چاپ 3بعدی و هوش مصنوعی ناجی رکود 40 ساله فناوری هسته‌ای
محققان آزمایشگاه ملی "اوکریج" امیدوارند با بکارگیری فناوری چاپ سه بعدی و هوش مصنوعی در طراحی و تولید فناوری هسته راکتور، این فناوری مهم را بهبود بخشند.
به گزارش ایسنا و به نقل از پاور تکنولوژی، انرژی هسته‌ای در بحران به سر می‌برد، چرا که طی 20 سال اخیر تنها یک نیروگاه هسته‌ای در ایالات متحده و اروپای غربی ساخته شده است. کشورها یا این فناوری را به کلی کنار گذاشته‌اند و یا پروژه‌های هسته‌ای آنها با افزایش هزینه‌ها و روزهای باقی مانده تا اتمام پروژه مواجه شده است.
علاوه بر این، بهره‌گیری از منابع تجدیدپذیر به ایجاد سؤالاتی در مورد اهمیت نیروی هسته‌ای و شرایط آن در آینده منجر شده است.
"کورت ترانی" دانشمند ارشد آزمایشگاه ملی "اوکریج" گفت: ما تمایل خود را از دست داده‌ایم یا نمی‌دانیم چگونه سامانه‌های هسته‌ای را همانطور که قبلا در دهه 50، 60 و 70 میلادی انجام می دادیم، طراحی کرده، بسازیم و مستقر کنیم. ما 40 سال است که هنوز یک راکتور پیشرفته که نیازی به آب برای خنک شدن نداشته باشد، نساخته‌ایم.
اکنون یک پروژه تحقیقاتی در حال انجام در آزمایشگاه "اوکریج" با نام "TCRP" که "ترانی" مدیر فنی آن است با هدف تغییر این واقعیت ناراحت کننده پی‌ریزی شده است. این آزمایشگاه در حال کار روی علوم مواد، محاسباتی و تولیدی و همچنین فناوری چاپ سه‌بعدی و هوش مصنوعی و داده‌های بزرگ برای پیشبرد طراحی هسته راکتور است.
"ترانی" می گوید: ما می‌خواهیم از پیشرفت‌های جدید فناوری و بهترین مواد بهره‌برداری کنیم تا نشان دهیم که می‌توانیم سیستم‌های بهتر و ایمن‌تری ارائه دهیم که بتوانند با سرعت بیشتری مستقر شوند.
وی در ادامه با تشریح لزوم نوآوری در صنعت هسته‌ای اظهار داشت: من به مهندسان هسته‌ای بسیار مشکوک هستم، زیرا آنها در طول 40 سال گذشته هیچ چیز جدیدی را تحویل نداده‌اند، اما اگر به فناوری گاز طبیعی نگاه کنید، همین افراد نوآور بوده‌اند.
شاید نگران کننده ترین مورد، موضوع افزایش هزینه‌های انرژی هسته‌ای باشد. به عنوان مثال قرار است نیروگاه هسته‌ای "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 رفته‌اند که می‌تواند از مواد افزودنی مقیاس پذیر برای ساخت آنها استفاده کند.
آنها با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی می‌توانند با استفاده از "سیلیکون کاربید" که ماده‌ای نسوز با مقاومت در درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر تشعشع هسته‌ای است، راکتور بسازند.
"ترانی" می‌گوید: چاپ سه بعدی به ما امکان می‌دهد به پیچیدگی بالایی از طراحی مانند کانال‌های خنک کننده با استفاده از برخی مواد با کارایی بالا دست یابیم که قبلا امکان پذیر نبود. به عنوان مثال با استفاده از موادی مانند سیلیکون کاربید می‌توان عملکرد و ایمنی هسته راکتور را به میزان قابل توجهی افزایش داد.
علاوه بر این، فناوری چاپ سه‌بعدی ساخت و ساز در حجم کم و با ساختارهای ترکیبی را تسهیل می‌کند. این بدان معناست که محققان به جای استفاده از تنها یک ماده مانند فولاد، می‌توانند سایر مؤلفه‌ها به ویژه حسگرها را به مواد وارد کنند.
"ترانی" افزود: با وارد کردن و تعبیه حسگرها در سازه‌ها می‌توانیم اطلاعات بسیار بیشتری از سیستم، مانند نظارت بر سلامت آن استخراج کنیم. این امر به ما این امکان را می‌دهد که داده‌های بیشتری از سیستم دریافت کنیم و این برای کاهش هزینه‌های عملیاتی مهم است، زیرا یک سیستم قابل اطمینان‌تر با نظارت بهتر بر اطلاعات و شرایط ایجاد می‌کند، به این معنی که می‌توان فرآیندهای بیشتری را به صورت خودکار انجام داد.
این کار همچنین می‌تواند کیفیت و تضمین کیفیت را به دلیل امکان بررسی دقیق در مورد چگونگی ساخت مواد و اینکه آیا آنها معیارهای عملکرد را برآورده می‌کنند، بهبود بخشد.
"ترانی" ادامه داد: از آنجا که ما در چاپ سه بعدی با حجم کم کار می‌کنیم، می‌توانیم اطلاعاتی را که می‌خواهیم جمع آوری کنیم، می‌توانیم 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 می‌شود. این اطلاعات سپس برای تعیین ساخت راکتور مطابق با استانداردهای کیفی لازم که یک جزء بزرگ از هزینه‌های ساخت سامانه‌های هسته‌ای است، استفاده می‌شود.
محققان همچنین قصد دارند یک بستر دیجیتالی ایجاد کنند که به این صنعت کمک کند تا با فناوری انرژی هسته‌ای چاپ سه بعدی شده سازگار شود.
"ترانی" می‌گوید: ما تلاش می‌کنیم که رویکرد چابک، مداوم و پویایی داشته باشیم و آن را به پروژه‌های چند رشته‌ای سوق دهیم. ما به جای اینکه ماهها یا سال‌ها را صرف طراحی کنیم، چند روز یا هفته را صرف آن می‌کنیم و سپس طرح‌مان را به صورت سه بعدی چاپ می‌کنیم.
همچنین بکارگیری فناوری‌های پیشرفته مانند چاپ سه بعدی و هوش مصنوعی ممکن است بتواند نسل جدیدی از مهندسان هسته‌ای را به این حوزه جلب کند.
آزمایشگاه "اوکریج" قصد دارد تا سال 2023 اولین راکتور جدید خود را راه اندازی کند.
"ترانی" می‌گوید: ماهیت این برنامه ایجاد راکتورهای هسته‌ای بهتر، با هزینه کمتر و ایمنی بیشتر است.
انتهای پیام