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新型保护层让核燃料棒更安全

由美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)带领的一个研究团队,为核燃料棒研制了一种具有更高安全性能的保护层。图为核燃料棒发出的切伦科夫辐射产生的迷人蓝光。(ORNL)

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【大纪元2018年05月15日讯】(大纪元记者晨曦编译报导)近期,由美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)带领的一个研究团队,为核燃料棒研制了一种具有更高安全性能的保护层。

该保护层使用一种铁、铬及铝合金的全新材料,当有事故发生时,比如全厂断电,它能够给反应堆的操作人员提供更多的应对时间。

在过去的60年中,民用核电站的燃料棒都被包裹在锆合金制成的保护层中。将锆作为首选的基础金属始于1950年代的海军上将里科夫(Hyman Rickover),他对核技术进行研究并用其给轮船和潜艇提供能源。他选择的这种镀层以及给船只供电的轻水反应堆,后来被核能工业所采用,并在全球范围内主导该行业。

锆基本不吸收驱动核反应堆的中子,因而作为燃料的保护层是可以的,但前提是反应堆工作正常。如果反应堆失去了冷却水,锆却只能雪上加霜。

ORNL核工程师泰若尼(Kurt Terrani)解释道,在反应堆堆芯中,有20至40吨的锆。在高温下,锆会与蒸汽发生反应,从而释放大量的热量和氢。

在通用电气公司的资助下,泰若尼团队的任务是研制一种不含锆的合金保护层,当有事故发生时,只产生尽可能少的氢,但在性能上又不逊色于当前使用的核燃料棒保护层。

泰若尼的团队由各路专家组成,涵盖了核工程、材料科学、辐射效应、腐蚀、热力学及合金加工等诸多领域。新研制的保护层在ORNL的高通量同位素反应堆、爱达荷国家实验室的改进型试验反应堆以及挪威的哈尔登研究反应堆上都进行了测试。

泰若尼表示,其团队在6年时间里找到了这种合金并将其生产出来,这对于核工业而言简直是闪电般的速度。而且其研究和开发工作都已经全部完成,这令团队成员感到相当自豪。

目前,这种新的核燃料棒保护层已经交由该行业进行测试和评估。在今年2月,位于乔治亚州的南方核电公司Hatch核电站的一个反应堆已经使用了该保护层,相关人员后续还计划在其它反应堆中进行安装。◇

责任编辑:朱涵儒

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2018-05-16 3:22 PM
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