工程學(xué)院的核工程和放射科學(xué)系已經(jīng)收到了510萬美元的資金，用于推進(jìn)核技術(shù)的三個(gè)項(xiàng)目。

該系還正在合作開展美國能源部支持的74個(gè)項(xiàng)目中的另外三個(gè)項(xiàng)目，總金額為6100萬美元。

更小、更堅(jiān)固的熱交換器

UM的最大項(xiàng)目--由綜合研究項(xiàng)目計(jì)劃資助400萬美元--集中在緊湊型熱交換器上，它將把熱量從核反應(yīng)堆轉(zhuǎn)移到直接使用熱量或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)。它們比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)要小得多，因此成本也低。

用于制造緊湊型熱交換器的擴(kuò)散粘合工藝涉及到將有槽的板塊堆疊在一起并將其壓緊，使槽形成通道。這種新的制造技術(shù)創(chuàng)造了大量的小通道，使金屬和受熱流體之間的接觸最大化，比傳統(tǒng)的熱交換器允許更多的熱量通過。

然而，高溫削弱了板塊之間的結(jié)合，將熱交換器限制在較低的溫度下，并消除了因使其變小而獲得的收益。這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是提高對(duì)粘合過程的認(rèn)識(shí)，以便在高溫下實(shí)現(xiàn)強(qiáng)粘合。

"通過匯集來自全國各地的頂尖專家，這個(gè)項(xiàng)目的研究將提高我們制造低成本和高效熱交換器的能力，從而降低與核能相關(guān)的總體成本，"該項(xiàng)目主要研究人員、核工程和放射科學(xué)教授、核工程和放射科學(xué)系主任Glenn F. and Gladys H. Knoll說。

UM學(xué)院的另一位貢獻(xiàn)者是核工程和放射科學(xué)教授Fei Gao。該項(xiàng)目包括威斯康星大學(xué)、愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室、阿貢國家實(shí)驗(yàn)室、電力研究所和工程公司MPR的合作者。

更好的反應(yīng)堆物理學(xué)建模

在核能大學(xué)合作項(xiàng)目的60萬美元資助下，核工程和放射科學(xué)助理教授Brendan Kochunas將領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)工作，為核能高級(jí)建模和模擬項(xiàng)目下開發(fā)的軟件工具加快中子物理的建模工作。

確定中子在反應(yīng)堆中的分布對(duì)于理解能量輸出至關(guān)重要，包括如何提升能量和如何關(guān)閉能量。

Kochunas和他的團(tuán)隊(duì)將專注于開發(fā)新的模擬方法，以SPn理論為基礎(chǔ)應(yīng)用于先進(jìn)的核技術(shù)。對(duì)有近60年歷史的SPn方法的重新關(guān)注部分來自于最近的理論突破，這些突破提高了該方法的準(zhǔn)確性。

"Kochunas說："這讓我很慚愧，我對(duì)有機(jī)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)杰出的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)下一代的SPn方法感到很感激。

如果成功的話，新方法可以大大減少先進(jìn)反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)周期，并導(dǎo)致更安全的設(shè)計(jì)。UM學(xué)院的其他貢獻(xiàn)者包括核工程和放射科學(xué)副教授Brian Kiedrowski，以及機(jī)械工程和數(shù)學(xué)教授Krishna Garikipati。該項(xiàng)目包括阿貢國家實(shí)驗(yàn)室、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室和海軍核實(shí)驗(yàn)室的合作者。

了解反應(yīng)堆部件是如何退化的

在核能大學(xué)合作項(xiàng)目50萬美元的資助下，核工程和放射科學(xué)的名譽(yù)教授Gary Was和副教授Kevin Field領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)關(guān)于輻射損害如何通過蠕變演變的研究，這可能會(huì)影響核反應(yīng)堆核心的所有部件，從而縮短核電站的壽命。

加上反應(yīng)堆堆芯中的熱量和中子輻射，機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致金屬部件通過一個(gè)被稱為蠕變的過程慢慢變形。由于這些促成因素，蠕變是非常難以評(píng)估的，而且傳統(tǒng)的測試不能獨(dú)立評(píng)估它們。這個(gè)項(xiàng)目將使用離子束實(shí)驗(yàn)來發(fā)展對(duì)每個(gè)單獨(dú)因素如何影響蠕變的理解，這將為開發(fā)抗蠕變合金提供指導(dǎo)方針。

"熱和輻照蠕變是能夠限制核電站長期持續(xù)運(yùn)行的變形機(jī)制，"Was說。"然而，使用中子束的傳統(tǒng)輻照蠕變測試涉及高成本和長周期"。

離子束的優(yōu)勢在于它們可以更快地產(chǎn)生輻射損傷，并且通過額外的計(jì)算機(jī)建模和模擬，它們使工業(yè)界能夠預(yù)測蠕變損傷何時(shí)以及如何發(fā)展。雖然有數(shù)據(jù)可以對(duì)當(dāng)前反應(yīng)堆的輻射蠕變進(jìn)行預(yù)測，但該項(xiàng)目將產(chǎn)生數(shù)據(jù)和對(duì)輻射蠕變的理解，適用于先進(jìn)反應(yīng)堆的應(yīng)用，而這些數(shù)據(jù)在很大程度上是缺乏的。

UM學(xué)院在這項(xiàng)工作上的其他貢獻(xiàn)者是核工程和放射科學(xué)教授Fei Gao和Priyam Patki，他是UM的前博士后研究員，目前是英特爾公司的工藝工程師。