به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، مؤسسه انرژی اتمی چین اعلام کرد «به‌تازگی» شبیه‌سازی یک سامانه دفع حرارت غیرفعال برای رآکتورهای سریع را انجام داده و آن را یک پیشرفت مهم در توسعه نیروگاه نسل چهارم با چرخه سوخت بسته خواند.
این نخستین آزمایش در چین برای یک فناوری جدید دفع حرارت باقی‌مانده غیرفعال در رآکتورهای سریع [یکپارچه] است.
در حالی که رآکتورهای حرارتی متعارف که با آب خنک می‌شوند از نوترون‌های کند برای حفظ واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای استفاده می‌کنند، رآکتورهای سریع از نوترون‌های پرانرژی بهره می‌گیرند و همین امر باعث می‌شود بهره‌وری سوخت بالاتری داشته باشند.
برخی رآکتورهای سریع می‌توانند به‌عنوان «پروراننده» عمل کنند؛ به این معنا که سوخت مصرف‌شده به مواد شکافت‌پذیر بیشتری تبدیل می‌شود که امکان استفاده مجدد دارد.
رآکتورهای سریع یکپارچه از فلز مایع – معمولاً سدیم – به‌عنوان خنک‌کننده استفاده می‌کنند. ویژگی متمایز این رآکتورها داشتن چرخه سوخت بسته است؛ به این معنا که سوخت مصرف‌شده در همان تأسیسات رآکتور بازفرآوری می‌شود.
این فناوری می‌تواند امکان استخراج انرژی تا ۱۰۰ برابر بیشتر از همان نوع سوختی را فراهم کند که در رآکتورهای آب‌خنک مصرف می‌شود؛ چرا که اورانیوم استفاده‌نشده می‌تواند به اتم‌های جدید پلوتونیوم تبدیل شده و دوباره مورد استفاده قرار گیرد.
طبق گزارش وزارت انرژی ایالات متحده، بازیافت مداوم سوخت هسته‌ای همچنین می‌تواند به کاهش ۹۰ درصدی پسماند هسته‌ای منجر شود.
سامانه‌های دفع حرارت باقی‌مانده برای دفع گرمای واپاشی تولیدشده توسط رآکتور، حتی پس از توقف واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای طراحی می‌شوند. این سامانه‌ها برای جلوگیری از داغ‌شدن بیش از حد سوخت و بروز فروپاشی ضروری هستند.
این سامانه‌ها می‌توانند فعال باشند – با استفاده از پمپ‌ها یا مبدل‌های حرارتی که خنک‌کننده را از میان هسته رآکتور عبور می‌دهند – یا غیرفعال، که در آن گرما با تکیه بر انتقال طبیعی حرارت یا نیروی گرانش دفع می‌شود و حتی در صورت قطع برق نیز به کار خود ادامه می‌دهند.
به گفته مؤسسه انرژی اتمی چین: دفع غیرفعال حرارت باقی‌مانده هسته از طریق گردش طبیعی خنک‌کننده، یکی از جنبه‌های کلیدی ایمنی ذاتی رآکتورهای سریع است. اجرای مؤثر و راستی‌آزمایی گردش طبیعی در رآکتورهای سریع در حال حاضر موضوعی داغ و چالشی در سطح بین‌المللی است.
جدیدترین نیروگاه هسته‌ای نسل چهارم چین، یعنی رآکتور سریع پروراننده سدیم‌خنک CFR-600 در شیاپو (استان فوجیان در جنوب‌شرق کشور) نیز به خنک‌سازی غیرفعال متکی است.
طبق ارائه‌ای که پژوهشگران این مؤسسه در سال ۲۰۱۹ به آژانس بین‌المللی انرژی اتمی داشتند، سامانه دفع حرارت در این رآکتور از یک اصل کاری غیرفعال استفاده می‌کند.
CFR-600 و جانشین برنامه‌ریزی‌شده آن، CFR-1000 – که قرار است نخستین رآکتور سریع تجاری در سطح گیگاوات چین باشد – گام‌هایی به‌سوی دستیابی به رآکتور سریع با چرخه سوخت کاملاً بسته به شمار می‌روند.
مؤسسه انرژی اتمی چین اعلام کرد که سامانه جدید دفع حرارت غیرفعال در طراحی رآکتور سریع یکپارچه آن‌ها گنجانده شده است.
از آنجا که بررسی درونی یک رآکتور دشوار است، پژوهشگران فناوری شبیه‌سازی آزمایشی را برای مطالعه کارایی سامانه‌های دفع حرارت توسعه دادند.
با استفاده از این فناوری، آن‌ها یک تأسیسات شبیه‌سازی آزمایشی رآکتور سریع یکپارچه ایجاد کردند که گذار رآکتور از عملکرد عادی به حالت دفع حرارت پس از خاموشی را بازتولید می‌کند. پژوهشگران از این تأسیسات برای انجام آزمایش روی سامانه جدیدشان استفاده کردند.
این سامانه به‌عنوان بستری حیاتی برای درک اصول عملکرد فناوری نوین دفع حرارت باقی‌مانده غیرفعال در رآکتورهای سریع یکپارچه عمل می‌کند و انتظار می‌رود نقش کلیدی در طراحی و توسعه سایر رآکتورهای سریع ایفا کند.
منبع: scmp
