1.1. 背景................. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...
概述 2020 年 3 月,美国陆军与三家核反应堆公司签订了总额为 4000 万美元的合同,用于对移动核电站 (MNPP) 的竞争原型进行初步研究和开发 (R&D),为战区的前方作战基地 (FOB) 提供能源。1 这是国会支持者多年来为五角大楼从未要求资助的项目所作努力中的一个重要里程碑。2020 财年拨款 6300 万美元,2 2021 财年又拨款 7000 万美元。3 国防科学委员会预计到 2023 年完工第一个原型反应堆,总成本可能高达数亿美元。4 即使部署少数几座反应堆的终生成本也将达数十亿美元。人们对这一举措的必要性、可取性和可行性仍然存在重大疑问。最初的理由是减少外国军事基地发电柴油运输遭到袭击造成的美国伤亡,但这种理由已经不复存在,因为此类伤亡几乎已降至零。第二个军事理由是为未来的高能武器提供大量电力,但这种理由值得怀疑,因为此类武器是间歇性使用能源,因此不需要核反应堆的大量稳态功率输出,而是可以通过柴油发电机和储能装置以更低的成本供电。第三个理由是资助民用微反应堆的开发,但陆军反应堆的严格规格使其成本过高,无法与美国政府已在帮助开发的商业版本竞争。陆军的提议还引发了其他可能使其脱轨的担忧。反应堆事故可能会对附近数千名美国士兵造成放射性污染,这是一个严重的风险,因为对手的攻击(以及通过掩埋和覆盖反应堆来防御此类攻击的努力)可能会扰乱气流,从而导致燃料过热。 5 2020 年 1 月,11 枚伊朗弹道导弹袭击了驻扎美军的伊拉克基地,造成大量人员伤亡,充分表明了前进作战基地的脆弱性。6 成本也可能过高,因为移动
免责声明 本报告是由美国政府机构资助的工作报告。美国政府及其任何机构、芝加哥大学阿贡国家实验室或其任何员工或官员均不对所披露的信息、设备、产品或流程的准确性、完整性或实用性做任何明示或暗示的保证,或承担任何法律责任或义务,或表示其使用不会侵犯私有权利。本文以商品名、商标、制造商或其他方式提及任何特定商业产品、流程或服务并不一定构成或暗示美国政府或其任何机构对其的认可、推荐或支持。本文表达的文档作者的观点和意见不一定代表或反映美国政府或其任何机构、阿贡国家实验室或芝加哥大学阿贡国家实验室的观点和意见。
3. 验证结果与讨论利用洛斯阿拉莫斯国家实验室 (LANL) 使用钠热管的实验 [10] 研究了本方法的可行性。LANL 建造并测试了不锈钢钠热管模块,以用于空间核反应堆的热工水力模拟。图 2 显示了带有四个筒式加热器的热管模块的剖面图。表 I 提供了热管的主要尺寸。环形灯芯由 304L 不锈钢丝网制成。灯芯由一个 100 目丝网的支撑层、三个 400 目丝网的毛细管泵送层和两个 60 目丝网的液体流动层组成。有效孔隙半径测试验证了灯芯的孔隙半径小于 47 微米。
本专着的贡献者:Alain Alberman、Michel Auclair、Nicolas Authier、Daniel Beretz、Gilles Bignan、Jean-Yves Blanc、Bernard Bonin、Jean-Christophe Bosq、Xavier Bravo、André Chabre(主题编辑)、Pascal Chaix、Jean -Marc Costantini、Gérard Ducros、Philippe Durande-Ayme、Jérôme Estrade、Philippe Fougeras、Danielle Gallo、Christian冈尼尔、莱昂内尔·戈斯曼、丹尼尔·伊拉坎、菲利普·尤克、让·克里斯托夫·克莱因、蒂埃里·兰伯特、帕特里克·勒莫万、理查德·莱南、斯特凡·卢比埃、克拉丽丝·马里特、洛伊克·马丁-戴迪埃、弗雷德里克·梅里尔、阿兰·梅内尔、桑德琳·米罗、埃曼纽尔·穆勒、约瑟夫·萨菲耶, 亨利·萨法, 斯蒂芬妮·索里尔, 帕特里克·特罗塞利尔, 卡罗琳·维尔多, 让-弗朗索瓦维拉德,阿兰·扎埃塔。
FPGA(现场可编程门阵列)广泛应用于工业的各个领域。FPGA 可用于执行安全关键且需要高可靠性的功能,例如汽车、飞机控制和辅助以及航空航天工业中的关键任务应用。凭借这些优点,FPGA 在核电站仪表和控制 (I&C) 系统中的应用越来越受到全世界的关注,主要用于反应堆保护系统 (RPS)。原因包括传统的模拟电子技术已经过时。新反应堆的 I&C 系统已设计为采用 PLC(可编程逻辑控制器)和 DCS(分布式控制系统)等数字设备。但是基于微处理器的系统可能由于其复杂的特性而无法简单地满足要求。例如,微处理器内核一次执行一条指令,并且需要一个操作系统来管理程序的执行。反过来,FPGA 可以在没有操作系统的情况下运行,并且设计架构本质上是并行的。在本文中,我们旨在评估基于 FPGA 的解决方案的这些和其他优势以及局限性,同时考虑到在核电站 I&C 系统中使用 FPGA 的设计指南和规定。我们还将研究 FPGA 中的一些电路设计技术,以帮助减轻故障并提供冗余。目标是展示基于 FPGA 的系统如何为现代化项目中的 I&C 系统和 RMB(巴西多用途反应堆)提供具有成本效益的选择,确保安全可靠的运行,满足分离、冗余和多样性等许可要求。
FPGA(现场可编程门阵列)广泛应用于工业的各个领域。FPGA 可用于执行对安全至关重要且需要高可靠性的功能,例如汽车、飞机控制和辅助以及航空航天工业中的关键任务应用。凭借这些优点,FPGA 在核电站仪表和控制 (I&C) 系统中的应用,尤其是反应堆保护系统 (RPS),受到全世界越来越多的关注。原因包括传统的模拟电子技术已经过时。新反应堆的 I&C 系统已设计为采用数字设备,例如 PLC(可编程逻辑控制器)和 DCS(分布式控制系统)。但是,基于微处理器的系统可能由于其复杂的特性而无法简单地满足要求。例如,微处理器内核一次执行一条指令,并且需要操作系统来管理程序的执行。反过来,FPGA 可以在没有操作系统的情况下运行,并且设计架构本质上是并行的。在本文中,我们旨在评估基于 FPGA 的解决方案的这些和其他优势以及局限性,同时考虑到在核电站 I&C 系统中使用 FPGA 的设计指南和规定。我们还将研究 FPGA 中的一些电路设计技术,以帮助减轻故障并提供冗余。目标是展示基于 FPGA 的系统如何为现代化项目中的 I&C 系统和 RMB(巴西多用途反应堆)提供具有成本效益的选择,确保安全可靠的运行,满足分离、冗余和多样性等许可要求。
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FPGA(现场可编程门阵列)广泛应用于工业的各个领域。FPGA 可用于执行对安全至关重要且需要高可靠性的功能,例如汽车、飞机控制和辅助以及航空航天工业中的关键任务应用。凭借这些优点,FPGA 在核电站仪表和控制 (I&C) 系统中的应用,尤其是反应堆保护系统 (RPS),受到全世界越来越多的关注。原因包括传统的模拟电子技术已经过时。新反应堆的 I&C 系统已设计为采用数字设备,例如 PLC(可编程逻辑控制器)和 DCS(分布式控制系统)。但是,基于微处理器的系统可能由于其复杂的特性而无法简单地满足要求。例如,微处理器内核一次执行一条指令,并且需要操作系统来管理程序的执行。反过来,FPGA 可以在没有操作系统的情况下运行,并且设计架构本质上是并行的。在本文中,我们旨在评估基于 FPGA 的解决方案的这些和其他优势以及局限性,同时考虑到在核电站 I&C 系统中使用 FPGA 的设计指南和规定。我们还将研究 FPGA 中的一些电路设计技术,以帮助减轻故障并提供冗余。目标是展示基于 FPGA 的系统如何为现代化项目中的 I&C 系统和 RMB(巴西多用途反应堆)提供具有成本效益的选择,确保安全可靠的运行,满足分离、冗余和多样性等许可要求。