Wygląda jednak na to, że jeden z tych kluczowych elementów (czujnik neutronowy) właśnie przeszedł pomyślnie najtrudniejszy egzamin. Prototyp opracowany przez firmę Curtiss-Wright wytrzymał tygodniowe wystawienie na działanie potężnego strumienia neutronów w temperaturze sięgającej 800 stopni Celsjusza. Nie jest to żadna laboratoryjna ciekawostka, ale konkretny dowód, że przemysł jest o krok bliżej realizacji ambitnych planów.
Tradycyjne czujniki mają swoje granice. Nie poradzą sobie w nowym środowisku
Komory rozszczepieniowe to oczy i uszy operatorów reaktora. To właśnie te urządzenia wykrywają neutrony, pozwalając na precyzyjne uruchomienie, kontrolę mocy i monitorowanie bezpieczeństwa całego procesu. Sprawdzają się doskonale w obecnie działających reaktorach wodnych, które pracują w relatywnie niskich temperaturach. Problem w tym, że przyszłość leży w technologiach operujących w znacznie wyższym reżimie termicznym. Reaktory na stopione sole czy reaktory wysokotemperaturowe chłodzone gazem mają pracować w zakresach od 700 do nawet 950 stopni Celsjusza. Taka temperatura pozwala nie tylko na większą sprawność wytwarzania prądu, ale też na dostarczanie ciepła procesowego dla ciężkiego przemysłu. Najpierw jednak trzeba zbudować urządzenia, które w tych warunkach nie ulegną natychmiastowej destrukcji.
Czytaj też: Zobaczyli światło w ciemności. Teraz nawet nasze smartfony będą przebijać mrok
Projektowanie eksperymentów, które doprowadzają te kluczowe czujniki do granic ich możliwości, jest czymś, do czego ORNL jest wyjątkowo wyposażone. Nasze doświadczenie w odtwarzaniu ekstremalnych środowisk jest dokładnie tym, dlaczego partnerzy zwracają się do nas, gdy potrzebują pewności co do tego, jak nowy komponent będzie działać – Brandon Wilson, Oak Ridge National Laboratory.
Czytaj też: Paliwo przyszłości przestało być czarną skrzynką. Neutrony zdradziły sekrety TRISO
Aby zweryfikować prototyp, naukowcy z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) wykorzystali Reaktor Badawczy The Ohio State University. Zaprojektowane przez nich specjalistyczne stanowisko testowe wiernie odtwarzało skrajne warunki panujące wewnątrz rdzenia zaawansowanego reaktora. Przez siedem dni czujnik był poddawany jednocześnie intensywnemu napromieniowaniu i temperaturze 800°C, co stanowi wartości uznawanej za górny zakres dla reaktorów wysokotemperaturowych. To prawie czerwony żar, przy którym większość metali zaczyna mięknąć i tracić swoją strukturę. Mimo to prototyp utrzymał stabilną i przewidywalną wydajność przez cały czas trwania eksperymentu.
Partnerstwo kluczem do rozwoju. Jak testowano prototyp?
Kiedy Curtiss-Wright opracował koncepcję czujnika dla reaktora wysokotemperaturowego, naturalnym krokiem było zwrócenie się do ORNL o niezależną weryfikację. Laboratorium dysponuje unikalnymi możliwościami i wiedzą potrzebną do stworzenia wiarygodnych warunków testowych dla technologii jądrowych. Zespół pod kierownictwem Brandona Wilsona, przy udziale inżyniera Craiga Graya i byłego pracownika ORNL Padhraica Mulligana, zbudował od podstaw aparaturę, która mogła odtworzyć środowisko przyszłego reaktora. Całe przedsięwzięcie było wspierane przez program GAIN (Gateway for Accelerated Innovation in Nuclear) Departamentu Energii USA. Ten mechanizm ma właśnie przyspieszać innowacje, umożliwiając firmom testowanie rozwiązań w krajowych laboratoriach bez ponoszenia pełnego, często zaporowego kosztu.
Czytaj też: Arka Noego na miarę naszych czasów. Co naprawdę znajdzie się w BioVault?
Pomyślna walidacja prototypu to ważny sygnał dla całego sektora. Przede wszystkim daje twarde, eksperymentalne dane, które są niezbędne dla organów dozoru jądrowego. Żaden regulator nie dopuści do eksploatacji nowego typu reaktora bez pewności, że wszystkie jego komponenty (w tym czujniki) będą działać niezawodnie w projektowanych warunkach. Udany test otwiera więc drogę do kolejnych etapów: certyfikacji i wdrożenia. Jest to proces, który potrwa lata, ale bez tego pierwszego, kluczowego kroku w ogóle by się nie rozpoczął. Oak Ridge National Laboratory umacnia przy tym swoją pozycję jako niezbędny hub testowy dla amerykańskiego przemysłu jądrowego. Chociaż wyniki są obiecujące, to warto pamiętać, że tydzień w reaktorze badawczym to nie to samo co wieloletnia, ciągła praca w komercyjnej elektrowni. Mimo to, każdy taki sukces przybliża nas do realnej zmiany w energetyce.
