دستیابی به پیشرفت در راکتورهای هسته‌ای با استفاده از نمک مذاب با تکنیک جدید حباب پلاسما
تیمی از دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی پیشرفت چشمگیری در زمینه تحلیل نمک مذاب به دست آورده‌اند.
این تیم روش نوآورانه‌ای به نام “طیف‌سنجی حباب پلاسما” ابداع کرده که اندازه‌گیری و تشخیص عناصر در محلول‌های نمک مذاب را ممکن می‌سازد.
به گفته محققان در بیانیه مطبوعاتی، “این تکنیک جدید می‌تواند برای شناسایی بهتر و توسعه مواد جدید برای استفاده در راکتورهای نمک مذاب بهبود یافته کمک کند.”
شایان ذکر است که راکتورهای نمک مذاب یک نوع پیشرفته از راکتور هستند که در حال توسعه در ایالات متحده می‌باشند.
غلبه بر چالش‌ها
این راکتورها از نمک مذاب به جای آب به عنوان خنک‌کننده استفاده می‌کنند. این رویکرد منحصر به فرد مزایای زیادی دارد، از جمله امکان کارکرد در فشار تقریباً اتمسفری حتی در دماهای بالا و ظرفیت بالای ذخیره‌سازی انرژی.
در برخی از طراحی‌ها، سوخت هسته‌ای مانند اورانیوم در نمک مذاب حل می‌شود و به هسته راکتور جریان می‌یابد. با این حال، یک چالش مهم با نمک مذاب این است که عناصر دیگر نیز می‌توانند با آن مخلوط شوند.
بنابراین، یکی از موانع اصلی در توسعه این راکتورها توانایی دسته‌بندی و فهم دقیق توزیع سوخت هسته‌ای و مواد دیگر در خنک‌کننده نمک مذاب بوده است.
این امر برای ارزیابی و اجتناب از خطرات احتمالی آلودگی و ایمنی در طول عملیات بسیار مهم است.
تفسیر نتایج
تحقیقات اخیر به اندازه‌گیری مقادیر سوخت در نمک در هر زمانی، کمک کرده است که به فرآوری نمک و حسابداری مواد کمک می‌کند.
روش طیف‌سنجی حباب پلاسما جدید از یک پروب تخصصی استفاده می‌کند که می‌تواند محیط بسیار سخت نمک مذاب را تحمل کند.
“ما شروع به انجام تحقیقات فراوان و طراحی‌های مختلفی کردیم تا بفهمیم چگونه این تکنیک را پیاده‌سازی کنیم,” گفت کیلا هان، دانشجوی دکترا. “ما با آب مقطر و نمکینی شروع کردیم تا مطمئن شویم سیستم ما کار می‌کند.”
این پروب یک حباب پلاسما ایجاد می‌کند که در داخل نمک مذاب قرار می‌گیرد و رنگ‌های مختلفی از نور منتشر می‌کند. یک طیف‌سنج سپس این نور را تجزیه و تحلیل می‌کند تا عناصر خاص موجود در نمک را شناسایی کند.
“نتیجه یک نمودار از شدت نور به طول موج نور است,” بیان کرد آلینا جاگان، محقق کارشناسی.
“شما می‌توانید بسیاری از شاخص‌ها را ببینید و هر کدام از این شاخص‌ها به طول موج متفاوتی تعلق دارند و هر یک از این طول موج‌ها به ماده یا عنصر خاصی مربوط می‌شوند. شدت بیشتر شاخص به معنای حضور بیشتر آن ماده یا عنصر است,” او توضیح داد.
جهت‌گیری‌های آینده
برای آینده، NC State قصد دارد با آزمایشگاه‌های ملی و شرکای صنعتی برای تست و اصلاح بیشتر این تکنیک پیشگام همکاری کند.
“ما یک راه امیدوارکننده برای تحلیل این نتایج داریم,” اظهار کرد هان. “اکنون تمرکز ما بر روی بهبود و اجرای این تکنیک است.”
محققان همچنین به دنبال فرصت‌های همکاری دانشگاهی و تجاری‌سازی تکنولوژی هستند.
این پیشرفت در تحلیل نمک مذاب می‌تواند توسعه راکتورهای هسته‌ای پیشرفته را سرعت ببخشد و پایه‌ای برای آینده‌ای پاک‌تر و پایدارتر فراهم کند.
