欧洲杯足球竞彩材料科欧洲杯线上买球学与全球核能复兴

核工业是眼睛的“完美风暴”燃料石油和天然气价格接近历史高位,全球能源需求以惊人的速度增加,增加的担忧温室气体(GHG)排放,造成许多负面观察长期使用化石燃料。这些因素的综合导致了日益增长的兴趣在核电行业的振兴美国和世界各地。

许多人惊奇地发现,核能提供了大约20%的电力在美国和全球大约16%的电力。考虑到上述因素,全球超过130个新反应堆项目正在考虑在美国大约25新许可证申请。

欧洲杯足球竞彩材料一直在核工业中扮演了非常重要的作用和应用程序在整个燃料循环;从燃料制造浪费稳定。随着国际社会开始看先进反应堆系统和燃料循环,减少浪费,增加扩散阻力,材料将会发挥更大的作用。欧洲杯足球竞彩许多先进的反应堆概念被评估在高温操作要求使用耐用、耐热材料。欧洲杯足球竞彩

先进的金属和陶瓷燃料被调查各种第四代反应堆的概念。这些包括传统TRISO-coated粒子,先进的合金燃料对于深度烧伤的应用程序,以及先进欧洲杯猜球平台inert-matrix燃料。为了减少废物和遗留材料、燃料后处理操作正在接受调查。欧洲杯足球竞彩先进材料,继续提供欧洲杯足球竞彩一个重要的贡献在关闭燃料循环的稳定相关的低级和高级浪费在高度耐用水泥,陶瓷,眼镜。

除此之外裂变能量应用,聚变能将要求先进材料能够承受高温等离子体系统的极端环境。欧洲杯足球竞彩聚变反应堆可能取决于锂陶瓷产生氚燃料聚变等离子体,在高温合金或陶瓷将包含热等离子体和控制。同时,合金、陶瓷和ceramic-related流程继续寻找应用程序产生的废物和副产品的管理这些过程。

核能燃料和包层

先进材料扮演了重要欧洲杯足球竞彩的角色在一代的电力从核裂变产生的热量由放射性衰变和特殊应用。陶瓷燃料(名义上UO₂或Pu-U混合氧化物(氧化物)燃料)提供较高的熔化温度,化学兼容包覆材料,提高了耐腐蚀,尺寸稳定性结合裂变产物保留在辐照。欧洲杯足球竞彩这些陶瓷的性质提供了增加安全系数对金属燃料,甚至用金属的高导热性和易于制造。

UO生产多种处理技术已经成功₂年青一代燃料一样井₂啊₂,各种组合的混合氧化物。所有这些二氧化碳具有面心立方晶体结构没有相变从室温到他们的熔点(> 2450°C)。相变及其相关体积变化在这些陶瓷等脆性材料通常导致局部应力,会导致开裂。欧洲杯足球竞彩无相变不仅促进燃料制造,而且提高燃料的完整性通过最小化处理过程中温度变化的影响,封装、总装、运输和最终用途。

对权力的反应堆,UO₂燃料球通常所使用的常规冷压和烧结技术。烧结球团矿的加工尺寸,检查然后封装在锆合金或不锈钢包覆形成燃料棒。棒或捆绑组装后被加载到核反应堆。克服了各种反应器操作问题控制的微观结构和化学燃料。例如,尺寸稳定性的燃料在辐照可以控制通过粗化残余孔隙度(~ 6%)压实期间燃料制造的磨粉、造粒和压制烧结前紧随其后。

Tri-isotropic (TRISO)燃料最初是在德国开发的高温气冷反应堆。TRISO燃料、碳化铀或氧化物通常是在几层热解碳涂层和碳化硅和多孔碳缓冲区(参见图1)保留裂变产物在升高的温度下。由此产生的产品像黑色珠子盐颗粒的大小。这些粒子是塑造欧洲杯猜球平台成石墨卵石(在卵石层模块化反应堆目前正在南非)开发或石墨燃料棒(移动核心气体冷却反应堆)。

TRISO-type燃料也会用于一些正在开发的第四代反应堆用于~ 30年的跨国财团(GIF,第四代国际论坛)包括美国、英国、巴西、法国和日本。六个反应堆类型目前正在检查包括钠冷却快,铅合金冷却,气冷快,温度很高(VHTR)超临界水和熔盐。VHTR,一个长期的概念由美国能源部(DOE)使用高温氦气作为冷却剂。这种高效发电反应堆将热量在足够高的温度,从更便宜比电解水产生氢气和家用燃料电池汽车应用。

图1所示。扫描电镜显微照片显示典型的涂层结构TRISO particle.1

随着核能的使用变得更广泛,安全风险增加直接导致越来越钚储备。²几个选项可用于处理废Pu。³聚氨酯(主要是存储为氧化物)可以与UO混合₂氧化形成混合U / Pu(氧化物)反应堆燃料,可用于发电的压水反应堆(pwr),而燃烧的放射性物质。

解决安全问题/ Pu,几个国家包括美国、法国、日本和俄罗斯正在开发一种先进的技术基础来展示先进燃料循环提供固有的扩散阻力。惰性矩阵燃料(货币)正在考虑使用三个不同的燃料循环的概念,⁴即燃烧聚氨酯在现有轻水反应堆(轻水反应堆),聚氨酯燃烧快反应堆,次要锕系元素的转化。因为后者两个场景包括先进的设施建设,和第一个场景利用现有反应堆,概念可以被认为是命令顺序潜在的实现。

简单地说,国际货币基金组织是一个燃烧的材料聚氨酯和其他锕系元素没有繁殖聚氨酯(或其他锕系元素材料)。欧洲杯足球竞彩因此,货币可以用来产生能量而实益消除过度锕系元素。货币基金有两大类:“non-fertile”燃料不含铀和产生任何可裂变同位素和low-fertile燃料含有铀和,因此,品种聚氨酯和其他次要锕系元素。

各种陶瓷材料的特性使其对货币基金的吸引力(欧洲杯足球竞彩见表1)。这些属性必须占在设计国际货币基金组织对于任何给定的应用程序。例如,ZrO₂很难再加工,被认为是抗增殖,使它成为理想的候选“once-though”国际货币基金组织(即。使用后,燃料不是回收)。然而,这个属性显然阻碍ZrO的使用₂在一个先进燃料循环依赖后处理和持续燃料材料的燃尽。欧洲杯足球竞彩

表1。材料特性的几个惰性矩阵燃料的陶瓷材料。欧洲杯足球竞彩

	ZrO2	分别以	毫伽2O4	一个2B2O7	锡	ZrN
熔点(ºC)	2675年	2832年	2135年	~ 2200	2930年	2980年
导热系数(W /可)	~ 4	~ 10	5.9	1.5 - 2.5	~ 19日	~ 11 - 24
热膨胀(x 10 - 6 /ºC)	7.5 - 13	~ 13.5	~ 7.5	~ 8 - 11	9.4	6.5 - 11
热容(@1000ºC, J /摩尔•K)	78年	317年	190年	~ 280	55	55
加工性	标准冷压烧结技术				艾滋病、热压烧结
Reprocessibility(扩散阻力1)	可怜的	好	可怜的	可怜的	合理的
辐射宽容	好	好	好	好	好	好

额外选择固定Pu如果不回收燃料或者污染而不是可用的燃料是在陶瓷矩阵。⁵积极的研究目前看合适的陶瓷wasteforms多相(如“Synroc”)和基于单相(烧绿石)如Gd₂Zr₂O₇和钛锆钍矿。一个潜在的问题,这样的水晶陶瓷辐射损伤导致肿胀。额外的工作需要的陶瓷加工和设计合适的陶瓷wasteforms的容器。

除了这些燃料材料,进步在合金熔覆核燃料棒将使增加在现欧洲杯足球竞彩有反应堆系统性能和能量来源。燃料生命(或烧掉)在传统轻水反应堆系统通常是有限的能力覆盖材料含有裂变产物。大多数燃料设计使用锆合金作为参考覆盖材料,这诱发限制燃耗低于20%,操作温度小于400°C。为了达到提高燃耗。高温环境会遇到和裂变气体积聚增加需要与之相适应。高级oxide-dispersion加强(ODS)合金可能会使这些高燃耗条件。

先进的反应堆系统

当前的反应堆设计是否轻水反应堆,快反应堆钠(SFR),或天然气快反应堆(GFR),使用各种材料的建筑如表2所示。欧洲杯足球竞彩在美国,大多数这些材料作为基线技术自1980年当最欧洲杯足球竞彩后一个反应堆系统构造。

表2。欧洲杯足球竞彩建筑材料几个反应堆类型。

	轻水反应堆	SFR	肾小球滤过率(GFR) / VHTR
冷却剂 (温度)	水 (288 - 360°C)	钠 (500 - 550°C)	氦 (550 - 1100°C)
包层 (核心内部)	Zirconium-based 304/316的学生	9到12 cr钢 316年学生	SiC / SiC SiC /合金800 h
船 (热交换器)	钢/ 316党卫军 合金600/690	316年学生 9-12Cr / 316党卫军	钢/ 316党卫军 合金617
管道	316 SS /拉钢	9-12Cr / 316党卫军	合金617

合金和材料的发展在过去的20年里将使改善新核反应堆的建设。几个关键需求将推动开发:

•经济:反应堆技术必须经济竞争力。
•灵活性:许多不同的任务可能需要(燃烧发电、过程热、同位素)。
•安全:固有安全特性和深度防御还是需要的。

选择合适的材料会影响所有的三个因素:欧洲杯足球竞彩

•经济:通过降低商品减少资本成本和设计简化
•灵活性:增加材料性能允许更大的选择的设计师。
•安全:改善材料性能促进更大的利润率和更稳定的安全性能更长的生命

先进核燃料循环

全球核能使用的增加将导致数量的增加使用核燃料(UNF)必须被重用或长期处理。有研究进行全球先进的后处理技术进行评估。轻水反应堆燃料的基线分离技术是普雷克斯流程开发的1940年代和1950年代。普雷克斯流程都知道,可靠地在全球工业规模。普雷克斯流程,缩略词所暗示的那样,美国能源部,然而,导致Pu的分离是一个扩散的问题。

先进的后处理技术的目标是开发新的分离方法,使关键燃料成分的回收和/或转化(如锕系元素)没有纯Pu的分离。这些方法必须经济(即最小处理),减少废水和卷,使裂变材料的有效维护。先进的流程正在评估不同的燃料循环回收使用的燃料组件或用过的燃料组件的转化。通过将用过的燃料组件,可以调整浪费形式到特定的组件和处理要求,但这必须平衡处理和存储的额外成本。

先进的水技术研究活动在过去专注于开发和示范的过程的一个变体普雷克斯流程(即UREX的过程不产生纯Pu)。几个备选方案已经成功了,但过程流程的复杂性可能会过于昂贵和困难在一个工业规模的应用程序。改善分离媒体和材料可以替代的简化流程,改进他们的经济和能力在大规模部署需要适欧洲杯足球竞彩应UNF造成反应堆操作。

电化学处理特别感兴趣的是处理金属快堆燃料,或小规模的处理回收的oxide-fuels比较快反应堆。电化学处理使用熔盐(通常是halide-based)和已经证明工程规模。然而一些封闭式燃料循环可持续发展非常重要的技术问题尚未证明,如复苏的超铀元素,盐清理和回收,研究过程中损失的确定等。所有这些领域至关重要的潜在使用和部署的电化学处理完全关闭可持续使用快反应堆的燃料循环。此外,改善材料是需要分离媒体和工艺设备,使经济欧洲杯足球竞彩的部署。2020欧洲杯下注官网

纳米技术的影响会在一些地区的核工业在未来几十年;没有比在分离技术在垃圾清理和退役。欧洲杯足球竞彩在介孔材料如SAMMs(自组装单层膜支持)过滤器首先发明的石化行业正在开发(在太平洋西北国家实验室,PNNL)从稀释水废水过滤困难的物种,如酸我,c,和老这些使用硅沸石层支持和可用粉末,珠子和膜和当前研究旨在调整单层和支持目标特定的物种。⁶

核废料的稳定

玻璃将现在的材料选择和固定的有潜在危险的放射性核素高级核废物(HLW)。因素,导致玻璃的适用性浪费形式可分为两大类。首先,玻璃废物形式拥有好的产品耐用性。各种玻璃系统能够把各种垃圾成分融入耐用浪费形式。这些形式展示了良好的化学和机械性能以及良好的辐射和热稳定性。

其次,废玻璃形式具有良好的加工特点。对废玻璃的制作工艺形式既发达又好了。废玻璃形式从长椅上,实验室规模不等的产品开罐已经成功地由使用陶瓷熔化器以及能融化技术。废玻璃形式也产生了各种各样的模拟以及实际的放射性废物。核废料玻璃化已被用于固定40多年来在法国、德国、比利时、俄罗斯、英国、日本和美国。

水泥和水泥基材料也提供了一个简单的浪费和成本的有欧洲杯足球竞彩效手段稳定和广泛用于低级废物(国际)和中级废物(ILW)治疗。常见的水泥稳定的优点包括;连续或批处理环境温度、低成本的原材料,适合大型或者小型的许多不同的垃圾类型,使用模块化的设备和能力。2020欧洲杯下注官网欧洲杯足球竞彩废物稳定化/固化最常通过混合aqueous-based废物液压或火山灰硅酸盐水泥等材料,铝酸钙水泥,钙sulfo-aluminate (CSA)水泥,镁(铝)磷酸盐水泥窑粉尘,飞灰和炉渣反应。欧洲杯足球竞彩

这些材料与水欧洲杯足球竞彩反应,形成不溶性粘结剂。复合水泥系统使用这些阶段的几个常用的核工业。水化粘合剂阶段封装固体颗粒的浪费,co-precipitate选择污染物种类,吸附多余的水分欧洲杯猜球平台和可溶性污染物。此外,cement-waste的水化学混合物可以调整,可溶性污染物同时沉淀从溶液与矩阵的形成阶段。混合物的胶结成分+硅酸钠等其它添加剂(固化剂),设置加速器和情况下是常用的。

因此,单一的形式可以在环境温度下产生浪费。浪费的形式也可以设计有一个广泛的属性。抗压强度通常范围从50 - 3000 psi。粘度和设置时间也可以调整,以满足混合和位置要求由生产过程。复合水泥通常与高碱环境,并不适合所有废物;铝金属例如将在这样一个环境中腐蚀。因此,水泥工具箱系统正在开发包括地质聚合物,CSA水泥和碱激活系统至少有一个适用于所有废物类型。⁷

水分浪费形式通常用于稳定水浪费,例如,压缩气体废物,电镀污泥、盐解决方案,焚化炉灰,静电除尘器和废物袋房子,和处理残留物,如氢氧化金属氯化物和底部从矿石提炼过程。胶结材料还用于各种环境补救欧洲杯足球竞彩行动稳定渗流盆地烂泥,受污染的土壤,和废物处理网站。此外,水泥基材料还用于地下废料箱和管道关闭。欧洲杯足球竞彩这个应用程序的标准要求是预防沉降。波特兰水泥基础水泥浆或可用泵抽吸的,含有硅酸盐水泥自流平、自密实回填通常用于坦克稳定。特殊灌浆或回填配方也被用来稳定残余污染物可能没有被这些坦克。

结论

作为插图,先进材料核周期中扮演着重要的角色,从燃料欧洲杯足球竞彩制造辐照和核废料的安全封装产品的后处理。除此之外,开发先进的核材料和流程应用程序导致材料和过程的改进,改善了传统的欧洲杯足球竞彩商业化的材料。例如,许多开发的流程和waste-forms封装和稳定天然矿石中核废料现在被用来减轻有害和有毒废物问题与许多其他工业过程有关。同样地,持续进步由材料社区改善核过程。欧洲杯足球竞彩例子包括;先进的合金和陶瓷组件在阀门和泵改进的辐射和耐腐蚀、陶瓷或复合坩埚为处理高放射性材料,和改进的低成本熔炼工核废物的封装。欧洲杯足球竞彩

增加使用核能来满足日益增长的全球能源需求创建更先进材料的机会。欧洲杯足球竞彩如前所述,和平核能的部署需要增加固有的抗增殖燃料的依赖。此外,先进燃料循环将越来越“关闭,”依靠后处理来减少浪费和消除扩散的担忧。这些技术的进步和广泛的部署需要继续发展的先进材料中心这些燃料的燃料形式和副产品稳定部分周期。欧洲杯足球竞彩最后,随着进一步的进步是由所有导致计划部署聚变能源系统在2050年,先进材料将主要支持材料在许多领域。欧洲杯足球竞彩

引用

1. 橡树岭国家实验室,“核能:确保未来的能源供应,”ORNL审查,2002。
2. 美国国家科学院“管理和处置多余的钚,”(1994)。欧洲杯线上买球
3. M.I.奥若万星河的李,“核废料固定概论”(爱思唯尔,英国牛津大学2005)。
4. r·乔和R.J.M. Konings”,为未来的研究分类和优先级惰性矩阵燃料:延长合成小组讨论,“发展核能,38岁,455 - 458 (2001)。
5. 广义相对论兰普金K.L.史密斯,M.G. Blackford”重离子辐照研究铌铁矿、钛铀矿和烧绿石结构类型,“j .诊断。垫。289 (1 - 2)177 - 187 (2001)。
6. ge弗里克塞尔,j·刘,s . Mattigood“环境应用的自组装单层膜介孔支持(SAMMS)”材料欧洲杯足球竞彩技术14 188 (1999)。
7. 注意:里程碑,”反应在水泥封装核废物:需要不同的水泥类型的工具箱,“放置达成。陶瓷105 [1]13-20 (2006)。
8. 星河的李,M.I.奥若万、节目主持人Stennett和北卡罗来纳州凯悦,“固定放射性废物的眼镜,玻璃复合材料和陶瓷、“放置达成。欧洲杯足球竞彩陶瓷105 [1]3 - 12 (2006)。