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研究人员开发核燃料包壳涂层

作者:   |  发表于:2017-08-01   |  关键词:,

核科学与工程学副教授Michael Short与合伙人Bilge Yildiz、Matteo Bucci 和 Evelyn Wang几位教授以及MIT(麻省理工学院)核反应实验室、西屋电气公司的涂料技术研究项目--在轻水反应堆(LWRs)里改变燃料包壳的性能--得到了Exelon Generation公司的资金支持。

四个已知的难题影响了LWR燃料包壳的安全运作:包括格栅磨损和异物磨损,多孔腐蚀沉积物的积聚,吸氢和沸腾危机。磨损可能会导致燃料包层被磨穿,而沉积物和吸氢可能造成腐蚀性燃料故障。最后,“沸腾危机”是当冷却剂沸腾,即所谓的“次冷核心沸腾”由正常起泡模式转变成膜态沸腾时,会形成的一层蒸气隔离层,阻隔燃料,造成热转移恶化。

上述四个难题能够且已经造成了燃料包壳故障,导致放射性物质进入冷却液,反应堆运营商每天花在停机整修的费用超过1百万美元。MIT项目意在找到一种可一次性解决上述四类问题的可行性方案,包括工程包层表面进行涂层涂覆以及进行微/纳米几何修饰,在三年内减少或消除所有问题。研究团队将为当前在用的 锆合金燃料包层设计一组涂层和表面改性方案,可以同时减少或预防未知沉积物和吸氢的形成,提升包层对抗异物磨损的硬度,加大临界热通量。

该项目计划只用三年时间就从实验室测试转入商业运作,时间之短前所未有。因为大多新的反应堆一般都需10到15年时间。

在2019年之前,MIT团队将和燃料供应商西屋电器公司以及国家最大的核运营商Exelon Generation一起在美国的一个商用反应堆上测试并找到能够商业化且最合适的涂层。项目聚集了来自MIT核科学&工程学院、材料科学&工程学院、机械工程学院以及MTI核反应堆实验室的众多研究人员。

资金用于先进核能量系统中心的研究,这是MIT能源项目的八个低碳能源中心之一,Exelon公司于2016年加入,提供了针对气候变化的关键性技术。



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