所有核电站发电成本低的最重要因素是长期运行期间实现的容量系数。为了在工厂运行寿命期间实现高容量系数,必须有一个高效的预防性维护和检查计划以及一个记录良好的操作制度。这些措施有助于最大限度地减少计划外任务和停机。从长远来看,实施高效、明确的维护、检查和操作流程可减少所需的员工数量。最佳人员配置计划可确保在需要时有合格的员工可用,提供获得在职经验的机会,并避免过多人员的参与以及由此产生的额外人为错误风险。
所有核电站发电成本低的最重要因素是长期运行期间实现的容量系数。为了在工厂运行寿命期间实现高容量系数,必须有一个高效的预防性维护和检查计划以及一个记录良好的操作制度。这些措施有助于最大限度地减少计划外任务和停机。从长远来看,实施高效、明确的维护、检查和操作流程可减少所需的员工数量。最佳人员配置计划可确保在需要时有合格的员工可用,提供获得在职经验的机会,并避免过多人员的参与以及由此产生的额外人为错误风险。
近年来,人们对太空服务的需求呈爆炸式增长,导致用于商业、科学或军事目的的绕地球运行卫星数量稳步增加 (1)。事实上,环境、经济和战略方面的考虑支持这样一种说法,即太空基础设施的未来将取决于执行在轨服务的能力,包括广泛的太空操作,如检查、停泊、加油、维修、组装等。可以肯定的是,这些操作将借助新型自主或半自主机器人系统进行。毫无疑问,太空机器人技术是一个重要因素,它可以极大地帮助人类在恶劣和危险的环境中过渡到常规太空作业。虽然总的来说,太空机器人技术是一个很大的领域,包括自主卫星和航天器、行星探测车和配备铰接机构的轨道航天器,但在本文中,我们使用太空机器人技术一词主要指后者。因此,我们的目标是简要概述(大量)航天器装载机械手系统的文献,特别是强调它们在未来轨道维修任务中的预期用途。本文大致分为三个不同的部分。在第一部分中,我们概述了航天器装载机器人系统 (SMRS) 对未来在轨维修任务的重要性。在第二部分中,我们回顾了当前用于 SMRS 建模和控制的方法。第三部分介绍了使用超复数语言(即对偶四元数)对 SMRS 建模和控制的一些新发展。与更传统的方法相比,这种数学形式主义具有多种优势,主要源于由此产生的运动方程的紧凑表示,以及能够提供一个统一的框架,该框架涵盖 SMRS 的组合平移和旋转运动,而无需任何简化(例如,人为解耦)假设。我们希望本文能让读者更好地了解太空机器人任务所带来的挑战和巨大机遇。
SMR中的创新正在进行几个国家。 这包括在开发的各个阶段的SMR,从新概念的基本研究到成熟设计的商业部署和运营。 这一创新管道包括一系列反应堆概念 - 从现有的轻水反应堆技术中的增量创新到高级IV反应堆概念的突破。 此管道还包括各种配置的SMR-一些陆基,一些多模块,一些基于海洋的,有些可运输。 这些创新结合了新材料,一系列冷却剂和创新燃料。 创新管道有望生产一系列具有不同尺寸的商业SMR,具有一系列出口温度,以及在安全,灵活性和经济性领域的新属性和潜在益处,以及花费的燃料和废物管理。SMR中的创新正在进行几个国家。这包括在开发的各个阶段的SMR,从新概念的基本研究到成熟设计的商业部署和运营。这一创新管道包括一系列反应堆概念 - 从现有的轻水反应堆技术中的增量创新到高级IV反应堆概念的突破。此管道还包括各种配置的SMR-一些陆基,一些多模块,一些基于海洋的,有些可运输。这些创新结合了新材料,一系列冷却剂和创新燃料。创新管道有望生产一系列具有不同尺寸的商业SMR,具有一系列出口温度,以及在安全,灵活性和经济性领域的新属性和潜在益处,以及花费的燃料和废物管理。
在欧洲和世界的不同地区,正在开发一个新的和不同的核反应堆的家族 - 小型模块化反应堆(SMR)。比传统反应堆小得多,SMR可以灵活地提供电力和低碳工艺热量,以用于能源密集型工业应用(例如,氢,钢,氨的生产)或用于水的脱盐以及区域供暖和冷却。他们可以支持在发电,行业和运输部门中难以浸泡应用程序的脱碳化,同时增强能源安全和战略自主权。目前,对SMRS在欧盟(EU)和会员国家一级以及欧盟行业和投资者提供的潜在解决方案的兴趣越来越大。像所有核设施一样,SMR需要在部署前申请许可证。该许可可能会受益于设计中的安全,保障和保障措施(3S)原则。
小型模块堆具有很大的优势。它们能够通过低碳供热和制氢实现电力和工业脱碳。它们也非常适合在偏远社区和行业中取代化石燃料发电。一些小型模块堆还经过优化,可以灵活地与可再生能源和储能一起工作。鉴于其规模和较低的前期成本,小型模块堆为不适合使用传统大型核电反应堆的国家和行业提供了一种新的核电选择。科技公司已经与小型模块堆生产商达成交易,因为他们正在寻找为其耗能数据中心提供清洁能源的方法。发展中国家正在将小型模块堆视为小型电网的更实惠的选择。这刺激了多个国家核电行业的创新,根据国际原子能机构先进反应堆信息系统 (ARIS) 数据库的数据,全球约有 70 种小型模块堆设计处于不同的开发和部署阶段。
促进安全、可靠和环保地使用小型和中型反应堆以满足成员国的能源需求是国际原子能机构 (IAEA) 在小型模块化反应堆 (SMR) 相关工作中发挥的多重作用之一。SMR 有可能在全球可持续能源发展中发挥重要作用,可以为有意扩大现有核电容量的成员国以及着手开展新核电计划的成员国带来优势,特别是那些电网规模较小、投资能力有限的国家。然而,仍存在一些挑战需要解决,其中包括新技术的许可和公众接受度问题。目前,SMR 的新概念正在开发中,具有各种独特的功能,例如与发电量、SMR 场地占地面积、模块化设计、非电力应用、选址、建设、加油、源项和废物管理有关。
核技术的创新正在推动国际合作,以寻找可靠、经济高效的方式,在世界各地高效、安全地许可和部署包括 SMR 在内的先进技术。为了确保新一代反应堆的安全设计和运行,核监管机构正在制定策略,以调整其 SMR 许可监管框架,以尊重其独立性和国家主权。简化许可工作可实现的好处包括提高安全性、提高设计效率、避免不必要的设计复杂性、提高监管效率和降低成本。
小型模块堆平台实施团队由来自原子能机构各部门和办公室各相关科室的一名成员组成,负责向总干事汇报与小型模块堆及其应用相关的项目或活动。团队成员和贡献者均为主题专家,应全面了解原子能机构在支持成员国对小型模块堆及其应用的兴趣方面的作用,并充分熟悉原子能机构现有的规划、实施和协调此类活动的机制。团队的工作以全体会议形式组织,并通过根据需要设立的特设专题工作组进行。
- 大型轻水反应堆 (LWR):这些是传统的额定功率为 1,000 兆瓦 (MW) 的核反应堆,自 1950 年代以来一直在全球运行,包括目前在美国运行的 90 多座商用反应堆 - 小型模块化轻水反应堆 (SMR):这是一种新型、现代化的 LWR 类型,其规模已缩小——通常额定容量在 100 到 300 MW 之间。因此,它们比传统的 LWR 反应堆占用空间更小。这些设计仍然依赖于传统的 LWR 设计概念,但包括增强的安全性和操作组件。SMR 通常旨在利用工厂制造模块化组件,这些组件将在现场组装,以简化项目开发并减少延误。(例如:NuScale Power。) - 先进反应堆:这些设计通常很小且模块化——设计为像 SMR 一样在工厂制造——但使用传统 LWR 设计的替代品,后者依靠水作为冷却剂。先进反应堆技术依赖于新型冷却剂和燃料,包括液态金属、氟化盐或气体。(例如:TerraPower、X-energy、Oklo。)