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美国复兴核能五大路径

浏览数量: 0     作者: dagang     发布时间: 2022-12-22      来源: 北极星风力发电网

美国 能源部正在投入大量资金维持美国的老旧核反应堆继续运行,同时为未来的核能 产业打下基础。核能仍然是美国领先的单一零碳电力来源。以下是美国能源部正在投入资金的五个目标。

(来源:微信公众号“嘿嘿能源heypower”  作者:Saul)

先进理论研究

近日,美国政府宣布的一项拨款将支付1200万美元,以资助美国各国家实验室的科学家对核物理的边缘问题进行高级研究。

根据能源部的一份声明,资助的五个项目“涵盖了核子的三维内部结构、夸克和胶子的奇异状态、夸克—胶子等离子体的微观特性以及中微子和核相互作用等主题。

虽然这项研究是先进的,而且主要是理论研究,但有可能开辟广泛的实际应用。

“核物理学的进展为我们世界的本质提供了重要的新见解,以及在国家安全、能源、健康和太空探索领域的新应用”,核物理学科学副主任霍尔曼在一份声明中说。

任何这样的进步都需要“严格的理论框架”,以帮助科学家推动具有实际效益的下一代研究。霍尔曼补充说。

这些将包括“探索更多的清洁能源选择以及核医学和工业的新应用”。

培训核电 工程师

能源部还在资助大学教育“下一代核安全工作队伍”。将有500万美元提供给三所州立大学,以帮助他们设立课程,培训电气工程师,在核反应堆中工作。

这个联合项目汇集了德克萨斯大学埃尔帕索分校、新墨西哥大学和北卡罗来纳州农业技术州立大学,将培训学生设计能够在核反应堆内的极端环境中运作的部件。

德克萨斯大学电气工程教授雷耶斯在一份声明中说:“我们正处于一个特殊的时间点,工业界和政府都认识到迫切需要增加电气工程的劳动力。”

雷耶斯补充说,需要扩大就业培训,“以刺激国内电力需求的增长,如芯片制造、交通电气化、航空航天系统和先进的电子封装等领域”。

让老厂继续运转

今年早些时候通过的基础设施立法,包含了60亿美元的民用核信用额度,帮助保持核电厂的正常运行,否则这些电厂将被化石燃料电厂取代。

能源部上个月支付了第一笔款项,支出了11亿美元以维持南加州的暗黑峡谷发电厂的运行。

该电厂已经成为“双碳”时代核电命运的公众斗争焦点,之前已被设定为到2025年分阶段退役。而当地官员也赞扬了这项拨款。

Salud Carbajal议员在一份声明中说:“面对创纪录的热浪和不断加剧的气候危机,我们面临太多的利害关系,不能在完全摆脱污染性化石燃料的斗争中选择后退。”

据能源部称,如果该核电站也关闭,就有13个本来可以使用的核电站的在过去十年中提前关闭。

能源部将于2023年1月开始接受下一轮民用核电信贷申请。

建立核燃料供应链

官员们在11月宣布,能源部正投入1.5亿美元用于生产对先进反应堆至关重要的核燃料。所谓的高纯度低浓铀燃料(HALEU)是比目前反应堆中使用的核燃料浓缩度高得多的铀,但与核武器中使用的各种浓缩铀相比,它只是低浓缩的。

由于它对更小、更高效的核反应堆至关重要,能源部估计,到本世纪末,美国每年将需要约40吨的高浓缩铀。

美国能源部部长珍妮弗—格兰霍姆在一份声明中说:“减少我们对敌对国家的HALEU燃料的依赖,并建立我们的国内供应链,将使美国能够发展我们的先进反应堆,并为美国人提供更多清洁、可负担的电力。

这笔资金将提供给位于马里兰州的美国离心机运营公司,用于支付6台离心机的开发费用,这些离心机每年可生产约一吨高浓缩铀,足以满足美国的紧迫需求。

能源部将其作为创建国内HALEU产业的更大动力的一部分。

格兰霍姆说:“这表明,能源部致力于与行业伙伴合作,启动商业规模的HALEU生产,以创造更多的清洁能源就业机会,并确保所有美国人都能获得核能的好处。

追赶核聚变的步伐

能源部在10月份宣布了提供4700万美元用于核聚变研究。与裂变不同,核聚变能量是通过强迫原子结合而不是分裂产生的,这个过程不会释放出放射性污染。

但是,驱动原子融合需要的极端高温和高压,目前的聚变仍然只是一种理论上的能源,无法实用。

在核聚变所需的过热温度和压力下,气体会变成等离子体,这是极难控制的。

利哈伊大学的Eugenio Schuster说:“我们不能只是把它放在一个容器里,因为它将融化它所接触到的任何东西。”他已获得175万美元,与研究人员一起研究这个问题。这笔钱有助于支付美国和国际科学家在中国、欧盟和韩国的研究“托卡马克”场所进行的合作实验。

对这个问题最有希望的解决方案是一个甜甜圈形状的反应器,其中旋转的磁场包含不断增长的聚变反应。这些磁场“创造了一个无形的瓶子来容纳它,并防止这些带电粒子逃逸”,Schuster补充说。

Schuster驻扎在ITER——一个国际性的欧洲测试反应堆。在那里,科学家的目标是“产生比运行所需多10倍的能量”,他说。“聚变界的每个人都在直接或间接地为ITER工作”。

其他的核聚变资金将支持美国研究人员在EAST和韩国的KSTAR进行实验——两者都是比美国现有的方案更先进的“长脉冲装置”。

在这些海外研究机构工作“将帮助我们从这些超导托卡马克设备中开展研究,以便最终我们可以在美国建立一个长脉冲反应堆级别的装置”,Schuster说。


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