Kodolenerģijas ražošanai ir nepieciešams daudz enerģijas — ārkārtējs karstums, spiediens un starojums —, kas katru reizi ir jāiztur katrai reaktora daļai. Protams, ideāla aparāta projektēšana ir sarežģīts uzdevums, taču pētnieki turpina atklāt pārsteidzošus veidus, kā attīstīt kodoltehnoloģiju, no kurām jaunākā ir niecīga mikroshēma ar ne pārāk mazu veiktspēju.
Nesenā atbrīvotMeinas Universitātes pētnieki paziņoja par jauniem mikroelektroniskiem sensoriem, kas iztur gan kodolreaktora kodola radiācijas līmeni, gan ekstremālās temperatūras. Tajā pašā laikā sensors uztver reāllaika darbības datus, sniedzot inženieriem un operatoriem nenovērtējamu ieskatu reaktora darbībā.
“Tā kā daudzi uzlaboti reaktori, kas pašlaik tiek izstrādāti, darbojas šajās temperatūrās, ir liels pieprasījums pēc sensoriem, lai tos uzraudzītu,” paziņojumā sacīja projekta galvenais pētnieks Mauricio Pereira da Cunha. “Šo sensoru veiksmīgā izstrāde novērsīs un atvieglos tehnoloģiju šķēršļus, kas pašlaik kavē progresīvu kodolreaktoru ieviešanu.”
Uzdedzinot siltumu
Sensors ir paredzēts dzīvošanai kodola skaldīšanas reaktoru krāsnī, kas rada lielas enerģijas slodzes, sadalot divas smagas molekulas. Konkrēti, pētnieki cer uzstādīt sensorus progresīvi augstas temperatūras reaktorikas darbojas ar hēlija gāzi un satur keramikas materiālus, lai efektīvāk un drošāk ražotu kodolenerģiju.
Tomēr šie reaktori sasniedz augstāku temperatūru, nekā esošie sensori var izturēt, jo to priekšrocības ir saistītas ar “augstāku siltuma efektivitāti, kas tiek sasniegta augstākās temperatūrās”, paskaidroja pētnieki.
No otras puses, komandai bija divu gadu desmitu pieredze līdzīgu sensoru uzlabošanā. Tas motivēja viņus pavadīt pēdējos divus gadus, izstrādājot un testējot sensoru, kas ir pietiekami spēcīgs nākamās paaudzes reaktoriem, un, kamēr viņi to darīja, padarīt sensoru mazu, lai paplašinātu tā lietojumu klāstu.
Maza mikroshēma, lielas sekas
Saskaņā ar atskaite Enerģētikas departamenta Kodolenerģijas birojs. Katrs sensors bija aptuveni 100 nanometrus biezs 1000 reižu plānāks nekā matu šķipsna — un tajā bija uz platīna bāzes izgatavoti sakausējuma elektrodi, kas pildīti ar alumīnija oksīda vāciņiem.
Iespaidīgi visi septiņi sensori “palika funkcionāli” un “neizrādīja nekādas degradācijas pazīmes”, neskatoties uz to, ka piecas dienas pēc reaktora tos spridzināja ar maksimālo jaudu, aptuveni 1500 grādus pēc Fārenheita (800 grādiem pēc Celsija), paskaidrots ziņojumā. Agrīnās analīzes arī nozīmēja, ka sensori bija izturīgi arī pret starojumu.
“Papildus ekstremālām temperatūrām mēs tagad arī pakļaujam šos sensorus intensīvam, kodolā esošajam starojuma līmenim vienlaikus,” paziņojumā sacīja projekta vecākais pētnieks Lūks Duets. “Tas pievieno pilnīgi jaunu grūtības dimensiju attiecībā uz to, kāda veida sensoru materiāli var izdzīvot šajos apstākļos un palikt funkcionāli.”
Saistīts raksts: Zaļāks veids, kā uzpildīt kodolsintēzi
