نیوزویز – برای اولین بار در دو دهه گذشته، آزمایشگاه ملی آیداهو، آزمایشگاه انرژی هسته‌ای کشور، محموله‌ای از سوخت مصرف‌شده راکتور آب سبک نسل بعدی را از یک نیروگاه هسته‌ای تجاری برای پشتیبانی از تحقیق و آزمایش دریافت کرده است.
در دسامبر، INL 25 میله سوخت آزمایشی را دریافت کرد که در هسته یک راکتور تجاری تابش شده بود. میله های سوخت توسط شرکت وستینگهاوس الکتریک با کمک فنی چندین آزمایشگاه ملی از جمله INL توسعه و تولید شده است.
این سوخت‌های آزمایشی که برای استفاده طولانی‌تر و ویژگی‌های ایمنی قوی طراحی شده‌اند، می‌توانند در هزینه‌های قابل توجهی صرفه‌جویی کنند و در عین حال انعطاف‌پذیری نیروگاه هسته‌ای را در شرایط اضطراری بالقوه افزایش دهند.
اما ابتدا، محققان باید سوخت را مطالعه و تجزیه و تحلیل کنند تا ارزیابی کنند که این فناوری پیشرفته در استفاده عادی چگونه عمل می کند. محققان آزمایش‌های بیشتری را برای درک نحوه عملکرد سوخت در شرایط تصادفی فرضی انجام خواهند داد. در نهایت، محققان آزمایشاتی را برای نشان دادن رفتار در حین ذخیره سازی و بازیافت انجام خواهند داد.
داده های تولید شده توسط این آزمایش ها و تجزیه و تحلیل ها برای ایجاد پایه های ایمنی مورد نیاز توسط کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای برای اجازه استفاده از سوخت در نیروگاه های هسته ای بیشتر ایالات متحده ضروری است.
طارق چوهو، رئیس سوخت هسته‌ای وستینگهاوس، گفت: «تداوم نوآوری کلیدی برای بهبود قابلیت اطمینان بخش هسته‌ای است، به ویژه در زمانی که تقاضای انرژی در حال افزایش است و نقش انرژی هسته‌ای مهم‌تر از همیشه است». وستینگهاوس مفتخر است که با INL و سایر شرکا در تولید و آزمایش این سوخت‌های هسته‌ای پیشرفته همکاری می‌کند.
هر میله سوخت 12 فوت طول دارد و کل محموله 25 میله حاوی حدود 100 پوند فلز سنگین، عمدتا اورانیوم است.
محموله میله های سوخت حاوی سوخت مقاوم در برابر تصادف (ATF) و سوخت بالا است. صنعت و وزارت انرژی در دهه گذشته برای طراحی سوخت های مقاوم در برابر تصادف که عملکرد ایمنی بهبود یافته را در طول عملیات عادی، شرایط گذرا عملیاتی خفیف و سناریوهای تصادف ارائه می دهد، همکاری کرده اند. سوخت‌های با سوخت بالا از ظرفیت عملکرد غیرقابل تحقق موجود در مواد مدرن استفاده می‌کنند که می‌تواند چرخه‌های کاری طولانی‌تر و/یا افزایش تولید برق مجاز در نیروگاه‌های موجود را فعال کند و در عین حال تولید سوخت مصرف‌شده را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد.
محققان می‌گویند که میله‌های سوخت جدید، زمانی که مجوز استفاده تجاری دریافت می‌کنند، می‌توانند زمان فعالیت کارخانه را بین سوخت‌گیری‌ها از 18 تا 24 ماه افزایش دهند.
دانیل وکس، مدیر فنی ملی کمپین سوخت های پیشرفته DOE، گفت: «افزایش سوخت، زمانی که با افزایش های بالقوه مرتبط با ATF ترکیب شود، می تواند یک مزیت اقتصادی بزرگ برای این نیروگاه ها و ناوگان باشد. افزایش تولید برق ایالات متحده می تواند معادل افزودن راکتورهای جدید به ناوگان باشد.
وستینگهاوس و سایر توسعه دهندگان سوخت هسته ای، در ارتباط با آزمایشگاه های ملی، سال ها صرف توسعه سوخت های جدید برای ناوگان راکتورهای هسته ای موجود کردند. آزمایش‌ها و تحقیقات INL روی سوخت پس از مدتی که در یک راکتور هسته‌ای تجاری سپری می‌شود، یک مرحله در فرآیند صلاحیت است.
دیوید کامرمن، مهندس تحقیق و توسعه سوخت هسته‌ای در INL می‌گوید: «اگر نمی‌توانستیم میله‌ها را بررسی کنیم، نمی‌توانستیم با این فناوری‌ها از خط پایان عبور کنیم. «این واقعاً یک معامله بزرگ است. مکان های زیادی در جهان وجود ندارد که بتواند این کار را انجام دهد و هیچ یک از آنها با قابلیت های آزمایشگاه ملی آیداهو مطابقت ندارد.
کارشناسان سوخت را در INL تجزیه و تحلیل و آزمایش خواهند کرد مجتمع مواد و سوخت. در آنجا، کارشناسان از دستکاری از راه دور استفاده خواهند کرد بزرگترین اتاق گرم در یک جو بی اثر در کشور برای انجام تجزیه و تحلیل و آزمایش. محققان همچنین سوخت‌ها را مورد بررسی قرار خواهند داد تست های ایمنی – شبیه‌سازی انحرافات توان یا رویدادهای از دست دادن خنک‌کننده در یک محیط کنترل‌شده که برای هدایت سوخت به نقاط شکست و فراتر از آن طراحی شده‌اند.
فابیولا کاپیا، مدیر بخش بررسی پس از تابش در INL گفت: “تست ایمنی سوخت مانند تست تصادف ماشین شما است.” “شما آن را به حد نهایی و فراتر از آن فشار می دهید.”
INL نیز در حال آماده سازی است راکتور آزمایشی پیشرفته برای تنظیم سوخت برای آزمایش‌های دوام که ساییدگی و پارگی را تقلید می‌کند که طی یک دهه کارکرد نیمه‌وقت راکتور تجاری رخ می‌دهد. این مرحله می تواند به دنبال سوختن حتی بالاتر از آنچه در آزمایش کارخانه تجاری به دست آمده است کمک کند.
کارشناسان همچنین از این مواد برای بررسی رویکردهای مدیریت سوخت مصرف شده استفاده خواهند کرد. این ماده برای اندازه گیری خواص حرارتی و مکانیکی، داده های ضروری برای درک حمل و نقل و رفتار ذخیره سازی خشک مورد بررسی قرار خواهد گرفت. این کار همچنین شامل نمایش فناوری های بازیافت الکتروشیمیایی به عنوان گزینه ای برای بازیابی و بازیافت اورانیوم ارزشمند و سایر ایزوتوپ های شکافت پذیر است.
این تحقیق نه تنها برای حامیان داخلی NRC و INL، از جمله دفتر انرژی هسته‌ای وزارت انرژی، اداره ملی امنیت هسته‌ای، و نهادهای خصوصی، بلکه برای شرکای بین‌المللی از جمله مقامات نظارتی در سایر نقاط جهان نیز داده‌های ارزشمندی ارائه می‌دهد.
جان واگنر، مدیر INL، گفت که تحویل سوخت تجاری بر رهبری INL در طیف گسترده ای از برنامه های تحقیق، توسعه و نمایش انرژی هسته ای تاکید می کند.
“به دست آوردن این میله های سوخت نقطه عطف مهمی برای INL و صنعت انرژی هسته ای است. واگنر گفت: ما به عنوان مرکز تحقیق و توسعه هسته ای کشور، امکانات، قابلیت ها و تخصص منحصر به فردی برای انجام این تحقیقات حیاتی داریم. “تکمیل این تحویل، همراه با بازیابی توانایی وزارت انرژی برای دریافت حداکثر 400 کیلوگرم سوخت هسته ای مصرف شده تجاری در INL در سال برای اهداف تحقیق و توسعه، ایالت آیداهو، این پیام قوی را ارسال می کند که ما بار دیگر به این موضوع رسیده ایم. برای تجارت باز است.” این مدت طولانی بوده است، و من صمیمانه از ادامه همکاری دولت با DOE برای فعال کردن این کار مهم قدردانی می کنم.
