核燃料循環與材料的案例
核燃料的循環產業
核燃料循環產業是整個核工業產業鏈的一環，也是核能發展的大動脈，包括鈾礦
開采、冶煉
、轉化純化、同位素分離、燃料元件制造、乏燃料后處理、放射性廢
物處理處置、核電站反應堆等
多
個環節。
從礦產開發到最終的地質填埋，通常會
經歷一個完整的燃料循環。
核燃料是指含有易裂變核素，能夠在反應堆內實現自持鏈式核裂變反應的物質。
核燃料棒最核心的材料是
二氧化鈾
，由天然鈾提煉而成，鈾礦需經過勘探開采、
水冶、鈾轉化與鈾濃縮等過程，最終送往核燃料加工廠制造出核燃料元件。
在核
燃料成本結構中，天然鈾所占比例最高，達到
49%
。
然而我國鈾礦資源并不豐富，
主要依賴進口。
1. 鈾礦開采方面：
我國屬于貧鈾國，國內大部分鈾資源屬于非常規鈾，開采成本較高，主要依賴進口。目前全球鈾資源主要供應國家有哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、加拿大、納米比亞、尼日爾和澳大利亞。根據 WNA、中核集團、海關總署、立鼎產業研究網數據，我國 2017 年鈾礦對外依存度約為 84%。而由于該行業具有國家安全意義，我國僅中核集團及中廣核有資格從事鈾礦開采和進出口業務。
天然鈾是核工業的基礎原料，鈾元素分布廣，但其礦床非常有限。一般鈾含量在千分之一以上的鈾礦就具有開采價值，露天礦或開采條件較好的礦也可以開采。
由于礦石中有較多廢石，因此需要先進行選礦，鈾礦加工先將礦石濃集成鈾含量
較高的
U3O
8
，俗稱
黃餅
，黃餅中
U3O
8
的含量一般在
40-80%
。
制成黃餅的濕法
化學處理，通常稱為
水冶
，即鈾的提取和精制，一般在礦山附近進行，鈾化學濃
縮物制成后會進行外運，為了便于儲存和運輸，一般會制成鈾的氧化物形式。
展開 核燃料產業鏈迎來風口 乏燃料回收利用成必然趨勢
隨著未來國內核電裝機規模的大幅增長，中國對核燃料的胃口越來越大。
作為重要的戰略資源，核燃料市場邁出了第一步。6月底，國家發改委發布2018年版的《自由貿易試驗區外商投資準入特別管理措施（負面清單）》明確，刪除“核燃料、核材料、鈾產品以及相關核技術的生產經營和進出口由具有資質的中央企業實行專營”的限定。這其中，與核領域相關的放射性礦產冶煉、加工，核燃料及核輻射加工相關制造業的限制全部解除。
國家國防科技工業局副局長王毅韌此前就曾明確表示，今后我國將在核電相對集中的東南沿海地區建立具有國民競爭力的核燃料產業園，為核電發展提供一站式服務。目前中國大多數核燃料企業地處經濟基礎較為薄弱的中西部地區。此次放開，除了依然禁止投資放射性礦產的勘查、開采、選礦，對于核燃料其他環節放開幅度較大。同時，加強工業用各類放射源及相關產品的研發、制造、經營與技術服務，并逐漸形成規?；陌l展，大力提升核技術在材料、核放射儀器儀表等產品市場份額。
作為反應堆核熱轉換的基本單元以及放射性裂變產物包容的首道屏障，核燃料自誕生至今，已經歷多次升級換代和技術革新。誠如國家科技重大專項及中核集團科技專項“龍舟-CNSC乏燃料運輸容器研制”項目原型樣機通過驗收，這意味著中國核燃料貯存和運輸材料實現國產化。業內預測，三代核電將在“十三五”后期進入批量化建設階段，屆時國內核電機組造價可控制在16000元/千瓦左右，與計入環境成本的火電電價相比也具備潛在的競爭力。
伴隨核電規模化發展，以及自主核電品牌誕生，中國近年來在先進核燃料領域的研發投入逐年增長。而在具體的投資方式上，以海外老牌企業與國內相關的企業進行合資的可能性更大，但也不排除會有其他方式進入。根據“十三五”規劃，到2020年，我國核電運行裝機將達到5800萬千瓦，在建裝機將達到3000萬千瓦。
展開 核燃料是怎么生產出來的？
壓水堆是目前國內外核電站廣泛使用的反應堆。壓水堆核電站的核燃料使用鈾235含量為3%~5%的低濃鈾，其生產過程包括鈾礦開采、鈾冶煉、鈾轉化、鈾濃縮和燃料元件制造等過程。
鈾礦開采
將開采出的鈾礦石破碎，在水中研磨成漿狀液，然后用硫酸將礦石粉中的鈾浸出。另一種技術稱作“原地浸出”，該技術無需將礦石采出，只需將浸取液（包括酸法或堿法）直接通過鉆孔注入適合于地浸的砂巖型鈾礦將鈾浸出，然后將含鈾的浸出液引到地面上，進行后續的分離工序。目前國際上采用“原地浸出”技術的約占40%以上。
鈾冶煉
將獲得的含鈾水溶液，進行離子交換等分離、純化過程，再經過沉淀、過濾、干燥，獲得亮黃色的八氧化三鈾，俗稱“黃餅”。
鈾轉化
將黃餅進一步去除雜質以后，將固體八氧化三鈾轉化為鈾濃縮工序所需的氣體形態──六氟化鈾。
鈾濃縮
將鈾235的含量從天然水平（0.7%）提高到3%~5%。早期的鈾濃縮采用氣體擴散法，目前廣泛使用的是氣體離心法，激光分離技術是各國正在研發的新一代鈾濃縮技術。
燃料元件制造
首先將鈾濃縮產生的鈾235含量為3%~5%的六氟化鈾氣體，轉化為二氧化鈾固體粉末，再將其壓制成芯塊并通過高溫燒結獲得芯塊陶瓷體，然后將陶瓷芯塊拋光后裝入包殼制成燃料棒，最后將燃料棒組裝成燃料組件。
來源：核輻社HFS
展開 國內核燃料加工產業去向何方？
同理，中國核燃料產業唯有擴大全球布局，產能和背后的資本才能得以輸出，才能形成控制力，低彈性、單一市場的風險才能得以分散，國內基礎市場才有可能攻守易形，自主核電技術“走出去”才能有體系支撐?！白叱鋈ァ?，至少在產業高層和幕僚們的意識里，已然不應該是什么新鮮的說辭。貿易爭端會有，政治沖突會有，退縮的意識不能有。國內市場始終是基礎市場，產業市場化和國際化勢在必行。
今天看來，國內核燃料加工產業今后最艱巨的發展任務，就是要不斷突破國際市場傳統玩家建立的貿易、非貿易壁壘，打破和重建這個體系。不同商用堆核燃料的特異性，決定了在國內核燃料全面“走出去”的過程中，自主核電技術的出口將扮演至關重要的角色?！叭A龍一號”未實現全球規模布局之前，具有通用性的低濃鈾產品（5%以下）將成為產業開拓國際市場的不二擔當。從體量上來看，國內低濃鈾的供應能力已經進入全球總供應的第一序列。
三、產業進程
話鋒回轉，當前核燃料行業管理者面臨的一個現實問題是，核燃料專營是否會導致專營企業發展內在動力不足、錯失歷史機遇？而放開市場是否又會擊垮羽翼未豐的產業體系、甚或影響國家安全？回答這個問題確需客觀和理性。在國家推動經濟轉型的宏觀背景下，有一個全體性的共識和訴求，就是要求行業管理者在“中國制造”轉向“中國創造”的過程中，一方面要采取正確的戰略和策略保障，另一方面又要為實施產業戰略升級提供足夠的資源縱深和時間緩沖。當然，策略和緩沖必須是有時效的。和一般產業不同的是，國內核燃料產業在整合空間上，可供行業管理者裁汰的參與主體不是太少，而是沒有。這樣的情形對于行業管理者而言縱然苦惱，但卻也更有利于實現行業的垂直管理和實施更高效的產業戰略。至少從國內核燃料產業的發展歷史來看，這樣的行業管理是一貫的；從發展需求來看，還要有新思路新作為。
展開 
Code_Aster：核燃料廠房的抗震分析
案例介紹
核燃料廠房是核電廠中進行新燃料接受、儲存、檢查、運輸和乏燃料搬運、倒換、儲存、檢查、修理和發運的建筑物。
地震是對核燃料廠房具有極大潛在危害的自然災害之一。在日本福島核事故的分析報告中，地震被認為是核燃料廠房損毀的主要原因。對此，核安全局建議針對核燃料廠房給出它的抗震裕度，并要求滿足其安全設計標準。
福島核電站損毀的核燃料廠房
本算例的目的是使用Code_Aster對核燃料廠房進行線性地震分析、靜力非線性分析和非線性時域分析，然后給出核燃料廠房的抗震能力的評估。
3. 模擬過程
使用salome-meca對核燃料廠房進行建模，然后根據核燃料廠房的結構給模型加載。乏燃料水池內的流體以及核燃料廠房的地基都會對廠房結構的地震響應產生影響，為了考慮這些影響，我們使用MISS3D建模來將這些影響轉化為等效的阻抗，來模擬環境對廠房地震響應的影響。
核燃料廠房模型
靜態非線性分析的思路是通過改變結構的強度和整體韌性來估計目標結構在地震中的行為，從而確定目標點的位移。
豎直梁的位移
非線性時域分析方法直接利用廣義應力和廣義位移的關系，求解的過程應用的是牛頓法，時域上的積分使用的是Newmark方法。
4. 模擬結果展示
對于線性地震的研究，我們使用Code_Aster對核燃料廠房中的頂棚鋼筋、樓板、梁結構和柱結構進行了計算。Code_Aster能夠給出各個結構的應力分布，找到應力集中區域，并與結構典型的失效模式進行比對，給出各個結構的抗震裕度。
頂棚鋼筋網絡應力分布
使用靜態非線性分析得到的結果如下圖所示。
展開 核燃料棒是如何發出核能的？
因為輻射性被“點燃了”，而且核反應后的燃料棒里，將產生非常多的具有極強放射性的新元素，比如鐳、钚、鈷等等！切爾諾貝利和日本福島的核事故之所以致命，就是因為他們都是在大批核燃料棒被燒的通紅，放射性最強的時刻，被炸的到處都是！
即使把取出的乏燃料棒冷卻幾年，仍然具有很強的放射性——等于這些特殊的“煤塊”，一旦被點燃，是很難自然熄滅的。這么理解，就比較容易。
反應堆中的核燃料棒，是先幾十根集中在一起，放入一個長方框框架束縛起來，再把多個方框排列好，依次放入反應堆的核心。可以理解成“把多根柴捆綁成一捆柴”，然后再把157或者177捆柴火，一起豎著放進“爐膛里燃燒”。
這些燃料棒群中間，還穿插插入石墨減速棒群。石墨可以吸收中子，根據插入的深淺，決定核反應的核反應功率——若石墨棒全部升起（抽出），則反應堆進入全功率核反應，但由于鈾濃度很低，也不到臨界體積，并不會引發原子彈式的核爆炸。
若把石墨棒群完全插入燃料棒群之間，則反應堆會很快停止鏈式反應，這就是停堆。
停堆又分為緊急停堆和換料停堆。緊急停堆是由于自然災害或者事故發生；而換料是正常停堆。停堆后，打開反應堆核心容器的上蓋，再用反應堆上方的吊車，將燃料棒方框一塊塊抽出、吊起來，再移入冷卻水池冷卻，然后給堆芯裝入全新的燃料棒方框。民用核電站的每個反應堆，一兩年內就要全面更換新的燃料棒。
我們都知道，點煤爐子要用引火柴。核反應堆同樣需要最初的“點燃棒”，這就是采用一根或者幾根鈾濃度達到10—20%的特殊燃料棒，插入低濃度的燃料棒中間，“點燃”其他燃料棒。其原理是，利用高濃度燃料棒產生的頻率更高的中子輻射，來引發其他燃料棒的鏈式反應，很像點煤爐子用木柴引燃。
展開 自動駕駛の核燃料庫！Tesla數據標注系統解析
這樣的數據，用"核燃料庫"來比喻毫不為過。
看到這一數字，苦苦等數據的新生代民工已經哭暈在廁所……
圖16，虛擬數據真香
總結
Tesla的數據標注系統經歷了這樣由人工標注到自動標注，再到仿真的過程，確實給我們提供了很好的借鑒，不僅僅能應用在自動駕駛領域，也能應用到在其他CV相關的方方面面！
通過這套系統可以看到Tesla拿掉毫米波雷達，堅持純視覺的底氣。
Tesla的方案除了可供學習之外也啟迪我們：在CV算法已經比較成熟的今天，單一算法的提升并不能帶來太多改變，但是算法系統級別的研究還有很大潛力可以挖掘，硬件，數據和算法應該融合到一起進行設計和迭代。
再之后，帶來的改變就真的是革命性的。
學習之余，我們也不必“長他人志氣，滅自己威風”。其實Tesla并不是一枝獨秀，國內不少公司也早已在相關領域進行了摸索并有了不錯的積累。
接下來，一起加油呀，讓AI的星星之火燒成燎原之勢！
知乎號：MarkAI（閱讀原文可關注）
展開 核乏燃料運輸容器減震器刺穿仿真
核乏燃料運輸容器在運輸過程中須在兩端安裝減震裝置，以避免在運輸途中出現跌落情況，刺穿運輸容器主體邊緣處，產生危害。本項目采用有限元的方法，模擬了運輸容器在出現的假想條件下的刺穿情況，以NAC-STC型運輸容器為例，分別從水平與垂直兩個方向進行刺穿模擬，得出在減震器的作用下，可以很好的保護運輸容器內部。核乏燃料運輸容器減震器的刺穿試驗是一項花費巨大且很困難的事情，該項目采用仿真代替試驗，可以減少實驗成本，加速設計優化進程，減少試驗次數，是十分具有工程意義的。
1.該項目的研究意義
隨著核電工業的迅猛發展，核乏燃料的產生也逐年增加，乏燃料的增加導致對核乏燃料運輸容器的需求快速增長，核乏燃料的放射性活度大、衰變熱大，核乏燃料運輸途中出現泄露會造成極大危害。因此，核乏燃料運輸容器要求有極高的安全性[1-2]。近年來，我國核電工業發展迅猛，“十三五”期間，全國核電投產約3000萬千瓦以上[3]。我國核電站主要建于東部沿海地區，乏燃料的處理一般在西部內陸，為保證核乏燃料運輸容器在起吊，運輸過程中的安全性，須在其上下兩端安置減震器[4]。核乏燃料運輸容器減震器作為關鍵部件，起著吸收能量、控制過載和保證結構完整性的重要作用。在運輸過程中，處置不當會出現跌落與刺穿的情況，本項目主要分析再出現刺穿情況下，減震器能起到的作用。我國核乏燃料的運輸仍處在起步階段，當務之急是確保大量的核乏燃料能夠安全運輸，減震器的保護作用尤為重要。
核裝備減震填充材料的應力平臺處于10-20MPa之間較為合理[5]，本項目首先制備了一種均質多孔鋁基減震器，通過小尺寸試驗獲得了力學性能，將其材料屬性應用于核乏燃料運輸容器減震器上，利用有限元的方法，分析減震器在刺穿情況下對容器內部的保護作用。
展開 新西伯利亞化學濃縮廠探秘 這里生產核電站必需的燃料組件
最后的階段，對核燃料芯塊進行檢查，主要項目有密度、鈾含量、熱穩定性等。核燃料芯塊的檢驗工作都是在密封箱中進行，工人通過特殊手套進行操作。
該公司每年可以制造600多噸核燃料芯塊。
這里的管子都裝滿了二氧化鈾的芯塊。用于壓水反應堆的核燃料棒就是一個薄的鋯合金管狀物，直徑為9mm，長度約4米。
為了提高燃料棒的傳熱性能，核燃料棒內部還要填充氦氣，并進行密封。在核反應堆中，芯塊中的二氧化鈾發生裂變反應產生熱量。
核燃料棒要采用這種特殊容器進行運輸。公司擁有現代化的質量管理體系，密切監控員工的工作環境、安全條件和健康指數。
接下來是核燃料組件的生產，這些工作在自動化支架上進行。
通常，核燃料組件都是六邊形的，不同型號的核燃料組件有不同的規格。
這是核燃料組件的柵格，將安裝312根核燃料棒。
現代核電廠一座容量為1000兆瓦的反應堆堆芯中，同時運行163個燃料組件，其中有50000個含有約80噸鈾的芯塊。
一個燃料組件的使用壽命為4～5年，其產生的熱量足夠產生約2億千瓦時的電力，相當于100萬套公寓一個月的用電量。
輻射監測是整個生產過程中必須進行的檢測手段。
工廠會提供這種特殊的保護型容器運送核燃料組件，每個容器可以裝運兩套核燃料組件。今天，該工廠不僅為俄羅斯VVER-1000和VVER-1200反應堆生產核燃料組件，還為PWR核反應堆生產核燃料組件。保加利亞、烏克蘭、印度、伊朗、中國和瑞典的核電廠正在考慮采購這里生產的核燃料，同時，美國也即將購買這里的核燃料組件。
展開 氫燃料電池雙極板材料工藝分析
隨著人們對環境保護的認識逐漸提高和自然資源的不足，質子交換膜燃料電池(PEMFC)將到了社會，受到越來越多的關注。與傳統能源相比，PEMFC具有效率、壽命、零排放、低溫快速啟動等特點，可以同時解決部分問題。能源和環境保護兩大世界難題是未來最有希望的能源之一。目前，PEMFC開發和商業化進程局限性主要來自可靠性、耐久性差和高成本。
PEMFC的重要組成部分雙極板約占電池堆棧的80%，成本約占38%，幾乎占了。燃料電池堆的所有體積。因此，材料的選擇與PEMFC電化學性能密切相關。所以對于雙極板材料的研究已經成為PEMFC研究的熱點之一。
（一）雙極板材料的類型及研究進展
目前國內外對PEMFC陽極板材料的研究主要集中在石墨、金屬、聚合物復合材料方面。在國際市場上，歐美石墨、金屬雙極板整體較強，美、英復合材料雙極板處于世界先進水平。國家內部石墨雙極板比較成熟，個別制造商生產的石墨雙極板部分性能已達到國際先進水平。金屬和復合材料兩極化在我國研究比較晚，但技術仍有較大的提升空間。
一、石墨雙極板
石墨是最早出現和最常用的雙極板材料。
雙極板的成本、機械性能、透氣性、防腐性能、導電性能和表面接觸電阻等被用作雙極板核心指標有嚴格的要求，因此石墨雙極板的原料選擇和工藝加工工藝會影響滿足的可能性。最終目標市場的需求。
1、原材料
根據工藝需求，石墨可以制成粉末、線圈、板材和乳液，但原材料主要分為三類。
石墨粉：化學反應非常敏感的物質，在不同的環境下，他的電阻率都在變化，錫墨取決于絕緣能否保證物體內石墨粉末不斷。耐高溫、化學穩定性、可塑性、耐熱性都很好。
膨脹石墨：天然石墨鱗片通過插入、水洗、干燥、高溫膨脹得到的疏松多孔蠕蟲樣物質。
展開 我國氫燃料電池要攻關哪些核心材料和技術？
燃料電池在工作狀態下會產生大量的水，過低的水含量會產生“干膜”現象，阻礙質子傳輸；過高的水含量會產生“水淹”現象，阻礙多孔介質中氣體的擴散，導致電堆輸出電壓偏低。從陰極側穿透到陽極的雜質氣體
（N
2
）
不斷積累，阻礙氫氣與催化劑層的接觸，造成局部“氫氣饑餓”而引起化學腐蝕。因此，水的平衡對 PEM 氫燃料電池的電堆壽命具有重要意義，解決途徑是在電堆中引入氫氣循環設備（循環泵、噴射器）來實現氣體吹掃、氫氣重復利用、加濕氫氣等功能。
氫氣循環泵可根據工況條件實時控制氫氣流量，提高氫氣利用效率，但在涉氫、涉水的環境下易發生“氫脆”現象，在低溫下的結冰現象可能導致系統無法正常工作；因此，氫循環泵需要具有耐水性強、輸出壓強穩定、無油的性能，制備難度較大，制造成本昂貴。為此發展出了單引射器、雙引射器方案，前者在高 / 低負載、系統啟停、系統變載等工況下不易保持工作流的穩定性，后者能適應不同工況但結構復雜、控制難度大。還有一些引射器與氫循環泵并聯、引射器加旁通氫循環泵方案，也有著鮮明的優缺點。2010 年，美國技術咨詢公司提出了一種氫循環系統設計方案，利用回流的尾氣對注入氫氣加濕（無需陽極增濕器），這代表了未來氫循環設備的發展方向。
氫燃料電池系統中的空氣壓縮機，可提供與電堆功率密度相匹配的氧化劑（空氣），壓比高、體積小、噪聲低、功率大、無油、結構緊湊，常見的車載燃料電池空壓機有離心式、螺桿式、渦旋式等類型。
目前使用較多的是螺桿式空氣壓縮機，但離心式空氣壓縮機因密閉性好、結構緊湊、振動小、能量轉換效率高等特點，較具應用前景。在空氣壓縮機的關鍵部件中，軸承、電機是瓶頸技術，低成本、耐摩擦的涂層材料也是開發重點。
展開 
納米材料新用途：制造出更便宜的的燃料電池！
為了獲得氧還原反應的最佳性能，應用不同的摻雜方式得到的不同碳材料。圖中灰色是碳，粉紅色是硼，藍色是氮和白色是氫。
美國萊斯大學的科學家們正在探索一種方法：即如何通過優化陰極的納米材料來提高燃料電池的成本效益，并說明了摻雜納米材料催化氧還原反應（ORR）的原子級機制。氮摻雜碳納米管(CNTs)或改性石墨烯納米帶可以成為鉑在快速氧還原中的可行替代物，將化學能轉化為電能，該過程是燃料電池的主要反應。
由于它們具有良好的導電性和機械性，因此高性能、設計性好的碳材料是氧還原反應的關鍵。正如研究人員Xiaolong Zou在“Materials Today”中所談到的一樣：“開發陰極氧還原反應中的高效催化劑對于質子交換膜燃料電池的大規模應用是至關重要的。”據Nanoscale雜志[Zou et. al. Nanoscale (2017) DOI: 10.1039/C7NR08061A]可知，通過使用計算機模擬，研究小組研究了為什么石墨烯納米帶和氮/硼摻雜的碳納米管反應太慢，以及該如何改善的問題。
導電納米管或摻雜的納米帶改變了它們化學鍵的特性，這有助于它們在質子交換膜燃料電池中用作陰極。在標準燃料電池中，陽極加入氫燃料，然后將其分離成質子和電子。當負電子流出成為可用電流時，質子被拉入陰極與電子和氧氣再結合生成水。
據發現，由于摻雜劑之間的相互作用以及化學鍵的變形，氮摻雜多的超薄碳納米管能夠最有效地發揮作用。納米管在這方面比納米帶好，因為它們的曲率，扭曲了化學鍵的邊緣使其更容易結合。他們發現半徑在7至10埃之間的超薄納米管是最理想的。
開發陰極氧還原反應中的高效催化劑對于質子交換膜燃料電池的大規模應用是至關重要的?！猉iaolong Zou
還證明了具有豐富邊緣，摻雜氮和硼的石墨烯納米帶顯示了與吸收氧的納米管相當的性能。
展開 核材料運輸中的遠程監控技術
2019年，在從南卡羅來納州哥倫比亞到堪薩斯州狼溪（Wolf Creek）核電站的壓水堆（PWR）新燃料組件卡車運輸過程中，再次展示了TRAVELER的真實應用情況。
3、包裝科學學院提供教育創新
阿貢的劉云在培訓課程中主持討論（圖源：阿貢實驗室）
為了滿足對核包裝專業知識的需求，美國能源部包裝認證計劃通過其包裝科學學院提供培訓課程。
自2015年以來，阿貢國家實驗室作為美國能源部包裝科學學院的一部分，舉辦了核材料和其他放射性材料包裝和運輸研究生級培訓課程。
每門課程都由相關專家進行，涵蓋的主題從應用包裝設計和制造的ASME規范和質量保證（QA）到美國國內和國際運輸安全、運輸應急響應、去污和退役以及設施/現場關閉。
除2020年和2021年因新冠肺炎流行影響，這些課程每年都在阿貢試驗室舉行。盡管疫情阻止了現場出席，但它為開發先進的技術學習工具提供了機會。
阿貢國家實驗室包裝認證和生命周期管理項目經理劉云（音譯）解釋道，“我們開發了基于網絡的應用程序，可以自動對要運輸的材料進行分類，并生成具有安全規定的運輸安全計劃，以滿足核材料和其他放射性材料運輸的所有監管要求?！? “我們還開發了用于地理圍欄、地理信息系統（GIS），以及交通應急響應課程的擴展虛擬現實場景。其他工具，包括課堂練習和考試中的受眾調查和反應系統，提供評估學生如何成功實現課堂學習目標的指標。”
（完）
文章來源：嘿嘿能源heypower
展開 碳纖維復合材料船用螺旋槳可降低燃料消耗
法國的Loiretech公司是大型復雜熱塑性和熱固性復合材料零件模具的設計者和制造商，已與法國國防采購局（DGA，French Defence Procurement Agency），Mecafrance和法國海軍集團（Naval Group）合作開展Fabheli合作項目，以開發和商業化由環氧碳纖維熱固性復合材料模制的船用螺旋槳。 其目的是在工業規模上開發和生產一種減少環境足跡和降低能源消耗(大約降低15%)的螺旋槳。
復合材料船用螺旋槳提高了燃油經濟性并降低了噪音等級。
該項目始于2016年4月，由Mecafrance公司為機械方面進行數字化和計算，海軍集團為流體動力方面進行計算，以便對碳纖維復合螺旋槳進行尺寸測量，其尺寸是其金屬螺旋槳的兩倍。 目標是滿足高要求的規格 - 螺旋槳在使用時會承受很大的機械負荷，因此有必要開發設計概念，生產技術和表面處理來承擔它們。其目的是為了滿足高要求的特殊要求——螺旋槳在使用過程中會受到很大的機械載荷，因此有必要提高設計理念、生產技術和表面處理技術來承受這些載荷。
采用單次注射（single-shot）樹脂傳遞模塑（RTM）工藝分別對厚（高達30mm）環氧復合材料葉片進行模塑。帶有動鐵芯的三件式工具用于適應葉片底部的削弱變化。在加工過程中，在混合頭處有三個壓力棒，樹脂在60°C固化。葉片分別附接到一個模壓過的金屬輪轂上。
展開 賴斯大學優化納米材料 有望替代燃料電池陰極中的鉑
美國賴斯大學（Rice University）研發人員研究發現，氮摻雜碳納米管（nitrogen-doped carbon nanotubes）或改性石墨烯納米帶（modified graphene nanoribbons）可能是鉑的合適替代品，用于快速氧還原，這是燃料電池將化學能轉化為電能的關鍵反應。
賴斯大學科學家通過計算機模擬，著手研究如何改進燃料電池陰極的碳納米材料。該論文發表在RSC期刊Nanoscale上，揭示了摻雜納米材料催化氧還原反應( ORR)的原子水平機制。
摻雜或化學改性導電納米管和納米帶可改變其化學鍵（chemical bonding）特性，用作質子交換膜燃料電池中的陰極。在簡單的燃料電池中，陽極吸收氫燃料并將其分離成質子和電子。當負電子作為可用電流流出時，正質子被吸引到陰極，在那里再與電子和氧重新結合以產生水。
模型表明，具有較高的氮濃度的、且較薄的碳納米管表現最佳，因為氧原子比較容易鍵合到最接近氮的碳原子上。研究人員發現，與納米帶相比，納米管具有更大的優勢，因為其曲率會扭曲其周圍的化學鍵，從而結合起來更容易。
研究還發現，氮和硼共摻雜石墨烯納米帶增強了鋸齒形邊緣帶的吸氧能力。此外，同樣的催化原理適用于扶手椅形邊緣的納米帶，但效果不太顯著。
這項研究得到了 Robert Welch 基金會、陸軍研究辦公室、深圳市發展和改革委員會、中國青年千人計劃和清華伯克利深圳學院的支持。
來源：新材料技術前沿
傳播最新最全的材料科學技術，包括金屬材料成形、熱加工、陶瓷冶金，機械加工、粉末冶金、表面處理技術、熱處理、3D打印技術等相關材料科學技術。提供各種材料科學的視頻課程、新技術、專家答疑。
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新材料技術前沿
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