美大学获赠510万美元用于推进核能建设

2022-07-19 10:52    核工程与核技术

工程学院的核工程和放射科学系已经收到了510万美元的资金,用于推进核技术的三个项目。


工程学院的核工程和放射科学系已经收到了510万美元的资金,用于推进核技术的三个项目。

该系还正在合作开展美国能源部支持的74个项目中的另外三个项目,总金额为6100万美元。

更小、更坚固的热交换器

UM的最大项目--由综合研究项目计划资助400万美元--集中在紧凑型热交换器上,它将把热量从核反应堆转移到直接使用热量或将其转化为电能的系统。它们比传统的设计要小得多,因此成本也低。

用于制造紧凑型热交换器的扩散粘合工艺涉及到将有槽的板块堆叠在一起并将其压紧,使槽形成通道。这种新的制造技术创造了大量的小通道,使金属和受热流体之间的接触最大化,比传统的热交换器允许更多的热量通过。

然而,高温削弱了板块之间的结合,将热交换器限制在较低的温度下,并消除了因使其变小而获得的收益。这个项目的目标是提高对粘合过程的认识,以便在高温下实现强粘合。

"通过汇集来自全国各地的顶尖专家,这个项目的研究将提高我们制造低成本和高效热交换器的能力,从而降低与核能相关的总体成本,"该项目主要研究人员、核工程和放射科学教授、核工程和放射科学系主任Glenn F. and Gladys H. Knoll说。

UM学院的另一位贡献者是核工程和放射科学教授Fei Gao。该项目包括威斯康星大学、爱达荷国家实验室、阿贡国家实验室、电力研究所和工程公司MPR的合作者。

更好的反应堆物理学建模

在核能大学合作项目的60万美元资助下,核工程和放射科学助理教授Brendan Kochunas将领导一项工作,为核能高级建模和模拟项目下开发的软件工具加快中子物理的建模工作。

确定中子在反应堆中的分布对于理解能量输出至关重要,包括如何提升能量和如何关闭能量。

Kochunas和他的团队将专注于开发新的模拟方法,以SPn理论为基础应用于先进的核技术。对有近60年历史的SPn方法的重新关注部分来自于最近的理论突破,这些突破提高了该方法的准确性。

"Kochunas说:"这让我很惭愧,我对有机会领导一个杰出的研究团队开发下一代的SPn方法感到很感激。

如果成功的话,新方法可以大大减少先进反应堆的设计周期,并导致更安全的设计。UM学院的其他贡献者包括核工程和放射科学副教授Brian Kiedrowski,以及机械工程和数学教授Krishna Garikipati。该项目包括阿贡国家实验室、橡树岭国家实验室和海军核实验室的合作者。

了解反应堆部件是如何退化的

在核能大学合作项目50万美元的资助下,核工程和放射科学的名誉教授Gary Was和副教授Kevin Field领导了一项关于辐射损害如何通过蠕变演变的研究,这可能会影响核反应堆核心的所有部件,从而缩短核电站的寿命。

加上反应堆堆芯中的热量和中子辐射,机械应力导致金属部件通过一个被称为蠕变的过程慢慢变形。由于这些促成因素,蠕变是非常难以评估的,而且传统的测试不能独立评估它们。这个项目将使用离子束实验来发展对每个单独因素如何影响蠕变的理解,这将为开发抗蠕变合金提供指导方针。

"热和辐照蠕变是能够限制核电站长期持续运行的变形机制,"Was说。"然而,使用中子束的传统辐照蠕变测试涉及高成本和长周期"。

离子束的优势在于它们可以更快地产生辐射损伤,并且通过额外的计算机建模和模拟,它们使工业界能够预测蠕变损伤何时以及如何发展。虽然有数据可以对当前反应堆的辐射蠕变进行预测,但该项目将产生数据和对辐射蠕变的理解,适用于先进反应堆的应用,而这些数据在很大程度上是缺乏的。

UM学院在这项工作上的其他贡献者是核工程和放射科学教授Fei Gao和Priyam Patki,他是UM的前博士后研究员,目前是英特尔公司的工艺工程师。

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