11:33 15 أغسطس/ أب 2018
مباشر
    Профилактический ремонт токамака Т-10

    العلماء الروس يقترحون مادة جديدة للمفاعلات النووية

    © Sputnik . Всеволод Тарасевич
    علوم
    انسخ الرابط
    0 30

    قام علماء من الجامعة الوطنية للأبحاث النووية بدراسة إمكانية استخدام عنصر الموليبدنوم ذو النظائر المعدلة كبديل عن سبائك الزركونيوم، التي يتم منها إنتاج عناصر مشعة، وأثبتوا أنهم بهذه الطريقة قادرون على ضمان سلامة المفاعلات النووية.

    سبوتنيك. يختلف الوقود النووي اختلافاً جوهرياً عن أنواع أخرى من الوقود التي تستخدمها البشرية وذلك بسبب الخطر الكبير والصعوبة في التطبيق. وهذه الوقود النووية تستخدم في المفاعلات على شكل حبيبات من ثاني أوكسيد اليورانيوم (UO2) التي يصل حجمها إلى بضعة سنتيمترات، وتوضع ضمن عناصر مشعة مغلقة إغلاقاً محكماً. يشار إلى أن نتائج الدراسة تم نشرها في مجلة "Chemical Engineering Research and Design".

    يتم تطبيق متطلبات خاصة على أغلفة العناصر المشعة، فهي يجب أن تتمتع بمقاومة جيدة من التآكل والاهتراء ومن تأثير الحرارة، وكذلك ألا يكون لها تأثير على طابع امتصاص النيترونات في المفاعل.

    حالياً تستخدم سبائك الزركونيوم كمواد أساسية لغلاف العناصر المشعة في معظم محطات الطاقة النووية التجارية في روسيا. ويرجع ذلك إلى مقاومتها الجيدة للتآكل في الماء، وأنها تتمتع بمقاطع ضيقة لالتقاط النيترونات الحرارية (المقصود هنا خصائص المادة التي تصف احتمال التفاعل بين الجسيمات الأولية "النيترون" مع نواة الذرة). فكلما ضاق المقطع العرضي للالتقاط كلما انخفض احتمال تأثير النيترونات على خصائص المادة التي تصنع منها العناصر المشعة.

    ومع ذلك تبين أن سبائك الزركونيوم لديها عيوب كبيرة أيضاً. على وجه الخصوص، هذه السبائك تتفاعل بشكل نشط مع الماء وتولد الحرارة، منتجة بذلك الهيدروجين مما يؤدي إلى تسريع تفكك غطاء قضبان الوقود. وهذا يحدث نتيجة تفاعل الزركونيوم البخاري عند درجة حرارة تزيد عن 700 درجة مئوية، وهو بحد ذاته أمر خطير للغاية في حال وقوع حوادث في محطات الطاقة النووية التي تعمل على الماء المبرّد. هذا العامل بالذات كان السبب الرئيس للانفجارات التي حدثت في محطة فوكوشيما اليابانية للطاقة النووية.

    ولهذا فإن العلماء يناقشون منذ فترة طويلة إمكانية استبدال سبائك الزركونيوم بمعادن الموليبدنوم المقاوم للانصهار. فهو مثله مثل الزركونيوم لديه مقاومة جيدة للتآكل ويتمتع بنفس الوقت بنفاذية جيدة للحرارة أعلى مما هي عليه في الزركونيوم.

    ومع ذلك فإن عملية استخدام الموليبدنوم يرافقها بعض الصعوبات أيضاً. فعلى وجه الخصوص يؤدي هذا إلى الحاجة لزيادة مستوى تخصيب اليورانيوم الأمر الذي يؤدي إلى زيادة كبيرة في تكلفة العملية.

    يمكن حل هذه المشكلة عن طريق تغيير المكون الطبيعي لنظائر الموليبدنوم عند سلسلة أجهزة الطرد المركزي الغازية، وبالتحديد من خلال إزالة النظائر السبعة الأخرى وترك نظير واحد فقط الأكثر ثقلاً (Мо-100)، حيث يكون المقطع العرضي لالتقاط النيترونات مطابق تقريباً للمقطع العرضي لعنصر الزركونيوم.

    وبفضل تقنية الطرد المركزي الخاصة بفصل النظائر يمكن أيضاً تعديل خليط نظائر الموليبدنوم بحيث يكون المقطع العرضي للالتقاط بمجموعها قريبة أو حتى أقل من المقطع العرضي لعنصر الزركونيوم.

    وفي هذا الإطار أشار فالنتين بوريسيفيتش البروفسور في قسم الفيزياء الجزيئية في الجامعة الوطنية للأبحاث النووية قائلاً:

    "إن البحث الذي تم دراسته سمح بالحصول على جميع المعلومات اللازمة لتصميم أنظمة الفصل من أجل إنتاج عنصر الموليبدينوم ذي النظائر المعدلة على نطاق واسع، على أساس تقنية فصل النظائر غير اليورانيوم في أجهزة الطرد المركزية الغازية الموجودة في روسيا".

    وهنا قارن العلماء فعالية العديد من المخططات المتتالية لفصل نظائر الموليبدنوم في ظل ظروف متطلبات مختلفة للمقطع العرضي لالتقاط النيترونات في المنتج الذي تم الحصول عليه. علماً أن الدراسة أجريت بدعم من المؤسسة الروسية للدراسات الأساسية في إطار تعاون الجامعة الوطنية للأبحاث النووية مع كلية الهندسة الفيزيائية في جامعة تسينغهوا في العاصمة الصينية بكين.

    وقد أظهرت النتائج أن الخطة الأكثر فعالية لفصل النظائر يمكن أن يتم تنفيذها من خلال إما سلسلة واحدة مستطيلة أو سلسلة مزدوجة، وهذا يعتمد على مساحة المقطع العرضي لالتقاط النيترونات داخل عنصر الموليبدنوم ذي النظائر المعدلة، الذي تم الحصول عليه.

    انظر أيضا:

    العلماء الروس يكشفون بروتينا لعلاج السرطان والكسور
    العلماء الروس يكتشفون معدنا جديدا
    العلماء الروس يتحدون آينشتاين
    العلماء الروس يصممون "بالالايكا" لنقل الأفكار عن بعد (صور)
    الكلمات الدلالية:
    حياة روسيا, الهندسة الفيزيائية, النيترون, الزركونيوم, سبائك, الحرارة, علماء روس, أبحاث, خطر, الطاقة النووية, اليورانيوم, مفاعلات نووية, روسيا
    معايير المجتمعنقاش
    التعليق بواسطة Facebookالتعليق بواسطة Sputnik