Argonne实验室推动核燃料与材料研究创新

过去两周，Argonne美国国家实验室宣布了其工作人员在推动核燃料和材料研究方面取得的众多重大进展。这些公告包括新的活化材料实验室的启用、新测量技术的开发以及新人工智能工具的应用。

新实验室：Argonne的最新设施是其活化材料实验室(AML)。该实验室位于该实验室的先进光子源(APS)内，将直接支持在APS进行的研究——包括反应堆用材料的研究。尽管Argonne在APS研究辐照材料已有约30年历史，但此前一直缺乏专门的辐照材料实验室。

AML的设计、建造和运行由美国能源部核能办公室的核科学用户设施资助。根据Argonne的说法，AML将“改善样品可及性和操作灵活性，最小化样品间的周转时间，提高科学产出率，并扩展APS的原位测试能力”。

人工智能工具：Argonne在人工智能的开发和实施方面也持续取得进展，旨在利用60年的研究成果开发能够帮助设计反应堆燃料的工具。目前，该实验室正采用人工智能驱动的方法解决铀-锆燃料的燃耗和温度限制问题。依托芝加哥5号堆、实验增殖反应堆-II、快中子通量试验装置等先前实验的现有金属燃料数据，Argonne开发了两款新的人工智能工具。

第一款工具被称为“金属博士”，被描述为“一个生成式人工智能聊天机器人系统，旨在作为熟悉金属燃料研究和历史数据集的虚拟助手”。

第二款工具名为“裂变气体气泡微结构生成器”。与广泛适用的金属博士不同，这款工具专门用于预测裂变气体气泡——或称FGBs——在反应堆运行期间如何在燃料内部形成和变化。

测量技术：除了新设施和新人工智能工具外，Argonne最近还宣布验证了一种测量反应堆燃料内部热导率的技术。准确的热导率测量有助于研究人员了解燃料在极端条件下的行为，进而支持高效安全的反应堆运行。然而，在反应堆运行期间获得准确的热导率测量一直是一个持续存在的挑战。

为克服这一挑战，Argonne正在采用一种称为悬桥法的技术，该方法涉及使用“两个由超薄样品连接的微型微加工平台”在真空中测试各种材料的热导率，包括与核燃料研究相关的材料。

这项技术是通过美国能源部国家核安保管理局支持的研究开发的。Argonne的高级研究员Abdellatif Yacout在谈到悬桥法时表示：“这是理解和优化核燃料性能方面的一大进步。它不仅提高了反应堆安全性，还支持了下一代核系统的设计。”