المفاعل المتقدم يقترب من الواقع

Terrapower ، وهي شركة ناشئة ممولة جزئيًا من قبل Nathan Myhrvold و Bill Gates ، تقترب أكثر من بناء نوع جديد من المفاعلات النووية يسمى مفاعل الموجة المتنقلة الذي يعمل على شكل وفير من اليورانيوم. ترى الشركة أنه بديل محتمل لمفاعلات الاندماج ، والتي يتم تقديرها أيضًا لقدرتها على إنتاج الطاقة من مصدر وقود لا ينضب تقريبًا.

نبتة الأحلام: يبدو التصميم الحديث للمفاعل النووي المعروف باسم مفاعل الموجة المتنقلة مشابهًا لبعض التصميمات النووية التقليدية ، لكن الطريقة التي يعمل بها مختلفة تمامًا.

بدأ العمل في تصميم مفاعل Terrapower في عام 2006. ومنذ ذلك الحين ، غيرت الشركة تصميمها الأصلي لجعل المفاعل يبدو أشبه بالمفاعل التقليدي. ستجعل التغييرات هندسة المفاعل وبناءه أسهل. قامت الشركة أيضًا بحساب الأبعاد الدقيقة ومعايير الأداء للمفاعل. تتوقع Terrapower أن تبدأ في بناء مصنع تجريبي بقدرة 500 ميغاوات في عام 2016 وبدء تشغيله في عام 2020. إنها تعمل مع اتحاد من المعامل والجامعات والشركات الوطنية للتغلب على التحدي التقني الأساسي للمفاعل الجديد: تطوير مواد جديدة يمكنها تحمل الاستخدام في قلب المفاعل لعقود في المرة الواحدة. ولا يزال يتعين عليها تأمين موقع لمصنع تجريبي - أو التمويل اللازم لإنشائه.



تم تصميم المفاعل ليكون أكثر أمانًا من المفاعلات النووية التقليدية لأنه لا يتطلب كهرباء لتشغيل أنظمة التبريد لمنع الانصهار. لكن المفاعل الجديد لا يحل المشكلة الأكبر التي ربما تواجه الطاقة النووية اليوم: التكلفة العالية لبناءها. يقول جون جيللاند ، الرئيس التنفيذي لشركة Terrapower ، إن الشركة تتوقع أن تكلف المفاعلات نفس تكلفة بناء المفاعلات التقليدية ، لكن هيئة المحلفين لا تزال غير مشاركة في ذلك.

تولد المفاعلات التقليدية الحرارة والكهرباء نتيجة لانشطار شكل نادر من اليورانيوم - اليورانيوم 235. في مفاعل الموجة المتحركة ، تُستخدم كمية صغيرة من اليورانيوم 235 لبدء تشغيل المفاعل. تقوم النيوترونات التي ينتجها المفاعل بعد ذلك بتحويل اليورانيوم 238 الأكثر وفرة إلى بلوتونيوم 239 ، وهي مادة انشطارية يمكنها توليد الحرارة اللازمة للطاقة النووية. يُعد اليورانيوم 238 متاحًا بسهولة جزئيًا لأنه نفايات ناتجة عن عمليات التخصيب المستخدمة في صنع الوقود النووي التقليدي. قد يكون استخراج اليورانيوم 238 من مياه البحر ميسور التكلفة أيضًا في المستقبل إذا كان الطلب على الوقود النووي مرتفعًا. يقول Terrapower أن هناك ما يكفي من هذا الوقود لتزويد العالم بالطاقة لمليون سنة ، حتى لو كان كل شخص يستخدم نفس القدر من القوة كما يفعل الناس في الولايات المتحدة.

الروبوتات تسيطر على العالم

في تصميم Terrapower الأصلي ، تم ملء قلب المفاعل بمجموعة كبيرة من اليورانيوم 238. تبدأ عملية تحويله من طرف واحد ، مما ينتج البلوتونيوم الذي ينقسم فورًا لتوليد الحرارة وتحويل المزيد من اليورانيوم إلى البلوتونيوم. ينتقل التفاعل من طرف إلى آخر - في موجة متنقلة - حتى لا يمكن حدوث المزيد من التفاعلات.

في التصميم الجديد ، تحدث جميع التفاعلات بالقرب من مركز المفاعل بدلاً من البدء من أحد الطرفين والانتقال إلى الطرف الآخر. للبدء ، يتم ترتيب قضبان وقود اليورانيوم 235 في وسط المفاعل. يحيط بهذه القضبان قضبان مكونة من اليورانيوم 238. ومع تقدم التفاعلات النووية ، فإن قضبان اليورانيوم 238 الأقرب إلى اللب هي أول قضبان يتم تحويلها إلى بلوتونيوم ، والذي يتم استخدامه بعد ذلك في تفاعلات الانشطار التي تنتج المزيد من البلوتونيوم في الوقود القريب قضبان. عندما يتم استخدام قضبان الوقود الأعمق ، يتم إخراجها من المركز باستخدام جهاز ميكانيكي يتم التحكم فيه عن بعد ونقلها إلى محيط المفاعل. يتم بعد ذلك خلط قضبان اليورانيوم 238 المتبقية - بما في ذلك تلك التي كانت قريبة بدرجة كافية من المركز بحيث تم تحويل بعض اليورانيوم إلى البلوتونيوم - باتجاه المركز لتحل محل الوقود المستهلك.

في هذا النظام ، تتولد الحرارة دائمًا في نفس المنطقة تقريبًا داخل قلب المفاعل - بالقرب من المركز. نتيجة لذلك ، يكون من الأسهل هندسة الأنظمة لاستخراج واستخدام الحرارة لتوليد الكهرباء.

يتمثل أحد التحديات في هذا التصميم في ضمان أن الكسوة الفولاذية التي تحتوي على الوقود في قضبان الوقود يمكنها تحمل التعرض لعقود من الإشعاع. المواد الحالية ليست جيدة بما يكفي: لسبب واحد ، أنها تبدأ في الانتفاخ ، مما يؤدي إلى إغلاق المسافات بين قضبان الوقود التي من المفترض أن يتدفق المبرد من خلالها. يقول Terrapower إنه حتى تستمر 40 عامًا ، يجب أن تكون المواد أكثر متانة بمرتين إلى ثلاث مرات.

تستخدم الشركة نماذج الكمبيوتر لتوقع كيف ستتغير المواد المتاحة حاليًا بمرور الوقت ، وتقوم بتطوير تصميمات المفاعلات التي تتوقع هذه التغييرات. على سبيل المثال ، إذا كان معروفًا أن مادة ما ستنتفخ في الظروف داخل المفاعل ، فسيتم تصميم المسافات بين قضبان الوقود لاستيعاب هذا التورم ، كما يقول دوج أدكيسون ، مدير العمليات في شركة Terrapower.

طورت Terrapower أيضًا تصميمات لنظام التبريد السلبي. مثل العديد من تصميمات المفاعلات المتقدمة الأخرى ، تستخدم Terrapower معدن الصوديوم المنصهر كمبرد. يستغرق الصوديوم وقتًا أطول في الغليان من الماء ، مما يمنح مشغلي المحطات مزيدًا من الوقت للاستجابة للحوادث. سيكون من الممكن أيضًا استخدام الحمل الحراري الطبيعي وتبريد الهواء في حالة انقطاع التيار الكهربائي - لن يلزم ضخ سائل التبريد باستمرار في المفاعل ، كما كان الحال في فوكوشيما. ومع ذلك ، فإن أحد مخاطر استخدام الصوديوم هو أنه يتفاعل بعنف عندما يتعرض للهواء أو الماء.

تتضمن خطوات Terrapower التالية الانتهاء من التصميم وإيجاد شركاء لبناء المصانع. لقد كانت تجري محادثات مع منظمات في الصين وروسيا والهند. يقول جيلاند أن الشركة تتوقع الإعلان عن الشركاء خلال الأشهر القليلة المقبلة.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

مؤشر With

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به