Westinghouse eVinci ไมโครรีแอคเตอร์เข้าสู่สถานะวิกฤตแบบพึ่งตนเองในการทดสอบอุณหภูมิสูง ทำสถิติใหม่ที่ 1,852°F

Westinghouse ทำการทดสอบอุณหภูมิสูงสำหรับเตาปฏิกรณ์ขนาดเล็ก eVinci อีกครั้ง โดยมอบข้อมูลใหม่ให้กับวิศวกรเกี่ยวกับพฤติกรรมของแกนปฏิกรณ์ระหว่างกระบวนการให้ความร้อน การทดลองครั้งนี้เข้าสู่สถานะวิกฤตที่อุณหภูมิ 1,225°F (ประมาณ 663°C) และทำการวัดรีแอคทิวิตีแบบกึ่งวิกฤตเมื่อแกนมีอุณหภูมิสูงสุด 1,852°F (ประมาณ 1,011°C) นักวิจัยดำเนินการทดสอบเมื่อวันที่ 3 กันยายน ที่ศูนย์วิจัยการทดลองวิกฤตแห่งชาติ (National Criticality Experiments Research Center) ในรัฐเนวาดา โดยได้รับการสนับสนุนจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอส และไซต์ความมั่นคงแห่งชาติเนวาดา ซึ่งเป็นสถานที่ภายใต้สังกัดสำนักงานความมั่นคงด้านนิวเคลียร์แห่งชาติ (National Nuclear Security Administration)

ผลลัพธ์ครั้งนี้ขยายขอบเขตของแผนการทดสอบที่มุ่งเปรียบเทียบการวัดทางฟิสิกส์กับการคาดการณ์จากแบบจำลองเตาปฏิกรณ์ การเปรียบเทียบดังกล่าวช่วยให้วิศวกรระบุจุดที่ต้องปรับปรุงแบบจำลอง ก่อนนำผลที่ได้ไปประยุกต์ใช้กับฮาร์ดแวร์ต้นแบบ

ความสำคัญของการทดสอบอุณหภูมิสูง

สถานะวิกฤต (Criticality) คือสถานการณ์ที่ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ดำเนินไปได้ด้วยตัวเอง วิศวกรใช้การทดลองวิกฤตแบบควบคุมเพื่อตรวจสอบว่าการเปลี่ยนแปลงสภาวะของเตาปฏิกรณ์ส่งผลต่อพฤติกรรมอย่างไร การทดสอบ eVinci เข้าสู่สถานะดังกล่าวที่อุณหภูมิ 1,225°F จากนั้นนักวิจัยทำการวัดรีแอคทิวิตีแบบกึ่งวิกฤตเมื่อแกนมีอุณหภูมิถึง 1,852°F โดย Westinghouse ระบุว่าการวัดนี้สร้างสถิติอุณหภูมิใหม่สำหรับการทดลองรีแอคทิวิตีประเภทนี้ที่ NCERC นอกจากนี้ ผลลัพธ์ยังมอบข้อมูลเชิงอุณหภูมิในสภาพแวดล้อมที่ใกล้เคียงกับการทำงานจริงที่คาดไว้ของเตาปฏิกรณ์ให้กับนักวิจัย

การวัดเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากอุณหภูมิสามารถส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุภายในเตาปฏิกรณ์ วิศวกรจำเป็นต้องมีข้อมูลที่แม่นยำเพื่อทำความเข้าใจผลกระทบเหล่านี้ และนำไปรวมเข้ากับแบบจำลองการคาดการณ์

ศักยภาพการประยุกต์ใช้งานของ eVinci

การทดลองนี้เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการพัฒนาแบบ Build-Test-Learn ของ Westinghouse การทดสอบแต่ละครั้งมอบโอกาสในการตรวจสอบความสอดคล้องระหว่างผลการคำนวณกับพฤติกรรมจริงของเตาปฏิกรณ์ที่วัดได้ เตาปฏิกรณ์ eVinci ใช้สถาปัตยกรรมขนาดกะทัดรัดที่ประกอบด้วยท่อความร้อน เชื้อเพลิง TRISO และแกนกราไฟต์ที่ล้อมรอบ ท่อความร้อนจะถ่ายเทความร้อนออกจากแกนปฏิกรณ์โดยไม่ต้องใช้ปั๊มแบบดั้งเดิมที่พบในระบบเตาปฏิกรณ์ขนาดใหญ่จำนวนมาก การจัดวางนี้เป็นหัวใจสำคัญของการออกแบบเตาปฏิกรณ์ให้มีขนาดกะทัดรัด Westinghouse กำลังพัฒนา eVinci สำหรับการใช้งานที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบดั้งเดิมอาจไม่ตอบโจทย์ทั้งในด้านกายภาพหรือด้านโลจิสติกส์ โดยการใช้งานที่มีศักยภาพรวมถึงพื้นที่ห่างไกล ระบบป้องกันประเทศ และภารกิจอวกาศ

Westinghouse ยังระบุอีกว่า เตาปฏิกรณ์นี้สามารถจ่ายไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาแปดปีโดยไม่ต้องเติมเชื้อเพลิง แม้ว่าบริษัทจะยังไม่ได้ทำการสาธิตระยะเวลาการทำงานดังกล่าวผ่านเตาปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์ แต่แนวคิดนี้ยังคงเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบและแผนการใช้งาน eVinci

ข้อมูลการวัดอุณหภูมิสูงในขณะนี้มอบหลักฐานเพิ่มเติมให้กับวิศวกรของ Westinghouse เพื่อปรับปรุงแบบจำลองการวิเคราะห์ แบบจำลองเหล่านี้ช่วยคาดการณ์การตอบสนองของเตาปฏิกรณ์เมื่ออุณหภูมิและสภาวะการทำงานอื่น ๆ เปลี่ยนแปลงไป Dan Sumner ประธานและประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Westinghouse อธิบายว่างานนี้เป็นส่วนหนึ่งของวงจรการสร้าง ทดสอบ และปรับปรุงเทคโนโลยีนิวเคลียร์ขั้นสูงอย่างรวดเร็ว เขากล่าวว่า "ทีมงานของเรากำลังสร้าง ทดสอบ เรียนรู้ และปรับปรุงเทคโนโลยีนิวเคลียร์ขั้นสูงอย่างรวดเร็ว" นอกจากนี้ เขายังชื่นชมการสนับสนุนจากกระทรวงพลังงาน, NNSA, ลอสอาลามอส และ NNSS ต่อแผนการทดสอบ

Chimi Zacot รักษาการผู้ช่วยเลขาธิการด้านพลังงานนิวเคลียร์ ระบุว่าโครงการนี้เป็นตัวอย่างของความก้าวหน้าด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกา เขากล่าวว่า งานของ Westinghouse สะท้อนถึงการผลักดันในวงกว้างในการขยายขีดความสามารถด้านเทคโนโลยีนิวเคลียร์ขั้นสูงของสหรัฐอเมริกา การทดลองล่าสุดนี้ไม่ได้หมายถึงการนำ eVinci ไปใช้งานเชิงพาณิชย์ แต่ได้มอบชุดข้อมูลการวัดจากสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูงที่ท้าทายให้กับวิศวกร

ความก้าวหน้าทางเทคนิคและแนวโน้มการประยุกต์ใช้งานของเตาปฏิกรณ์ eVinci

การทดสอบอุณหภูมิสูงของเตาปฏิกรณ์ขนาดเล็ก eVinci แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการสร้างสรรค์นวัตกรรมด้านเทคโนโลยีพลังงานนิวเคลียร์ การวัดเหล่านี้ไม่เพียงแต่มอบข้อมูลที่สำคัญให้กับวิศวกร แต่ยังช่วยให้พวกเขาปรับปรุงแบบจำลองการคาดการณ์ และเข้าใจพฤติกรรมของเตาปฏิกรณ์ในสภาพแวดล้อมสุดขั้วได้ดียิ่งขึ้น เมื่อการออกแบบเตาปฏิกรณ์ได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่อง สถาปัตยกรรมขนาดกะทัดรัดและคุณสมบัติการทำงานโดยไม่ต้องเติมเชื้อเพลิงของ eVinci ทำให้เตาปฏิกรณ์นี้มีความน่าสนใจมากขึ้นสำหรับพื้นที่ห่างไกลและการใช้งานเฉพาะทาง ความก้าวหน้าเหล่านี้ไม่เพียงสะท้อนถึงความพยายามของสหรัฐอเมริกาในด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์ แต่อาจส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อการประยุกต์ใช้พลังงานนิวเคลียร์ในอนาคต