تولید انرژی هستهای نیازمند مصرف بالای انرژی، گرمای شدید، فشار زیاد و تابشهای رادیواکتیو است که همه اجزای راکتور باید در برابر آن مقاومت کنند. طراحی تجهیزات مناسب برای این شرایط بسیار دشوار است، اما پژوهشگران همچنان راههای شگفتانگیزی برای پیشرفت فناوری هستهای کشف میکنند. یکی از جدیدترین دستاوردها، تراشهای بسیار کوچک با عملکردی چشمگیر است.
پژوهشگران دانشگاه مین اعلام کردهاند که حسگرهای میکروالکترونیکی جدیدی ساختهاند که میتوانند در برابر دمای بالا و تابشهای شدید در هسته راکتورهای هستهای مقاومت کنند. این حسگرها همزمان دادههای عملیاتی را بهصورت لحظهای ثبت میکنند و اطلاعات ارزشمندی در اختیار مهندسان و اپراتورها قرار میدهند.
به گفته مائوریسیو پریرا دا کونیا، مسئول اصلی پروژه، بسیاری از راکتورهای پیشرفتهای که در حال توسعه هستند در همین دماها کار میکنند و نیاز به حسگرهایی دارند که بتوانند آنها را پایش کنند. توسعه موفق این حسگرها میتواند موانع فنی موجود در مسیر راهاندازی راکتورهای پیشرفته را برطرف کند.
این حسگرها قرار است درون کوره راکتورهای شکافت هستهای نصب شوند؛ جایی که انرژی زیادی از طریق شکافت مولکولهای سنگین تولید میشود. هدف اصلی نصب این حسگرها در راکتورهای پیشرفته با دمای بالا است که با گاز هلیوم کار میکنند و از مواد سرامیکی برای افزایش ایمنی و بهرهوری استفاده میکنند.
این راکتورها به دماهایی میرسند که حسگرهای فعلی توان تحمل آن را ندارند. مزایای آنها در بهرهوری حرارتی بیشتر است که در دماهای بالاتر حاصل میشود. تیم پژوهشی با دو دهه تجربه در توسعه حسگرهای مشابه، طی دو سال گذشته حسگری طراحی و آزمایش کردهاند که برای راکتورهای نسل جدید مناسب باشد و در عین حال به اندازهای کوچک باشد که کاربردهای گستردهتری داشته باشد.
در این پروژه، هفت حسگر ساخته شده که همگی در آزمایشگاه راکتور هستهای دانشگاه ایالتی اوهایو مورد آزمایش قرار گرفتهاند. ضخامت هر حسگر تنها ۱۰۰ نانومتر است؛ یعنی حدود هزار برابر نازکتر از یک تار مو. این حسگرها دارای الکترودهایی از آلیاژ پلاتین هستند که با کلاهکهای آلومینا پوشانده شدهاند.
