Anonim

أكملت شركة Sandia Labs سباق الترياتلون النووي لاختبار سلامة الوقود المستنفد

طاقة

ديفيد سزوندي

14 مارس ، 2018

2 صور

تحميل حاوية نقل وتخزين النفايات النووية على زورق لمرحلة ثانية من سباق سانديا الوطنية للمختبرات الوطنية (Credit: SNL)

يتطلب توليد الطاقة النووية نقل الوقود الإشعاعي المستنفد بأمان عبر آلاف الأميال من مواقع المفاعلات لإعادة معالجته أو التخلص منه. لضمان أن يتم تنفيذ هذا بأقل قدر من المخاطر ، أكملت مختبرات سانديا الوطنية (SNL) في الآونة الأخيرة "" triathlon "النووية " التي تنطوي على نقل شحنة محاكاة من قضبان الوقود المستهلك على مدى 14،500 ميل لتسجيل الإجهاد والهزات التي وقود يخضع في العبور.

ووفقًا لـ SNL ، يتم إنتاج ما يصل إلى 2600 طن من الوقود المستهلك بواسطة المفاعلات التي تزود الولايات المتحدة بـ 20٪ من طاقتها الكهربائية. إن نقل هذا الوقود عملية جادة وحساسة لأنه لا يتضمن فقط احتواء قضبان الوقود بما يتماشى مع اللوائح الصارمة للوكالة الدولية للطاقة الذرية ، ولكن يجب أن يتم ذلك بطريقة تضمن لطمأنة الجمهور بأن كل ما يمكن يتم اتخاذ الاحتياطات.

لأكثر من 30 عامًا ، تم تخزين الشحنات في براميل من النوع B سعة 125 طنًا ، والتي تحتوي على ما يصل إلى حوالي 24 طنًا من الوقود المستخدم في شكل مجموعات قضبان الوقود. وتتكون هذه الحزم المستطيلة من قضبان الزركونيوم المحشوة بكريات الوقود لليورانيوم المخصب 235 أو البلوتونيوم. يتم إنتاج البراميل من الفولاذ الصلب مع فتحات فولاذية شديدة الالتصاق تمسك بها دبابيس معززة خصيصًا يمكنها تحمل 100 طن من القوة لكل منها. عندما تكون هذه البراميل معبأة ومختومة ، فإنها قوية للغاية بحيث يمكنها أن تحقق ضربة مباشرة في أضعف نقطة لها بواسطة قاطرة ديزل سعة 100 طن تسير بسرعة 100 ميل في الساعة (160 كم / ساعة) ولا تزال تأتي مع القليل من الخدوش والسطحية السطحية.

المشكلة اليوم هي أن قضبان الوقود نفسها هشة للغاية. يجلس داخل البيئة الإشعاعية المكثفة لمفاعل نووي مهم لعدة سنوات ، تصبح الكسوة المعدنية للقضبان هشة للغاية وتتطلب التجميعات معالجة دقيقة إذا لم تتحطم. تحدث مشكلة مماثلة في أي نقل روتيني لقضبان الوقود ، حيث تضعهم السلالات المتكررة في خطر الانزلاق المفاجئ.

ولفهم المزيد عن الضغوط التي يتعرض لها هذا القضيب ، قامت SNL بالتعاون مع شركاء من إسبانيا وكوريا الجنوبية بالإضافة إلى المختبرات الوطنية في شمال غرب المحيط الهادئ وأرغون بتحميل دبابيس جديدة مع ثلاثة مجموعات من قضبان الوقود. بدلا من الوقود النووي المستنفد ، كانت القضبان محشوة بحبال الرصاص والكريات المصنوعة من الرصاص أو الموليبدينوم. عادةً ما يحتوي الصندوق على 32 تجميعًا ، ولكن هذه التجمعات كانت خاصة مع مقاييس السرعة ومقاييس الإجهاد لتسجيل كل عثرة وتهكم ورحلة الرحلة.

هذا ليس الاختبار الأول الذي أجرته SNL ، لكنه الأكثر طموحا حتى الآن. شملت ثلاث اختبارات سابقة إعادة إنتاج سلالات النقل على طاولة شاكر المختبر ، ثم على طاولة مماثلة مع 50000 رطل (23000 كجم) من الخرسانة لمحاكاة نقل البراميل على شوارع المدينة والطرق الوعرة ، وثالث لمحاكاة رحلة السكك الحديدية.

استخدم اختبار "الترياتلون " الرابع والأخير قارورة نووية إسبانية ، والتي تم إرسالها على رحلة بحرية وبحرية بطول 14500 ميل والتي بدأت على بعد 250 ميلاً على الطرق الرئيسية والطرق السريعة باستخدام شاحنة نقل ثقيلة من شمال إسبانيا إلى ميناء بحري ، حيث تم نقل برميل خشبي إلى قارب وصُنِع 1000 ميل على طول الساحل إلى بلجيكا. هناك ، تم وضعه على متن سفينة شحن متجهة إلى بالتيمور ، على بعد 4000 ميل وأسبوعين. ثم تم تعيين برميل خشبي على سيارة السكك الحديدية المسطحة وعبر 12 ولاية حيث غطت 2000 ميل أخرى إلى مرفق مركز تكنولوجيا النقل بالقرب من بويبلو ، كولورادو للسيطرة على الأشواط على مسار اختبار 50 ميلاً. أخيرا ، ذهب كل شيء في الاتجاه المعاكس حيث تم إرسال برميل خشبي إلى أسبانيا.

ومع انتقال برميل المياه ، جمعت أجهزة الاستشعار بيانات عن الصدمات والاهتزازات ، والتي تم تسجيلها بواسطة نظام مصمم حسب الطلب. النتيجة النهائية هي 8 تيرابايت من البيانات التي سوف تستغرق سنة للتحليل. وفقا ل SNL ، فإن هذا الكنز سوف يسمح للمهندسين بتقييم نماذج الكمبيوتر المستخدمة لتقدير ضغط قضيب الوقود.

"النتائج الأولية تظهر مستويات صدمة واهتزاز منخفضة للغاية ، والتي سنقوم بمقارنتها بالخصائص الميكانيكية للوقود الذي يخرج من مفاعل الطاقة النووية ،" يقول بول ماكونيل ، مدير المشروع للاختبارات. "في النهاية ، نريد أن نفهم ما إذا كان بإمكان الوقود تحمل تراكم الصدمات والاهتزازات أثناء الرحلة التي قد تتسبب في كسر قضيب الوقود. "

مصدر:

SNL

في الآونة الأخيرة ، أكمل الباحثون والشركاء في شركة سانديا الوطنية للمختبرات اختبارًا شبيهًا بالرياضيات على بعد 14500 ميل لجمع البيانات حول الضغوط التي ينجم عنها الوقود النووي أثناء النقل (الائتمان: SNL / Michael Vittitow)

تحميل حاوية نقل وتخزين النفايات النووية على زورق لمرحلة ثانية من سباق سانديا الوطنية للمختبرات الوطنية (Credit: SNL)

موصى به اختيار المحرر