核燃料循环和废物管理方面的综合专门知识的重要性

小夏 教育 更新 2024-02-01

Shutterstock 德米特里·皮斯特罗夫。

弗吉尼亚联邦大学(VCU)在解决核工程缺乏多样性方面发挥着主导作用,建立了一个致力于核燃料循环的独特卓越中心。

核燃料循环(NFC)是指在裂变反应堆中使用裂变材料作为燃料所涉及的所有过程和活动。

来自不同背景、生活经历和思维方式的科学家从不同的角度看待这些过程; 劳动力的多样性对于科学创新至关重要。

VCU:确保核燃料循环研究的多样性。

核工程缺乏多样性,重点是核燃料循环和废物管理,这是一个持续的挑战,我们的教育和研究培训计划的主要目标是培养一支受过良好教育和多元化的劳动力队伍。

此外,弗吉尼亚州州长格伦·扬金(Glenn Youngkin)最近宣布支持至少500万美元的核技术创新,用于先进反应堆设计,因此培训下一代核科学家和工程师非常重要。

弗吉尼亚联邦大学(VCU)在实现这一目标方面具有独特的优势。 弗吉尼亚联邦大学是一所英联邦公立研究型大学,最近被公认为少数族裔服务机构。

另一个主要优势是VCU位于弗吉尼亚州的中心地带,与能源部的国家核能实验室和核工业有着密切的联系。

第三个主要优势是弗吉尼亚联邦大学目前是弗吉尼亚州唯一一所提供全套核工程研究生和本科学位的大学,其中包括ABET认可的机械工程学士学位以及机械和核工程硕士和博士学位,其中核工程专业仅由ABET认可。

弗吉尼亚联邦大学核工程项目的另一个独特优势是其与弗吉尼亚州附属核公司的独特关系,例如 Farmatome、BWXT、Dominion Energy 和 Newport News Shipyard,这些公司为弗吉尼亚联邦大学核工程教师和学生提供第一手的最新信息。 对影响美国核科学和核工业的趋势和利益的最新见解。

凭借这些优势,Phongikaroon 博士最近从能源部的综合研究计划获得了 150 万美元,用于开发核燃料循环和废物管理方面的卓越研究、教育和培训中心,以实现先进的反应堆技术。

该中心与历史悠久的黑人学院和大学(弗吉尼亚联合大学 (VUVU) 和弗吉尼亚州立大学 (VSU))完全整合,创建了弗吉尼亚州前所未有的独一无二的教育和研究培训计划,为了实现这一目标,该团队将追求以下总体研究目标:

确定核燃料循环经济的最重要特征;

提高我们表征从勘探到浓缩的关键铀燃料循环操作的能力;

确定反应堆燃料的设计、制造、使用、储存和运输的基本和先进概念;

描述废燃料分类和燃料循环废物管理的基本方面; 和。

更好地了解核材料试验和核算的基本原理。

为了进一步促进密切合作,该计划将建立三个跨领域领域:

集成建模、实验和实验的程序;

教育和。 颠覆性创新。

中心内的研究领域。

Phongikaroon 博士将领导一个由科学家、工程师和经济学家组成的团队,以培养创新文化。 研究活动将在主要学科领域 (TA) 下进行和组织:

TA1 – 材料科学与化学;

TA2 – 中子输运;

TA3 – 传热和系统;

TA4 – 核材料的量化; 和。

TA5 – 工程、经济和金融(如图 1 所示)。

图1:研究活动支持先进反应堆的NFC和废物管理。

该团队选择专注于熔盐反应堆(MSR)系统和设计。 MSR是过去几十年来国家和公司所做大部分工作的基础,这些国家和公司已经开发了具有热能、超热能和快中子光谱的小型、中型和大型商业上可行的MSR。

因此,对MSR核燃料循环和废物管理的进一步研究将使该团队能够改变并过渡到其他反应堆系统和设计。 由于其复杂的化学和传输特性,MSR被认为非常具有挑战性。

结合核燃料循环和废物管理方面的专业知识。

这三个机构将建立一个研究、教育和培训卓越中心,以支持先进的反应堆设计,并在核燃料循环和废物管理方面拥有深入的专业知识。 与该中心直接相关的是核化学科学与工程、辐射与健康物理、同位素分离与探测、中子传输、工业与制造过程、机械工程、经济与金融等领域的专家。

图 2:NHCWM 的总体研究目标、研究学科领域、跨领域以及全校范围的研究、教育和培训卓越中心以及创新环境中的课程之间的关系。 注:颜色与相关研究主题领域相对应。 带数字的圆圈代表跨技术领域(点击放大)。

我们未来的劳动力和研究生院潜力将在国家实验室(例如,爱达荷州国家实验室,橡树岭国家实验室,太平洋西北国家实验室等)和核工业(例如,Dominion Energy,Seaborg Technologies,Nuvision Engineering等)。

Phongikaroon博士和他的团队计划在创新环境中提供一条成功之路,以实现与研发学科领域和课程相关的拟议总体目标,如图2所示。

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