وزارة الطاقة الأمريكية تدعم تجربة مفاعل الملح المنصهر التي ستدخل مرحلة الاختبار الحاسمة في عام 2027

تجربة نووية مدعومة من وزارة الطاقة الأمريكية من المتوقع أن توفر في أقرب وقت بحلول عام 2027 بيانات تشغيلية هامة لمفاعلات الجيل التالي. تهدف تجربة مفاعل الملح المنصهر (MCRE) إلى اختبار تشغيل مفاعل الملح المنصهر السريع تحت ظروف انشطار مستمرة. قد تساعد النتائج المهندسين في دفع هذه التقنية نحو التطبيق التجاري. وقد وافقت وزارة الطاقة على تمويل مشترك إضافي لتسريع المرحلة النهائية من التجربة. تتعاون شركة Southern Company ومختبر إيداهو الوطني وCORE POWER في هذا المشروع من خلال برنامج وزارة الطاقة لتجريب المفاعلات المتقدمة.

تصميم مفاعل الملح المنصهر

على عكس المفاعلات التقليدية، يمكن لتصميم مفاعل الملح المنصهر إذابة الوقود النووي في ملح سائل. ستدرس MCRE نظامًا قائمًا على الملح المنصهر السريع. يحتفظ النيوترونات السريعة بالطاقة أكثر من النيوترونات الحرارية المستخدمة في العديد من المفاعلات التقليدية، وهذا الاختلاف يؤثر على سلوك الوقود النووي واستمرار الانشطار في المفاعل. يحتاج المهندسون إلى بيانات التجربة لفهم هذه التأثيرات وتحسين التصميم. تهدف MCRE إلى أن تكون أول تجربة لمفاعل ملح منصهر سريع تصل إلى حالة الحرج. يتم تحقيق هذا المعلم عندما يتمكن المفاعل من التحكم في سلسلة الانشطار بشكل مستمر.

سيساعد مختبر إيداهو الوطني الباحثين في جمع بيانات القياس المباشر لسلوك المفاعل أثناء التشغيل.

قال نائب مدير المختبر Jess Gehin إن المهندسين يعتمدون حاليًا على النماذج للتنبؤ بأداء تصميم هذا المفاعل. وأوضح قائلاً: "استخدام الأدلة التشغيلية الحقيقية لتعزيز هذه النماذج سيقلل من عدم اليقين في التنبؤات لمصممي المفاعلات والمراقبين في المستقبل." يمكن أن تساعد هذه البيانات القياسية المطورين في التحقق من أدوات المحاكاة وتقييم القرارات الهندسية، وقد توفر معلومات لعمل ترخيص المفاعلات المستقبلية، على الرغم من أن الهيئات التنظيمية لا تزال بحاجة إلى أدلة أمان لمشاريع معينة.

التحديات التقنية وإمكانات التطبيق

يواجه مطورو المفاعلات المتقدمة تحديات تقنية كبيرة قبل النشر. يمكن أن تساعد نتائج التجربة المهندسين في تحديد عدم اليقين قبل الالتزام بمشاريع تجريبية أكبر وأكثر تكلفة. قد توفر MCRE بيانات حول سلوك الوقود وأداء المفاعل خلال فترة الانشطار المستمر. قد تساعد هذه الاكتشافات المطورين في تقييم خيارات التصميم، وتأسيس حجج تقنية أقوى للمشاريع المستقبلية. تعتبر شركة Southern Company هذه التجربة مثالاً على كيفية دفع التمويل الفيدرالي وخبرة القطاع الخاص للأبحاث النووية.

قال نائب الرئيس التنفيذي Mark S. Berry إن التعاون يمكن أن يساعد في تقليل عدم اليقين التقني، مما يمكّن المطورين من السعي نحو طاقة موثوقة واقتصادية. قد تدعم هذه الدراسة أيضًا تطبيقات تتجاوز توليد الطاقة. قد يلبي نظام الملح المنصهر السريع في النهاية احتياجات الطاقة الصناعية وإنتاج النظائر الطبية. كما يستكشف المطورون ما إذا كان بإمكان هذه المفاعلات استخراج قيمة إضافية من الوقود النووي المستعمل.

ترى CORE POWER إمكانيات تطبيق في الشحن التجاري، حيث يمكن أن توفر الدفع النووي طاقة خالية من الكربون لفترات طويلة أثناء التشغيل. قال الرئيس التنفيذي Mikal Bøe إن الشركة التزمت في عام 2020 بإنشاء MCRE. وقد تم تسريع الجدول الزمني الآن ليصبح الهدف الحرج في عام 2027. وأوضح Bøe أن هذه التجربة قد تساعد في بناء المعرفة الهندسية وطرق الترخيص وسلاسل التوريد اللازمة للنشر التجاري. تأمل CORE POWER أيضًا في دمج تقدم تقنية الوقود النووي مع جهودها في تطوير الطاقة النووية البحرية.

قد تصبح السفن التجارية التي تعمل بالطاقة النووية بديلاً للوقود البحري التقليدي. ومع ذلك، يتطلب النشر الكثير من العمل في مجالات سلامة المفاعل، وتكامل السفن، والتنظيم، والبنية التحتية الداعمة. لا تزال الأهداف الفورية لـ MCRE علمية وليست تجارية. قد تساعد نتائج التجربة في تحديد ما إذا كان بإمكان مفاعل الملح المنصهر السريع التقدم نحو تطبيقات عملية، بما في ذلك أنظمة الطاقة البحرية المستقبلية.

إمكانات مستقبل مفاعل الملح المنصهر

سيكون لنجاح تجربة مفاعل الملح المنصهر تأثير عميق على تطوير تقنية الطاقة النووية. لا تعزز هذه التقنية كفاءة تشغيل المفاعلات فحسب، بل قد توفر أيضًا حلول طاقة إضافية للصناعات والقطاع الطبي. مع تزايد الطلب على الطاقة المتجددة، تزداد أهمية الطاقة النووية كطاقة منخفضة الكربون. ست pave نتائج هذه التجربة الطريق للتطبيقات التجارية المستقبلية، وقد تقود تطوير تقنيات الدفع النووي، مما يغير نماذج إمدادات الطاقة في الشحن وغيرها من الصناعات.