Innovativ drivstofffremstilling går nærmere markedet

7 FOLDING HOMES THAT DEFINE INNOVATIVE (Juni 2019).

Anonim

INL forskere samarbeider med industripartnere om en nyskapende metode for å produsere avanserte atombrensel som forbedrer attraktiviteten til nye atomkraftverk som pålitelig, utslippsfri baseload energi.

INLs Dr. Isabella Van Rooyen og Dr. Clemente Parga jobbet sammen med Westinghouse Ed Lahoda for å utvikle en innovativ prosess for produksjon av uransilikid (U3Si2) -brensel for avanserte reaktorer som en del av et DOE-akselerert teknologiløsningsprosjekt.

Deres prosess ble kalt AMAFT - kort for additivproduksjon som en alternativ fabrikasjonsteknikk - for atombrensel. Selv om prosessen ble designet rundt U3Si2 drivstoff, kan den brukes på andre drivstoff. U 3 Si 2 brensel holder potensialet som et forbedret avansert drivstoff med større sikkerhetsfordeler på grunn av dens større tetthet og forbedret termisk ledningsevne sammenlignet med tradisjonelle urondioksidbaserte brensler som brukes i de fleste kjernekraftverk. Begge disse egenskapene kan bidra til å forbedre drivstoffsyklusøkonomien og øke sikkerhetsmarginen i off-normal situasjoner.

Additive produksjonsprosesser, mer kjent som 3-D-utskrift, brukes til å danne gjenstander ved å legge til lag på lag av et råmateriale. Slike prosesser involverer mindre avfallsmateriale og kan være raskere enn tradisjonelle fabrikasjonsteknikker hvor gjenstander dannes ved å fjerne materiale fra et større stykke råmateriale.

"AMAFT-teknologien bruker en ny hybrid additiv produksjonsprosess, noe som betyr at vi kombinerer noen tradisjonelle og noen additiv produksjonsprosesser for å redusere antall trinn - og dermed tid og kostnader - involvert i å produsere drivstoff for kraftreaktorer", sa Isabella Van Rooyen, en fremtredende personalforsker i INLs Fuel Design & Development-avdeling.

I AMAFT-prosessen brukes en ny hybrid-lasersteknikkformingsteknikk i en serie prosesser for å lage et lite lokalisert smeltebasseng fra flere pulverkilder, slik at den direkte dannes av en pellet av tett U 3 Si 2- brensel.

Tradisjonelle drivstofffremstillingsmetoder krever flere trinn for å konvertere rå uranmalm til UF 6, og deretter igjen inn i UO 2 som vil bli brukt i det endelige brennstoffet for en lysvannreaktor.

Van Rooyen forklarte at AMAFT-prosessen kan redusere trinnene fra den tradisjonelle fabrikasjonsmetoden som krever forhåndsbehandling av UF 6 for å konvertere den til UO 2. AMAFT kan starte med ethvert uranbasert råmateriale som åpner forsyningskjeden og eliminerer konverteringstrinnene. I tillegg jobber teamet for å gjøre AMAFT lett å skalere - hvilket er et annet stort krav til kommersiell levedyktighet.

Denne hybridprosessen, i kombinasjon med andre avanserte produksjonsprosesser, gir mye større fleksibilitet for fabrikanter, inkludert muligheten til å bruke flere råmaterialekilder.

Van Rooyen og Parga ble tilsluttet av University of Florida Ph.D. kandidat Jhonathan Rosales, som utførte ulike karakteriseringsaktiviteter på utviklingsproduktene. Et annet sett med benchtop-eksperimenter pågår på surrogatmateriale ved hjelp av en benchtop-pulserende laser støttet av INL-forskerne David Swank og DC Haggard.

I tillegg til den tekniske utviklingen av den nye AMAFT-produksjonsprosessen har teamet akselerert kommersialiseringsprosessen ved å delta i DOEs Energy I-Corps-initiativ, et program som skal fremme en mer entreprenørmessig tankegang blant forskere ved DOE-laboratorier.

Energy I-Corps-programmet par DOE forskere med bransje mentorer som de arbeider for å avgrense deres konsept for å støtte potensielle kunders spesifikke behov. AMAFT Energy I-Corps-teamet besto av Isabella van Rooyen (hovedforsker), Dr. George Griffith (gründerledelse) og Ed Lahoda (industrigrupper).

"Det var en overraskelse å lære hvordan kritiske partnerskap ville være til den generelle kommersialiseringsprosessen. Vi trenger partnere for å hjelpe med kvalifikasjoner, standarder, prosessutvikling og karakterisering, " sa Van Rooyen. "Energy I-Corps var en mulighet til å tenke utenfor boksen fra vår normale daglige forskningstilstand."

menu
menu