جایگزین جدید آلیاژهای گرانقیمت رآکتورهای هسته ای
کارا پیام: یک ماده جدید، مقاومتی استثنایی در مقابل خوردگی و فرسایش از خود نشان داده است که خاصیت حیاتی برای موادی است که در وضعیت سخت در یک رآکتور هسته ای کار می کنند.
به گزارش کارا پیام به نقل از ایسنا، ایالات متحده هدفی را برای تولید ۱۰۰ درصد برق خود با بهره گیری از منابع انرژی تجدیدپذیر تا سال ۲۰۳۵ تعیین کرده است و انرژی هسته ای نقش مهمی در این گذار به سمت انرژی پاک ایفا خواهدنمود.
حدود ۲۰ درصد از کل برق تولید شده در ایالات متحده هم اکنون از نیروگاه های هسته ای تامین می شود. با این وجود، این مقدار کافی نیست. اگر این کشور می خواهد در فضای انرژی پاک پیشرو باشد، باید برنامه انرژی هسته ای خودرا تقویت کند و نیروگاه های هسته ای خودرا کارآمدتر از همیشه کند.
مشکل بزرگ رآکتورهای هسته ای وابستگی آنها به آلیاژهای مبتنی بر نیکل است که گران هستند. نیکل به وفور در کشورهایی مانند روسیه، اندونزی و فیلیپین یافت می شوند که مشکل اینجاست که این کشورها روابط خوبی با ایالات متحده ندارند. علاوه بر این، رطوبت بالای سنگ معدن نیکل چالش های حمل و نقل آنرا نیز بیشتر می کند.
حالا تعدادی از محققان لابراتوار ملی آرگون(AGL) در وزارت انرژی آمریکا با پرداختن به این مسائل، چارچوبی را برای یافتن موادی که بتواند جایگزین این آلیاژهای مبتنی بر نیکل شود، به وجود آورده اند. این تیم با بهره گیری از چارچوب خود، تعدادی از مواد امیدوارکننده را شناسایی و آزمایش کرده است.
پژوهشگران در حقیقت ماده جدیدی را شناسایی کرده اند که می تواند آزمایش های تشعشعات شدید را با موفقیت تحمل کند و در وضعیت پرتنش رآکتور برای دوره های طولانی مقاومت کند.
استفاده از آلیاژهای مبتنی بر نیکل در رآکتورهای هسته ای
آلیاژهای مبتنی بر نیکل نقش مهمی در رآکتورهای هسته ای دارند. این مواد دارای خواص استثنایی مانند مقاومت بالا در مقابل فرسایش و خوردگی، مقاومت مکانیکی در دماهای شدید و مقاومت در مقابل لطمه تشعشع هستند.
بنا بر این است که از آلیاژهای مبتنی بر نیکل به عنوان پوشش محافظ برای اجزای مختلف یک رآکتور هسته ای استفاده می شود.
به عنوان مثال از آنها برای روکش میله های سوخت مورد استفاده در یک رآکتور استفاده می شود. این روکش به عنوان یک مانع برای محتوی مواد رادیواکتیو و صیانت از سوخت در مقابل مایع خنک کننده عمل می کند.
این آلیاژها همین طور برای اهداف مختلف دیگری مانند افزایش استواری و دوام اجزای ساختاری متنوع در رآکتورها استفاده می شوند.
آزمایش این چارچوب جدید و یک ماده جدید
بگفته پژوهشگران، یک ماده پوششی ایده آل باید مقاومت بالایی در مقابل خوردگی داشته باشد، برای اینکه در طول عملیات یک نیروگاه هسته ای باید در مقابل دما و تشعشعات شدید مقاومت کند.
یک ماده پوششی ضعیف می تواند بر عملکرد رآکتور تأثیر منفی بگذارد و حتی مشکلات ایمنی ناشی از گرم شدن بیش از اندازه تا نشت تشعشعات را بوجود آورد.
این چارچوب جدید تمامی این عوامل را شناسایی کرده و پیشنهاد جایگزینی برای آلیاژهای مبتنی بر نیکل را ارایه داده است.
یینبین میائو پژوهشگر لابراتوار ملی آرگون اظهار داشت: ما با این چارچوب جدید، ورودی بیشتری از شبیه سازی ها داریم تا مطمئن شویم که هر تکرار به اندازه کافی پیشرفت می کند. ما مطمئن می شویم که هر تغییری سودمند خواهد بود و این به ما کمک می نماید تا روند بهینه سازی را تسریع نماییم.
اساساً این کار شامل انجام آزمایش های مکرر تا یافتن راهکار بهینه است. به عنوان مثال، پژوهشگران با بهره گیری از این چارچوب، ماده ای را شناسایی نمودند که می تواند جایگزینی برای آلیاژهای مبتنی بر نیکل باشد.
آزمایش مواد جدید
تیم تحقیقاتی این ماده جدید را با قرار دادن آن در معرض شرایط تشعشع بالا با بهره گیری از سیستم شتاب دهنده ATLAS(دستگاه بزرگی که برای مطالعه هسته های اتمی استفاده می شود) آزمایش کردند.
این ماده با یون های سنگین بمباران شد تا شرایط تشعشع شدید در یک رآکتور شبیه سازی شود.
جالب توجه است که این ماده جدید سطح بالایی از مقاومت در مقابل خوردگی را نشان میدهد که برای مقاومت در مقابل محیط خشن داخل یک رآکتور هسته ای ضرورت دارد. قابل ذکر است که این مقاومت، تمرکز اصلی پژوهشگران بود.
علاوه بر این، این آزمایش به پژوهشگران این امکان را داد تا تنها در یک روز، میزان قرار گرفتن در معرض شرایط رآکتور طی یک سال را شبیه سازی کنند.
نتایج امیدوارکننده
پژوهشگران می گویند: ایستگاه تابش مواد جدید ATLAS خواص مواد را در یک روز به همان اندازه که یک رآکتور هسته ای طی یک سال به آن می رسد(جز رادیواکتیویته طولانی مدت) نشان داد. مشخص شد که این ماده جدید در حقیقت می تواند در وضعیت رآکتور مقاومت کند و در مقابل خوردگی مقاومت بالایی از خود نشان دهد.
حالا که این ماده آزمایش شده اهمیت بسیار زیادی برای کاربردهای هسته ای نشان داده است، پژوهشگران به زودی آنرا ثبت اختراع خواهند کرد.
بگفته آنان، این نتایج با موفقیت نشان می دهند که این چارچوب می تواند به شناسایی جایگزین های امیدوارکننده آلیاژ نیکل منجر شود و می تواند هزینه های کلی ساخت و نگهداری رآکتور هسته ای را کم کند. علاوه بر این، این مواد جایگزین را می توان به آسانی و با خیال آسوده حمل کرد و خطرات احتمالی را کم کرد.
با این وجود، این فقط یک گام اولیه است و تحقیقات بیشتری برای اصلاح این چارچوب و ارزیابی کارایی این ماده در یک رآکتور هسته ای واقعی مورد نیاز است.
منبع: karapayam.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب