定义微电子学 让我们从定义微电子学开始。微电子学是电子学的一个子领域,支持几乎所有国防部活动,实现全球定位系统、雷达、指挥和控制以及通信等功能。微电子学有很多种类型,但在国防方面最常讨论的是三种:专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列 (FPGA) 和片上系统 (SoC)。 专用集成电路 (ASIC) ASIC 是为特定功能而非通用用途定制的集成电路。ASIC 广泛应用于国防、通信和工业领域。一些例子包括消费电子产品、通信设备和抗辐射空间系统。 滚动文本:抗辐射加固:使电子元件和电路能够抵抗高水平电离辐射造成的损坏或故障的过程,特别适用于太空环境、核反应堆周围或核事故或核战争期间。现场可编程门阵列 (FPGA) FPGA 是一种集成电路,设计为在制造完成后由客户或设计人员进行配置。这就是它被称为现场可编程的原因。FPGA 适用于国防、通信和工业领域。以下是一些示例:航空、通信、成像系统和空间系统(经辐射加固)。滚动文本:辐射加固:使电子元件和电路能够抵抗高水平电离辐射造成的损坏或故障的过程,特别适用于太空环境、核反应堆周围或核事故或核战争期间。片上系统 (SoC) SoC 是利用计算机或电子设备的许多或所有组件的集成电路。SoC 可用于各种计算功能。一些示例包括移动计算设备,例如平板电脑、智能手机和嵌入式系统。
引言 美国核管理委员会 (NRC) 根据《核能创新与现代化法案》(NEIMA) 的要求制定了本报告。具体而言,NEIMA 第 103(d) 条要求,“不迟于 [NEIMA] 颁布之日起 1 年,委员会应向适当的国会委员会提交一份报告,说明在现有监管框架内为研究和试验反应堆准备许可程序……”第 103(d) 条进一步指示 NRC“寻求 [能源部]、核能行业、各种技术开发商和其他公共利益相关者的意见”,以制定一份报告,“该报告应包括为研究和试验反应堆准备许可程序的拟议成本估算、预算和时间表。”NRC 在本报告中讨论了这些要求中的每一个。 NEIMA 将“研究与试验反应堆”定义为:(1) 根据 1974 年能源重组法 (ERA) 第 202 条 (42 USC § 5842) 属于委员会许可和相关监管权力范围内的反应堆,(2) 根据经修订的 1954 年原子能法 (AEA) 第 104c 条 (42 USC § 2134(c)) 许可,可用于开展研究和开发活动,并且 (3) 非商业核反应堆。因此,本报告重点关注符合此定义的先进核反应堆。1 其中包括轻水小型模块化反应堆;微反应堆;非轻水反应堆,包括高温气冷反应堆、液态金属快堆(如钠冷快堆)和熔盐反应堆。本报告还涵盖了根据《原子能法》第 104c 条对设计类似于目前正在运行的利用设施进行许可(104c 类许可证),包括用于研究和开发先进反应堆技术的设施。与 NEIMA 的指示一致,本报告不涵盖根据《原子能法》第 103 条对商业核反应堆进行许可,但指出 NRC 为商业设施许可而开展的准备活动也可以支持对先进研究和测试反应堆进行许可。最后,本报告还讨论了根据《原子能法》第 104c 条对利用设施进行许可的 NRC 流程,包括 DOE 拥有的某些设施。基于对现有监管框架和可用的许可和技术指导文件的评估,NRC 得出结论,它准备根据《原子能法》第 104c 条对新的研究和测试反应堆进行许可。背景根据《原子能法》第 104c 条,NRC 为特定的研究和测试反应堆颁发许可证。 2 根据《联邦法规》第 10 章第 50 部分“国内生产和使用设施许可”的规定,
早上好,贝耶(Beyer)董事长,排名成员巴宾(Babin)和小组委员会成员。我的名字叫罗杰·迈尔斯(Roger Myers)。我是华盛顿州科学院院长R Myers Consulting的所有者,也是华盛顿州航空航天技术创新联合中心主席。我与委员会的罗伯特·布劳恩(Robert Braun)博士一起担任了《人类火星探索太空核推进》委员会的委员会。国家科学院于1863年被国会租用,以向政府就科学技术事务提供建议,后来扩展到包括国家工程和医学学院。这项研究是由NASA的太空技术任务局委托进行的,以评估开发和展示用于火星人类勘探任务的太空核推进系统的主要技术和程序性挑战,优点和风险,包括核热推进(NTP)和核电推进(NTP)和核电推进(NEP)技术方案。具体来说,我们被要求评估提供900次特定脉冲的NTP系统的这些因素,以及提供至少1 MW的电力的NEP系统,其功率质量比基本上要比当前的最新设备更好。此外,推进系统应在2039年准备进行人类任务,往返时间(包括火星表面停留时间)不到750天。我将其称为基线任务。我们的委员会收到了NASA,能源部,几家公司和大学的意见和演讲。我们的临时委员会执行这项工作包括来自行业,能源部,国防部和学术界的经验丰富的代表,我们得到了美国国家学院研究总监Alan Angleman的出色支持。我们在一年中举行了二十多次会议,于2021年2月完成了我们的工作。通过背景,NTP系统在概念上与化学火箭相似,在燃烧室中,燃烧室已被紧凑的,非常高的功率密度核反应堆所取代。为了达到900s所需的特异性脉冲,将氢推进剂通过高温反应器泵送,并加热至至少2700 kelvin的温度。达到这种氢气温度需要核反应堆燃料在约2900 K或以上的温度下运行。反应堆与其他反应堆相比也必须非常迅速:最不到一分钟的开始时间是为了快速达到所需的性能水平。因此,NTP系统需要液体氢的存储和泵送子系统,带有屏蔽的高性能核反应堆以及将反应堆转换为推力的喷嘴。相比之下,NEP系统需要具有较低的温度,缓慢启动的核反应堆,屏蔽,功率转换子系统,以产生电力,一个由大型散热器组成的热排斥子系统,电力电源管理和分配子系统以及电动推进子系统,以及所有的电动推进子系统,所有这些系统都可以成功使用NEP系统。NTP和NEP是具有截然不同的挑战的非常不同的技术。根据我们收到的所有意见,对现有文献的广泛审查以及我们的委员会审议,我们得出了一些共识的发现和建议。我们的报告中提供了所有相关背景和详细信息(请参阅http://www.nap.edu/25977)。为此证词,我将首先讨论NTP系统的关键发现和建议,
尽管最佳工程实践依赖于可靠性、人为因素和持续质量改进,但涉及复杂技术系统的严重事故仍时有发生:桥梁倒塌、化工厂起火爆炸、飞机坠毁以及核反应堆熔毁。了解此类灾难原因的最全面方法是基于系统思维视角,该视角强调了传统事件链因果模型的局限性。本课程使用小组项目重点介绍这种方法,但也概述了各种社会学理论,这些理论试图阐明社会技术系统失败背后的组织和心理因素。
激光、量子计算/加密、太阳能工作原理、电子显微镜、粒子波二象性、超导/超流体/低温科学、玻色-爱因斯坦凝聚、激光冷却、原子光谱、核光谱、核反应堆、核武器、核磁共振成像的工作原理、粒子束癌症治疗、放射性/半衰期/核废料、宇宙射线及其对进化的影响、标准模型(至少是我们由上、下夸克组成)、大部分纳米技术、纠缠、波函数、量子密码学、能带理论和材料科学、强核力和弱核力、核合成和我们由星尘组成的想法、质谱、粒子和核加速器……
• 为人民服务的军事科学 • 空间与国防技术中的复合材料 • 增材制造在空间与国防技术中的应用 • 特殊制造工艺在国防应用中的作用 • 空间机器人技术 - 进步与挑战 • 无人驾驶飞行器在国防中的作用 • 空间应用的未来结构 • 空间与国防应用表面工程的最新进展 • 核反应堆中的材料 • 摩擦在空间与国防中的作用 • 国防应用中的储能材料 • 装甲车(战斗坦克)技术的进步及其重要性
自 1898 年居里夫妇分离出镭以来,放射性核素在研究应用领域中一直处于领先地位。自 20 世纪 50 年代以来,随着粒子加速器和核反应堆的出现,可供选择的放射性核素越来越多。这些来源已在发达国家和发展中国家广泛使用。许多国家都已建立基础设施来核算放射性物质,例如,通过许可证制度、立法要求用户保留适当的记录并定期向主管部门报告,或者在进口物品的情况下,通过海关清关程序。在其他国家,可能没有或没有足够的正式安排来核算来源。
由于工业设备产生的副产品热量会造成功率耗散,从而对其性能产生负面影响,因此几乎所有这些应用都需要一定的温度限制才能在适当的条件下工作。也就是说,如果过热超过这些限制,这些工程设备可能会以某种方式失效。在所有相关行业中,功率密度的不可阻挡的增长正在推动热交换技术的创新。此外,电子设备在热能产生量增加的同时,体积也变得越来越小。因此,散热器可用于冷却许多重要应用中的关键部件,从航空发动机和核反应堆到计算机、数据中心服务器机架和其他微电子设备。
未来的能源结构方案通常意味着可再生能源的大量贡献。太阳能和风能的使用日益增多,而它们本质上是间歇性的,实际上构成了电网的不确定性和脆弱性来源。由于核能在转换成电能之前会产生热量,因此在热量转换步骤之前进行热存储步骤可能有效地弥补这种间歇性,以确保电网的可靠性和灵活性,而不会导致核反应堆功率发生大的变化。根据每日情景,核反应堆甚至可以全天保持最大功率。按照这种方法,较小的反应堆能够应对与没有热存储系统的较大反应堆相同的峰值需求。本文提出了一种与钠快堆耦合的初步热存储架构,以突出这种存储技术的优势。基于两个分别装有热流体和冷流体的罐的技术设计受到当前太阳能技术的启发。该系统的尺寸确定采用热力学循环优化工具 (CYCLOP),初步瞬态模拟采用系统热工水力学代码 CATHARE3。即使仍需要进行一些架构改进,尤其是出于安全原因,本研究仍能得出这种发电策略的主要优点。特别是,结果表明,在负荷跟踪条件下,在以基本负荷运行反应堆时,可以实现可变的电力生产,从而能够优化工厂的盈利能力。由于在温度变化方面对一次回路的影响可以忽略不计,因此容器中的热机械负荷约束也可以大大放宽。