اختصاصی شبکه علمی ثریا- یک روش جدید می تواند زمان و هزینه مورد نیاز برای برخی بررسی‌های ایمنی مهم در راکتورهای انرژی هسته‌ای را تا حد زیادی کاهش دهد. این رویکرد می تواند باعث صرفه جویی در هزینه و افزایش توان خروجی کل در کوتاه مدت شود و ممکن است طول عمر عملیات ایمن نیروگاه ها را در بلندمدت افزایش دهد. بسیاری از تحلیلگران استدلال می کنند که یکی از مؤثرترین راه ها برای کنترل انتشار گازهای گلخانه‌ای، افزایش طول عمر نیروگاه‌های هسته‌ای موجود است. اما افزایش طول عمر این نیروگاه ها فراتر از طول عمر مجاز اولیه آنها مستلزم نظارت بر وضعیت بسیاری از اجزای حیاتی آنها است تا اطمینان حاصل شود که آسیب ناشی از گرما و تشعشع منجر به ترک خوردگی یا شکنندگی ناایمن نمی شود.
امروزه، آزمایش اجزای فولاد ضد زنگ رآکتور که بخش زیادی از سیستم‌های لوله‌کشی را تشکیل می‌دهند که از ایجاد گرما جلوگیری می‌کنند و همچنین بسیاری از قطعات دیگر نیازمند برداشتن قطعات آزمایشی، معروف به کوپن، از همان نوع فولادی است که در مجاورت آن باقی مانده است. اکنون، محققان MIT و جاهای دیگر به آزمایشی جدید، ارزان و دستی دست یافته‌اند که می‌تواند اطلاعات مشابهی در مورد وضعیت این اجزای رآکتور، با زمان بسیار کمتری در هنگام خاموش شدن، در اختیار می‌گذارد. این گزارش در مقاله‌ای توسط مایکل شورت، استاد علوم و مهندسی هسته‌ای MIT گزارش شده است.
این آزمایش شامل هدف گیری پرتوهای لیزر به سمت مواد فولادی ضد زنگ است که امواج صوتی سطحی (SAWs) را روی سطح تولید می کند. سپس مجموعه دیگری از پرتوهای لیزر برای تشخیص و اندازه گیری فرکانس این SAW ها استفاده می شود. آزمایش‌ها بر روی موادی که به طور یکسان با نیروگاه‌های هسته‌ای مدت زمان زیادی باقی مانده نشان داد که امواج در هنگام تخریب مواد، یک علامت طیفی با دو قله متمایز ایجاد می‌کنند. محققان این فرآیند را در سال 2018 آغاز کردند و به دنبال راهی سریع‌تر برای تشخیص نوع خاصی از تخریب به نام تجزیه اسپینودال بودند که می‌تواند در فولاد زنگ نزن آستنیتی رخ دهد که برای قطعاتی که برای لوله های پهن که آب خنک کننده را به سمت هسته راکتور حمل می کنند یا از آن میگیرد. این فرآیند می تواند منجر به شکنندگی، ترک خوردگی و شکست احتمالی در مواقع اضطراری شود.
یکی از محققان می‌گوید در حالی که تجزیه اسپینودال تنها نوع تخریبی نیست که می‌تواند در اجزای راکتور رخ دهد، اما نگرانی اصلی برای طول عمر و پایداری راکتورهای هسته‌ای است. او می‌گوید: «ما به دنبال سیگنالی بودیم که بتواند شکنندگی مواد را با خواصی که بتوانیم اندازه‌گیری کنیم مرتبط کند و بتوان از آن برای تخمین طول عمر مواد ساختاری استفاده کرد. آنها تصمیم گرفتند از تکنیک طیف‌سنجی توری گذرا یا TGS، روی نمونه‌هایی از مواد راکتوری که تجزیه اسپینودال را در قسمت‌های حرارتی راکتور مانند تجربه کرده‌اند، امتحان کنند. این روش از پرتوهای لیزر برای تحریک و سپس اندازه‌گیری SAWها روی یک ماده استفاده می‌کند. ایده این بود که تجزیه باید سرعت جریان گرما را از طریق ماده کاهش دهد، این کاهش سرعت با روش TGS قابل تشخیص است.
در عوض، آنچه در داده‌ها نشان داده شد این بود که، در حالی که یک ماده معمولاً یک پیک فرکانس واحد برای SAWهای ماده تولید می‌کرد، در نمونه‌های تخریب‌شده به دو قله تقسیم می‌شد. فولادهای زنگ نزن آستنیتی ریخته گری مانند آنهایی که در اجزای راکتور استفاده می شوند، همان فولادهای دوبل هستند که در واقع ترکیبی از دو ساختار کریستالی مختلف در یک ماده هستند. اما در حالی که یکی از دو نوع کاملاً در برابر تجزیه اسپینودال غیرقابل نفوذ است، دیگری کاملاً در برابر آن آسیب پذیر است. هنگامی که مواد شروع به تخریب می کند، تفاوت در پاسخ های فرکانسی مختلف مواد ظاهر می شود، چیزی که این تیم در داده های خود یافت. آزمایش‌هایی که آنها انجام دادند از لیزرهای بزرگ مبتنی بر آزمایشگاه و سیستم‌های نوری استفاده کردند، بنابراین گام بعدی، که محققان به سختی روی آن کار می‌کنند، کوچک کردن کل سیستم به چیزی است که می‌تواند یک کیت آزمایشی قابل حمل به راحتی برای بررسی اجزای راکتور باشد.
محققان معتقدند زمانی که آنها به مرحله بعدی برسند، می تواند تفاوت قابل توجهی ایجاد کند. هر روز که نیروگاه هسته‌ای شما از کار می‌افتد، برای یک راکتور معمولی در مقیاس گیگاوات، شما روزانه حدود 2 میلیون دلار برق از دست رفته خواهید داشت، بنابراین کاهش قطعی برق در حال حاضر یک چیز بزرگ در صنعت است. هدف این تیم یافتن راه‌هایی برای فعال کردن کارخانه‌های موجود برای مدت زمان طولانی‌تری است. امید این است که این روش‌می تواند به تمدید مجوزهای بهره برداری نیروگاه برای چند دهه دیگر بدون به خطر انداختن ایمنی، با امکان آزمایش مکرر، ساده و ارزان اجزای کلیدی کمک کند. این تیم معتقد است که نیروگاه‌های موجود در مقیاس بزرگ «سالانه فقط یک میلیارد دلار برق بدون کربن در هر نیروگاه تولید می‌کنند»، در حالی که آنلاین کردن یک نیروگاه جدید می‌تواند بیش از یک دهه طول بکشد. برای پر کردن این شکاف، آنلاین نگه داشتن تسلیحات هسته‌ای فعلی‌مان بزرگترین کاری است که می‌توانیم برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی انجام دهیم.