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弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué) (VCU) 在解決核工程缺乏多樣性方面發(fā)揮著帶頭作用，開發(fā)了一個(gè)致力于核燃料循環(huán)的獨(dú)特卓越中心。

核燃料循環(huán)(NFC)是指在裂變反應(yīng)堆中使用裂變材料作為燃料所涉及的所有過程和活動(dòng)。

來自不同背景、生活經(jīng)歷和思維方式的科學(xué)家從不同的角度看待這些過程;勞動(dòng)力的多樣性對(duì)于科學(xué)創(chuàng)新至關(guān)重要。

VCU：確保核燃料循環(huán)研究的多樣性

以核燃料循環(huán)和廢物管理為重點(diǎn)的核工程缺乏多樣性是一個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)，我們教育和研究培訓(xùn)計(jì)劃的首要目標(biāo)是培養(yǎng)一支受過良好教育和多元化的勞動(dòng)力隊(duì)伍。

此外，弗吉尼亞州州長 Glenn Youngkin 最近宣布支持至少投資 500 萬美元用于先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的核技術(shù)創(chuàng)新，因此培養(yǎng)下一代核科學(xué)家和工程師非常重要。

弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué) (VCU)在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)是一所英聯(lián)邦公立研究型大學(xué)，最近被認(rèn)定為少數(shù)族裔服務(wù)機(jī)構(gòu)。

另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是 VCU 位于弗吉尼亞州中心，與能源部核能國家實(shí)驗(yàn)室和核工業(yè)有著密切的聯(lián)系。

第三個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是，弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)目前是弗吉尼亞州唯一一所提供全套核工程研究生和本科學(xué)位的大學(xué)，其中包括經(jīng) ABET 認(rèn)證的機(jī)械工程學(xué)士學(xué)位以及單獨(dú)經(jīng) ABET 認(rèn)證的核工程專業(yè)專業(yè)機(jī)械和核工程碩士和博士學(xué)位。

弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)核工程項(xiàng)目的另一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是其與弗吉尼亞州附屬核公司的獨(dú)特關(guān)系，例如法馬通、BWXT、Dominion Energy 和紐波特紐斯造船廠，這些公司為弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)核工程教師和學(xué)生提供第一手、最新的信息。對(duì)影響美國核科學(xué)和核工業(yè)的趨勢(shì)和利益的最新見解。

憑借這些優(yōu)勢(shì)，Phongikaroon 博士最近從能源部綜合研究項(xiàng)目獲得了 150 萬美元，用于開發(fā)核燃料循環(huán)和廢物管理方面的卓越研究、教育和培訓(xùn)中心，以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的反應(yīng)堆技術(shù)。

該中心與歷史悠久的黑人學(xué)院和大學(xué)(弗吉尼亞聯(lián)合大學(xué) (VUU) 和弗吉尼亞州立大學(xué) (VSU))完全融合，創(chuàng)建了弗吉尼亞州以前從未存在過的獨(dú)一無二的教育和研究培訓(xùn)項(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)將追求以下總體研究目標(biāo)：

確定核燃料循環(huán)經(jīng)濟(jì)學(xué)最重要的特征;

提高我們描述從勘探到濃縮的重要鈾燃料循環(huán)操作的能力;

識(shí)別反應(yīng)堆燃料的設(shè)計(jì)、制造、使用、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)幕竞拖冗M(jìn)概念;

描述廢燃料分離和燃料循環(huán)廢物管理的基本方面;和

更好地了解核材料檢測(cè)和核算的基本原理。

為了進(jìn)一步促進(jìn)緊密合作，該計(jì)劃將建立三個(gè)交叉領(lǐng)域：

集成建模、仿真和實(shí)驗(yàn)的程序;

教育;和

破壞性創(chuàng)新。

中心內(nèi)的研究領(lǐng)域

Phongikaroon 博士將領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)由科學(xué)家、工程師和經(jīng)濟(jì)學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)來培育創(chuàng)新文化。將在主要學(xué)科主題領(lǐng)域(TA)下開展和組織研究活動(dòng)：

TA1——材料科學(xué)與化學(xué);

TA2——中子輸運(yùn);

TA3——傳熱和系統(tǒng);

TA4——核材料定量;和

TA5——工程經(jīng)濟(jì)與金融(如圖1所示)。

圖 1：研究活動(dòng)支持先進(jìn)反應(yīng)堆的 NFC 和廢物管理

該團(tuán)隊(duì)選擇專注于熔鹽反應(yīng)堆(MSR)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)。 MSR 是過去幾十年來一些國家和公司所做的大部分工作的基礎(chǔ)，這些國家和公司開發(fā)了具有熱、超熱和快中子譜的小型、中型和大型商業(yè)可行的 MSR。

因此，對(duì)MSR核燃料循環(huán)和廢物管理的進(jìn)一步研究將使團(tuán)隊(duì)能夠改變并過渡到其他反應(yīng)堆系統(tǒng)和設(shè)計(jì)。由于其復(fù)雜的化學(xué)和傳輸特性，MSR 被認(rèn)為非常具有挑戰(zhàn)性。

結(jié)合核燃料循環(huán)和廢物管理方面的專業(yè)知識(shí)

三個(gè)機(jī)構(gòu)將建立一個(gè)研究、教育和培訓(xùn)卓越中心，結(jié)合核燃料循環(huán)和廢物管理方面的深入專業(yè)知識(shí)，支持先進(jìn)的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)。與該中心直接相關(guān)的是核化學(xué)科學(xué)與工程、輻射與健康物理學(xué)、同位素分離與檢測(cè)、中子輸運(yùn)、工業(yè)與制造工藝、機(jī)械工程以及經(jīng)濟(jì)與金融領(lǐng)域的專家。

圖 2：NFCWM 總體研究目標(biāo)、研究主題領(lǐng)域、交叉領(lǐng)域以及全院研究、教育和培訓(xùn)卓越中心與創(chuàng)新環(huán)境的課程之間的關(guān)系。注：顏色對(duì)應(yīng)于相關(guān)研究主題領(lǐng)域。帶數(shù)字的圓圈代表交叉技術(shù)領(lǐng)域(點(diǎn)擊放大)

我們未來的勞動(dòng)力和研究生院潛力將在國家實(shí)驗(yàn)室(例如愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室、太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室等)和核工業(yè)(例如Dominion Energy、Seaborg Technologies、 NuVision 工程等)。

Phongikaroon 博士和他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在創(chuàng)新環(huán)境中提供成功的渠道，實(shí)現(xiàn)與研發(fā)主題領(lǐng)域和課程相關(guān)的擬議總體目標(biāo)，如圖 2 所示。