В издании Wired вышла интересная статья о группе учёных, которые разработали технологию 3D-печати ядра ядерного реактора. Ядерная промышленность имеет репутацию невероятно консервативной и устойчивой к изменениям, из-за чего ядерные реакторы по всему миру создаются с применением технологий, разработанных более полувека назад. Это вполне объяснимо — дело в том, что цена просчёта в этой области непомерна. Никому не хочется повторения аварий, как, например, на Чернобыльской АЭС или Фукусиме. Другой вопрос, что консерватизм не должен останавливать прогресс.
Команда специалистов из Национальной лаборатории Oak Ridge в Теннесси работают над созданием ядерного реактора с газовым охлаждением. Возраст этого типа реактора сопоставим с временем изучения ядерной энергетики, но некоторые его компоненты, включая ядро, будут напечатаны на 3D-принтере. Запуск в эксплуатацию планируется в 2023 году. Он разрабатывается в рамках программы Oak Ridge Transformational Challenge, целью которой является демонстрация возможности перехода к созданию передовой системы ядерной энергетики. Ядро этого реактора будет напечатано из карбида кремния. Именно здесь происходит вся магия ядерного синтеза: ядро отвечает за удержание уранового топлива и компонентов, которые контролируют реакцию деления. Сам реактор, по описанию специалистов, будет немногим больше пивного бочонка, генерируя до 3 мегаватт мощности, чего достаточно для обеспечения энергией более 1000 домов.
Transformational Challenge Reactor (TCR) — это усовершенствованный реактор с газовым охлаждением, в котором в качестве теплоносителя используется гелий, в то время как большинство действующих реакторов в США используют воду. Реакторы с газовым охлаждением чрезвычайно экономичны, потому что они работают при достаточно высоких температурах — этот будет работать при температуре около 650 градусов по Цельсию (примерно, как и в ЧАЭС). 3D-печать активной зоны реактора позволяет создать уникальную сеть охлаждающих каналов, недоступную для традиционных методов механической обработки, то есть сердечник будет иметь конструкцию, считающуюся ранее невозможной:
«Теперь мы можем изменить дизайн ядра и заставить систему реагировать на окружающую среду», — говорит Курт Террани (Kurt Terrani), руководитель группы.
3D-печать также поможет инженерам-ядерщикам получить более чёткое представление о том, что происходит внутри активной зоны после запуска реактора. В обычном реакторе поведение активной зоны контролируется извне, но 3D-печать позволит в процессе синтеза изделий встраивать в них датчики, которые будут предоставлять данные непосредственно из ядра, что даст в итоге совершенно уникальную информацию. Кроме того, во время печати алгоритм машинного зрения с помощью инфракрасных камер и других датчиков контролирует возникновение дефектов, что многократно повышает безопасность и сокращает время производства. Помимо этого, доскональный контроль в процессе производства, по мнению Террани, позволит сократить время и стоимость сертификации новых изделий, что удешевит и саму ядерную энергию. Подписывайтесь на S&F, чтобы первыми узнавать самое интересное из мира науки, техники и технологий, и делитесь ссылкой на него с друзьями и в социальных сетях. Ещё у меня есть канал в Telegram и уютный чатик для дискуссий на научные темы. Берегите себя и своих близких. Спасибо, что читаете.
