شركة كيوتو فيوجن إنيرجي تتعاون مع إن جي كيه لتطوير ملح FLiBe المنصهر لتوليد الطاقة بالاندماج النووي

أخبار ar.wedoany.com، تعاونت شركة كيوتو فيوجن إنيرجي (Kyoto Fusioneering) مع شركة إن جي كيه (NGK Corporation)، المتخصصة في تصنيع السيراميك الصناعي والمعادن، لتطوير وتسويق ملح FLiBe المنصهر المستخدم في محطات توليد الطاقة بالاندماج النووي. يتكون FLiBe من فلوريد الليثيوم وفلوريد البيريليوم، وهو ملح منصهر يُستخدم في التبريد، وتكاثر وقود التريتيوم، وحماية الهياكل، مع نطاق درجة حرارة تشغيل تتراوح بين 500 و700 درجة مئوية.

يتطلب دفع الطاقة الاندماجية نحو الواقع التجاري معالجة قضايا مثل استخراج الحرارة من البلازما، وتكاثر واسترداد وقود التريتيوم، وتصميم أنظمة الدورة التي تربط المحطة بأكملها. يعمل FLiBe كمادة غلاف سائلة، حيث يتدفق عبر الجدران الداخلية لمفاعل الاندماج لامتصاص الطاقة، وتكاثر الوقود، وحماية الهياكل، ويعمل في حالة منصهرة، متجنباً بذلك الإجهادات الهيكلية ومخاطر التشقق الحراري المرتبطة بالأغلفة الصلبة. في تفاعل الاندماج، يظهر 80% من الطاقة المنبعثة من التفاعل بين الديوتيريوم والتريتيوم على شكل نيوترونات عالية الطاقة تبلغ 14.1 ميغا إلكترون فولت، وعندما تمر هذه النيوترونات عبر غلاف FLiBe السائل، تتصادم مع ذرات الليثيوم والبيريليوم وتتباطأ، مما يحول طاقتها الحركية إلى حرارة. يتم ضخ الملح المنصهر الساخن إلى مبادل حراري لتشغيل توربينات توليد الكهرباء. يقوم FLiBe بتكاثر وقود التريتيوم الخاص به من خلال التفاعلات النووية الناتجة عن اصطدام النيوترونات بذرات الليثيوم في الملح، حيث يستهلك تفاعل اندماجي واحد ذرة تريتيوم ويطلق نيوتروناً واحداً. ونظراً لأن بعض النيوترونات قد تمتصها الجدران الهيكلية أو تهرب، فإنه يلزم وجود مضاعف نيوتروني لضمان أن تكون نسبة تكاثر التريتيوم (TBR) أكبر من 1.0. يعمل البيريليوم في FLiBe كمضاعف، فعندما يصطدم نيوترون سريع بنواة ذرة البيريليوم، يطلق نيوترونين، مما يضاعف عدد النيوترونات المتاحة. لا يغلي FLiBe أو يتبخر بسهولة في درجات الحرارة العالية، مما يمنع تراكم الضغط العالي ويقلل من خطر انفجار الأنابيب، كما أنه لا يتفاعل بعنف مع الهواء أو الماء، مما يقلل من مخاطر الحريق في حالة التسرب. وباعتباره سائلاً، لا يتعرض FLiBe لأضرار إشعاعية هيكلية مثل التمدد أو التقصف. ومع ذلك، يواجه FLiBe تحديات: تحت القصف النيوتروني، تشكل ذرات الفلور في الملح حمض الهيدروفلوريك (HF) شديد التآكل، الأمر الذي يتطلب استخدام أنظمة للتحكم في جهد الأكسدة والاختزال للتخفيف من حدته؛ يتجمد FLiBe عند حوالي 459 درجة مئوية، لذا يجب أن تحافظ أنظمة المفاعل باستمرار على درجة حرارة عالية لمنع تجمد الملح وانسداد الدوائر؛ البيريليوم شديد السمية إذا تم استنشاقه على شكل غبار، مما يستلزم إجراءات إحكام صارمة أثناء التصنيع والمناولة.

يجمع هذا التعاون بين خبرة شركة إن جي كيه المتراكمة منذ عام 1958 في معالجة البيريليوم، ومراقبة الجودة، والتكرير، والتحليل، وخبرة شركة كيوتو فيوجن إنيرجي في هندسة محطات الطاقة الاندماجية، بما في ذلك أنظمة تسخين البلازما، وتصميم أنظمة المحطة بأكملها، والتحليل الحراري المائي، وأنظمة تكاثر واسترداد التريتيوم. سيعمل الطرفان على تطوير التقنيات المتعلقة بـ FLiBe المخصصة لتطبيقات محطات الطاقة الاندماجية، مع التركيز على التسويق وتطوير سلسلة التوريد، بدءاً من تصنيع المواد وتكريرها وصولاً إلى تطبيقات المعدات الفعلية وأنظمة الدورة وفقاً لمواصفات احتياجات العملاء. ستتولى شركة كيوتو فيوجن إنيرجي قيادة التصميم الهندسي لمنشآت إنتاج وتكرير FLiBe (بما في ذلك الهندسة والمشتريات والبناء)، والتي ستقام داخل منشآت البيريليوم التابعة لشركة إن جي كيه؛ بينما ستساهم شركة إن جي كيه بخبراتها في سلامة ومعالجة البيريليوم، وستتولى مسؤولية شراء المواد الخام وتشغيل المنشآت. ستستفيد شركة كيوتو فيوجن إنيرجي من اتصالاتها مع مجتمع أبحاث الاندماج وفهمها لاحتياجات صناعة الاندماج، لتوجيه تطوير FLiBe منخفض النشاط الإشعاعي ومنخفض التآكل والمناسب للتشغيل طويل الأمد في محطات الطاقة الاندماجية، وذلك باستخدام حلقة أبحاث FLiBe اليابانية المتقدمة (FREJA) الخاصة بها لتقييم FLiBe المنتج من الدرجة الاندماجية، وهي منصة اختبار على نطاق معملي للتحقق من صحة وتصديق FLiBe المُصنَّع وفقاً للمعايير النووية والهيكلية.

صرح تاكيشي أوتسو، نائب رئيس شركة إن جي كيه ومدير تطوير الأعمال في قسم NV، أنه وفقاً لـ "خطة الإدارة طويلة الأجل 2026-2035"، تحدد إن جي كيه عام 2035 كنقطة منتصف نحو "رؤية مجموعة إن جي كيه: الطريق إلى 2050"، وهي ملتزمة بالبحث والتطوير والتطبيق الاجتماعي في مجال الحياد الكربوني، وأن هذه الشراكة الاستراتيجية تمثل خطوة مهمة في هذا الاتجاه. وأضاف أنه من خلال تطبيق خبرات إن جي كيه في إدارة السلامة والتقنيات المتعلقة بمعالجة البيريليوم وFLiBe، فإنهم يتحدون لخلق قيمة تكنولوجية جديدة تدعم التحقيق الفعلي للطاقة الاندماجية في مجال الحياد الكربوني، وسيواصلون تطوير التقنيات لتحقيق التطبيق الاجتماعي للتقنيات المتعلقة بـ FLiBe. من جانبه، قال كيوشي سيكو، رئيس شركة كيوتو فيوجن إنيرجي والمدير التنفيذي للعمليات، إن الشركة ملتزمة بتأسيس التقنيات الأساسية اللازمة لوضع الطاقة الاندماجية في التطبيق العملي في أقرب وقت ممكن، وأن FLiBe مادة رئيسية ذات وظائف متعددة تشمل التكاثر والتبريد واسترداد التريتيوم. ونظراً لاحتوائه على البيريليوم، فإن معالجته بأمان تتطلب تقنيات متقدمة في إدارة السلامة والتكرير. من خلال الجمع بين خبرة إن جي كيه في معالجة البيريليوم وخبرة كيوتو فيوجن إنيرجي في التكامل النظامي، تهدف الشركتان إلى تسريع القاعدة الصناعية للتقنيات المتعلقة بـ FLiBe، واتخاذ خطوة مهمة نحو التطبيق الاجتماعي للطاقة الاندماجية.