جایگزین جدید آلیاژهای گران قیمت رآکتورهای هسته ای
به گزارش بی بی سرور، یک ماده جدید، مقاومتی استثنایی در مقابل خوردگی و فرسایش از خود نشان داده است که خصوصیت حیاتی برای موادی است که در شرایط سخت در یک رآکتور هسته ای کار می کنند.
به گزارش بی بی سرور به نقل از ایسنا، ایالات متحده هدفی را برای تولید ۱۰۰ درصد برق خود با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر تا سال ۲۰۳۵ تعیین کرده است و انرژی هسته ای نقش مهمی در این گذار به سمت انرژی پاک ایفا خواهد نمود.
حدود ۲۰ درصد از کل برق ساخته شده در ایالات متحده هم اکنون از نیروگاه های هسته ای تأمین 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 خویش را تقویت کند و نیروگاه های هسته ای خویش را 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 هم بیشتر می کند.
حالا تعدادی از پژوهشگران 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، بوجود آورده اند. این تیم با استفاده از چارچوب خود، بعضی از مواد امیدوارکننده را شناسایی و آزمایش کرده است.
محققان در واقع ماده جدیدی را شناسایی کرده اند که می تواند آزمایش های تشعشعات شدید را با موفقیت تحمل کند و در شرایط 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 صدمه تشعشع هستند.
بنابراین است که از آلیاژهای مبتنی بر نیکل بعنوان پوشش محافظ برای اجزای مختلف یک رآکتور هسته ای استفاده می شود.
بعنوان مثال از آنها برای روکش میله های سوخت مورد استفاده در یک رآکتور استفاده می شود. این روکش بعنوان یک مانع برای محتوی مواد رادیواکتیو و حفاظت از سوخت در مقابل مایع خنک کننده عمل می کند.
این آلیاژها همینطور برای اهداف مختلف دیگری مانند افزایش استقامت و دوام اجزای ساختاری متنوع در رآکتورها استفاده می شوند.
آزمایش این چارچوب جدید و یک ماده جدید
به قول محققان، یک ماده پوششی ایده آل باید مقاومت بالایی در مقابل خوردگی داشته باشد، چونکه 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 تاثیر منفی بگذارد و حتی مشکلات ایمنی ناشی از گرم شدن بیش از اندازه تا نشت تشعشعات را ایجاد نماید.
این چارچوب جدید تمامی این عوامل را شناسایی کرده و پیشنهاد جایگزینی برای آلیاژهای مبتنی بر نیکل را عرضه کرده 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 چاره بهینه است. بعنوان مثال، محققان با استفاده 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 استفاده 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 داده است که برای مقاومت در مقابل محیط خشن داخل یک رآکتور هسته ای ضروری می باشد. قابل ذکر است که این مقاومت، تمرکز اصلی پژوهشگران بود.
علاوه بر این، این آزمایش به محققان این امکان را داد تا تنها در یک روز، میزان قرار گرفتن در معرض شرایط رآکتور ظرف 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 ظرف یک سال به آن می رسد(جز رادیواکتیویته طولانی مدت) نشان داد. مشخص شد که این ماده جدید در واقع می تواند در شرایط 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، محققان بزودی آنرا ثبت اختراع خواهند کرد.
به قول 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 میتوان به سادگی و با خیال راحت 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: bbserver.ir
مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب