اختبار نادر مدته 2300 ساعة يثبت أن أختام الجرافيت يمكنها تحمل حرارة مفاعلات الملح المنصهر
أكمل الباحثون في جامعة ميشيغان (UM) بنجاح تجربة نادرة مدتها 2300 ساعة لاختبار ختم العمود التجاري في ظل ظروف تحاكي ظروف مفاعل الملح المنصهر (MSR). تم استخدام مرفق اختبار ختم العمود المصمم خصيصًا لاختبار ختم جلبة الجرافيت المحيطي. استغرق ختم العمود حوالي 10 أيام من الاستخدام ليعمل بسلاسة ويعمل بشكل أفضل عند إقرانه بغاز الأرجون. “يعد الأداء الموثوق للمضخة والختم ضروريًا للنشر الآمن والعملي لتقنيات مفاعلات الملح المنصهر. توفر هذه الدراسة بيانات تجريبية قيمة في ظل ظروف تشغيل واقعية وتساعد على سد فجوة معرفية مهمة لتصميم المفاعلات المستقبلية،” قال شياو دونغ صن، أستاذ الهندسة النووية والعلوم الإشعاعية في جامعة ميريلاند. متانة استثنائية تتميز مفاعلات الملح المنصهر بكفاءة عالية وتعمل عند ضغوط أقل من المفاعلات التقليدية المبردة بالماء. ومع ذلك، تتطلب هذه المفاعلات أختامًا موثوقة للغاية لمنع تسرب أبخرة الملح والغازات السامة شديدة التآكل (مثل فلوريد الهيدروجين). ولمحاكاة مفاعل الملح المنصهر، قام الباحثون ببناء منشأة مخصصة تضم خزانين من الفولاذ المقاوم للصدأ متصلين بأنابيب. يستخدم النظام خزانًا سفليًا لتخزين 32 كيلوجرامًا من ملح FLiNaK، والذي يتم دفعه إلى الخزان الأساسي العلوي عبر الضغط التفاضلي لتقليد الظروف الأساسية المشعة. FLiNaK عبارة عن خليط من أملاح فلوريد الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم التي تحاكي بشكل وثيق سلوك الأملاح الأساسية المشعة دون خطر الإشعاع الفعلي. داخل هذه الغرفة، يتم حماية العمود المتصل بمحرك كهربائي بواسطة سدادة جلبة من الجرافيت متوفرة تجاريًا. اختبر الإعداد متانة الختم ضد أبخرة الملح ودرجات الحرارة المرتفعة وسرعات الدوران (1500 دورة في الدقيقة) أثناء تجربة غازات الغطاء الخاملة المختلفة. في اختبار دام 2300 ساعة باستخدام ملح FLiNaK، لم يُظهر مرفق اختبار ختم العمود أي تآكل أو تدهور كبير في الختم عند الفحص بعد الاختبار. استقر الختم التجاري بعد فترة تآكل مدتها 10 أيام، أدى خلالها الاحتكاك إلى خلق فجوة مجهرية تعمل على موازنة الضغط الداخلي. أظهر الاختبار أيضًا أن درجة حرارة التشغيل وسرعة العمود كان لهما تأثير ضئيل على الأداء. ومن المثير للاهتمام أن اختيار غطاء الغاز كان أمرًا أساسيًا. تفوق هذا الغاز على الهيليوم والنيتروجين من خلال الحفاظ على أعلى ضغط في الخزان بمعدلات تدفق مكافئة. تصميم مفاعلات مستقبلية تساعد هذه التجربة على سد فجوة معرفية هائلة أدت إلى توقف توسيع نطاق المفاعل لسنوات. إن التجارب طويلة الأمد التي تتضمن الملح المنصهر نادرة للغاية. وعلى وجه الخصوص، فإن المواد متطايرة للغاية ويصعب التعامل معها، حيث أن أقل من 10 منشآت في جميع أنحاء العالم قد نجحت في إجراء تجارب باستخدام أكثر من 10 كيلوغرامات من أملاح الفلوريد عالية الحرارة لأكثر من 100 ساعة. قال شواي تشي، خريج دكتوراه في الهندسة النووية والعلوم الإشعاعية في جامعة UM والمؤلف الرئيسي للدراسة: “تساعد هذه النتائج في تحويل مكون المضخة غير المدروس إلى مشكلة هندسية قابلة للقياس وتوفر إرشادات لتصميم الختم المستقبلي وتحسينه وتوسيع نطاقه لمفاعلات الملح المنصهر وأنظمة الطاقة المتقدمة الأخرى”. توقيت الاكتشاف لا يمكن أن يكون أفضل. يتم إنشاء مفاعلات الملح المنصهر المتقدمة من الجيل الرابع تدريجيًا، بما في ذلك مفاعل تجريبي رفيع المستوى قيد الإنشاء حاليًا في أوك ريدج بولاية تينيسي. وبالتالي، توفر دراسة UM إطارًا فوريًا وقابلاً للتنفيذ للمطورين الصناعيين. توفر هذه النتائج بيانات هندسية تتعلق بالتخليص الشعاعي واختيار الغاز. وفي المستقبل، يمكن أن يكون بمثابة دليل عملي لتصميم وتحسين وتوسيع نطاق الجيل القادم من مفاعلات الملح المنصهر عالية الكفاءة. ونشرت الدراسة في مجلة التقدم في الطاقة النووية.
تم النشر: 2026-07-15 19:32:00
