ابتكار علمي روسي يعزز أمان المفاعلات النووية

أعلن فريق بحثي من جامعة تومسك التكنولوجية في روسيا عن إنجاز علمي بارز يتمثل في تطوير طلاء دقيق من الكروم لأغلفة قضبان الوقود النووي، يساهم بشكل ملحوظ في تعزيز أمان المفاعلات النووية وتقليل المخاطر المحتملة في الظروف التشغيلية القاسية.
وتأتي هذه الخطوة ضمن جهود علمية حثيثة تهدف إلى تطوير وقود نووي مرن قادر على تحمّل ظروف الأعطال الحرجة، مثل فقدان المبرد أو خلل نظام التبريد في قلب المفاعل، دون التسبب في تفاعلات خطرة قد تؤدي إلى الانفجار.

نتائج واعدة في تقليل الضرر الإشعاعي وتراكم الهيدروجين

أظهرت الاختبارات الدقيقة التي أجريت في ظروف تحاكي بيئة المفاعلات النووية أن طلاء الكروم يقلل من منطقة التلف الإشعاعي بنسبة تصل إلى 20%، كما يحد من تراكم الهيدروجين القابل للانفجار بمقدار 1.8 مرة مقارنة بالقضبان غير المطلية.
وأكدت وزارة التعليم والعلوم الروسية أن هذه النتائج تُعد مؤشراً هاماً نحو تحسين أداء أغلفة الوقود النووي وزيادة موثوقيتها، مما يرفع من كفاءة وسلامة تشغيل المحطات النووية.

تقنية متطورة باستخدام الرش المغناطيسي

قام العلماء بتطبيق طبقة من الكروم بسماكة تتراوح بين 0.006 و0.01 مليمتر على عينات من سبيكة الزركونيوم E110 – السبيكة الأكثر استخدامًا في المفاعلات النووية الروسية – باستخدام تقنية الرش المغناطيسي (Magnetron Sputtering)، وهي تقنية عالية الدقة في توزيع الطلاء المعدني.
وقد تم اختبار هذه العينات في بيئة تحاكي المفاعلات الحقيقية، حيث تعرضت للإشعاع والحرارة والضغط، ما أتاح للباحثين مراقبة تأثيرات الطلاء بشكل مباشر.

الحد من التفاعلات الخطرة داخل المفاعل

صرّح الدكتور فيكتور كودياروف، الباحث المشارك وأستاذ الفيزياء التجريبية بالجامعة، قائلاً:
"تمكّنا من رصد ما يحدث داخل مفاعل الماء النووي المضغوط، حيث أظهرت التجارب أن الطلاء بالكروم يساهم في حصر تراكم الهيدروجين عند الحد الفاصل بين الكروم والزركونيوم، مما يقلل من خطر التفاعل مع البخار والانفجار الناتج عنه."
كما بينت الدراسات أن الطلاء يُقلل من سمك منطقة التلف الإشعاعي بنسبة 15-20% عند تعريضه لأيونات الكريبتون عالية الطاقة، وهي ناتجة عن عملية انشطار اليورانيوم، ما يدل على زيادة كبيرة في مقاومة المادة للإشعاع النووي.

خطوة نحو وقود نووي أكثر أمانا وفعالية

الابتكار الجديد يشير إلى إمكانية تصنيع قضبان وقود نووي من الجيل الجديد بقدرات معززة في مقاومة الإشعاع والانفجار، الأمر الذي يفتح آفاقاً واسعة لتطوير الطاقة النووية على أسس أكثر أمانا واستدامة.
ويعمل الباحثون حاليا على دراسة تأثيرات الطلاء بالكروم على مقاومة عمليات الأكسدة وتوفير حماية إضافية لمكونات الوقود، ما يُسهم في إطالة عمر المعدات النووية وتحقيق أعلى معايير السلامة.

نحو مستقبل نووي آمن ومستدام

يمثل هذا الإنجاز العلمي الروسي خطوة متقدمة في مجال الطاقة النووية، ويُعزز من دور روسيا الريادي في تطوير حلول مبتكرة لتعزيز الأمان النووي. ويُتوقع أن يساهم إدخال هذه التقنية في الاستخدام الفعلي للمفاعلات في إحداث طفرة في كفاءة الوقود وسلامته، مع تقليل التكاليف والأخطار البيئية المحتملة.

المصدر:   نوفوستي