مفاعل نووي صغير MARVEL يحصل على نظام تبريد بالمعدن السائل ويستعد لأول اختبار حرجية

يستعد مفاعل نووي صغير في مختبر أيداهو الوطني لأول اختبار حرجية، بعد أن حصل المهندسون على المكونات الرئيسية لنظام التبريد الخاص به. وصل نظام التبريد الرئيسي لمفاعل MARVEL الدقيق التابع لوزارة الطاقة الأمريكية إلى مختبر أيداهو الوطني في منتصف سبتمبر. يتيح هذا الوصول للمهندسين دمج مكون مهم آخر قبل أن يدخل المفاعل مرحلة الاختبارات الأولية، والمشروع مقرر حالياً لإجراء الاختبارات في ديسمبر. يرمز MARVEL إلى تطبيقات المفاعل الدقيق والبحث والتحقق والتقييم. يقود مختبر أيداهو الوطني المشروع، حيث يستكشف الباحثون سلوك الأنظمة النووية المدمجة وكيف يمكن لبيانات تشغيلها دعم تطوير المفاعلات المستقبلية.

سينقل نظام التبريد الرئيسي الحرارة في نهاية المطاف من قلب مفاعل MARVEL. يستخدم سبيكة صوديوم-بوتاسيوم تبقى سائلة في درجة حرارة الغرفة وتنقل الحرارة في درجات حرارة عالية. وعلى عكس الأنظمة القائمة على الماء التي تعمل تحت ضغط عالٍ، لا يحتاج مبرد المعدن السائل هذا إلى ضغط للحفاظ على تدفقه. لذلك، فإن سلوكه مهم بشكل خاص للباحثين الذين يدرسون تصاميم المفاعلات المدمجة. وصل النظام إلى منشأة اختبار المفاعل العابر في مختبر أيداهو الوطني، حيث سيقوم المهندسون بدمجه مع بقية أجزاء MARVEL، في عمل سيمهد الطريق لسلسلة من اختبارات المفاعل نحو حالة الحرجية الأولية.

تشير حالة الحرجية إلى اللحظة التي يحافظ فيها المفاعل على تفاعل نووي متسلسل.

أهمية أول حالة حرجية

لا تعني أول حالة حرجية لـ MARVEL التشغيل الكامل الفوري. بدلاً من ذلك، سيستخدم الباحثون المراحل المبكرة لجمع بيانات القياس حول فيزياء المفاعل وسلوكه. وصل المشروع إلى نقطة تفتيش مهمة أخرى قبل وصول نظام التبريد. وافق مكتب عمليات أيداهو التابع لوزارة الطاقة على تحليل السلامة الموثق النهائي لـ MARVEL، ممهداً الطريق لتكوين الحرجية الجافة.

تسمح حالة الحرجية الجافة للمهندسين بالوصول إلى حالة حرجية خاضعة للسيطرة مع توليد قدر ضئيل جداً من الكهرباء. لا يتطلب هذا التكوين مبرداً أثناء الاختبار. هذا التمييز مهم لأن عمل فيزياء MARVEL الأولي يمكن أن يتم قبل دخول المفاعل في التشغيل الحراري الكامل. يمكن للباحثين التركيز على سلوك المفاعل وجمع البيانات في ظل ظروف خاضعة لسيطرة صارمة. قال مسؤول MARVEL، Abdalla Abou-Jaoude، إن الفريق يمكنه المضي قدماً نحو الحرجية الأولية بعد الحصول على الموافقة. قد يكون تحليل السلامة ذا قيمة أيضاً لمناطق تتجاوز MARVEL.

قال Abou-Jaoude إن توجيهات وزارة الطاقة منحت الفريق فرصة مشاركة الوثائق المعتمدة مع أصحاب المصلحة في الصناعة.

التحديات الهندسية للمفاعلات الصغيرة

قال مهندس السلامة النووية في مختبر أيداهو الوطني، Doug Gerstner، إن التحليل يعكس سنوات من العمل الهندسي والسلامة. وأضاف أن الموافقة تدعم المنهج المستنير بالمخاطر الذي وضعه المشروع. قد تؤثر الاختبارات على التصميم. تتجاوز أهمية MARVEL مفاعله الواقع في منشأة اختبار مختبر أيداهو الوطني. قد توفر تجاربه معياراً للباحثين لفحص الفروقات بين حسابات فيزياء المفاعل ونتائج القياس الفعلية للأنظمة النووية. قد تكون هذه البيانات مفيدة جداً للمطورين أثناء سعيهم وراء مفاهيم المفاعلات المتقدمة الأخرى.

تختلف التحديات الهندسية التي تواجه المفاعلات الصغيرة عن تلك التي تواجه المحطات التجارية الكبيرة، خاصة عندما يحاول المصممون تقليل حجم الأنظمة وتعقيدها. سيوفر MARVEL بيئة خاضعة للسيطرة لاختبار هذه الأفكار، دون الحاجة إلى محاولة تكرار محطة طاقة نووية تجارية. الهدف هو توليد أدلة يمكن للباحثين والمهندسين استخدامها عند تقييم تقنيات المفاعلات الدقيقة المستقبلية. تم تحديد الاختبار الرئيسي التالي في التقويم لشهر ديسمبر. إذا وصل MARVEL إلى الحرجية الأولية كما هو مخطط، سيحصل الباحثون لأول مرة على فرصة فحص الخصائص الفيزيائية للمفاعل والبدء في بناء مجموعة البيانات التي يهدف المشروع إلى إنتاجها.

تأثير MARVEL على تقنيات الطاقة النووية المستقبلية

يمثل تطوير مفاعل MARVEL الدقيق تقدماً مهماً في تكنولوجيا المفاعلات النووية الصغيرة. مع وضع نظام التبريد في مكانه، سيوفر أول اختبار حرجية بيانات حاسمة للباحثين تساعد في فهم السلوك الفيزيائي للمفاعل. هذه البيانات ليست حيوية لـ MARVEL فحسب، بل قد يكون لها تأثير عميق على تصميم وتطوير المفاعلات المتقدمة الأخرى. تختلف تحديات تصميم المفاعلات الصغيرة عن تلك الخاصة بالمحطات التجارية الكبيرة، وسيوفر نجاح MARVEL معياراً تجريبياً مهماً لتقييم تقنيات المفاعلات الدقيقة المستقبلية.