Американські вчені надрукували ядерний реактор на 3D-принтері
У США команда вчених заявила, що створила ядерний реактор, надрукувавши його на 3D-принтері, пише Фокус.
Проєкт інженерів і фізиків з Національної лабораторії Ок-Ріджа отримав назву Transformational Challenge Reactor (TCR). Він передбачає будівництво ядра реактора з вбудованими датчиками і системою управління за новою технологією до 2023 року.
"Ми намагаємося знайти більш швидкий спосіб створення ядерної системи, яка має чудові характеристики. Мета полягає в тому, щоб докорінно змінити те, як ми працюємо в ядерній сфері", - говорить технічний директор програми TCR Курт Террані.
За його словами, ядро реактора буде надруковано на 3D-принтері з карбіду кремнію, надзвичайно міцного матеріалу, який практично неможливо розплавити. Ядро, спроєктоване в Ок-Рідж, має висоту менше 50 сантиметрів і буде розміщуватися в реакторі, який не набагато більший за пивний кухоль. Але коли він буде підключений до мережі, реактор зможе виробляти до 3 мегават електроенергії, чого вистачить для потреб більш ніж 1 тис. будинків. Друк реактора може зайняти всього декілька тижнів.
Террані зазначає, що TCR - це вдосконалений газоохолоджувальний реактор, де в якості теплоносія використовується гелій, в той час як в більшості діючих реакторів у США використовується вода. Такі реактори надзвичайно економічні, тому що можуть працювати при дуже високих температурах. Наприклад, TCR може працювати при температурі близько 649 градусів Цельсія. І Террані каже, що 3D-друк активної зони реактора зробить її ще більш ефективною.
"Ми більше не прив'язані до нудної геометрії. Замість безлічі речей, які виглядають однаково, ви можете змінити дизайн ядра і змусити свою систему реагувати на обстановку", - говорить Террані.
Також 3D-друк допоможе інженерам-атомникам краще зрозуміти, що відбуватиметься всередині активної зони після запуску реактора. У звичайному реакторі активна зона контролюється ззовні. Але нові дизайни з підтримкою 3D-друку дозволяють вбудувати датчики, які будуть надавати дані безпосередньо з ядра.
Але експерт підкреслює, що атомна галузь має репутацію неймовірно консервативної сфери. Причина, по якій атомна галузь розвивається так повільно, полягає в тому, що ціна прорахунку дуже висока. Такі лиха як Чорнобиль або Фукусіма ніхто не хоче повторювати.
Тому реактор повинен проходити дорогий і повільний процес сертифікації. За словами Террані, трапляється так, що атомні електростанції витрачають 20 тис. доларів на один болт, який був спеціально сертифікований для ядерних систем.
"Один з найдорожчих і трудомістких кроків для нового структурного компонента в активній зоні ядерного реактора - це за витрати на атестацію компонента. Як правило, цей процес може зайняти десятиліття і мільйони чи мільярди доларів", - говорить інженер-ядерник з Університету Теннессі Ніколас Браун.
Він каже, що вартість нових деталей дуже висока, тому що їх сертифікація зазвичай включає в себе процес "зроби і подивися". Нову деталь поміщають в випробувальний ядерний реактор, щоб подивитися, як вона працює. Після цього інженери вносять зміни в деталь, грунтуючись на попередніх висновках. Процес повторюється до тих пір, поки продуктивність не буде відповідати очікуванням.
Террані сподівається, що разом з появою деталей, роздрукованих на 3D-принтерах, цей процес спроститься. Він каже, що пристрій 3D-друку може легко створювати сотні гігабайт інформації про якість деталі. Будь-які дефекти будуть виявлятися в даних, і не буде необхідності використовувати ультразвук, а також інші дорогі тести для пошуку помилок.
Крім цього, для перевірки масиву даних учені навчають штучний інтелект.
"Після того, як ми зробимо матеріал, нам не потрібно повертатися і витрачати кілька місяців на сертифікацію. Уявіть момент, коли ви завершили роботу над деталями, і штучний інтелект зможе вам сказати, добре вони зроблені чи погано", - підсумував вчений.
Українська ж наука трохи інша: Університет біоресурсів хоче вирубати ліс під столицею.
