رآکتورهای هسته ای ساخته شده با فناوری چاپ سه گانه اینده به زودی از راه می رسند

admin دسته‌بندی نشده

هسته ی رآکتور هسته ای یکی از محیط های نامعمول ساخت انسان روی زمین است و دانشمندان به تازگی دریافته اند چگونه می توانند این طور هسته ای را چاپ کنند. کورت ترانی، دانشمند مبصر آزمایشگاه ملی اوک ریج، می خواهد آینده ی انرژی هسته ای را عجله بخشد؛ بنابراین، به گذشته ی آن روی آورده است. تو یک ونیم سال گذشته، ترانی و گروهی از فیزیک دانان و مهندسان و دانشمندان علوم کامپیوتر داخل آزمایشگاه ملی اوک ریج در روستا تنسی اجزای رآکتور هسته ای گازسرد را طراحی کرده و ساخته اند.

رآکتور گازسرد نوعی رآکتور است که تقریبا به کمیت ی خود عصر هسته ای باستانی است؛ ولی جدیدترین شکافنده ی اتم اوک ریج ویژگی متمایز قرن بیست ویکمی دارد. این رآکتور وقتی در سال ۲۰۲۳ بوسیله وعده ی عملیاتی برسد، نخستین رآکتور هسته ای درون گیتی خواهد حیات که هسته ی آن با فناوری چاپ سه اینده ساخته شده است. ترانی مدیر متخصص پروگرام ی Transformational Challenge Reactor یا به تلخیص TCR اوک ریج است. وی درباره ی این موضوع می گوید: «مربوط به طبقه کارگر و زحمتکش که مشغول انجامش هستیم، پیداکردن راهی سریع العمل خیس بخاطر ساخت سیستمی هسته ای است که عملکرد لایق داشته باشد. هدف این است که اساسا وضع اجرای هسته ای را دگرگونی دهیم».

صنعتی هسته ای ازنظر محافظه کاری موکد و مقاومت دربرابر تبدیل مشهور است و ترانی ابراز تأسف می بطی ء که همه ی رآکتورهای هسته ای آمریکا هنوز در حال کاربرد از فناوری ای هستند که رؤیای نیمه قرن پیش بوده است. این طرزفکر که «اگر چیزی شکسته نیست، آن را تعمیر نکن»، روشی برای مدیریت خطر ذاتی و خرج های گزاف ساخت نیروگاه های هسته ای متاخر است؛ اما درعین حال، نوآوری را در صنعتی سرکوب می بطی ء که مقدر شدن اعظم کارمایه عاری از کربن آمریکا را مهیا می بطی ء. نگرانی ترانی از این مسئله است که اگر صنعت هسته ای پذیرای فناوری متاخر نباشد، به زودی منسوخ خواهد شد.

البته معنای این جریان آن نیست که باید بدون تقویم صلاحیت، پیدایش نیروگاه های هسته ای آزمایشی را مبدا کنیم. برهان حرکت آهسته ی صنعت هسته ای این است که قیمت لحاظ ی مغلوط بیش زیاد است. حوادث چرنوبیل و فوکوشیما کبود شدگی های تأثیرگذاری بود که کسی نمی خواهد تکرار شود.

بااین همه، ریسک گریزی مانع از این نشده است که صنایع محافظه امر دیگر فناوری های متاخر را اجابت نکنند. به هوافضا نگاه کنید: جایی که همدستی ها اکنون راکت ها را چاپ سه گانه مربوط باینده می کنند و هواپیماهایی بوسیله پرواز درمی آورند که بدون نیاز بوسیله خلبان فرود می آیند و تقویت کننده ها (بوستر) را تو سفینه های عاری سرنشین بوسیله کار می برند. این داخل حالی است که بیشتر رآکتورهای پیشرفته ی در دست توسعه ی امروز جدید نیستند. آن ها طرح های اصلاح شده از رآکتورهایی هستند که تو دهه های گذشته با توفیق ساخته شده بودند. ترانی می گوید:می دانیم تمامی این ایده ها کار می کند. مشکل این است که نمی توانیم آن ها را با سرعت زیاد و نفقه ی کمینه بسازیم.مقاله های مرتبط:کدام کشورها بیشترین رآکتورهای هسته ای کوشا را دارند؟نیروگاه های هسته ای مصون تر تو وضع هستندشروع به فقره نخستین نیروگاه اتمی اب باز روسیه

ترانی و همکارانش مبتلا فقره روی این موضوع هستند. تیم اوک ریج اخیرا طرح اولیه ای برای چاپ سه گانه بعدی هسته رآکتور تکمیل کرده است. بیشتر رآکتور از اجزای معمول و هسته با استفاده از کاربید سیلیسیوم طبع سه مربوط باینده خواهد شد. کاربید سیلیسیوم ماده ی متجاوز ماندگی محسوب می شود که ذوب آن تقریبا ناممکن است. هسته ی سیلندر ای از جنس نقره ی برس خورده است که چندین میله سوخت به لباس نُه ضلعی غیرمنتظم در مرکز آن قرار گرفته اند. این همان جایی است که تمام جادوها در رآکتور هسته ای اتحاد می افتد. این پاره مسئول نگه داشتن سوخت اورانیوم و اجزایی است که نفوذ کردن شکافت را کنترل می بطی ء.

هسته ای که در اوک ریج نقشه کشی و چاپ شده، ناچیز از نیمه متر ارتفاع دارد و در رآکتوری صبر داده می شود که چندان بزرگ تر از بشکه ای کوچک زدودن. ترانی می گوید وقتی این طرح در سال ۲۰۲۳ به کود ی عملیاتی برسد، تا سه مگاوات نیرو تولید می نرم که بخاطر برآورده ایجاد احتیاج بیش از هزاره خانه ی متوسط کافی است.

TCR رآکتور گازسرد پیشرفته ای است که از هلیوم بوسیله عنوان یخ کننده مصرف می کند. این در حالی است که بوسیله این نیت امروزه در بیشتر رآکتورهای عملیاتی از آب مصرف می شود. رآکتورهای گازسرد ازنظر سوختی زیاد کارآمد هستند؛ چون تو دماهای زیاد متجاوز فرمان می کنند. این نمونه در دمای تقریبی ۶۴۹ درجه سانتی گراد اجرا خواهد شد و ترانی می گوید چاپ سه بعدی هسته رآکتور علت تکثیر بیشتر بازده نیز می شود.

علاوه به خشکی امدن این، استفاده از تکنیک های ماشین کارگر سنتی برای ساخت هسته ی رآکتور طراحی آن را محدود می یواش. شبکه ی مرموز ی کانال های یخ کننده تو هسته اوک ریج برای تکنیک های سامان کاری سنتی بسیار کوچک و پرپیچ و پیچ است؛ اما ازآنجاکه چاپگرهای سه مربوط باینده اشیاء را با اختلاط لایه لایه ی فلزات می سازند، مهندسان می توانند طرح هایی هسته ای بسازند که قبلا پیدایش آن ها ناممکن وجود. ترانی می گوید:دیگر اسیر هندسه های تکراری نیستیم. به جای کلکسیون ای از ساختارهای یکسان، می توانید طرح را در هسته تبدیل دهید و جهیز خود را برای پاسخ گویی به محیط به کار گیرید.

تجزیه و تحلیل شبکه ی تندخو از موقعیت قطعه داده هایی تصویری ایجاد می کند که ناهنجاری در مؤلفه ها را تو مکان های اختصاص تشخیص می دهد.

چاپ سه بعدی به مهندسان هسته ای کمک می نرم شمایل بهتری از اتفاقی بوسیله مشت آورند که با راه اندازی و اجرای هسته رآکتور درون آن رخ می دهد. داخل رآکتور معمولی، رفتار هسته باید از خارج زیرنظر گرفته شود؛ اما طرح های جدیدی که با طبع سه اتیه مقدور شده ، امکان تعبیه ی حسگرهایی را مجهز می کنند که داده هایی را مستقیما از هسته به ارمغان می آورند.

علاوه براین، طبع سه گانه بعدی به مهندسان هسته ای امکان کنترل بیشتر روی فرایند تولید را می دهد. چاپ قطعات انفرادی هسته TCR تقریبا ۸ تا ۲۴ ساعت زمان می برد و ترانی می گوید کچل هسته را می توان درون چندین هفته چاپ کرد. لمحه چاپ، الگوریتم شایعه سامان داده ها را از دوربین های دامن قرمز و دیگر حسگرها جمع می درنگ که به تشخیص هرگونه عیب در فرایند چاپ کمک خواهد کرد. بااین حال، این کود ی بعدی است که ترانی آن را بوسیله عنوان مبصر ترین تغییردهنده ی بازی می بیند. وقتی قسمتی از رآکتور هسته ای معمولی مخلوق شود، باید فرایند گران و آهسته ی کسب مجوز را بگذارند. چقدر گران؟ ترانی می گوید او نیروگاهی هسته ای می شناسد که مجبور شد برای ساخت پیچی که چند مراسم بیشتر بها نداشت، ۲۰ هزار دلار بپردازد؛ چراکه پیچ به طورخاص بخاطر استفاده تو جهیز های هسته ای مجوز خمود حیات.

شمایل مقدر شدن سوختی را علامت می دهد که پوشش دولایه دارد و مدل سازی کانال های خنک سازی آن بوسیله شکل مارپیچ است و سطح تماس متجاوز یدکی ایجاد می کند.

نیکلاس براون، معماری کردن هسته ای تو دانشگاه دانشگاه تنسی در ناکسویل می گوید:یکی از مراحل گرانبها و زمان بر برای تاسیس مولفه ی ساختاری جدید در هسته ی رآکتور هسته ای، مرحله ی کیفیت سنجی آن است. معمولا این فرایند می تواند چند دهه زمان و میلیون ها یا میلیاردها دلار نفقه داشته باشد.

بروان می گوید هزینه های اجرای قطعات جدید بسیاز زیاد است؛ در برابر کسب مجوز آن ها معمولا مانند فرایند «پختن و نگاه کردن» است. بخش متاخر تو رآکتور آزمایش فراغت داده می شود تا نحوه ی عملکردش مشاهده شود. سپس، مهندسان براساس این داده ها تغییراتی تو آن قسمت خلق کردن می کنند و فرایند تا وقتی تکرار می شود که عملکرد انتظارات را برآورده سازد.

همچون خودِ فناوری های رآکتور هسته ای، فرایند تأیید صلاحیت آن ها بخاطر استفاده همچنین بوسیله شکل دهه ی ۱۹۷۰ مانده است. ترانی امیدوار است ظرفیت عظیم داده هایی که ازطریق قطعات چاپ سه بعدی شده تولید می شود، بتواند فرایند صدور گواهینامه را تسریع بخشد و خرج ی عملیاتی کردن رآکتور هسته ای را کاهش دهد. او می گوید هر قطعه ی طبع سه بعدی شده به حد ی مشت شما می تواند به آسانی صدها گیگابایت مفروضات درباره ی کیفیت آن تقدیر تولید یواش. چنانچه نقصی بود داشته باشد، در داده ها نشان داده خواهد شد و برای کشف کردن آن بوسیله استفاده از اولتراسوند و دیگر آزمایش های گران نرخ نیازی نیست.

به جای داشتن الک انسانی درون میان انبوه داده های خراج از چاپگر سه گانه بعدی، پژوهشگران اوک ریج مبتلا آموزش الگوریتم یادگیری ماشین برای استعمال از آن داده ها برای تأیید قطعات هستند. ترانی می گوید:پس از خلق قطعات، نیازی نیست برگردیم و چند ماه را صرف تأیید صلاحیت آن ها کنیم. لمحه ای را تصور کنید که قدری را طولانی کرده اید و درک قدر یا بهای چیزی تقلبی بوسیله شما می گوید این خوب یا کریه است. این رؤیا است.

سیستم گازسرد TCR اساسا نسخه ی محکمی شده ای از X-10 به حساب می آید که بدوی رآکتور هسته ای گیتی است و برای بهره برداری مداوم مدل سازی شد. رآکتور X-10 که درون اوایل دهه ی ۱۹۴۰ در اوک ریج ساخته شد، فقط ۹ ماه پس از آغاز ساخت مقدماتی بار روبرو شد. با توجه به اینکه انتظار می جوی تکمیل تنها رآکتور هسته ای در حال ساخت در آمریکا حداقل ۱۲ سال طول بکشد، این سرعتی حیرت انگیز است. ترانی امیدوار است چاپ سه اتیه و درک قدر یا بهای چیزی ساختگی و دیگر فناوری های جدید بتوانند سرعت چشمگیر توسعه و راه اندازی را به صنعتی هسته ای بازگردانند. او می گوید:انرژی هسته نمی تواند عزب صنعت باشد که فناوری جدیدی نمی پذیرد. می خواهیم این کار را آغاز کنیم و قدرت هسته ای پیشرفته را درون این کشور ببینیم.بیشتر بخوانید:فناوری همجوشی هسته ای ITER درون یک قدمی بهره برداری استآتش سوزی تو منطقه ممنوعه چرنوبیل درون حال نزدیک شدن به رآکتور استکدام کشورها بیشترین راکتورهای هسته ای فعال را دارند؟ابرخودروی زینگر 21C با فناوری چاپ سه بعدی معرفی شدرولز رویس رآکتور هسته ای مینیاتوری می سازد

شاید دوست داشته باشید:

توضیحات جهرمی درباره مشت اندرکاران فیلترینگ و سرعت اینترنت

همشهری آنلاین -مائده امینی : اینجا همه چیز مرموز تر است؛ هنجار حقوق شهروندی در فضای مجازی راحت تر شکسته […]

کشف قدیمی ترین سکونتگاه وایکینگ ها در ایسلند

باستان شناسان مکانی کشف کرده اند که مقدور است قدیمی ترین سکونتگاه وایکینگ ها تو ایسلند باشد. بیارنی اینارسون باستان […]

بنچمارک پردازنده گرافیکی Radeon تراشه اکسینوس 1000 سامسونگ فاش شد

نخستین پردازنده ی گرافیکی سفارشی سازی شده ی سری رادئون ای ام دی (AMD Radeon) که استراحت است در گوشی های پرچم […]