第3卷考虑了非LWR代码的开发,用于严重事故进展,源术语和后果分析。此功能涉及计算裂变产品库存,其运输,由此产生的来源项,大气分散和剂量后果。为此目的的主要计算机代码是量表(裂变产品清单),Melcor(运输和源术语)和MACC(分散和剂量)。这些代码需要一些新的建模。例如,较小的位点边界距离并释放,可以提高近场大气传输的重要性以及相对于在大型LWR的应用而被认为的特定放射性核素。除了这些考虑之外,员工的优先级是在几种代表性非LWR设计的全植物模型的开发和应用中。
核技术的演变:热核武器 热核武器,有时也称为氢弹或“氢弹”,利用原子裂变和核聚变制造爆炸。这两个过程的结合会释放出巨大的能量,比原子弹强大数百到数千倍。 起源 氢弹的研发可以追溯到 20 世纪 40 年代的曼哈顿计划。研究核裂变的物理学家爱德华·泰勒对使用氢作为燃料扩大核爆炸产生了兴趣。他和其他人将这项尚未被发现的发明称为“超级”,因为它具有前所未有的破坏力。关于超级核弹的可能性甚至道德性的争论导致许多人将注意力转向小型裂变装置。直到 1949 年 8 月,苏联试验了自己的原子弹。仅仅六个月后,新当选的总统哈里·S·杜鲁门下令研发氢弹。曼哈顿计划的数学家斯坦尼斯拉夫·乌拉姆与泰勒合作设计了第一颗氢弹。对两人来说,最大的理论障碍是在裂变爆炸的冲击波到达他们的辅助装置之前弄清楚如何触发核聚变。他们的突破发生在研究的一年多一点的时间里,1951 年泰勒-乌拉姆设计获得批准进行测试。这枚炸弹(代号为“常春藤麦克”)于 1952 年 11 月 1 日在太平洋马歇尔群岛的埃尼威托克环礁引爆。爆炸产生的能量相当于 1040 万吨 TNT,大约是美国 1945 年在广岛投下的原子弹的 700 倍。 工作原理 这种武器的具体设计仍然是国家机密,但大多数专家认为炸弹分为两个阶段:第一阶段,裂变,触发第二阶段,聚变。其结果是,爆炸威力极大,而且理论上是无限的。
2. 电力系统:放射性同位素电力推进 (REP):利用钚-238 等同位素自然放射性衰变产生的热量来发电。REP 系统紧凑可靠,是小型到中型任务的理想选择,尤其是在可以接受长时间运行和低功率要求的情况下。它们通常提供 1 千瓦范围内的功率,足以为科学仪器和低推力推进系统(如离子发动机)供电。旅行者号、好奇号和毅力号等著名任务已成功展示了该技术和任务可靠性。裂变电力推进 (FEP):它们依靠核反应堆通过受控核裂变反应发电。与 REP 不同,FEP 系统可以产生更高的功率,通常在 8-10 千瓦之间,是前往谷神星、木卫一、土卫六和木卫二等潜在目的地的先驱无人任务的理想选择。与传统卫星相比,FEP 系统具有可扩展性和灵活性,可承载更大的有效载荷并缩短运输时间。研究表明,人们正在积极研究它们,以用于未来的载人火星任务和外行星探索,而长期高功率需求至关重要。将这项技术集成到先进的航天器中可以帮助航天器运行更长时间。3. 航天器裂变动力的主要优势:[1] 更高的功率输出:与传统的太阳能或化学动力系统相比,裂变动力系统可提供更高的功率水平,使高能科学仪器、先进的推进系统和栖息地支持系统能够运行,用于多行星和深空载人任务。[2] 高功率任务的成本效益:对于需要功率输出超过 1 kWe 的任务,裂变系统比放射性同位素动力系统更具成本效益。这使它们成为具有大量能源需求的长期任务的理想选择。[3] 高功率需求的低质量:当功率要求超过
Galaxy Advanced Engineering,美国新墨西哥州阿尔伯克基 87111 摘要:本文探讨了纳米技术和 MM(记忆金属)在增强核反应堆设计和运行方面的变革潜力,包括裂变和聚变技术。纳米技术能够在原子尺度上设计材料,显著提高反应堆的安全性、效率和寿命。在裂变反应堆中,纳米材料可以增强燃料棒的完整性、优化热管理并改善堆芯仪表。聚变反应堆受益于纳米结构材料,这些材料可以增强遏制和散热,解决维持聚变反应的关键挑战。SMA(形状记忆合金)或 MM 的集成进一步放大了这些进步。这些材料的特点是在热条件下能够恢复到预定义的形状,提供自愈能力、自适应结构组件和增强的磁约束。纳米技术与 MM 之间的协同作用代表了核反应堆技术的范式转变,有望实现更清洁、更高效、更安全的核能生产。这种创新方法使核工业能够满足日益增长的全球能源需求,同时解决环境和安全问题。关键词:纳米技术、MM、裂变反应堆、聚变反应堆、SMA、核能、反应堆安全、热管理、结构完整性、先进材料。1. 简介
2.1. 早期硬岩采矿 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................................................................................................................................................. 10 2.5. 利用铀体获取镭 ................................................................................................................................................. 11 2.6. 裂变的发现 ................................................................................................................................................................. 13 2.7. 铀在核应用中的使用 ................................................................................................................................................. 15 2.8. 铀生产的影响 ................................................................................................................................. 16 . ...
(DUFF) 实验被设想为一个简单的步骤,以证明可以采取积极的步骤,无论多小,来推动空间裂变能源的发展。DUFF 使用现有的反应堆、简单的热管、基本的热交换器和现有的斯特林转换器来发电。DUFF 实验在首次设想后不到 6 个月就以不到 100 万美元的价格完成。采用斯特林技术的千瓦反应堆 (KRUSTY) 被设想为成功部署空间反应堆的下一步。KRUSTY 是 5 千瓦(热)千瓦空间反应堆的原型核动力测试。2 千瓦反应堆概念利用热管从固体燃料块传输裂变能,旨在用于简单的低功率 [1 至 10 千瓦(电)] 空间和地面电力系统。 KRUSTY 的设计目标是在 3 年、不到 2000 万美元的项目成本限制内尽可能地原型化。本文是本期《核技术》特刊中八篇记录 KRUSTY 的论文之一
核裂变反应堆可以安全地提供数千到数百万千瓦的电力——这对于考虑永久性月球和火星栖息地或载人或机器人任务的大型动力/推进系统至关重要。核裂变反应堆可用于航天的多种应用。例如,航天器上的反应堆可以为电力/离子推进装置提供电力,这一概念称为核电推进 (NEP)。此外,核反应堆还具有支持最终在月球和火星上建立的地面栖息地的高能源需求的吸引力,也称为裂变地面动力 (FSP)。基于裂变的核反应堆还通过反应堆堆芯过热最终用于航天器推进剂的冷却剂的概念为改进直接推进系统提供了独特的机会,称为核热推进 (NTP)。20 世纪 50 年代至 70 年代期间,NTP 系统进行了重大技术开发工作,虽然许多成功的设计都是在地面建造和测试的,但美国从未试飞过任何 NTP 系统。过去几十年来,各种 NEP 和 FSP 计划已经实施,提供了宝贵的研究、技术创新和设计考虑。