مفاعل Westinghouse eVinci الصغير يحقق حالة حرجة ذاتية الاستدامة في اختبار بدرجات حرارة مرتفعة، مسجلاً رقمًا قياسيًا جديدًا عند 1,852°F

أجرت Westinghouse اختبارًا آخر لدرجات الحرارة المرتفعة على مفاعلها الصغير eVinci، مما وفّر للمهندسين بيانات جديدة حول سلوك قلب المفاعل أثناء عملية التسخين. حقق هذا التجريب حالة حرجة عند 1,225°F (نحو 663°C)، وأجرى قياسات تفاعلية دون الحرجة عند أعلى درجة حرارة للقلب بلغت 1,852°F (نحو 1,011°C). أجرى الباحثون الاختبار في 3 سبتمبر في المركز الوطني لبحوث التجارب الحرجة (NCERC) بولاية نيفادا، بدعم من مختبر لوس ألاموس الوطني ومواقع الأمن الوطني في نيفادا (NNSS)، وهي منشأة تابعة لإدارة الأمن النووي الوطني (NNSA).

توسّع هذه النتائج برنامج الاختبارات، الذي يهدف إلى مقارنة القياسات الفيزيائية بتوقعات نماذج المفاعل، وهي مقارنة تساعد المهندسين على تحديد الجوانب التي تحتاج النماذج المحاكاة إلى تحسينها، قبل تطبيق النتائج على الأجهزة النموذجية.

أهمية الاختبار في درجات الحرارة المرتفعة

تشير الحالة الحرجة إلى أن تفاعل السلسلة النووية يُحافظ على نفسه ذاتيًا. يستخدم المهندسون تجارب حرجة مضبوطة لفحص كيفية تأثير تغير ظروف المفاعل على سلوكه. حقق اختبار eVinci هذه الحالة عند 1,225°F، ثم أجرى الباحثون قياسات التفاعل دون الحرجة عند وصول القلب إلى 1,852°F. ذكرت Westinghouse أن هذا القياس سجل رقمًا قياسيًا جديدًا في درجات الحرارة لهذا النوع من تجارب التفاعل في NCERC. كما وفّرت هذه النتيجة للباحثين بيانات تعتمد على درجات الحرارة قريبة من بيئة التشغيل المتوقعة للمفاعل.

تُعدّ هذه القياسات بالغة الأهمية، إذ يمكن لدرجة الحرارة أن تؤثر في الخصائص الفيزيائية للمواد داخل المفاعل. يحتاج المهندسون إلى بيانات دقيقة لفهم هذه التأثيرات وإدراجها في النماذج التنبؤية.

الاستخدامات المحتملة لـ eVinci

يأتي هذا التجريب ضمن عملية التطوير "ابنِ-اختبر-تعلّم" التي تتبعها Westinghouse. يوفر كل اختبار فرصة لفحص النتائج الحسابية مقابل سلوك المفاعل المقاس. يستخدم مفاعل eVinci تصميمًا مدمجًا مبنيًا حول الأنابيب الحرارية، ووقود TRISO، وقلب من الجرافيت. تنقل الأنابيب الحرارية الحرارة من قلب المفاعل دون الحاجة إلى المضخات التقليدية الموجودة في كثير من أنظمة المفاعلات الكبيرة. يُعدّ هذا الترتيب جوهر تصميم المفاعل المدمج. تعمل Westinghouse على تطوير eVinci لتطبيقات قد لا تستوفي فيها محطات الطاقة النووية التقليدية المتطلبات الفيزيائية أو اللوجستية، وتشمل الاستخدامات المحتملة المناطق النائية، ومنظومات الدفاع، والمهمات الفضائية.

ذكرت Westinghouse أيضًا أن المفاعل يمكنه توفير الطاقة لمدة ثماني سنوات دون الحاجة إلى إعادة التزود بالوقود، ورغم أن الشركة لم تُظهر هذه المدة التشغيلية عبر عرض تجاري للمفاعل بعد، فإنها تظل جزءًا من مفهوم تصميم eVinci ونشره.

تتيح قياسات درجات الحرارة المرتفعة الآن لمهندسي Westinghouse مزيدًا من الأدلة لتحسين نماذجهم التحليلية. تساعد هذه النماذج في التنبؤ بكيفية استجابة المفاعل لتغيرات درجات الحرارة وظروف التشغيل الأخرى. وصف Dan Sumner، رئيس Westinghouse والرئيس التنفيذي، هذا العمل بأنه جزء من دورة سريعة لبناء التقنيات النووية المتقدمة واختبارها وتحسينها. وقال: "فريقنا يبني بسرعة التقنيات النووية المتقدمة ويختبرها ويتعلم منها ويحسّنها." كما أشاد بدعم وزارة الطاقة، وNNSA، ولوس ألاموس، وNNSS لبرنامج الاختبارات.

أشار Chimi Zacot، القائم بأعمال مساعد وزير الطاقة للطاقة النووية، إلى أن المشروع يُعدّ مثالًا على التقدم في الهندسة النووية الأمريكية. وقال إن عمل Westinghouse يعكس الجهود الأوسع لتوسيع نطاق التقنيات النووية المتقدمة في الولايات المتحدة. لا يمثل هذا التجريب الأخير النشر التجاري لـ eVinci، لكنه وفّر للمهندسين بالفعل مجموعة أخرى من بيانات القياس من بيئات حرارية صعبة.

الاختراقات التقنية لمفاعل eVinci وآفاق تطبيقه

يُظهر اختبار درجات الحرارة المرتفعة لمفاعل eVinci الصغير إمكاناته الابتكارية في تكنولوجيا الطاقة النووية. لا تقتصر هذه القياسات على تزويد المهندسين ببيانات مهمة فحسب، بل تساعدهم أيضًا في تحسين النماذج التنبؤية وزيادة فهم سلوك المفاعل في البيئات القصوى. ومع استمرار تحسين تصميم المفاعل، فإن التصميم المدمج لـ eVinci وخصائص تشغيله دون الحاجة إلى إعادة التزود بالوقود تجعله أكثر جاذبية في المناطق النائية والتطبيقات الخاصة. لا تعكس هذه التطورات الجهود المبذولة في مجال الهندسة النووية الأمريكية فحسب، بل قد يكون لها أيضًا تأثير بعيد المدى على نشر الطاقة النووية مستقبلًا.