أخبار ar.wedoany.com، أبرمت الشركة الناشئة الأمريكية NX Atomics اتفاقية تعاون مع شركة Sciaky في شيكاغو، لاستخدام تقنية التصنيع الإضافي بالحزمة الإلكترونية (EBAM) من Sciaky في إنتاج مكونات مفاعلاتها النووية الصغيرة الحجم عالية الحرارة (SMR). يُعد هذا أول تطبيق واسع النطاق لهذه التقنية المتطورة للطباعة ثلاثية الأبعاد في المجال النووي التجاري.
أعلنت NX Atomics عن نفسها لأول مرة في مايو من هذا العام، وتخطط لدمج تقنية EBAM من Sciaky في خط إنتاج منصة مفاعلاتها من نوع VELA. تهدف مجموعة مفاعلات VELA إلى تجاوز شبكات الكهرباء التقليدية، وتوفير طاقة أساسية مباشرة وحرارة عملياتية مخصصة للمصانع الثقيلة ومراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، بتكلفة مستهدفة تقل عن 20 دولارًا لكل ميجاواط/ساعة.
يعتمد مفاعل VELA على نظام التبريد بالرصاص، مع قلب وقود معدني سائل عالي الاستقرار. يحقق هذا التصميم أمانًا سلبيًا متأصلًا، وكفاءة عالية في استهلاك الوقود، ويزيل خطر الانصهار. يقوم هذا المفاعل المبرد بالرصاص ذو الوقود المعدني السائل بإذابة الوقود النووي مباشرة في المصفوفة المعدنية السائلة، بدلاً من تغليف كريات الوقود الصلبة داخل أنابيب غلاف معدنية. يدور القلب السائل مباشرة عبر وعاء المفاعل، ويتم تبريده بواسطة دائرة مستقلة من الرصاص المنصهر. بعد دمج الوقود المعدني السائل مع مبرد الرصاص النقي، يعمل النظام تحت الضغط الجوي، وتعتمد سلامته على قوانين الفيزياء الطبيعية، دون حدوث انفجارات عالية الضغط أو انصهار القلب.
القلب الفيزيائي للمفاعل هو هيكل متكامل، مصمم خصيصًا للتصنيع عبر تقنية EBAM من Sciaky، مما يتجنب دورات الإنتاج الطويلة التي تستغرق شهورًا في عمليات التشكيل والصب المعدني التقليدية. يتيح هذا التعاون أيضًا إمكانية تصميم مكونات معينة للمفاعل ليتم استبدالها بشكل دوري بدلاً من الخدمة مدى الحياة. يقلل هذا النهج من النفقات الرأسمالية الأولية وتكاليف التشغيل طويلة الأجل.
يتيح التحول إلى التصنيع الإضافي واسع النطاق لشركة NX Atomics تجاوز فترات التسليم الطويلة واختناقات التعديل التي تفرضها عمليات التشكيل والصب المعدني التقليدية. تستخدم تقنية EBAM من Sciaky مسدس حزمة إلكترونية متحرك بالكامل، لترسيب مادة السلك المعدني طبقة تلو الأخرى داخل غرفة مفرغة. يمتلك هذا النظام أكبر مساحة بناء معدنية للطباعة ثلاثية الأبعاد في العالم، قادرة على تصنيع مكونات يصل طولها إلى 19 قدمًا، مما يجعله مثاليًا لإنتاج الهياكل الكبيرة. يتوافق النظام بشكل طبيعي مع سبائك التيتانيوم، والإينكونيل، والفولاذ المقاوم للصدأ، والتنتالوم، وغيرها من السبائك النووية عالية المتانة.
"هذا هو الشكل الحقيقي للتصنيع النووي في العصر الحديث،" قال جون واردن، الرئيس التنفيذي لشركة NX Atomics. "تتيح لنا الطباعة ثلاثية الأبعاد إنتاج مكونات نووية بشكل أسرع وبتكلفة أقل، واستبدالها خلال دورة حياتها عند الاقتضاء، وتقليل التكلفة لكل وحدة من مفاعلاتنا النووية الصغيرة التي نبنيها بشكل كبير."
من خلال التصنيع الإضافي، تعتقد NX Atomics أنه يمكن إنتاج المكونات بشكل أسرع وبتكلفة أقل، وتصميمها لتكون قابلة للاستبدال بدلاً من الاستخدام الدائم عند الاقتضاء، مما يقلل من التكاليف الرأسمالية الأولية وتكاليف التشغيل لمجموعة مفاعلاتها. أنتجت أنظمة EBAM من Sciaky مكونات هيكلية من التيتانيوم والسبائك الخاصة لعملاء مثل إيرباص، ولوكهيد مارتن، والبحرية الأمريكية، وناسا. في مجالي الطيران والدفاع، تطورت تقنية EBAM وتقنيات التصنيع الإضافي ذات الصلة خلال العقد الماضي من مرحلة النماذج الأولية إلى الإنتاج الكامل.
"على مدى أكثر من ثمانين عامًا، بنت Sciaky تقنيات تصنيع معدنية تعتمد عليها أكثر الصناعات تطلبًا في العالم،" قال جون كريزو، الرئيس التنفيذي لشركة Sciaky. "تُستخدم المكونات التي تنتجها تقنية EBAM لدينا في الطائرات التجارية والسفن البحرية والأقمار التي تدور حول الأرض. من خلال التعاون مع NX Atomics، فإن جلب هذه القدرة إلى البنية التحتية للطاقة النظيفة في أمريكا هو الخطوة الطبيعية التالية، ونحن فخورون بأن شركتين من الغرب الأوسط تقودان هذا التحول."
حددت NX Atomics جدولًا زمنيًا طموحًا. تتكون خريطة الطريق التجارية لمنصة مفاعلات VELA من أربع مراحل رئيسية، تبدأ من التحقق من صحة التصنيع الإضافي وصولاً إلى النشر الميداني. من خلال الاستفادة من تقنية EBAM من Sciaky، تهدف NX Atomics إلى ضغط دورة التطوير النووي القياسية التي تمتد لعقد من الزمن إلى إطار زمني أقصر.
المرحلة الأولى (خلال 18 شهرًا القادمة) تتضمن طباعة أول مكون هيكلي للقلب دون الحجم الكامل باستخدام نظام الحزمة الإلكترونية عالي السرعة من Sciaky، للتحقق من سلامته الهيكلية تحت ظروف التفريغ. ستخضع هياكل المفاعل المطبوعة من الإينكونيل والتيتانيوم لاختبارات الإجهاد الحراري لمحاكاة ظروف أنظمة التبريد بالرصاص. سيتم تقديم بيانات التصنيع المبكرة للتوأم الرقمي إلى الهيئات التنظيمية النووية، لوضع مسار ترخيص لحدود الاحتواء المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
المرحلة الثانية (من 2 إلى 3 سنوات) ستشمل بناء دائرة اختبار غير نووية بالحجم الكامل باستخدام مكونات معيارية. سيقوم مبرد الرصاص السائل غير المشع بالدوران عبر هيكل القلب المتكامل المطبوع تحت درجات حرارة التشغيل، لاختبار أداء الديناميكا الحرارية. سيتم التحقق من نموذج الاستبدال المعياري عن طريق استبدال المكونات المطبوعة بعد فترات إجهاد محاكاة عالية التآكل.
المرحلة الثالثة (الهدف: من 4 إلى 5 سنوات) ستحدد بشكل نهائي معايير السلامة للمصفوفة المعدنية السائلة للوقود داخل الوعاء المطبوع بتقنية Sciaky. سيتم بناء أول وحدة مفاعل VELA كاملة التشغيل وجاهزة للاتصال بالشبكة. سيتم الحصول على الموافقات التنظيمية المحلية للنشر خارج الشبكة في المواقع الصناعية المستهدفة.
المرحلة الرابعة (الهدف: أكثر من 6 سنوات) سيتم نشر أولى وحدات VELA التجارية مباشرة بجوار مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي ومنشآت التصنيع الثقيلة. سيتم بدء تشغيل خط تجميع مستمر للطباعة ثلاثية الأبعاد، لتصنيع هياكل قلب متعددة لمفاعلات VELA في وقت واحد. سيتم توسيع نطاق العمليات لتحقيق هدف توفير طاقة منخفضة التكلفة للشبكات الصغيرة الصناعية.
تواجه تقنية التبريد بالرصاص العديد من التحديات. يجب أن تعمل مفاعلات التبريد بالرصاص في درجات حرارة أساسية أعلى بكثير لمنع تجمد المبرد. في درجات الحرارة العالية المطلوبة للرصاص النقي، يكون المعدن السائل شديد التآكل، ويذيب النيكل والكروم الموجودين في الفولاذ الهيكلي القياسي بشكل عنيف. تتطلب إدارة هذه المشكلة نظام تحكم دقيق في الأكسجين النشط للحفاظ على طبقة أكسيد واقية على سطح المعدن.
تقوم روسيا حاليًا ببناء أول مفاعل سريع مبرد بالرصاص في العالم، BREST-OD-300، ومن المقرر تشغيله بحلول نهاية العقد الحالي. تتطلب الفترة الزمنية التي تبلغ ست سنوات التي تتوخاها NX Atomics تنفيذًا مثاليًا تمامًا، ودعمًا رأسماليًا فوريًا، وتحولًا نموذجيًا على المستوى التنظيمي. حتى تحقيق المرحلة الرابعة من توفير الطاقة التجارية في أوائل ثلاثينيات القرن الحالي سيعتبر إنجازًا هندسيًا تاريخيًا.
لم يبدأ تطوير BREST مؤخرًا، بل هو نتاج أكثر من 30 عامًا من البحث المستمر. لجعله ممكنًا، أنشأت روسيا نظامًا بيئيًا صناعيًا متخصصًا بالكامل، بما في ذلك استخدام مفاعلات الاختبار BOR-60 وBN-600 والمرافق المتخصصة الأخرى، على مدى عقود للتحقق من صحة وقوده ومكوناته. يعتمد المشروع على تمويل حكومي بمليارات الدولارات للتطوير.
تراهن NX Atomics بشكل أساسي على أن استخدام تقنية EBAM من Sciaky لطباعة مواد خاصة مثل التنتالوم أو الإينكونيل يمكنه تجاوز مشكلة التآكل، وأن استراتيجيتها "المكونات القابلة للتخلص أو الاستبدال" تتجنب الحاجة إلى بقاء المكونات لأكثر من 30 عامًا في بيئة الرصاص السائل. يبقى السؤال الكبير: هل يمكن لرأس المال الاستثماري الخاص والتصنيع الإضافي الحديث أن يحلا محل عقود من الأبحاث الممولة من الدولة؟
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
