پیشرفت در راکتور هسته‌ای: مواد جدید جایگزین آلیاژهای نیکل پرهزینه
ایالات متحده هدف قرار داده است که تا سال ۲۰۳۵ صد درصد برق خود را با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر تولید کند و نیروی هسته‌ای نقش بزرگی در این انتقال به انرژی پاک ایفا خواهد کرد.
حدود ۲۰ درصد از برق تولید شده در ایالات متحده در حال حاضر از نیروگاه‌های هسته‌ای تامین می‌شود. با این حال، این کافی نیست. اگر کشور می‌خواهد در فضای انرژی پاک پیشرو باشد، باید برنامه انرژی هسته‌ای خود را تقویت کرده و نیروگاه‌های هسته‌ای خود را کارآمدتر از همیشه کند.
یک مشکل بزرگ در راکتورهای هسته‌ای وابستگی آنها به آلیاژهای نیکل است که گران هستند و به فراوانی در کشورهایی (مانند روسیه، اندونزی، فیلیپین) که همیشه با ایالات متحده در روابط خوبی نیستند، یافت می‌شوند. علاوه بر این، رطوبت بالای سنگ نیکل نیز چالش‌های حمل و نقل ایجاد می‌کند.
برای حل این مشکلات، یک تیم از محققان از آزمایشگاه ملی آرگون (AGL) وزارت انرژی (DOE) یک چارچوب برای یافتن موادی که می‌توانند جایگزین این آلیاژهای نیکل شوند، توسعه داده‌اند. با استفاده از این چارچوب، تیم AGL برخی مواد امیدوارکننده را شناسایی و آزمایش کرده است.
در واقع، محققان یک ماده جدید شناسایی کرده‌اند که می‌تواند آزمایشات تابش شدید را تحمل کند و شرایط سخت راکتور را برای مدت طولانی تحمل کند.
استفاده از آلیاژهای نیکل در راکتورهای هسته‌ای
برای پیش زمینه، آلیاژهای نیکل نقش مهمی در راکتورهای هسته‌ای ایفا می‌کنند. این مواد دارای ویژگی‌های استثنایی از جمله مقاومت بالا در برابر خوردگی، استحکام مکانیکی در دماهای شدید و مقاومت در برابر آسیب تابشی هستند.
به همین دلیل، آلیاژهای نیکل به عنوان پوشش محافظ برای اجزای مختلف راکتور هسته‌ای استفاده می‌شوند.
به عنوان مثال، این آلیاژها برای پوشش میله‌های سوخت استفاده می‌شوند که در یک راکتور استفاده می‌شوند. پوشش به عنوان مانعی برای جلوگیری از مواد رادیواکتیو و محافظت از سوخت در برابر خنک‌کننده عمل می‌کند.
این آلیاژها همچنین برای مقاصد مختلف دیگری از جمله افزایش استحکام و دوام اجزای ساختاری متنوع در راکتور استفاده می‌شوند.
آزمایش چارچوب جدید و یک ماده جدید
به گفته محققان، یک ماده پوششی ایده‌آل باید مقاومت بالایی در برابر خوردگی داشته باشد زیرا در طول عملیات یک نیروگاه هسته‌ای باید دماها و تابش شدید را تحمل کند.
یک ماده پوششی ضعیف می‌تواند عملکرد یک راکتور را به شدت تحت تأثیر قرار دهد و حتی مسائل ایمنی از جمله گرمای بیش از حد و نشت تابش را نیز به همراه داشته باشد. چارچوب جدید همه این عوامل را در هنگام شناسایی و پیشنهاد جایگزین آلیاژهای نیکل در نظر می‌گیرد.
ینگبین میائو، محقق در AGL، گفت:
