加拿大核学会今年的年会将在萨斯喀彻温省的萨斯卡通举行,因此,将小型模块化反应堆纳入讨论范围十分有趣且恰当。正如省属电力公司 SaskPower 总裁兼首席执行官 Robert Watson 所言,萨斯喀彻温省面积广阔,“电线杆比人口还多”,而电网的发电量仅为 4000 MWe,主要来自进口煤炭。然而,萨斯喀彻温省铀资源丰富,预计其经济增长将在不到十年的时间内翻一番。利用本土资源满足日益增长的电力需求是明智之举。然而,目前的反应堆对于电网中小型且分散的负载来说实在太大了。既环保又经济可行的解决方案是引入小型反应堆,而不会造成电网稳定性问题。根据大多数供应商的说法,“小型”是指 40 到 200 MWe 之间,尽管 CNSC 的许可定义是 200 MWt(热能),这将低于约 70 MWe(电能)。CANDU EC6 是一个中型反应堆,发电量约为 700 MWe。Meneley 博士的论文(本期)建议在极北地区使用约 50 MWe 的 CANDU 型反应堆,那里目前使用昂贵的柴油。传统规模的反应堆项目经常遇到财务问题,因为市场不愿意
最近有关美国核武器的辩论质疑射程较短、当量较低的武器在应对欧洲和亚洲新出现的威胁方面能发挥什么作用。这些武器通常被称为非战略核武器,过去美俄军备控制协议并未对其进行限制。一些分析人士认为,这种限制是有价值的,特别是在应对俄罗斯拥有更多此类武器的情况下。另一些人则认为,美国应该扩大这些武器在欧洲和亚洲的部署,以应对在核阴影下发动战争的新风险。特朗普政府在 2018 年 2 月发布的《核态势评估》中回答了这些问题,并确定美国应该采购两种新型核武器:一种用于潜射弹道导弹的新型低当量弹头和一种新型海射巡航导弹。拜登政府进行核姿势审查时可能会重新考虑这些武器,该武器可能在2022年初发布。
核电站运行的最大经验是核海军推进,特别是航空母舰和潜艇。这些积累的经验可能成为拟议的新一代紧凑型核电站设计的基础。核动力潜艇的任务正在根据信号情报收集和特种作战重新定义。核动力舰艇约占美国海军作战舰队的 40%,包括整个海基战略核威慑力量。美国海军的所有作战潜艇和超过一半的航空母舰都是核动力的。这里的主要考虑因素是核动力潜艇不像传统发电厂那样消耗氧气,而且它们在燃料补给之前具有很长的续航能力或任务时间;仅受船上可用的食物和空气净化用品的限制。另一个独特的考虑因素是使用高浓缩铀 (HEU) 来提供紧凑的反应堆系统,该系统具有足够的内置反应性,以克服氙气反应堆的死区时间,从而实现快速重启和加油之间的长燃料燃烧期。第二次世界大战期间,潜艇使用可以在水面运行的柴油发动机,为大量电池充电。这些电池随后可以在潜艇下潜时使用,直到电量耗尽。此时潜艇必须浮出水面为电池充电,并且容易受到飞机和水面舰艇的探测。尽管使用特殊的通气管装置将浅潜水下的潜艇吸入和排出空气,但核反应堆理论上可以为其提供无限的下潜时间。此外,核燃料的高比能或每单位重量的能量消除了跟随水面或水下海军舰艇舰队的脆弱油轮舰队不断加油的需要。另一方面,核反应堆一次加油足以满足长时间的需要。现代海军反应堆的浓缩度高达 93%,铀 235 的浓缩度可达 97.3%,设计为在 20-30 年的使用寿命中每 10 年或更长时间更换一次燃料,而陆基反应堆使用的燃料浓缩度低至铀 235 的 3-5%,每 1-1.5 年需要更换一次燃料。新堆芯的设计使用寿命为在航母上 50 年,在潜艇上 30-40 年,这是弗吉尼亚级潜艇的设计目标。堆芯中加入了可燃毒物,如钆或硼。这允许较高的初始反应性,以补偿裂变产物毒物在反应堆寿命期间的积累
核动力船舶推进 © M. Ragheb 6/21/2021 1.简介 有几种趋势正在塑造海军舰艇技术的未来愿景:全电动舰艇、全封闭喷射泵推进器、定向能激光、微波和电磁武器、高超音速巡航导弹、隐形技术、无人驾驶飞行器 (UAV)、群体水下无人驾驶飞行器 (UUV) 机器人潜艇、推进器喷水推进、磁流体动力推进、濒海舰艇和停泊驳船用于发电。全电动船舶推进概念被采用为未来美国水面战斗动力源。下一个发展或先进电力系统 (AEPS) 涉及将几乎所有船上系统转换为电力;甚至最苛刻的系统,例如航空母舰上的推进器和弹射器。它将包括新武器系统,例如现代电磁轨道炮和自由电子激光器以及飞轮和超级电容器储能系统。美国海军计划到 2030 年代中期将其 284 艘舰艇舰队扩大到 355 艘。随着高超音速武器运载系统的出现,将美国海军 (USN) 配置为具有远程无人机打击能力的小型核动力平台是未来的潮流。高超音速将由一支由小型和快速舰艇组成的分布式舰队来对抗。任何类型的导弹群威胁都对美国航母构成威胁,而它们可能会变得更小,由一组由人类驾驶的飞机指挥的无人机组成。它们将是垂直发射车,随身携带远程一次性加油机或微型核反应堆,作为长期盘旋和续航的能源。这些舰船将更小,采用核动力。常规舰船每隔几天就需要加油,而且必须配备加油机。核动力舰船的速度和续航能力要快得多。太空是下一个战场,武器平台将更多、更小、无人驾驶。航空母舰是意图和全球野心的声明,也是军事力量的明显投射。它们是一支多才多艺的强大力量,能够进行人道主义和灾难救援以及高端作战。拥有 5,000 名船员的航空母舰正面临脆弱性危机,这将导致小型舰船从分散地点发射无人机。美国海军拥有 10 艘航母,英国有两艘,中国有一艘,正在建造另一艘。一艘美国航母上有 3,000 多名水手。俄罗斯、法国和意大利各有一艘航母,印度也加入了这一行列。美国海军每年要花费 1 亿多美元来维持一艘尼米兹级航母的海上运行,这还不包括飞行作业、弹药和船员工资的费用。它们作为打击群在高威胁地区运作,包括防空驱逐舰、反潜护卫舰和攻击潜艇,以及运载食物和弹药的油罐车和固体支援舰。世界各地的海军都使用三分法则:或者说每艘在海上的船,一艘准备部署,而另一艘则返回港口进行维护。核动力航母(如尼米兹级)的航程不受限制,而常规动力航母(如伊丽莎白女王号)的航程为 10,000 英里。
核电站运行的最大经验是核海军推进,特别是航空母舰和潜艇。这些积累的经验可能成为拟议的新一代紧凑型核电站设计的基础。核动力潜艇的任务正在根据信号情报收集和特种作战重新定义。核动力舰艇约占美国海军作战舰队的 40%,包括整个海基战略核威慑力量。美国海军的所有作战潜艇和一半以上的航空母舰都是核动力的。这里的主要考虑因素是核动力潜艇不像传统动力装置那样消耗氧气,并且在燃料补给之前具有较长的续航能力或任务时间;仅受船上可用的食物和空气净化用品的限制。另一个独特的考虑是使用高浓缩铀 (HEU) 来提供紧凑的反应堆系统,该系统具有足够的内置反应性,可以克服氙气反应堆的死区时间,从而实现快速重启和加油之间的长燃料燃烧期。在第二次世界大战期间,潜艇使用可以在水面运行的柴油发动机,为大量电池充电。这些可以在潜艇潜水时使用,直到放电。此时,潜艇必须重新浮出水面为电池充电,并且容易受到飞机和水面舰艇的探测。尽管使用特殊的通气管装置将空气吸入和排出浅潜于水面以下的潜艇,但核反应堆理论上为其提供了无限的潜水时间。此外,核燃料的高比能(即每单位重量的能量)消除了跟随水面或水下海军舰艇舰队的脆弱油轮舰队不断加油的需要。另一方面,核反应堆一次加油足以满足长时间的需要。现代海军反应堆的浓缩度高达 93%,U 235 能够达到 97.3%,设计为在其 20-30 年的使用寿命中每隔 10 年或更长时间才加油一次,而陆基反应堆使用的燃料浓缩度低至 U 235 的 3-5%,需要每隔 1-1 1/2 年加油一次。新反应堆的设计使用寿命为航母 50 年,潜艇 30-40 年,这是弗吉尼亚级潜艇的设计目标。核心中含有可燃毒物,例如钆或硼。这些允许较高的初始反应性,以补偿裂变产物毒物的积累
高级核反应堆的苛刻操作环境需要开发新的核材料,这些核材料可以承受其物理,化学,热和辐射相关的挑战的增加。高渗透合金(HEAS)表现出非常令人印象深刻的机械,热机械和耐腐蚀的特性,并提供了庞大的,未开发的构图空间,允许靶向施用特异性材料的靶向开发。此外,尽管仍处于新生的阶段,但研究表明,HEAS可能表现出独特的辐射耐受性,包括减少缺陷的产生和对辐射引起的肿胀和硬化的抗性。尽管复杂的能量景观,降低的导热率以及缺陷迁移能量和途径的变化提供了有希望的解释,但这种耐受性耐受性背后的机制尚未得到充分理解。这项工作评估了结构性核材料所面临的当前和未来挑战,并确定了在Ashby材料选择地图的帮助下,HEAS可以提供与行业标准材料相关的竞争优势的特定应用。的考虑,包括计算核相关性能,以协助根据应用要求(例如,在核心内应用中的中子捕获低的捕获量低),将HEAS现有构图范围缩小到可管理的范围。©2022 Elsevier B.V.保留所有权利。
美国能源部 (DOE) 劳伦斯利弗莫尔国家实验室位于加利福尼亚州利弗莫尔,负责生成和控制大量与核武器研究和测试有关的机密文件。*由于您担心实验室可能存在间谍活动,以及机密文件被盗对国家安全的影响,您于 1990 年 1 月要求我们 (1) 确定实验室机密文件丢失的程度,以及 (2) 评估实验室保管的机密文件问责制是否充分。随后,我们与您的办公室达成协议,将我们的审计范围限制在实验室保管的约 600,000 份机密文件。2 我们还评估了 DOE 对实验室机密文件控制计划的监督是否充分。