บริษัทสหรัฐฯ ดำเนินการทดสอบความร้อนสูงของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดไมโครแบบไร้ปั๊ม 250 กิโลวัตต์ในรัฐยูทาห์

ผู้พัฒนานิวเคลียร์ขั้นสูง NuCube Energy กำลังดำเนินการทดลองแบบไม่ใช้พลังนิวเคลียร์รอบใหม่ของเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์ที่สร้างในโรงงานในรัฐยูทาห์ บริษัทดังกล่าวร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์ที่ USREL และ BYU โดยใช้การทำความร้อนด้วยไฟฟ้าเพื่อจำลองสภาพการทำงานภายในของระบบการสลายตัวแบบไมโคร NuSun ที่วางแผนไว้ การทดลองเหล่านี้มุ่งเน้นโดยตรงต่อว่าพลังนิวเคลียร์ขนาดเล็กแบบโมดูลาร์ (SMR) จะสามารถทำให้การดำเนินการผลิตที่ใช้พลังงานหนาแน่นปลดปล่อยคาร์บอนได้หรือไม่ ส่วนใหญ่ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์พึ่งพาปั๊มที่ทำงานอยู่และอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ในการจัดการอุณหภูมิของแกน หากชิ้นส่วนกลไกล้มเหลวหรือไฟฟ้าดับ วงจรของสารทำความเย็นอาจหยุดทำงานอย่างรวดเร็ว

การออกแบบนวัตกรรมของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบไร้ปั๊ม

NuCube 採นำวิธีการที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง โดยดำเนินการเครื่องปฏิกรณ์แบบคงที่ที่ทำความเย็นทั้งหมดด้วยท่อความร้อนแบบปิดผนึก ท่อโลหะปิดผนึกเหล่านี้นำความร้อนออกจากแกนโดยหลักฟิสิกส์พื้นฐาน ทำให้ไม่ต้องมีปั๊มกล ภาชนะความดันขนาดใหญ่ และเครือข่ายท่อที่ซับซ้อน ผลลัพธ์คือการออกแบบที่ปลอดภัย ป้องกันการหลอมละลายเชื้อเพลิงด้วยหลักฟิสิกส์พื้นฐาน ลดต้นทุนการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ และลดอุปสรรคทางการกำกับดูแล

เพื่อพิสูจน์ว่าแกนสามารถจ่ายไฟให้โรงงานจริงได้ นักวิจัยใช้เตาความร้อนแบบเหนี่ยวนำ 250 กิโลวัตต์รุ่นปรับปรุง อุปกรณ์ไฟฟ้าชิ้นนี้สามารถสร้างพลังงานความร้อนที่เข้มข้นและควบคุมได้โดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงกัมมันตรังสี เนื่องจากการตั้งค่าแบบไม่ใช่นิวเคลียร์นี้ ช่างเทคนิคจึงสามารถทดสอบฮาร์ดแวร์การแปลงพลังงานที่ละเอียดอ่อนภายใต้แรงกดดันการทำงานที่เป็นจริงได้อย่างปลอดภัย แพลตฟอร์มนี้มอบสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงต่ำให้วิศวกรเพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของความร้อน จนกว่าจะมีวัสดุนิวเคลียร์ที่ใช้งานอยู่ถูกโหลดเข้าไปในหน่วยเชิงพาณิชย์ เป้าหมายหลักของการทดลองในรัฐยูทาห์รวมถึงการสังเคราะห์ไฮโดรเจนสะอาดและการผลิตเคมี ทั้งสองด้านต้องการความร้อนสูงต่อเนื่องในปริมาณมาก ซึ่งพลังงานหมุนเวียนอย่างลมหรือแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวให้ได้ยาก

การประยุกต์ใช้จริงของแพลตฟอร์มการทดสอบ

ทีมยังจะทดสอบกังหันผลิตไฟฟ้าขนาดกะทัดรัดที่ขับเคลื่อนด้วยวัฏจักร Brayton ของคาร์บอนไดออกไซด์แบบเหนือเกณฑ์ (supercritical CO2) ระบบขั้นสูงนี้สกัดพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนได้มากกว่าวงจรไอน้ำแบบดั้งเดิมอย่างมาก ทำให้การติดตั้งโดยรวมมีประสิทธิภาพมากขึ้น การทดลองในประเทศนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับการวิจัยข้ามชายแดน NuCube เคยร่วมมือกับห้องปฏิบัติการนิวเคลียร์ของแคนาดา เพื่อศึกษาสภาวะแรงดันของท่อความร้อนที่อุณหภูมิเกิน 900°C (1,652°F) โมเดลการคำนวณที่ปรับปรุงแล้วจะนำผลลัพธ์จริงที่ได้ในรัฐยูทาห์เข้ามาโดยตรง ชุดข้อมูลรวมนี้จะสร้างกรณีความปลอดภัยทางเทคนิคที่หน่วยงานกำกับดูแลต้องการ ก่อนอนุญาตให้หน่วยเชิงพาณิชย์ใช้งานสาธารณะอย่างกว้างขวาง

ประธานกรรมการบริหาร Cristian Rabiti อธิบายโครงการนี้ว่าเป็นงานฐานที่สำคัญในการนำนิวเคลียร์ความร้อนสูงสู่การประยุกต์ใช้จริง เขาระบุว่า: "เรายินดีที่ได้ขยายความร่วมมือกับ USREL และ BYU เพื่อก้าวหน้าสู่การสาธิตโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในการแสดงว่าเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนสูงของ NuCube สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานในโลกจริงได้อย่างไร" Rabiti สรุปว่า: "แพลตฟอร์มการทดสอบใหม่ของ USREL จะทำให้การตรวจสอบความถูกต้องของการแปลงพลังงานและการประยุกต์ใช้ความร้อนอุตสาหกรรมเป็นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ รองรับทิศทางของเราไปสู่การปฏิบัติการเชิงพาณิชย์ของไฟฟ้าและพลังงานความร้อนที่น่าเชื่อถือและไม่มีคาร์บอน"

กิจกรรมการทดสอบในปัจจุบันเป็นขั้นตอนการดำเนินงานต่อไปของข้อตกลงทางการที่ลงนามกับสำนักงานพัฒนาพลังงานของรัฐยูทาห์ในเดือนพฤษภาคม 2025 ข้อตกลงดังกล่าวจัดตั้งกรอบสำหรับสำรวจการวางเครื่องปฏิกรณ์ที่ NuCube จัดหาไว้ที่สถานที่ Saint Rafael ความร่วมมือนี้มุ่งเน้นการนำการออกแบบแบบโมดูลาร์จากการจำลองสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าของสหรัฐอเมริกา

ผลกระทบของเทคโนโลยีนิวเคลียร์แบบไร้ปั๊มต่ออนาคตของพลังงาน

เทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดไมโครแบบไร้ปั๊มของ NuCube Energy แทนการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ โดยการกำจัดการพึ่งพาระบบทำความเย็นแบบดั้งเดิม ทำให้เพิ่มความปลอดภัยและลดต้นทุน เทคโนโลยีใหม่นี้ไม่เพียงแต่สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานปัจจุบันได้ แต่ยังเล่นบทบาทสำคัญในด้านที่ต้องการความร้อนสูง เช่น การสังเคราะห์ไฮโดรเจนสะอาดและการผลิตเคมี ด้วยการพึ่งพาพลังงานหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ความสำเร็จของเทคโนโลยีนี้จะส่งเสริมความสำคัญของพลังงานนิวเคลียร์ในโครงสร้างพลังงานในอนาคต และปูทางสู่เป้าหมายของไฟฟ้าที่ไม่มีคาร์บอน