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全球視野 | 新的核燃料包殼涂層誕生！為反應(yīng)堆運(yùn)營商每年挽回?cái)?shù)億美元損失

2017-12-20 10:56:50 作者：本網(wǎng)整理來源：《腐蝕防護(hù)之友》分享至：

核科學(xué) 與工程學(xué) 副教授 MichaelShort 與合伙人 Bilge Yildiz、Matteo Bucci 和 Evelyn Wang 幾位教授以及MIT（麻省理工學(xué)院）核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室、西屋電氣公司的涂料技術(shù)研究項(xiàng)目 --在輕水反應(yīng)堆（LWRs）里改變?nèi)剂习鼩さ男阅?mdash;—得到了 Exelon Generation 公司的資金支持。

四個(gè)已知的難題影響了 LWR 燃料包殼的安全運(yùn)作：包括格柵磨損和異物磨損，多孔腐蝕沉積物的積聚，吸氫和沸騰危機(jī)。磨損可能會導(dǎo)致燃料包層被磨穿，而沉積物和吸氫可能造成腐蝕性燃料故障。最后，“沸騰危機(jī)”是當(dāng)冷卻劑沸騰，即所謂的“次冷核心沸騰”由正常起泡模式轉(zhuǎn)變成膜態(tài)沸騰時(shí)，會形成的一層蒸氣隔離層，阻隔燃料，造成熱轉(zhuǎn)移惡化。

上述四個(gè)難題能夠且已經(jīng)造成了燃料包殼故障，導(dǎo)致放射性物質(zhì)進(jìn)入冷卻液，反應(yīng)堆運(yùn)營商每天花在停機(jī)整修的費(fèi)用超過 1 百萬美元。MIT 項(xiàng)目意在找到一種可一次性解決上述四類問題的可行性方案，包括工程包層表面進(jìn)行涂層涂覆以及進(jìn)行微 / 納米幾何修飾，在三年內(nèi)減少或消除所有問題。研究團(tuán)隊(duì)將為當(dāng)前在用的鋯合金燃料包層設(shè)計(jì)一組涂層和表面改性方案，可以同時(shí)減少或預(yù)防未知沉積物和吸氫的形成，提升包層對抗異物磨損的硬度，加大臨界熱通量。

該項(xiàng)目計(jì)劃只用三年時(shí)間就從實(shí)驗(yàn)室測試轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)作，時(shí)間之短前所未有。因?yàn)榇蠖鄶?shù)新的反應(yīng)堆一般都需 10到 15 年時(shí)間。

在 2019 年之前，MIT 團(tuán)隊(duì)將和燃料供應(yīng)商西屋電器公司以及國家最大的核運(yùn)營商 Exelon Generation 一起在美國的一個(gè)商用反應(yīng)堆上測試并找到能夠商業(yè)化且最合適的涂層。項(xiàng)目聚集了來自 MIT核科學(xué)工程學(xué)院、材料科學(xué)工程學(xué)院、機(jī)械工程學(xué)院以及 MTI 核反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)室的眾多研究人員。

資金用于先進(jìn)核能量系統(tǒng)中心的研究，這是 MIT 能源項(xiàng)目的八個(gè)低碳能源中心之一，Exelon 公司于 2016 年加入，提供了針對氣候變化的關(guān)鍵性技術(shù)。

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