مفاعل أبحاث نووي روسي يحصل على أكبر مصدر للنيوترونات في العالم

حصل مفاعل أبحاث روسي كبير للتو على وقود نووي مطور جديد ، مما مكنه من العمل لفترة أطول بكثير ضمن حدود الأمان المقررة.

الوقود الجديد ، الذي تنتجه شركة Mashinostroitelny Zavod الروسية ، وهي جزء من شركة Rosatom Fuel Company TVEL ، سيمكن مفاعل PIK عالي التدفق في معهد BP Konstantinov Petersburg للفيزياء النووية (PNPI) من العمل عند 100 ميجاوات لفترة تشغيل أطول بكثير أثناء لا تزال تعمل ضمن بروتوكولات السلامة الدولية. كما أنه سيزيد من الخصائص النيوترونية لنواة المفاعل ، وفقًا للهندسة النووية الدولية . 

يعد PNPI أكبر مصدر للنيوترونات في العالم ، لذا سيؤدي ذلك إلى تحسين هذه القدرة الإنتاجية بشكل كبير لأغراض البحث.

قال نائب الرئيس الأول للأنشطة العلمية والتقنية في TVEL Alexander Ugryumov: "تصميم النواة الجديدة لمفاعل PIK ، الذي طورته Rosatom ، هو الأمثل من حيث خصائص المستهلك". "إنه يوفر أنماط تشغيل فعالة ويلبي المتطلبات الدولية الحديثة لمرافق البحث النووي والمتطلبات في مجال استخدام الطاقة الذرية ، والتي تمثل أولوية لعمل المركز الدولي لأبحاث النيوترونات. بالإضافة إلى ذلك ، ستساعد حملات المفاعل الطويلة في تقليل استهلاك الوقود ، وبالتالي تقليل تكاليف تشغيل المفاعل ، "

مفاعل PIK الذي تمت ترقيته ، والذي تم تشغيله في عام 2021 ، هو مفاعل ماء مضغوط يستخدم الماء الخفيف - أي الماء الذي يحتوي على ديوتيريوم أقل مما يحدث بشكل طبيعي على الأرض - كمبرد وماء ثقيل - ماء به مستويات أعلى من نظائر الديوتيريوم من عادي - كعاكس.

يتم توجيه حزم النيوترونات التي تتسرب أثناء التفاعلات في المفاعل إلى محطات بحث مختلفة لاستخدامها في مجالات مختلفة من الأبحاث النووية من الفيزياء إلى الطب.

التاريخ المضطرب لمفاعل PIK

تعتبر سلامة الوقود الجديد الذي يغذي المفاعل جزءًا كبيرًا من أهميته ، حيث تم إنتاج تصميم مفاعل PNPI في الأصل في السبعينيات ، واستمر البناء طوال الثمانينيات. في عام 1986 ، تم الانتهاء من بناء مجمع المفاعل بنسبة 70 ٪ تقريبًا عندما أدت كارثة محطة تشيرنوبيل للطاقة إلى توقف البناء.

بعد مراجعة واسعة النطاق من قبل المجتمع وإعادة تصميم المفاعل لضمان سلامته ، استؤنف العمل حتى عام 1991 ، عندما أدى انهيار الاتحاد المجتمعي إلى تأخير استكمال المنشأة. على الرغم من تأكيد سلامة المفاعل من قبل المهندسين النوويين الدوليين من الولايات المتحدة وألمانيا ودول أخرى في عام 1992 ، إلا أن الاضطرابات السياسية منعت المنشأة من الاكتمال. فقط عندما تم نقل المنشأة إلى مركز أبحاث معهد كورتشاتوف (KIRC) الذي تم تكليفه حديثًا ، كان من الممكن بدء البناء مرة أخرى ، وفي فبراير 2011 تم الانتهاء من مجمع بدء التشغيل رقم 1 وتم تشغيل المفاعل أخيرًا لأول مرة. وقت التشغيل عند 100 وات.

بعد ذلك ، تم تعيين المنشأة كمنزل مستقبلي للمركز الدولي لأبحاث النيوترونات (ICNR) ، وتم تحديث المنشأة بشكل كبير لجعلها أكبر منتج للنيوترونات للبحث في العالم.

"نحن نطلق جهازًا ، بالإضافة إلى كونه تركيبًا فريدًا لإجراء البحث العلمي على مستوى متسامي تمامًا ، فهو أيضًا تثبيت أساسي للاختراقات التكنولوجية ، وبشكل أساسي في مجال إنشاء مواد جديدة وتقنيات جديدة في قطاع الطاقة قال ميخائيل كوفالتشوك ، رئيس KIRC في عام 2021 عندما أعيد افتتاح المرفق ، إن إنشاء عقاقير وتقنيات طبية حيوية جديدة بشكل أساسي ، ولا سيما الطب النووي ، وبالطبع الزراعة وأشياء أخرى كثيرة .

من الصعب بشكل مدهش الحصول على النيوترونات

يأتي الوقود الذي تمت ترقيته لمفاعل الأبحاث PIK في وقت عصيب لكل من روسيا والمجتمع العلمي العالمي عندما يتعلق الأمر بهذا النوع من الأبحاث المتقدمة. واجهت روسيا نبذًا دوليًا واسع النطاق بسبب غزوها لأوكرانيا المجاورة ، الأمر الذي أضعف التعاون العلمي الدولي.

وفي الوقت نفسه ، في نفس الوقت الذي بدأ فيه مفاعل PIK على الإنترنت في أوائل عام 2021 ، أدى حادث وقع في مركز أبحاث النيوترونات التابع للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NCNR) في ولاية ماريلاند إلى توقف مفاعل الأبحاث عن العمل لأكثر من عامين ، مما أدى إلى تعطيل تشتت النيوترونات. التجارب الحاسمة لمجموعة واسعة من مجالات البحث.

قالت ديسبينا لوكا ، عالمة فيزياء المادة المكثفة ، لمجلة Physics Today في عام 2021 : "إننا نجري الكثير من الأبحاث حول المواد المغناطيسية ، والنيوترون هو أفضل مسبار عندما يتعلق الأمر بالمغناطيسية بسبب عزمه المغناطيسي الجوهري وعزمه المغناطيسي. الدقة العالية التي توفرها لنا تقنيات النيوترونات. ولأنها عالية الاختراق ، فإن النيوترونات هي الأفضل أيضًا لتحديد الهياكل والديناميكيات في البيئات المتخصصة ، مثل تلك التي تتضمن مجالات مغناطيسية وكهربائية. "

خضع مفاعل NCNR لمراجعة الحادث وعملية التنظيف ، حيث من المتوقع أن يعود المفاعل إلى العمل في الشهرين المقبلين ، ولكن كما أن ترقية المفاعل الجديد في روسيا يمكن أن تساعد الباحثين في اجتياز التجارب التي طال انتظارها مع النيوترونات ، يقتصر المفاعل فعليًا على تلك الدول التي لا تزال على علاقات ودية مع روسيا ، والتي تستثني الكثير من الغرب والدول الحليفة.