Trends Ideas Business Inspiration Future

Reaktor nuklearny z drukowanym rdzeniem

Przemysł jądrowy uważany jest konserwatywny – aktualnie przy budowie elektrowni korzysta się z technologii opracowanej pół wieku temu. Przyczyny tego skostnienia są oczywiste. Błędy kosztują i to bardzo dużo. Czarnobyl, Fukushima, wszyscy znają ich konsekwencje.

Kurt Terrani z Oak Ride National Lab w Tennessee zapragnął zmienić tę sytuację i wykorzystać dostępną technologię do rozwoju branży.

Terrani wraz z zespołem fizyków, inżynierów i informatyków zaprojektowali i zbudowali elementy do reaktora jądrowego chłodzonego gazem. Właściwie niczym nie różni się od istniejących oprócz tego, że rdzeń wydrukowany jest w technologii 3D.

Dlaczego?

Choć dotychczasowe koncepcje działają, budowa zajmuje lata i pochłania ogromne zasoby kapitałowe. W przypadku użycia technologii 3D można zrobić to szybko i tanio.

Co należy podkreślić, większość reaktora wykonana ma być ze standardowych w tym przypadku komponentów. Rewolucja leży w rdzeniu. To on ma być w całości wydrukowany w technologii 3D z węglika krzem – niezwykle wytrzymałego materiału, którego stopienie jest (prawie) niemożliwe.

„Cylindryczny rdzeń to matowe metaliczne srebro z kilkoma dziewięciokątnymi zespołami paliwowymi ułożonymi w centrum. Tu tutaj cała magia dzieje się w reaktorze jądrowym: jest odpowiedzialny za przechowywanie paliwa uranowego i składników kontrolujących reakcję rozszczepienia”.

Taki rdzeń zaprojektowany przez zespół będzie niewielki, bo zmieści się w ‚kegu od piwa’. Ostatecznie ma generować 3 megawaty energii, co pokrywa zapotrzebowanie około 1000 domów.

Reaktor ma być niezwykle wydajny z dwóch powodów.

Po pierwsze, ten reaktor ma być chłodzony helem a nie wodą, jak większość działających w tej chwili. Ten rodzaj chłodzenia sprawia, że są bardziej wydajne.

Po drugie, dotychczas tradycyjne techniki budowy ograniczały ich konstrukcję. W reaktorze Oak Ridge sieć kanałów chłodzących w rdzeniu jest mała i bardzo kręta, co jest nieosiągalne metodami standardowymi.

Druk 3D ma jeszcze pewną zaletę.

W konwencjonalnym reaktorze zachowanie rdzenia musi być monitorowane z zewnątrz. Chcąc wymienić jakąś część należy liczyć się z kosztami i licznymi testami, by ostatecznie dopuścić go do pracy.

W przypadku Oak Ridge dzięki drukowaniu 3D w rdzeń wbudowane są czujniki,które dostarczają dane bezpośrednio z centrum. Jeśli zostanie wykryty jakiś defekt, pojawi się w danych. Aktualnie sprawdza się to z pomocą np. ultradźwięków.

Reaktor opracowany przez zespół z Terrani na czele może zdecydowanie polepszyć ich wydajność i bezpieczeństwo przy jednoczesnym obniżeniu ceny i czasu potrzebnego do zbudowania i ewentualnych reperacji.

Terrrani dla Wired powiedział:

„Energia jądrowa nie może być jedyną branżą, która nie przyjmuje żadnych nowych technologii. Chcemy otworzyć śluzy i zobaczyć zaawansowaną energię jądrową w tym kraju”.

References: wired & springwise & ornl