【核燃料持續進化多重屏障】
#核電廠事故關鍵防線 #那個很厲害的燃料棒
核電廠的多重屏障設計理念，旨在儘可能地降低事故發生機率，並在事故發生時儘可能地將放射性物質留置於廠內。從核分裂反應為起點、由內到外的防護分別為：燃料丸、燃料護套、反應度先天穩定設計、反應爐控制棒、反應爐冷卻水、反應爐壓力槽、緊急爐心冷卻系統、水泥圍阻體。為防範事故於未然，核能材料科學家和工程師們聚焦於頭兩道防線：

>燃料丸：核分裂反應發生之處。高溫燒結的陶瓷固體且可承受2000度以上高溫，只有少量惰性氣體和碘會藉由擴散作用離開燃料丸。
>燃料護套：第二道防線，留置氣體和碘等放射物。鋯合金材料能承受約1200度的高溫。通常護套破損的機率小於百萬分之一。只要護套不破裂，溢出燃料丸的放射性氣體及碘都能被鎖在護套內。

在核工業黎明時期(1970至80年代初期)，不純熟的製程使燃料丸內因核分裂反應生成之氣體無法順利排出丸外、氣體堆積致使陶瓷丸膨脹龜裂；作為燃料護套的不鏽鋼也因嚴重的輻射膨脹和熱應力問題而隨後替換為鋯合金。鋯合金在應用早期階段曾發生護套和燃料丸過於靠近致使了燃料丸與護套效應(Pellet-cladding interaction, PCI)；巨觀上則讓燃料棒變成竹子般的形狀、俗稱竹節效應。不過，此類技術障礙早已於80年代末期克服，並於90年代起全面更換為抗PCI的燃料。

鋯元素和氫氣先天的高親和性，表示兩者相遇時容易反應生成鋯氫化合物；這個脆性化合物可能讓鋯合金面臨氫脆(Hydrogen Embrittlement) 問題。此外，鋯元素和水蒸氣在高於攝氏七百度時會行鋯水反應生成氫氣和氧化鋯。導熱性差的氧化鋯薄膜可能使燃料護套更難導熱降溫。

針對前者，工程師們透過製程改良大幅抑制氫脆的可能性；針對後者，則設計了多套主動冷卻系統和嚴重事故管理指南以確保鋯合金護套溫度處於正常範圍。在第三代核電廠的設計中，又額外導入了"被動式安全"設計進一步降低人為操作疏失、延長黃金搶救時間並拉高安全度。

▋耐事故燃料
2000年初期，美國的核能材料專家們開始尋找比鋯合金更優異的護套材料，候選材料包括：改良版鋯合金、SiC/SiC、鐵鉻鋁合金(此時的研究報告仍以“APMT”稱呼、APMT是Kanthal®公司旗下的一款產品)。作為次世代燃料護套材料，在福島事故後有了正式的名字：Accident-tolerant Fuel(簡稱ATF。日:事故耐性燃料、中:耐事故燃料)。

判定為人為災難的福島事故，並非意味著核能的終結，而是新的起點。美國能源局迅速串連起電力研究所、大學、相關機構和企業，提供經費及技術支援執行加強版耐事故燃料計畫(enhanced ATF program)。日本則遲至2014年，官方組織重整、原子力規制委員會建立、第四次能源基本計劃定案後，才投入ATF研發。

耐事故燃料在燃料丸和燃料護套上有以下幾點改良:

>燃料丸：添加微量氧化鉻以拉高安全溫度餘裕。且能提供更高的燃耗值，讓核電廠得以拉高輸出功率同時升級為24個月週期燃料(亦即裝填一次燃料可連續運行24個月)。

>燃料護套：改採用鐵鉻鋁合金。和鋯合金相比，鐵鉻鋁合金能承受約1400度的高溫，同時避免高溫時生成導熱性差的氧化物和氫氣。

兩相組合，新一代的燃料棒除了讓核電廠變得更安全、還讓核電廠得以拉高輸出功率和容量因子，成為更加可靠的基載零碳排電力來源。

▋商用核電廠測試
在美國，耐事故燃料於2014年左右完成實驗室規模測試，隨後於座落於愛達荷國家實驗室的先進測試爐中進行測試。

美國能源局在2019年1月決定對核工業巨頭挹注資金，但同時也附帶了嚴格但書：要求各企業必須在資金挹注後頭14個月內於商用核電廠安裝新燃料並完成首輪測試。

不過，奇異的Global Nuclear Fuel公司已在2018年3月、
於隸屬於旗下的核電廠測試了鐵鉻鋁合金、以及表面進一步鍍鋯的燃料護套。該測試於2020年3月結束、並運往橡樹嶺國家實驗室分析。2019年4月，Framatone公司於喬治亞州、Southern Nuclear公司旗下的核電廠測試了自家開發的耐事故燃料。

兩間公司的進度超越了美國能源局原先要求的進度。不落人後的西屋，也於同年在自家的核電廠測試了新燃料。

美國核能工業組織(Nuclear Energy Institute, NEI)表示希望加速這個進度，同時驗證SiC/SiC材料的可能性。SiC/SiC材料的熔點高達2800度，有潛力運用於極端高溫的環境：重大災害情境下的輕水爐、第四代高溫氣體反應爐乃至核融合爐爐壁。

目前，西屋和Framatone正在驗證SiC/SiC護套包覆技術和全SiC/SiC護套材料，預計於2022年在核電廠中測試。

▋其他國家動態
俄羅斯國家原子能公司(Rosatom)則在2019年底宣布自家研製的耐事故燃料已完成首輪測試、預計於2020年初開始製造。

至於台灣嗎？如果核四廠商轉，屆時剛好可以用到最新的ATF喔，畢竟同樣是奇異生產，也是為了輕水反應爐所打造，往好處想，或許我們現在燃料棒暫時運到別地保管，啟封運回台灣時就是一批更先進的ATF了~~

▋參考資料
1. https://www.powermag.com/vogtle-2-installs-worlds-first-accident-tolerant-nuclear-fuel-assemblies/
2. https://rosatom.ru/en/press-centre/news/rosatom-has-manufactured-first-russian-accident-tolerant-fuel-for-commercial-reactors/
3. https://www.nextbigfuture.com/2017/06/westinghouse-formal-launch-of-safer-nuclear-fuel-with-tests-planned-from-2018-2022.html
4. https://www.energy.gov/ne/articles/new-accident-tolerant-fuel-framatome-being-tested-idaho-national-laboratory

【核能相挺NASA火星任務】
#太空時代沒有非核家園 #核能的各種想像
上周起，火星任務三部曲分別由阿聯、中國以及美國等國陸續執行，將發射搭載探測器的火箭至火星。而NASA火星任務中關鍵的探測器，其動力來源由核能提供(放射同位素衰變)。未來若我們想走向太空，核能科技的應用都不會缺席。

▼發射直播這邊看
https://www.youtube.com/watch?v=JIB3JbIIbPU

▋火星計畫背景
今年七月底，阿拉伯聯合大公國、中國與NASA接力開啟火星任務，分別發射火星探測器「希望號」、「天問一號」和「毅力號（Perseverance）」，預計在半年後進入火星軌道或登陸地表。阿聯和中國的火箭已順利升空，壓軸的NASA將在今天發射火箭Atlas五號，預計在明年2月降落Jezero隕石坑，該處保存了火星最完整的古代湖泊與三角洲地貌，毅力號的任務是探勘火星上的微生物，河床或湖底的環境較易找到過去生命現象的沉積物，因此NASA選擇這塊35億年前的湖床做降落點。這次任務對火星古生物的探索，也是替未來人類移居的可能性鋪路。

▋毅力號的核動力系統
毅力號是NASA開發的第四代火星傳動車，身上攜帶七種精密科學工具，包括首次可以採集地表土壤岩石的機械手臂，與一架可在火星稀薄大氣中盤旋的直升機，這些設備的運作與毅力號本身移動、通訊的動力來源，都來自美國能源部設計的核動力系統。

說說能源在不久前也報導過核能在美國太空時代的應用（參見：https://reurl.cc/4RZV4R），毅力號是由美國能源部研發的一組稱為「多任務放射性同位素熱電產生器（Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator ）」的動力系統所驅動，#透過鈽238的自然衰變產生的熱能來供電，當系統啟動時約可產生110瓦的功率，同時還能發熱，可在極低溫的火星夜晚與冬季中維持機身溫度，使儀器不會因結凍而故障。

▋核動力在太空中的優勢
由於鈽238的衰變反應可持續很久，即使毅力號的任務設定只有2年，卻能提供機身14年的動力；相對來說，「天問一號」依賴太陽能電板供電，中國只給它設計90天的任務期，且若遇上遮蔽陽光的天氣，車子就會失去動力來源，例如兩年前，NASA靠太陽能驅動的第二代傳動車「發現號（Opportunity）」就因遇上規模巨大且歷時甚長的火星沙塵暴，擋住了日光，使車子沒電而進入休眠狀態至今。NASA自第三代傳動車「好奇號（Curiosity）」開始就不再以太陽能電板供電，改為核動力系統。

▋美國國家隊打造
毅力號的放射性同位素動力系統可說是美國國家隊通力合作的產物，根據美國能源部核能辦公室助卿Dr. Rita Baranwal提及，橡樹嶺國家實驗室提供了二氧化鈽熱燃料和燃料護套（fuel cladding），這種形式的鈽較為安全；Los Alamos國家實驗室負責將上述兩者封裝；愛達荷州國家實驗室則組裝各部件並進行測試。

美國能源部至今已建造近50個放射性同位素動力系統，兩度替NASA的太空任務提供動力來源（2011年的好奇號與今年的毅力號），目前每年約可生產400公克的鈽238，能源部希望在2026年使年產量達1.5Kg，替NASA該年的「蜻蜓任務」的飛行探測器「蜻蜓號」備好燃料，它準備靠著熱核反應在土星第六號衛星（Titan）迷霧般的大氣中盤旋。

▋參考資料：
https://reurl.cc/oLWaxq
https://reurl.cc/ex1K6M
NASA關於毅力號動力系統的資訊：
https://reurl.cc/vDVRme

改圖自NASA/JPL-Caltech提供的照片

為什麼網美必去的台南握咖啡
當初會做這個樣子的設計？

只為～～～凝味.沉香

有空去走走吧

#空間發想：烘豆這件事
烘豆時會有一個畫面
漸漸升騰的輕煙，讓空間裡瀰漫著豆香
所以一入店內可看到
拾級而上漆以昭和金漆的旋轉梯面，旋轉樓梯貫穿一二樓，大鏽面是鏽蝕過的礦物寶石藍塗料手作迷濛感，如烘咖啡豆時不斷上揚的裊裊煙霧，又如映照街廓傍晚的藍天。
The smoke rises when the coffee beans are raosted, then the air is filled with the smell of beans.
The stairs are painted with a Showa gold staircase, and the large wall that runs through the first and second floors is rusted with blue paint, such as the rising smoke when roasting coffee beans, also like it is reflected on the street in the evening of blue sky.
#意象主軸
將鐵皮鋼構的舊屋子，以包覆的方式，重新洗鍊出一個具時代感的建築空間：復古木料在外牆的類屋瓦堆疊、日式町居大門入口與轉化日式廟宇的橢圓形開口斜面屋頂，形構出我們重新詮釋日式古屋的意圖：以舊帶新，滴萃出空間的精神元素，並將街廓的風景與自然適時引入室內。
The steel frame and iron cladding of the old house are transformed into a place with a refined essence of time. The revivalist woodwork supports the pitched roof with an oval opening like the entrance of a Japanese residence. The reinterpretation of an old Japanese house through new imagination.
弄木Nong Mu 人文空間

來自#莊舒云設計師的談話

#商業空間設計
#用空間說故事
台南市成功路223號後棟

The model showcased is the TRD Sportivo spec version of the Rush SUV. The top-trim TRD Sportivo comes with badges, side-body plastic cladding and 17-inch alloy wheels on the outside and gets soft-touch materials in the dual-tone cabin. The new Toyota Rush SUV features keyless entry, push-button start and a 7-inch touchscreen infotainment system (reverse parking camera incorporated), which is compatible with USB, radio, CD player and smartphone connectivity through Miracast and Weblink.

On the safety front, the Toyota Rush comes with six-airbags, ABS with EBD, stability control, and hill start assist. As for the engine specifications, the 2018 Toyota Rush is powered by a 1.5-litre, four-cylinder petrol engine producing 104bhp and 140Nm of torque. The engine is married either to a 5-speed manual or 4-speed automatic gearbox which sends power to the rear wheels.

Toyota will begin sales of the new Rush SUV in Indonesia from January 2018, and there is no official confirmation if it will be introduced in India. That said, the Rush SUV seems to be an excellent competitor to the Hyundai Creta and the newly launched Renault Captur with its premium features and the USP of 7-seater configuration.