چاپ 3بعدی و هوش مصنوعی ناجی رکود 40 ساله فناوری هسته ای - وبلاگ مقاله های تخصصی

به گزارش وبلاگ مقاله های تخصصی، محققان آزمایشگاه ملی اوک ریج امیدوارند با بکارگیری فناوری چاپ سه بعدی و هوش مصنوعی در طراحی و فراوری فناوری هسته راکتور، این فناوری مهم را بهبود بخشند.

به گزارش وبلاگ مقاله های تخصصی و به نقل از پاور تکنولوژی، انرژی هسته ای در بحران به سر می برد، چرا که طی 20 سال اخیر تنها یک نیروگاه هسته ای در ایالات متحده و اروپای غربی ساخته شده است. کشورها یا این فناوری را به کلی کنار گذاشته اند و یا پروژه های هسته ای آنها با افزایش هزینه ها و روزهای باقی مانده تا اتمام پروژه روبرو شده است.

علاوه بر این، بهره گیری از منابع تجدیدپذیر به ایجاد سؤالاتی در خصوص اهمیت نیروی هسته ای و شرایط آن در آینده منجر شده است.

کورت ترانی دانشمند ارشد آزمایشگاه ملی اوک ریج گفت: ما تمایل خود را از دست داده ایم یا نمی دانیم چگونه سامانه های هسته ای را همانطور که قبلاً در دهه 50، 60 و 70 میلادی انجام می دادیم، طراحی نموده، بسازیم و مستقر کنیم. ما 40 سال است که هنوز یک راکتور پیشرفته که نیازی به آب برای خنک شدن نداشته باشد، نساخته ایم.

اکنون یک پروژه تحقیقاتی در حال اجرا در آزمایشگاه اوک ریج با نام TCRP که ترانی مدیر فنی آن است با هدف تغییر این واقعیت ناراحت نماینده پی ریزی شده است. این آزمایشگاه در حال کار روی علوم مواد، محاسباتی و تولیدی و همچنین فناوری چاپ سه بعدی و هوش مصنوعی و داده های عظیم برای پیشبرد طراحی هسته راکتور است.

ترانی می گوید: ما می خواهیم از پیشرفت های جدید فناوری و بهترین مواد بهره برداری کنیم تا نشان دهیم که می توانیم سیستم های بهتر و ایمن تری ارائه دهیم که بتوانند با سرعت بیشتری مستقر شوند.

وی در ادامه با تشریح لزوم نوآوری در صنعت هسته ای گفت: من به مهندسان هسته ای بسیار مشکوک هستم، زیرا آنها در طول 40 سال گذشته هیچ چیز جدیدی را تحویل نداده اند، اما اگر به فناوری گاز طبیعی نگاه کنید، همین افراد نوآور بوده اند.

شاید نگران نماینده ترین مورد، موضوع افزایش هزینه های انرژی هسته ای باشد. به عنوان مثال قرار است نیروگاه هسته ای Hinkley Point C در انگلیس 22 میلیارد پوند هزینه در بر داشته باشد.

محققان برای حل این مشکل به سراغ فناوری چاپ سه بعدی هسته راکتورها رفته اند که می تواند از مواد اضافه نمودنی مقیاس پذیر برای ساخت آنها استفاده کند.

آنها با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی می توانند با استفاده از سیلیکون کاربید که ماده ای نسوز با مقاومت در درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر تشعشع هسته ای است، راکتور بسازند.

ترانی می گوید: چاپ سه بعدی به ما امکان می دهد به پیچیدگی بالایی از طراحی مانند کانال های خنک نماینده با استفاده از بعضی مواد با کارایی بالا دست یابیم که قبلاً امکان پذیر نبود. به عنوان مثال با استفاده از موادی مانند سیلیکون کاربید می توان عملکرد و ایمنی هسته راکتور را به میزان قابل توجهی افزایش داد.

علاوه بر این، فناوری چاپ سه بعدی ساخت و ساز در حجم کم و با ساختارهای ترکیبی را تسهیل می نماید. این بدان معناست که محققان به جای استفاده از تنها یک ماده مانند فولاد، می توانند سایر مؤلفه ها به ویژه حسگرها را به مواد وارد نمایند.

ترانی اضافه نمود: با وارد کردن و تعبیه حسگرها در سازه ها می توانیم اطلاعات بسیار بیشتری از سیستم، مانند نظارت بر سلامت آن استخراج کنیم. این امر به ما این امکان را می دهد که داده های بیشتری از سیستم دریافت کنیم و این برای کاهش هزینه های عملیاتی مهم است، زیرا یک سیستم قابل اطمینان تر با نظارت بهتر بر اطلاعات و شرایط ایجاد می نماید، به این معنی که می توان فرآیندهای بیشتری را به صورت اتوماتیک انجام داد.

این کار همچنین می تواند کیفیت و تضمین کیفیت را به دلیل امکان آنالیز دقیق در خصوص چگونگی ساخت مواد و اینکه آیا آنها معیارهای عملکرد را برآورده می نمایند، بهبود بخشد.

ترانی ادامه داد: از آنجا که ما در چاپ سه بعدی با حجم کم کار می کنیم، می توانیم اطلاعاتی را که می خواهیم جمع آوری کنیم، می توانیم اطلاعات را با دوربین ضبط کنیم و از سنجش و موارد دیگر برای جمع آوری اطلاعات در بسیاری از پارامترهای مختلف استفاده کنیم.

محققان در حال جمع آوری چند صد گیگابایت داده هستند که با استفاده از هوش مصنوعی برای جستجوی پارامترهای مهم عملکردی کاوش می گردد. این اطلاعات سپس برای مشخص ساخت راکتور مطابق با استانداردهای کیفی لازم که یک جزء عظیم از هزینه های ساخت سامانه های هسته ای است، استفاده می گردد.

محققان همچنین قصد دارند یک بستر دیجیتالی ایجاد نمایند که به این صنعت یاری کند تا با فناوری انرژی هسته ای چاپ سه بعدی شده سازگار گردد.

ترانی می گوید: ما کوشش می کنیم که رویکرد چابک، مداوم و پویایی داشته باشیم و آن را به پروژه های چند رشته ای سوق دهیم. ما به جای اینکه ماهها یا سال ها را صرف طراحی کنیم، چند روز یا هفته را صرف آن می کنیم و سپس طرح مان را به صورت سه بعدی چاپ می کنیم.

همچنین بکارگیری فناوری های پیشرفته مانند چاپ سه بعدی و هوش مصنوعی ممکن است بتواند نسل جدیدی از مهندسان هسته ای را به این حوزه جلب کند.

آزمایشگاه اوکریج میخواهد تا سال 2023 اولین راکتور جدید خود را راه اندازی کند.

ترانی می گوید: ماهیت این برنامه ایجاد راکتورهای هسته ای بهتر، با هزینه کمتر و ایمنی بیشتر است.