اگه فکر می‌کردین ساخت رآکتور هسته‌ای فقط با فولاد سنگین و تجهیزات غول‌پیکر انجام می‌شه، باید بدونین که تو شرق تنسی یه اتفاق خیلی جالب داره می‌افته! شرکت Kairos Power تو شهر Oak Ridge تصمیم گرفتن برای ساخت قسمت‌هایی از رآکتور پیشرفته Hermes (که قراره اولین رآکتور نسل جدید آمریکا بعد از دهه‌ها باشه) به جای فرم‌های سنتی فولادی یا چوبی، سراغ پرینت سه‌بعدی برن. پرینت سه‌بعدی یا همون 3D Printing یعنی ساخت اشیاء لایه به لایه با دستگاه مخصوص، دقیقاً مثل چاپگر اما به صورت سه‌بعدی.
اینجا دارن قالب‌های بزرگ و سفارشی از جنس پلیمر (نوعی پلاستیک مقاوم)، با تکنیک پرینت سه‌بعدی درست می‌کنن و بعد داخلش رو با بتن پر می‌کنن تا قطعات حیاتی مثل دیواره محافظ یا bioshield بسازن. این دیواره‌ها، سپری ضخیم از بتن هستن که دورتادور رآکتور قرار می‌گیره و جلوی رسیدن تابش رادیواکتیو به کارگرها رو می‌گیره. فکر کن هر قطعه حدود ۳ متر در ۳ متره و سه تا روی هم گذاشته می‌شن تا یه ستون غول‌پیکر تشکیل بدن!
نکته هیجان‌انگیز اینجاست که Hermes اولین رآکتور پیشرفته‌ایه که از US Nuclear Regulatory Commission – یعنی سازمان نظارت بر انرژی هسته‌ای آمریکا که کارش مجوزدهی و کنترل ساخت و ساز نیروگاه‌هاست – مجوز ساخت گرفته. این یعنی دارن وارد فاز جدی و اجرایی می‌شن.
تا الان برای ساخت قالب‌های بتنی سراغ فولاد یا چوب می‌رفتن، ولی این روش خیلی گرون، زمان‌بر و اصلاً مناسب شکل‌های خاص یا هندسه عجیب و غریب نیست. با پرینت سه‌بعدی، می‌تونن «cast-in-place» یعنی مستقیماً سر محل پروژه قالب رو بسازن، حتی اگه فرم پیچیده باشه. این کلی هزینه و زمان رو کاهش می‌ده و به شکل‌دهی سازه‌ها آزادی عمل بیشتری می‌ده.
البته باید مطمئن می‌شدن که این قالب‌های پرینت‌شده همون استحکام و دقت رو دارن و زیر وزن و فشار زیاد بتن وا نمی‌رن. Ahmed Hassen که تو ORNL (Oak Ridge National Laboratory – یه آزمایشگاه معروف ملی) رهبر بخش نوآوری کامپوزیت‌هاست، می‌گه مجبور شدن کلی طراحی و راهبرد چاپ جدید ابداع کنن تا این کار جواب بده.
Ryan Dehoff (مدیر بخش تولید افزایشی ORNL) هم می‌گه: «نشون دادیم آینده ساخت رآکتور هسته‌ای می‌تونه کلی با گذشته فرق داشته باشه!» تولید افزایشی یا Additive Manufacturing همون اسم شیک‌تری برای چاپ سه‌بعدیه.
این ابتکارها بخشی از پروژه بزرگ SM2ART Moonshot Project هستن – یه پروژه چندساله که با حمایت مالی وزارت انرژی آمریکا (DOE) و هدایت MDF (Manufacturing Demonstration Facility – مرکز فناوری تولید) و دانشگاه مِین اجرا می‌شه. هدف این پروژه، تولید قالب‌های پرینت سه‌بعدی برای کل بخش محافظت از رآکتور و پوشش ساختمانشه و تو برنامه‌شون هست که هوشمندسازی تولید (Smart Manufacturing)، استفاده از دوقلوی دیجیتال (Digital Twin یعنی مدل‌سازی دیجیتالی از سیستم واقعی برای کنترل بهتر)، کنترل کیفیت داده‌محور و حتی تولید مواد زیستی قابل چاپ از بقایای چوب رو هم آزمایش کنن. با این کار امید دارن هزینه مواد اولیه تا ۷۵٪ کاهش پیدا کنه – عالیه، نه؟
نکته جالب دیگه اینه که قبل از رفتن سراغ ساخت‌وساز نهایی Hermes، همه این قالب‌ها رو اول روی ستون‌های آزمایشی امتحان کردن تا روش‌ها رو بهینه کنن و ریسک پایین بیارن.
این حرکت فقط تو آمریکا اتفاق نیفتاده. تو انگلستان هم UKAEA (سازمان انرژی اتمی بریتانیا) دو تا دستگاه فوق‌پیشرفته چاپ سه‌بعدی خریده که مخصوص ساخت قطعات رآکتورهای همجوشیه. همجوشی هسته‌ای یعنی روشی که در آینده امید دارن برقی ایمن و پاک تولید کنن (مثل واکنش‌های خورشید).
در کل باید گفت چاپ سه‌بعدی به سرعت جای خودش رو تو صنعت انرژی هسته‌ای باز کرده و بخش زیادی از کارهایی که قبلاً وقت‌گیر و پرخرج بودن با خلاقیت و شکستن کلیشه‌ها دارن شدنی و حتی اقتصادی می‌شن. حالا فکر کن تو آینده نه چندان دور، ساخت نیروگاه هسته‌ای ممکنه هم سریع‌تر هم ارزون‌تر هم با آزادی عمل بیشتر بشه! اینجوری باید منتظر یه نسل جدید نیروگاه‌های پیشرفته‌تر و ایمن‌تر باشیم.
جالبه نه؟ چه دنیای عجیب و باحالی شده این تکنولوژی!
منبع: +
