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全球視野 | 新的核燃料包殼涂層誕生！為反應堆運營商每年挽回數億美元損失

2017-12-20 10:56:50 作者：本網整理來源：《腐蝕防護之友》分享至：

核科學與工程學副教授 MichaelShort 與合伙人 Bilge Yildiz、Matteo Bucci 和 Evelyn Wang 幾位教授以及MIT（麻省理工學院）核反應實驗室、西屋電氣公司的涂料技術研究項目 --在輕水反應堆（LWRs）里改變燃料包殼的性能——得到了 Exelon Generation 公司的資金支持。

四個已知的難題影響了 LWR 燃料包殼的安全運作：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。磨損可能會導致燃料包層被磨穿，而沉積物和吸氫可能造成腐蝕性燃料故障。最后，“沸騰危機”是當冷卻劑沸騰，即所謂的“次冷核心沸騰”由正常起泡模式轉變成膜態沸騰時，會形成的一層蒸氣隔離層，阻隔燃料，造成熱轉移惡化。

上述四個難題能夠且已經造成了燃料包殼故障，導致放射性物質進入冷卻液，反應堆運營商每天花在停機整修的費用超過 1 百萬美元。MIT 項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行涂層涂覆以及進行微 / 納米幾何修飾，在三年內減少或消除所有問題。研究團隊將為當前在用的鋯合金燃料包層設計一組涂層和表面改性方案，可以同時減少或預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。

該項目計劃只用三年時間就從實驗室測試轉入商業運作，時間之短前所未有。因為大多數新的反應堆一般都需 10到 15 年時間。

在 2019 年之前，MIT 團隊將和燃料供應商西屋電器公司以及國家最大的核運營商 Exelon Generation 一起在美國的一個商用反應堆上測試并找到能夠商業化且最合適的涂層。項目聚集了來自 MIT核科學工程學院、材料科學工程學院、機械工程學院以及 MTI 核反應堆實驗室的眾多研究人員。

資金用于先進核能量系統中心的研究，這是 MIT 能源項目的八個低碳能源中心之一，Exelon 公司于 2016 年加入，提供了針對氣候變化的關鍵性技術。

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