Para comemorar o 75º aniversário do nascimento de seus reatores nucleares, apenas em dezembro de 2017, o MIT reiniciou o índice histórico de índice de grafite, que se tornou uma nova ferramenta para educação e pesquisa.
Neste momento especial, entrevistamos o professor Hu Lingwen, chefe do laboratório nuclear do MIT e especialista em reator nuclear, e também compartilhou conosco os desafios e as novas oportunidades que atualmente enfrentam a energia nuclear em todo o mundo.
O investigador sênior Hu Lingwen carregou as hastes de combustível nos canais de combustível da pilha de índice de grafite MIT
P: Uma vez que a indústria mais moderna é a AI hoje, muitas pessoas viraram as costas para a ComputerScience. A energia nuclear é uma indústria relativamente impopular. Por que você escolheu a energia nuclear? Especialmente como uma mulher. No campo da energia nuclear, existe uma IA ou Qual é o papel da tecnologia mais quente nesta era na energia nuclear?
Hu Lingwen: Provavelmente, na década de 1980, quando eu ainda estava no ensino médio, comecei a ter interesse no campo da energia nuclear. "A fissão nuclear pode gerar milhões de vezes a energia da combustão química do carvão", um conceito que era profundamente atraente na época E naquele momento, havia poucas mulheres entrando na indústria de ciência e engenharia, por isso estou muito grata por minha chance de estudar engenharia nuclear na Universidade de Tsinghua, em Taiwan, antes de estudar no Massachusetts Institute of Technology (MIT) em 1996 Engenharia e Ph.D.
Desde a década de 1960, a energia nuclear tem sido considerada como uma das fontes confiáveis e ambientalmente amigáveis de geração de energia, e a maioria das usinas nucleares comerciais atualmente em operação são centrais de energia nuclear de reator de água leve projetadas nas décadas de 1960 e 1970. Para melhorar ainda mais a segurança da energia nuclear Sexualidade e economia, ampliar o espaço para o desenvolvimento futuro da energia nuclear e enfrentar os atuais graves problemas de mudanças climáticas globais, é de importância crucial para desenvolver, exibir e promover tecnologias mais avançadas de reator nuclear.
Atualmente, muitas inovações tecnológicas podem ser usadas no projeto de reatores de primeira geração, como processos avançados de fabricação, detecção de alta precisão e uma variedade de dispositivos, bem como métodos mais otimizados de computação e modelagem e, na minha opinião, inteligência artificial AI) tem potencial para reduzir significativamente os custos operacionais da energia nuclear e melhorar a segurança da energia nuclear.
P: Quais os desafios técnicos que você tem para apresentar as vantagens dos "reatores subcríticos" em comparação com os reatores nucleares tradicionais?
Hu Lingwen: O tempo necessário para construir um modelo de reator é muito longo, e esta questão é um dos principais desafios atualmente enfrentados pelo desenvolvimento de novos reatores nucleares (começando pelo tratamento de seleção de sites e instrumentos de licenciamento, que atualmente é de pelo menos uma década), de modo a acelerar o MIT Minha equipe veio com o conceito de um reator subcrítico que usa o reator MIT como fonte de nêutrons para a condução de reatores de sal fundidos subcríticos e não requer novos locais e novas permissões de reator. Instrumentos, reduzindo drasticamente o tempo eo custo de construção de um novo reator modelo.
Embora, devido à simulação de reator subcritical apenas parte do núcleo do reator, mas também do ponto de vista das autoridades reguladoras, que podem, eventualmente, precisa construir uma demonstração completa do reator protótipo. No entanto, reator subcritical deve ser capaz de fornecer informações sobre novas concepções de reactores viável Os dados críticos e críticos para o sexo permitem aos desenvolvedores acessar mais facilmente o financiamento e os instrumentos de aprovação para a construção de protótipos.
Q: ?? O futuro desenvolvimento da energia nuclear em que reatores de fundição de sal, reatores rápidos e outros reactores de fissão avançados, ou tem segurança inerente de reatores miniaturizados, também seis tipos de reator de fusão avançado ou tipo de reactor, você pode considerar que tipo de O primeiro a vir para a frente?
Hu Lingwen: No futuro, qual tecnologia de energia nuclear usaremos depende das necessidades regionais e reais específicas. Os pequenos reatores modulares têm as características de alta segurança e baixo investimento de capital. Os reatores de sal fundido e outros reatores de alta temperatura fornecem uma nova solução de ciclo de combustível , O que é muito mais econômico do que os reatores de água leve existentes, que convertem os resíduos nucleares em combustíveis e, assim, utilizam eficientemente os recursos de urânio como fonte de energia a longo prazo, mas todos esses novos reatores O design exigirá mais pesquisas e desenvolvimento para ser realmente colocado em construção e uso.
Massachusetts Institute of Technology porta do laboratório de reator nuclear
P: Quais são os desafios atualmente enfrentados pelo desenvolvimento da energia nuclear e quais avanços interessantes existem?
Hu Lingwen: Na minha opinião, um dos principais desafios enfrentados pelo desenvolvimento de tecnologia de energia nuclear agora é como manter um financiamento confiável e estável para pesquisa e desenvolvimento, bem como cooperação internacional. É emocionante que os Estados Unidos agora tenham fundos privados para investir no desenvolvimento de tecnologia nuclear. Também introduziu algumas iniciativas de apoio. Além disso, a cooperação internacional pode acelerar a próxima geração do processo de desenvolvimento de tecnologia de energia nuclear. Por exemplo, TerryPower de Bill Gates e China National Nuclear Corporation chegaram a um acordo sobre o desenvolvimento de reatores de ondas de viagem. Atualmente, o MIT é Os reactores de sal de emulsão estão sendo desenvolvidos em cooperação com a Academia Chinesa de Ciências e acredito que acabarão por ser resolvidos somente através da cooperação internacional, como os desafios globais das mudanças climáticas e da poluição.
O que se segue é o texto completo da entrevista realizada pelo Prof. DT Jun e pelo Prof. Hu Lingwen, e acredito que os leitores ainda são muito curiosos sobre o Professor Hu Lingwen e o laboratório nuclear do MIT liderado por ela. A tendência futura da revolução energética global também é motivo de preocupação para muitas pessoas. O professor Hu Lingwen aceitou o convite da DT Jun e participará da próxima EmTech Emerging Technologies Summit em Pequim no final deste mês. Isso nos trará uma perspectiva de tecnologia de ponta mais emocionante. Fique atento!
MIT reiniciar a avaliação completa da pilha de grafite
2 de dezembro de 1942 Sob a posição do estádio de futebol Stagg Field da Universidade de Chicago, o premio Nobel Enrico Fermi liderou a equipe experimental pela primeira vez em uma reação nuclear de cadeia controlada - O início também estabeleceu as bases para o desenvolvimento da primeira bomba atômica e do primeiro reator de energia nuclear.
Setenta e cinco anos depois, para comemorar a primeira massa crítica do Chicago Heap (CP-1), o MIT foi reiniciado como o evento de Chicago no sábado. As instalações subcríticas do MIT e o desenvolvimento de um reator CP-1 e auto- Reação nuclear como marco.
Laboratórios de Ciência e Engenharia Nuclear e de Reatores Nucleares Comemoram o 75º Aniversário da Reação Nuclear da Primeira Cadeia de CP-1
A mesma grafite de grau de reator que a pilha de índice de grafite MIT foi transformada em uma lembrança
O memorial não foi apenas uma mera caminhada. Os pesquisadores reiniciaram uma planta chamada de índice de grafite, que foi construída pela primeira vez em 1957 e será usada pelos estudantes do MIT para experiências subcríticas nos próximos anos. No futuro, Também se tornará uma ferramenta de pesquisa única e valiosa.
O dispositivo é um grande reator em forma de cubo feito de grafite pura (material de lápis) com furos para inserção de urânio. A haste de urânio natural tem uma dose de radiação muito baixa e segura para mãos diretas. Foi o que Fermi e seus colegas fizeram, embora também tivessem luvas de proteção.
Nas décadas que se seguiram às experiências de reator de Fermi, mais de 20 montes de grafite semelhantes foram construídos por universidades e laboratórios nacionais dos EUA para pesquisa básica e ensino, mas a maioria deles foi descartada ao longo do tempo. A pilha era apenas metade do tamanho do reator Fermi, mas era o maior dos montes de grafite pós-construídos e permaneceu, mas foi esquecido e deixado ocioso por muitos anos até o ano passado por Michael Schott, departamento de engenharia e ciência nuclear do MIT, Professor breve "redescobrir".
Em 2 de dezembro, Professor Smith apresentou a história do índice de grafite para 45 convidados no Laboratório de Reatores Nucleares do MIT.
Kord Smith, professor de ciência e engenharia nuclear, ficou surpreso ao saber que o dispositivo ainda estava intacto, com a proteção do painel de metal na sua superfície que parecia um armário de armazenamento abandonado e a passagem de professores e estudantes Não ciente de sua existência. Smith e seus colegas no Departamento de Ciência e Engenharia Nucleares, bem como o diretor do laboratório de reator nuclear David Moncton, desenvolveram rapidamente um plano de reinício para comemorar os experimentos pioneiros do reator 75 Aniversário Em 1957, o estudante de ciência nuclear e engenharia do MIT Richard Knapp projetou o sistema do reator em sua tese de bacharel.
Atualmente, 30 toneladas de grafite e 2,5 toneladas de urânio foram completamente limpas e recuperadas, e o último pedaço de urânio também foi carregado cerimonialmente em 2 de dezembro. Essa cerimônia convidou 45 professores, estudantes e convidados a testemunhar o tempo Era exatamente o tempo que os reatores de Chicago estavam completos, quando o número era de 45.
De acordo com Smith, o reator de grafite subcrítico do MIT foi finalmente eliminado, já que a indústria nuclear mudou rapidamente de grafite para reatores refrigerados com água leve e resfriado, e as experiências em sistemas de grafite não foram associadas à indústria nuclear. O grafite (ou a água) atua como um moderador, reduzindo a velocidade dos neutrões emitidos pela fonte de radiação para o original de um milhão. Então, os neutrons térmicos interagem com outros átomos de urânio para formar uma reação em cadeia auto-sustentável, isto é, nêutrons O novo nêutron forma uma série de colisões, liberando mais nêutrons, atacando o átomo de urânio. O ponto crítico do CP-1 é controlado pela obstrução de uma haste de controle feita de cádmio que absorve neutrons e interrompe a reação.
Colder Smith e McGarle Giles em frente à pilha de índice de grafite servirão como ferramentas de ensino e pesquisa para estudantes
Os reatores nucleares de próxima geração de hoje, que têm muitos projetos de ponta, incluindo sistemas de resfriamento passivos e projetos de combustível para combustível sem parar, começaram a reutilizar a grafite novamente, tornando o reator uma ferramenta de pesquisa útil que permite aos estudantes lidar com o combustível nuclear, Mas também um acesso mais fácil ao reator MIT Embora tenha um reator de pesquisa de potência total, mas está funcionando quase todo o ano e produz um calor de 6MW. A pesquisa no reator pode ser um novo tipo de revestimento de barras de combustível ou instrumentos de monitoramento, mas um Experiência anual apenas uma vez.
De acordo com Smith, os alunos poderão instalar, executar experimentos e obter resultados dentro de algumas horas ou dias em uma pilha de índices de grafite. O uso da pilha de grafite deverá estimular o interesse dos alunos e estar na vanguarda dos reatores de pesquisa do MIT Prepare experiências sexuais.
"Nos últimos anos, a grafite tem sido utilizada como meio de reator por muitas vezes", disse Smith, mas agora renascemos. "Ainda hoje, como os nêutrons liberados pelas reações nucleares se dispersam através da estrutura cristalina da grafite, Ainda tem um valor de pesquisa importante. Smith disse que recentemente um novo modelo físico foi proposto para descrever essas interações e esperamos usar pilha de grafite para projetar experimentos para validar esses novos modelos teóricos.
Smith acredita que, além de ajudar a estudar novos tipos de reatores, combustíveis e revestimentos, reatores de grafite e reatores de pesquisa do MIT também serão ferramentas educacionais valiosas para estudantes de engenharia nuclear. "Nós tendemos a ser bons no desenvolvimento Estudantes que calculam algoritmos e modelos, mas você pode pensar que sua simulação é perfeita se você não pode comparar seus cálculos. "No entanto, no mundo real, as medidas reais geralmente não se encaixam perfeitamente nas expectativas, sabendo que essas diferenças ajudam Para melhorar o modelo teórico.