اولین آزمایش بحرانی هاِلئو ایالات متحده در 20 سال گذشته برای رآکتورهای هسته‌ای پیشرفته
محققان در آزمایشگاه ملی لاس آلاموس (LANL) به دستاورد مهمی در پیشبرد فناوری رآکتور هسته‌ای دست یافته‌اند.
برای اولین بار در بیش از دو دهه، آزمایش بحرانی در ایالات متحده با استفاده از سوخت سرامیکی خاصی که برای طراحی‌های خاصی از رآکتورهای پیشرفته ضروری است، انجام شده است.
این آزمایش، «دیموس» نام دارد و در مرکز ملی تحقیقات بحرانی نزدیک لاس وگاس، نوادا، اجرا شده است.
کریس استنک، مدیر برنامه انرژی هسته‌ای LANL، گفت: «آزمایش دیموس گامی مهم به سوی بهره‌برداری از رآکتورهای هسته‌ای سوخت‌گیری شده با هاِلئو است.»
دیموس بر استفاده از سوخت اورانیوم با غنای کم ولی بسیار بالا (هاِلئو) تمرکز دارد. انتظار می‌رود هاِلئو نقشی محوری در توسعه رآکتورهای نسل بعدی هسته‌ای به دلیل ظرفیت آن برای بهبود کارایی و عملکرد ایفا کند.
هاِلئو امکان طراحی رآکتورهای کوچک‌تر با چرخه‌های عملیاتی طولانی‌تر را فراهم می‌کند، که به بهبود مزیت اقتصادی و کاهش مصرف سوخت کمک می‌کند.
استفاده از ماشین مونتاژ بحرانی
برای انجام آزمایش دیموس، محققان از یک ماشین مونتاژ بحرانی منحصر به فرد استفاده کردند که به‌طور ویژه برای جایگیری یک هسته گرافیتی و ظروف خاص، که «لیوان» نامیده می‌شوند، برای نگهداری گلوله‌های سوخت هاِلئو تغییر داده شده بود.
این گلوله‌ها از ذرات TRISO تشکیل شده‌اند، نوعی سوخت سرامیکی که به توانایی خود در تحمل دماهای بسیار بالا، حتی داغ‌تر از گدازه‌های مذاب، معروف است.
تیم تحقیقاتی در یک اعلامیه خبری افزود: «بسیاری از رآکتورهای پیشرفته برای دستیابی به طراحی‌های کوچک‌تر، چرخه‌های کاری طولانی‌تر و کارایی‌های بیشتر نسبت به فناوری‌های هسته‌ای موجود، به هاِلئو نیاز خواهند داشت.»
این آزمایش شامل چندین مرحله کلیدی بود. ابتدا، محققان به بحرانی رسیدند، مرحله‌ای که در آن واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای خودپایدار می‌شود. سپس، سیستم را با دقت در دمای اتاق اندازه‌گیری کردند.
در نهایت، آنها سیستم را به بیش از 200 درجه فارنهایت گرم کردند. این کار به آنها اجازه داد تا داده‌های ایمنی بحرانی در مورد سوخت هاِلئو تحت شرایط مختلف را جمع‌آوری کنند. این داده‌ها برای درک نحوه رفتار هاِلئو در سناریوهای دنیای واقعی ضروری است.
تلاش مشترک و پیامدهای آینده
آزمایش دیموس یک تلاش منزوی نیست. این بخشی کلیدی از همکاری گسترده‌تر بین وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) و کمیسیون تنظیم مقررات هسته‌ای است. این همکاری به جمع‌آوری داده‌های جامع در مورد هاِلئو، پوشش‌دهنده استفاده، ذخیره‌سازی و حمل و نقل آن، می‌پردازد.
اطلاعات جمع‌آوری شده از دیموس نقش حیاتی در تضمین مجوزدهی و آمادگی زیرساخت‌های لازم برای مدیریت هاِلئو و بهره‌برداری از این رآکتورهای پیشرفته بازی خواهد کرد.
استنک نتیجه گرفت: «ما مفتخریم که از توانایی‌های منحصر به فرد LANL برای پیشبرد اهداف رآکتور پیشرفته کشور استفاده می‌کنیم و به آینده آزمایشاتی که دیموس امکان‌پذیر می‌کند، خوشبین هستیم.»
همزمان، در میان افزایش تقاضا برای انرژی هسته‌ای، تحقیقات در مورد هاِلئو بیشتر شده است.
اخیراً، شرکت توسعه‌دهنده انرژی هسته‌ای پیشرو، تحت حمایت مالی بیل گیتس به نام TerraPower توافق‌نامه‌ای برای تولید هاِلئو به منظور کمک به توسعه نسل بعدی نیروگاه‌های هسته‌ای در ایالات متحده امضا کرده است.
به رسمیت شناختن اهمیت تحقیق در مورد هاِلئو، DOE مبلغ 17 میلیون دلار را برای تأمین مالی 16 پروژه متمرکز بر توسعه داده‌های عمومی و معیارهای بحرانی برای هاِلئو اختصاص داده است.
