点击 可控核聚变 关注并星标
每天与你一起
2024年10月29日，美国萨凡纳河国家实验室(Savannah River National Laboratory，SRNL)宣布，已获得600万美元的资金推进聚变相关技术研究。这部分资金将侧重于解决燃料循环和覆盖技术以及氚与材料的相互作用等问题，包含两个项目：一是基于非水2D材料的氢同位素分离技术开发；二是Flow-Loop Integration的Li电解和CoRExt工艺的开发。
一、实验室概况
SRNL最早成立于1951年，前身是萨凡纳河实验室，位于南卡罗来纳州杰克逊附近的萨凡纳河遗址(SRS)。该实验室隶属于美国能源部(DOE)环境管理办公室(Office of Environment Management)，致力于在国家安全、清洁能源和环境管理领域应用研究、开发和部署实用、高价值和具有成本效益的技术解决方案。
SRNL最早因在核武器领域的研究而闻名，主要是氚、钚研究和制备。冷战结束后，实验室开始拓展民用领域的技术研究，如环境修复、氢经济技术、危险材料的处理以及防止核扩散、核废料玻璃化和氢储存的技术的开发与应用。SRNL目前是南卡罗来纳氢能与燃料电池联盟(SCHFCA)的创始成员之一，也是美国能源部环境管理和遗产管理办公室以及国家核安全局(NNSA)武器和不扩散计划的成员单位。作为一个多项目的国家实验室，SRNL年度运营预算约为4亿美元，员工人数超1,400人。
SRNL现如今由美国能源部环境管理办公室的Battelle Savannah River Alliance,LLC(BSRA)负责管理和运营。BSRA是一家非营利性公司，以保持SRNL一流国家实验室的地位作为其唯一目标。
二、研究领域
SRNL目标成为美国首屈一指的应用科学与工程国家实验室，为环境、能源和安全挑战提供解决方案。主要研究三个领域：
环境与遗留管理：核材料加工和处置、储罐废物处理和处置、地下水和土壤修复、国家环境管理和管理实验室网络。 国家安全管理：核材料回收、武器生产技术、钚坑生产计划、网络安全与威胁评估、Tritium Focus Group(TFG)。 新兴科技与技术：氢气制备与储存、可再生能源研究。
在聚变燃料循环技术研究领域，SRNL专注于五项课题：
过程建模、过程控制和模拟：定义模型以推进和优化系统设计、监控运行、控制过程并模拟运行期间的性能。 减少氚库存和改进工艺技术：改进氚加工以减少所需的库存并降低放射源项。 同位素供应、氚增殖和氚提取：确定氚/同位素供应来源和加工，确保可实现氚增殖比率，并最大限度地减少自备库存。 限制氚以减少排放并支持基础安全：开发先进的氚湿材料和约束屏障，了解和减轻氚对面向等离子体部件(PFC)的影响，并改善从二级/三级约束和污水流中去除和回收氚。 氚问责和氚分析/诊断能力：开发快速、高精度/精确的问责制测量工具和技术，以测量氚并在系统的不同部分对其进行解释。
三、核心竞争力
加速修复、最小化废物和降低风险：这一能力涉及到环境修复和废物管理，旨在快速有效地解决环境问题，同时减少废物产生和相关风险。 感知、表征、评估和阻止核扩散：SRNL在核扩散的感知、表征、评估和阻止方面拥有专业能力，以确保核材料和核技术不被用于不当目的。 为环境管理(EM)、国家核安全管理局(NNSA)和能源安全创造制造解决方案：SRNL为环境管理、核安全和能源安全领域提供先进的制造技术和解决方案。 保护连接的控制系统及其相关数据：SRNL致力于保护工业控制系统和相关数据的安全，以防止网络攻击和数据泄露。 支持下一代核材料处理和处置：SRNL在核材料的处理和处置方面进行研究和开发，以支持新一代核技术的安全和有效应用。 确保战略材料和武器部件的生产和供应：SRNL在确保关键战略材料和武器部件的稳定生产和供应方面发挥着重要作用，以支持国家安全和能源需求。
四、实验室沿革
1951年，萨凡纳河实验室成立，以支持萨凡纳河站点场址。
1980年，发明热循环吸收工艺TCAP(Thermal Cycling Absorption Process)。
1983年，地下计数设施(UCF)开始建造。
1985年，地下计数设施开始运行。
1989年，西屋(Westinghouse)接替杜邦(DuPont)，负责SRS运行工作。
1992年，萨凡纳河实验室更名为萨凡纳河技术中心。
1994年，TCAP首次应用于产氚设施上。
1999年，Washiton Group International接替管理工作。
2004年，正式成为美国能源部旗下的第十七个国家实验室，更名为SRNL。
2008年，SRNS接管SRNL，负责运营管理工作。
2014年，罗切斯特大学(University of Rochester)激光能量学实验室(LLE)的聚变研究中首次使用SRNL开发的微TCAP处理含氚气体。
2014年，Battelle Savanah River Alliance接替SRNS，负责运营管理工作。
2016年，SRNL获得了国际原子能机构(IAEA)分析实验室网络(NWAL)的核材料分析(NMA)资格。
五、外部合作
在此之前，我们先后介绍过PPPL、LLNL、ORNL、LANL这四家同样隶属于美国能源部的国家实验室。但与之相比，SRNL最显著的区别在于后者主要是为商业化聚变公司或其他组织开发关键技术，但是不从事聚变装置的开发。例如：
General Atomics：基于General Atomics正在开发聚变试验工厂(FPP)集成设计和优化的建模工作流程，需要验证氚燃料循环模型。SRNL为其开发两个模型：一个用于氚处理的简化模型，将被General Atomics的FPP系统代码使用；另一个则是全面的Aspen燃料循环模型，以评估设计决策的重要性。
Commonwealth Fusion Systems：SRNL与CFS合作研究熔盐作为托卡马克新型包层材料的可能性。Commonwealth Fusion Systems利用SRNL在电化学和腐蚀工程方面的专业知识，实时监测FL:Be引起的结构材料的腐蚀情况，并通过对FL:Be中的杂质浓度进行调整来实现腐蚀速率的局部控制。
CHADWICK：SRNL从美国能源部先进能源研究计划署(ARPR-E)获得150万美元资金支持，这被视为CHADWICK计划的一部分。SRNL与科罗拉多矿业学院(Colorado School of Mines)、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois Urbana-Champaign)合作，开发出一种可以插入聚变机器内部的模块化组件，最大限度提高自愈液态金属与用于容纳它的结构金属的比例，并在接近原型的条件下3D打印和验证这些组件。
ITER：SRNL负责开发其托卡马克排气工艺(TEP)设计、主要化学加工部件原型的采购和测试，以及制造、组装、测试和系统交付工作。TEP是一种复杂的化学处理系统，也是ITER氘氚聚变燃料循环的一部分，它接收来自托卡马克的废气，并将气体分离成纯氢同位素流和无氢气流，同时提供技术成熟、稳健且具有成本效益的解决方案。第一阶段设计已于2022年9月结束。
参考链接：
https://www.srnl.gov/about-us/
https://www.srnl.gov/matter_magazine/srnls-storied-past-vibrant-present-and-limitless-future/
https://www.srnl.gov/research-areas/
推荐阅读：
