یک شرکت مهندسی نام آشنا و مطمئن مستقر در سیاتل، اعلام کرده است که برای نسل جدیدی از راکتور های هسته ای مدولار کم هزینه، قطعات پرینت سه بعدی تولید خواهد کرد.
هسته ای و کم هزینه؟ می دانیم به چه چیزی فکر می کنید، اما نگران نباشید، زیرا شرکت هسته ای فوق العاده ایمن (USNC) اطمینان داده است که کاهش هزینه به معنای کاهش ایمنی نیست.
با استفاده از روش binder-jetting که توسط آزمایشگاه ملی Oak Ridge توسعه یافته است، USNC قصد دارد از کاربید سیلیکون چاپ شده در ساخت راکتور های شکافت مدولار خود استفاده کند که به کاهش میلیاردی هزینه های مربوط به راه اندازی راکتورها کمک می کند.
محصول اصلی آنها راکتور میکرو مدولار (MMR) است که ظاهراً نوعی باتری شکافت است که می‌تواند به سایر MMR ها متصل شود تا توان تولیدی بیشتری تولید کند، درست مانند باتری‌های AA بزرگ.
نگاره ۱) رندر یک راکتور میکرو مدولار زیرزمینی
MMR ها را می توان در هر مکانی نصب کرد زیرا برخلاف راکتور های هسته ای سنتی، این راکتورها برای کار کردن به زیرساخت های الکتریکی یا حتی آب نیاز ندارند. چندین قطعه ی مختلف چاپ شده در MMR وجود خواهد داشت.
فناوری دیگری که از فناوری چاپ ORNL بهره خواهد برد، سوخت FCM است. FCM مخفف “Fully Ceramic Micro-encapsulated” است و با کپسوله کردن سوخت استاندارد صنعتی TRISO کار می کند که حاوی محصولات جانبی رادیواکتیو شکافت در پوشش های سرامیکی چاپی لایه ای است.
این منجر به یک سوخت بسیار سخت و پایدار در دمای بالا می شود. Kurt Terrani، معاون اجرایی بخش هسته ای USNC، گفت: ” ارزش های ارائه شده ی USNC در دو نکته خلاصه می‌شود، طراحی سیستم‌های انرژی هسته‌ای ایمن و بسیار پیشرفته که با متریال های ایمن و مقاوم در برابر دما سوخت می‌شوند.
بیشتر بخوانید: پرینت سه بعدی شفاف
پرینت سه بعدی کاربید سیلیکون یک فناوری جدید است که امکانات جدیدی را ارائه می دهد، اما همچنین به بررسی کامل نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که مواد به دست آمده و عملکرد آنها مطابق با الزامات سختگیرانه مجوز هسته ای و مقررات است.
کل سیستم به این صورت عمل می کند:
یک هسته سوخت اورانیوم به اندازه 1 میلی متر در 3 لایه از مواد مختلف قرار گرفته است تا محصولات جانبی شکافت را به دام بیندازند. این قطعه کوچک اکنون “ذره TRISO” (ذره ایزوتروپیک ساختاری TRi) نامیده می شود و این استاندارد رایج صنعتی است که برای ساخت سوخت های هسته ای ایمن استفاده می شود.
نگاره ۲) ذرات TRISO
در مرحله بعد، صدها/هزار از این ذرات TRISO در یک سیلندر ماتریس کاربید سیلیکون به قطر 2 سانتی متر جاسازی می شوند. این امر باعث پایداری دمای بالا می شود و دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد را ممکن می سازد.
سپس این استوانه‌های کوچک مانند Pez روی هم چیده می‌شوند و در بلوک‌های گرافیتی قرار می‌گیرند که به عنوان تعدیل‌کننده عمل می‌کنند و باعث کاهش سرعت نوترون‌ها و افزایش احتمال واکنش‌های شکافت در سوخت می‌شوند. همانطور که در تصویر زیر می بینید، FCM ها روی هم قرار گرفته اند و دما از طریق کانال های خنک کننده هلیوم مایع که در کنار سیلندرها قرار دارند مدیریت می شود.
نگاره ۴) سیلندرهای سوخت در درون بلوک گرافیتی
سپس صدها بلوک گرافیتی در چیزی که کارتریج هسته راکتور نامیده می شود، جاسازی می شود. این کارتریج حاوی چندین تن مواد هسته‌ای است و در زیر می‌توانید آن را با یک انسان برای مقیاس مشاهده کنید.
سپس این هسته در داخل یک ظرف سرامیکی قرار می گیرد که قلب راکتور میکرو مدولار را تشکیل می دهد. این قسمتی است که طبق USNC شما می‌توانید بدون محدودیت‌های جغرافیایی که توسط زیرساخت‌ها و نیازهای آب تحمیل می‌شود، در هر جایی قرار داده و برق تولید کنید.
نگاره ۶) هسته درون راکتور میکرو مدولار (MMR)
راکتورهای میکرو مدولار (MMR) به عنوان اولین باتری شکافت تجاری موجود توصیف می‌شود و این شرکت امیدوار است که مهارت‌های هسته‌ای فوق‌العاده ایمن خود را به زودی در سال 2026 نشان دهد.
برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید به وبسایت این شرکت مراجعه کنید.