مهندسان هسته‌ای آمریکا به نقطه عطف 100 آزمایش رسیدند، پیشرفت در طراحی راکتور نوع چهارم
همزمان با افزایش تقاضا برای انرژی، دانشمندان در تلاشند تا از حداکثر پتانسیل انرژی هسته‌ای بهره‌برداری کنند. در این زمینه، آزمایشگاه ملی آرگون فعالیت‌های تحقیقاتی خود را شدت بخشیده است.
در حال حاضر، آمریکا به شدت بر راکتورهای هسته‌ای نسل اول یا دوم برای تولید بیش از نیمی از برق بدون کربن خود متکی است. این راکتورها از آب به عنوان خنک‌کننده و نگه‌دارنده نوترون استفاده می‌کنند.
اما برای تأمین نیازهای انرژی آینده، توسعه طراحی‌های پیشرفته راکتور لازم است.
این آزمایشگاه در پیشتازی در توسعه نسل بعدی راکتورهای هسته‌ای، معروف به راکتورهای نوع چهارم، پیشرو است. این راکتورها وعده داده‌اند که ایمن‌تر، کارآمدتر و تولیدکننده ضایعات کمتر از پیشینیان خود باشند.
یکی از طراحی‌های بسیار نویدبخش نوع چهارم، راکتور سریع خنک‌شونده با سدیم (SFR) است.
SFRها مورد توجه قرار می‌گیرند
“SFRها با سوخت آلیاژی فلزی در حال جذب توجه زیادی هستند زیرا آن‌ها دارای ایمنی منفعل ذاتی هستند و می‌توانند مواد سوخت هسته‌ای بیشتری نسبت به مصرف خود تولید کنند،” آزمایشگاه در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح داد.
به‌طور خاص، آرگون با تجربه گسترده ای در فناوری SFR، بیش از سه دهه راکتور آزمایشی پرورشگر II (EBR-II) را طراحی، ساخته و راه‌اندازی کرده است.
اکنون تمرکز آرگون بر توسعه SFR با تسهیلات حلقه تست مهندسی مکانیزم‌ها (METL) ادامه دارد.
در METL، محققان در حال انجام آزمایش‌ها و تست‌های جزئی مختلف برای پیشبرد درک و اعتبارسازی طراحی‌های SFR هستند. یکی از اجزای کلیدی این تحقیق، مقاله تست تجربی حرارتی هیدرولیک (THETA) است.
THETA نقش مهمی دارد
“حرارت هیدرولیک، مطالعه انتقال حرارت است،” گفت متیو ودرد، مهندس هسته‌ای اصلی در METL.
“ما حرارت تولیدشده توسط هم‌جوشی هسته‌ای پایدار را به چیزی انتقال می‌دهیم که بتواند برق تولید کند، مانند بخار که یک توربین را می‌چرخاند.”
THETA یک مدل کوچک شده از یک SFR است که تقریباً یک ششم ابعاد یک راکتور کامل است.
با وجود اندازه کوچک، THETA تمامی اجزا اصلی یک SFR معمولی را شامل می‌شود، از جمله یک هسته گرمایی برقی، پمپ‌های مکانیکی، توزیع‌کننده حرارتی میانی، و ابزار دقیق پیشرفته.
“در راکتورهای نوع چهارم، ما بهینه‌سازی سیستم‌ها مانند پمپ‌ها، توزیع‌کننده‌های حرارتی و هسته راکتور را بررسی می‌کنیم تا حرارت را به‌طور مؤثری منتقل کنیم و به بهترین بازگشت سرمایه برسیم،” تاکید ودرد.
این به محققان اجازه می‌دهد که شرایط عملیاتی و سناریوهای حادثه‌ای مختلف را شبیه‌سازی کنند، اطلاعات حیاتی برای اعتبارسازی نرم‌افزار طراحی راکتور فراهم می‌کند. داده‌های تولید شده توسط THETA به‌خصوص برای صنعت هسته‌ای تجاری ارزشمند است.
THETA توسعه راکتورهای آینده را ممکن می‌سازد
با شبیه‌سازی شرایط دنیای واقعی، THETA آزمون و اعتبارسازی کدهای نرم‌افزاری و اجزاء جدید را ممکن می‌سازد و به سهامداران اجازه می‌دهد تصمیماتی آگاهانه در خصوص طراحی و عملکرد راکتورها بگیرند.
“آزمایش‌های غیرمحافظتی از دست دادن جریان که از قدرت کامل در راکتور EBR-II انجام شد تا ایمنی منفعل ذاتی را نشان دهد، برای نوآوری‌های امروزی بنیادی هستند،” تاکید ارل فلدمن.
“قابلیت‌هایی که توسط THETA فراهم می‌شود باید به توسعه SFRهای آینده کمک کند.”
توسعه راکتورهای نوع چهارم، مانند SFR، برای آینده انرژی پاک وعده‌های زیادی را دربردارد.
“تقاضای زیادی برای منابع محاسباتی به نسبت به هوش مصنوعی وجود خواهد داشت و انرژی هسته‌ای یک سیستم انرژی پاک است، نتیجه‌گیری ودرد.
