太平洋西北国家实验室凯尔西·阿吉森著 PNNL化学家阿曼达·莱恩斯开发了实时监控工具，为更快的先进反应堆测试和设计铺平了道路
信用:安德里亚·斯塔尔|太平洋西北国家实验室 在全国范围内，具有环保意识的科学家和工程师正在领导新一代核反应堆的设计
他们认为核能是一种清洁、无碳的能源，与水力发电、风能和太阳能一样
一些创新的下一代反应堆设计更安全、更小、模块化、更具移动性
它们可以为太空飞行提供动力，使用回收的核燃料，甚至可以作为便携式发电机来应对灾难
一种设计，熔盐反应堆，正在核领域获得动力
但是，在这些新的反应堆设计成为现实之前，它们需要经过多轮安全和运行测试
由于太平洋西北国家实验室(PNNL)的创新，反应堆改进和测试的艰巨任务变得更加容易，该创新结合了远程实时测试和对尾气副产品的连续监测
加上面向核电厂操作员的软件包，这一开发为反应堆设计新时代的远程、近乎即时的监控奠定了基础
“实时监控是一种有价值的工具，尤其是在开发下一代反应堆时
PNNL化学家阿曼达·莱恩斯说:“这可以帮助设计者更有效地设计和测试流程循环、机制或过程。”
“此外，当他们最终部署他们的反应堆系统时，这给了操作人员一个更好地理解和控制这些过程的工具
" 化学配方，只是落后 核能发电的一个重要副产品是碘，它有几种形式
在液态燃料熔盐反应堆中，碘化合物将通过在发电厂取样并在远程实验室进行分析来监测
这种方法既慢又贵——更不用说在实验室中分析放射性样本的额外安全挑战和复杂性了
实时监测不涉及人类与样本的直接互动，提供了一种风险更低、效率更高的替代方法
“就你必须经历的步骤以及碘和其他化学物质采样的时间表而言，这是一个真正的游戏规则改变者，”莱恩说
所有核反应堆都产生废气裂变产物
碘气体是一个特别值得关注的问题，因为它具有放射性毒性，很容易蒸发，如果释放出来，就会在空气中传播
熔盐反应堆的运行需要对系统中的碘进行处理和清洗，因为它是实时生产的
这在传统的轻水反应堆中是不必要的，因为碘被截留在燃料棒中
为了实现实时洗涤，熔盐反应堆工厂操作员需要关于碘含量的连续信息
现有的追踪放射性碘水平的方法既复杂又昂贵
这涉及到在分子水平上分解化学行为，因为碘可以通过与其他元素结合而不断变形，产生具有不同性质的新分子
这就像烘烤一个香料蛋糕，然后让某人找出每种成分
化学“指纹”是通过现有的现成技术的光谱光读数来追踪的
然后，它们被转换成实时的、可供工厂操作员使用的信息
信用:迈克尔·珀金斯|太平洋西北国家实验室 寻找化学指纹 研究小组将目光集中在两种常见的碘形式上——一氯化碘和元素碘——并拨出方法来量化每种碘
目标是使用两种常用的化学分析技术——拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱——来搜索每种碘的化学“指纹”
虽然光谱学读数对研究人员很有用，但将这些数据转化为操作员可用的信息是至关重要的
“我们想要一个容易理解的输出，尤其是对于那些没有花很多年时间盯着光谱数据的人来说，”莱恩说
废气监控软件解决方案 该团队还开发了软件，从现有的现成技术中获取高度敏感的光谱光读数，并将这些数据转换成实时的可用信息，供工厂操作员使用
接下来，研究小组计划将他们从这些研究中学到的知识扩展到其他副产品气体
“最终，这些工具有助于扩大研发工作，特别是在下一代反应堆设计和测试方面
PNNL实验室研究员兼化学家山姆·布莱恩说:“实时监控可以通过解决前端问题来开发新型反应堆。”
分享知识 该研究团队位于PNNL的放射化学处理实验室，这是一个非反应堆核研究设施，成员包括:阿曼达·莱恩、山姆·布莱恩、蒂姆·J
约翰逊、希瑟·费尔米、肯德尔·休吉、阿什利·布拉德利、拉塞尔·唐金、托马斯·布莱克、安德鲁·克利福德、阿丹·斯查费·麦地那、理查德·考克斯和詹妮弗·威尔森
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