2020年07月23日 | DOE资助6500万美元支持先进核能技术研发

美国能源部（DOE）宣布资助 6500 万美元用于支持国家实验室、高校和企业联合开展核能基础研究、交叉技术开发和基础设施领域的创新核能技术研发项目，资助将通过核能大学计划、核能使能技术计划和核科学用户设施计划为核能相关研究提供支持，具体内容如下：

1、核能大学计划

通过核能大学计划（NEUP）资助5500万美元用于5个主题领域研究工作：

（1）核燃料循环研究，主要内容包括：使用高能X射线技术和拉曼光谱技术在高温下获取熔融盐的结构和动力学数据，以了解其与材料作用的物理和化学性质关系，以指导研发高性能的熔盐材料；开发一种表面络合模型，可以从理论角度解释铀的吸附和还原，从而通过工程屏障系统降低与富铁环境中铀迁移率相关的不确定性；通过研究成分-属性-结构之间的关系，开发和优化高耐用度且易于处理的磷酸盐基玻璃材料；建立一个核反应热力学自洽数据库，系统描述放射性同位素在矿物/水界面的吸附作用机制，以指导核废料处置技术的研究开发；研究高温高离子强度下核反应堆辐射屏蔽材料的辐射蠕变规律；结合材料行为模型，开发一种整合线性和非线性超声波的表征技术来表征耐事故燃料包壳涂层材料的物理活性性质；用超声波喷雾法制备干式核燃料和核废料贮存罐用的柔性硬质陶瓷涂层材料；基于高通量计算平台开发预测模型用于研究含氟熔融盐的热化学和热物理性质；研究氮化铀燃料与液态铅、铝形成奥氏体合金的化学相互作用和相容性；熔融盐中相平衡和裂变产物溶解度的混合热力学第一性原理计算研究；开发氧化镓肖特基二极管探测器用于测量熔融盐锕系元素浓度；用于提高存储库性能的无机微纤维增强工程屏蔽材料的多尺度和多物理场建模；开发多功能激光加工维修技术来减轻焊接不锈钢的点蚀和应力腐蚀开裂；开发和评估各种各样的表面喷丸处理方法，以及混合表面处理方法，以减轻用于核燃料干法存储的不锈钢罐中氯引起的应力腐蚀开裂；开发用于乏燃料存储罐的新型SiOCN（H）涂层。

（2）核能基础研究，主要内容包括：利用Modelica公司开发的新型热能储存（TES）模型模拟研究多效蒸发器和联合循环燃气轮机系统的模型，研究利用核热能从盐水中生产应用水方法；对现有的反应堆试验和运行数据进行计算机仿真分析，同时对反应堆运行的瞬态温度进行监测，以评估反应堆反应速率的潜在影响因素；对由中子驱动的先进核能反应堆（如气冷堆、熔盐堆等）的热能散射数据进行采集和评估。

（3）先进核能建模与仿真，为核电厂网络风险评估设计开发一个灵活的仿真环境，以支持网络防护架构的设计；球床反应堆堆芯围筒旁流实验和数值模拟研究；球床反应堆流动与传热的计算流体动力学分析；将Modelica公司开发的新型热能储存（TES）模型与正在进行的核能-可再生能源混合能源系统（NRHES）建模工作相结合，以对比新混合能源系统与单纯的核能基荷电力优劣势。

（4）反应堆概念原型的研发和示范，主要内容包括：高温气冷堆进气事故中自然循环建立时间及影响因素分析；制定适合于人口稠密地区部署的微型反应堆的选址标准；针对小型模块化反应堆设计并建造一个紧凑型的蒸汽发生器（CSG）以提高反应堆经济性；不锈钢在模拟压水堆一回路异常水化学条件下的应力腐蚀敏感性研究；用于含氯熔盐快堆的新型镍基合金研发；评估微型堆在分布式发电应用中的机遇和挑战；轻水堆一次冷却剂水化学性质对不锈钢的腐蚀影响研究；针对小型模块化反应堆开发新型的增强自动化控制方法，提升运营效率、降低成本；开发一种基于人工智能的故障检测工具，以减少核电厂中人为因素的错误几率，改善运行和维护，降低核电厂成本。为三结构各向同性（TRISO）颗粒燃料缓冲层开发一个辐照行为预测模型。

（5）研究型反应堆设施建造和改善，主要内容包括：推进核材料和堆芯传感器的研究；吸引和培养下一代具有核能背景的高素质劳动力；对核材料进行快速、准确的热力学和动力学研究；研究在真实负荷条件下高温气冷堆材料的实时微观结构演变；建立一个新的原位、纳米尺度的结构、成分和缺陷演变检测系统，以原位表征不同应力下辐照材料微观结构变化；对爱达荷州立大学的Aerojet General Nucleonics 201型反应堆进行改进，减少失效概率，提高反应堆的整体可靠性和安全性；对麻省理工学院研究反应堆现有的应急电力电池系统进行更新；对普渡大学1号反应堆的换热器和相关水处理系统进行更新升级，以确保反应堆的安全、可靠连续运行；犹他大学TRIGA反应堆的冷却系统替换，以提高反应堆性能和效用，满足反应堆在满功率下运行更长时间，提高安全性和运行可靠性。

2、核能使能技术计划

通过核能使能技术（NEET）计划资助近500万美元用于国家实验室和大学联合开展的5个交叉研究项目，主要研究内容包括：开发和演示一种新型脉冲热断层成像技术，用于无损检测3D打印制造的核反应堆部件材料；开展一套用于传感器分配和校准的数据分析方法，以解决如何在核设施中分配传感器组的问题；整合先进的传感器和数据科学的分析技术，推动核电站的在线监测和预测性维护，并提升核电厂的性能；利用两座大学研究堆构建和测试基于光纤的伽马温度计（OFBGT），并开发相应的方法来处理由OFBGT产生的数据；集成可溶性载体、拓扑优化和微结构设计等方法，以大幅降低激光粉末3D打印制造的核电站关键组件的生产和后处理成本。

3、核科学用户设施计划

通过核科学用户设施计划（NSUF）资助660万美元用于2个国家实验室、3个大学和1个企业主导的项目，主要研究内容包括：制造非侵入式和空间分辨的传感器；动力学和微结构硬化建模、多功能光纤传感器和增材制造学科的融合基础、试验中子和离子辐射测试、核设施材料辐照后检测、同步辐射高性能新型强光源设计开发，以及通过NSUF设计和分析实验的技术援助。