生报告说：
0.01瓦。我们达到临界状态了。
临界状态意味着每一代核裂变产生的中子足以维持下一代裂变。在受控反应堆中，操作人员可以让反应维持在稳定水平。在这里，学生只在反应堆最高热功率的百分之一时就达到了临界状态。
这项练习让学生把计算与仪器、控制操作和实际链式反应联系起来。如此低热功率的反应堆无需发电，也能讲授反应堆运行原理。
近畿大学原子能研究所教授若林源一郎介绍了培训的目的：
我希望学生了解什么是核能，以及如何安全地利用它。
近畿大学的反应堆设施指南称，控制台设在反应堆室旁的房间内，其设计便于学生在培训中进行启动、停堆和功率调节操作。
教学用反应堆如何运行
UTR-KINKI反应堆高约2米，直径约4米。它的功率极低，因此常被称为零功率反应堆。反应堆用水减慢中子，并利用堆芯周围的石墨将部分中子反射回燃料区。
较慢的中子有助于维持铀燃料中的裂变反应。石墨有助于保留反应所需的中子，操作人员则可以通过控制棒调节反应。近畿大学列出的反应堆功率控制仪器包括5个中子探测器和4根控制棒。
堆芯含有12块由铀铝合金制成的扁平燃料元件，分为两组，每组6块。这种紧凑布局适用于实验和培训，而非商业核电站所需的大规模热量生产。
近畿大学称，该反应堆的残余伽马辐射活度极低。其屏蔽设施允许人员在反应堆运行期间进入反应堆室，室内也会进行辐射监测。因此，学生除了学习反应堆物理，还会学习辐射防护：即使功率很低，屏蔽、监测和受控进出仍是工作的一部分。
六十多年来开放共享
近畿大学的研究所沿革称，UTR-KINKI是日本首座私立大学反应堆。其发展历程从1960年研究所成立开始，之后又增建设施，拓展了研究用途。
- 1960年4月：近畿大学成立原子能研究所，开展研究与教育。
- 1960年8月：反应堆安装获批。
- 1961年11月11日：反应堆首次达到临界状态，热功率为0.1瓦。
- 1974年10月：最高热功率提高至1瓦。
- 1984年1月：增设小动物辐照、中子照相和扩展垂直辐照设施。
- 2022年9月27日：日本和美国宣布承诺改换反应堆燃料。
中子照相利用中子观察物体内部，类似于X射线图像利用另一种辐射形式呈现内部结构。辐照设施则让研究人员能够在受控条件下对样品进行辐射照射。
大阪、神户、名古屋和九州等大学的学生也会使用近畿大学的反应堆开展教育和培训。研究所还为教师和公众举办研讨会及讲座。因此，它服务的范围并不限于本校学生。
设施繁忙，直接收入却很少
除检查和其他维护工作外，近畿大学每年运行反应堆约130天。除大学课程外，企业用户开展的项目涵盖癌症治疗相关研究，以及核设施退役工作的模拟。
若林谈到紧张的日程安排时说：
（忙得）几乎没有休息日。
该校估算，每年维护和安保费用约为2亿日元。企业使用费与政府实训补贴合计约600万日元，仅相当于所列年度费用的约3%，近畿大学还需从其他收入中承担约1.94亿日元。
这些数字说明，培训日程排得满满当当，财务压力仍可能很大。该反应堆服务多所大学的学生，也支持外部研究，但大部分经常性开支由近畿大学承担。规模大得多的改造项目还将叠加在这笔持续支出之上。
铀燃料为何必须更换
近畿大学使用的高浓缩铀最初由美国提供。出于对其可能被用于核武器的担忧，美国希望收回这批燃料。浓缩是指提高铀-235的比例；这种铀容易维持裂变链式反应。低浓缩燃料中铀-235的比例低于高浓缩燃料。
美国国家核安全管理局（NNSA）和日本文部科学省在2022年9月的公告中阐明了这项承诺。双方同意将UTR-KINKI改用低浓缩燃料，并将其所有高浓缩铀运回美国。
NNSA称，京都大学临界装置中的高浓缩铀被移除后，近畿大学便成为日本最后一座使用高浓缩铀的研究反应堆。这项协议是更广泛减少可用于核武器的核材料行动的一部分。
改造后，现有燃料将被安全运往美国，以便稀释为低浓缩铀、进行其他处置，或两者兼行。稀释是指将高浓缩材料与含铀-235比例较低的铀混合，从而降低其浓度。
时任NNSA局长吉尔·赫鲁比在签署仪式上谈到双方合作时说：
我们珍视与日本的密切双边关系，并期待在未来几年宣布完成这项最新承诺。
安全承诺背后的巨额账单
改造预计耗资数百亿日元。近畿大学预计需要承担部分费用，这将给该校带来年度运营赤字之外的另一项财务挑战。更换燃料后，反应堆仍需适用于教学和研究任务。
目前尚未公布确切的改造完成日期或最终费用分摊方案。赫鲁比2022年的声明称，预计将在未来几年完成，但公告没有给出明确期限。
NNSA宣布与近畿大学达成协议时，还介绍了规模更大的相关计划。2022年早些时候，美国总统乔·拜登和日本首相岸田文雄宣布，将从日本三座研究反应堆中移除超过30公斤高浓缩铀。
当时，NNSA材料管理与最小化办公室称，已在全球完成108座研究反应堆和医用同位素生产设施的燃料转换，或确认其停运。该办公室还报告称，已移除或确认处置近7,275公斤可用于核武器的核材料。
近畿大学面临的挑战，正处于安全目标与教育经费的交汇点。两国政府已承诺移除现有燃料，而要继续开展实训，就必须让大学能够负担替换方案。
学生减少，培训场所也在减少
日本大学曾设有6座教育用反应堆，如今仅剩两座。京都大学的反应堆暂时停运后，近畿大学成为唯一仍在运行的大学设施。京都大学的实训预计最早要到下一个财年才能恢复，但尚未公布具体日期。
文部科学省数据显示，2024财年核能相关院系和专业的入学人数为177人，低于1994财年的579人，减少了402人，降幅约69%。近期入学人数约为早期数字的31%。
文部科学省依据《学校基本调查》编制的2015年学生统计资料显示，这一下降早于福岛核事故。该资料显示，新生人数在1992财年达到峰值，随后下降；2007财年起有所回升，2011年地震和灾害后又再次减少。
同一份资料显示，在校生总人数于1994财年达到峰值。新生人数统计的是某一年入学的学生；在校生总人数则包括已开始学业、尚未毕业的学生。这两项指标有助于从不同角度了解人才培养规模的萎缩。
若林警告，能否接触实际运行的反应堆，可能影响未来专业人才选择在哪里求学：
如果教育用反应堆消失，年轻人可能会转而去海外求学。
拆除反应堆也需要专业人才
日本转向更多利用核能，需要了解反应堆运行和辐射安全的人才。老旧设施也需要专业人员规划并实施退役工作，也就是安全地结束电站运行，并处理其结构和放射性材料。
早稻田大学环境经济学与政策学教授松冈俊二表示，教育用反应堆的实践经验对商用核电站运行和退役工作都很重要。
松冈还呼吁大学将技术培训与公共责任结合起来。他表示，大学需要：
展示反应堆运行方式的透明度，增进公众对其社会价值的理解，并培养愿意与社会沟通、积极参与社会的核能专业人才。
近畿大学已经将这项工作的多个环节汇集在一起：学生学习反应堆控制，企业测试与设施拆除相关的方案，学校开展公众教育项目。该校面临的资金问题，关系到这些活动能否持续，也关系到燃料更换这一国际承诺的落实。
核心问题是，如何为一座服务对象超出运营机构自身的设施筹资。若林正在争取更多政府支持。目前收入仅能覆盖维护和安保费用的约3%，而一笔巨额改造开支又即将到来，因此这项诉求关系到日常运行，也关系到反应堆能否改用其他燃料继续开展教学。
要点
- 近畿大学位于东大阪的反应堆是日本目前唯一仍在运行的大学反应堆，2024财年培训了250多名学生。
- 年度维护和安保费用约为2亿日元，企业使用费和政府培训补贴合计约600万日元。
- 日本和美国于2022年9月承诺更换反应堆中的高浓缩铀，并将现有燃料运回美国。
- 改造预计耗资数百亿日元，近畿大学预计将承担部分费用。
- 核能相关大学院系和专业的入学人数从1994财年的579人降至2024财年的177人。
- 该设施为反应堆运行、研究和退役相关工作提供培训。
