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核燃料循环和废物管理综合专业知识的重要性

2024-01-30 09:59     来源:创新新闻网     放射性废物

©shutterstock/德米特里·皮斯特罗夫

弗吉尼亚联邦大学 (VCU) 在解决核工程缺乏多样性方面发挥着带头作用,开发了一个致力于核燃料循环的独特卓越中心。

核燃料循环(NFC)是指在裂变反应堆中使用裂变材料作为燃料所涉及的所有过程和活动。

来自不同背景、生活经历和思维方式的科学家从不同的角度看待这些过程;劳动力的多样性对于科学创新至关重要。

VCU:确保核燃料循环研究的多样性

以核燃料循环和废物管理为重点的核工程缺乏多样性是一个持续的挑战,我们教育和研究培训计划的首要目标是培养一支受过良好教育和多元化的劳动力队伍。

此外,弗吉尼亚州州长 Glenn Youngkin 最近宣布支持至少投资 500 万美元用于先进反应堆设计的核技术创新,因此培养下一代核科学家和工程师非常重要。

弗吉尼亚联邦大学 (VCU)在实现这一目标方面具有得天独厚的优势。弗吉尼亚联邦大学是一所英联邦公立研究型大学,最近被认定为少数族裔服务机构。

另一个主要优势是 VCU 位于弗吉尼亚州中心,与能源部核能国家实验室和核工业有着密切的联系。

第三个主要优势是,弗吉尼亚联邦大学目前是弗吉尼亚州唯一一所提供全套核工程研究生和本科学位的大学,其中包括经 ABET 认证的机械工程学士学位以及单独经 ABET 认证的核工程专业专业机械和核工程硕士和博士学位。

弗吉尼亚联邦大学核工程项目的另一个独特优势是其与弗吉尼亚州附属核公司的独特关系,例如法马通、BWXT、Dominion Energy 和纽波特纽斯造船厂,这些公司为弗吉尼亚联邦大学核工程教师和学生提供第一手、最新的信息。对影响美国核科学和核工业的趋势和利益的最新见解。

凭借这些优势,Phongikaroon 博士最近从能源部综合研究项目获得了 150 万美元,用于开发核燃料循环和废物管理方面的卓越研究、教育和培训中心,以实现先进的反应堆技术。

该中心与历史悠久的黑人学院和大学(弗吉尼亚联合大学 (VUU) 和弗吉尼亚州立大学 (VSU))完全融合,创建了弗吉尼亚州以前从未存在过的独一无二的教育和研究培训项目为实现这一目标,团队将追求以下总体研究目标:

确定核燃料循环经济学最重要的特征;

提高我们描述从勘探到浓缩的重要铀燃料循环操作的能力;

识别反应堆燃料的设计、制造、使用、储存和运输的基本和先进概念;

描述废燃料分离和燃料循环废物管理的基本方面;和

更好地了解核材料检测和核算的基本原理。

为了进一步促进紧密合作,该计划将建立三个交叉领域:

集成建模、仿真和实验的程序;

教育;和

破坏性创新。

中心内的研究领域

Phongikaroon 博士将领导一个由科学家、工程师和经济学家组成的团队来培育创新文化。将在主要学科主题领域(TA)下开展和组织研究活动:

TA1——材料科学与化学;

TA2——中子输运;

TA3——传热和系统;

TA4——核材料定量;和

TA5——工程经济与金融(如图1所示)。

图 1:研究活动支持先进反应堆的 NFC 和废物管理

该团队选择专注于熔盐反应堆(MSR)系统和设计。 MSR 是过去几十年来一些国家和公司所做的大部分工作的基础,这些国家和公司开发了具有热、超热和快中子谱的小型、中型和大型商业可行的 MSR。

因此,对MSR核燃料循环和废物管理的进一步研究将使团队能够改变并过渡到其他反应堆系统和设计。由于其复杂的化学和传输特性,MSR 被认为非常具有挑战性。

结合核燃料循环和废物管理方面的专业知识

三个机构将建立一个研究、教育和培训卓越中心,结合核燃料循环和废物管理方面的深入专业知识,支持先进的反应堆设计。与该中心直接相关的是核化学科学与工程、辐射与健康物理学、同位素分离与检测、中子输运、工业与制造工艺、机械工程以及经济与金融领域的专家。

图 2:NFCWM 总体研究目标、研究主题领域、交叉领域以及全院研究、教育和培训卓越中心与创新环境的课程之间的关系。注:颜色对应于相关研究主题领域。带数字的圆圈代表交叉技术领域(点击放大)

我们未来的劳动力和研究生院潜力将在国家实验室(例如爱达荷国家实验室、橡树岭国家实验室、太平洋西北国家实验室等)和核工业(例如Dominion Energy、Seaborg Technologies、 NuVision 工程等)。

Phongikaroon 博士和他的团队计划在创新环境中提供成功的渠道,实现与研发主题领域和课程相关的拟议总体目标,如图 2 所示。

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