بهترین مدل محاسباتی برای شبیه‌سازی حوادث هسته‌ای
سیناپرس: در بخش انرژی اداره امکانات مصارف علمی، محققانی از بخش انرژی آزمایشگاه‌های آرگون و بروکهاون با همکاری بخش مواد، دانشگاه استونی بروک و موسسه کارنیگه واشنگتن، با استفاده از منبع فوتون پیشرفته، دریافتند که ساختار اتمی اورانیوم دی‌اکسسید با ذوب شدن آن به طرز قابل ملاحظه‌ای تغییر می‌کند.
اورانیوم دی‌اکسید جز مهم سوخت بسیاری از راکتورهای موجود است ولی اطلاعات پیرامون حالت مذاب آن به علت بالا بودن نقطه ذوبش، بسیار محدود است. تا کنون دمای بسیار بالا و واکنش‌های شیمیایی در حالت ذوب، مانع بررسی اورانیوم دی‌اکسید مایع شده است. این کمبود اطلاعات اساسی، بررسی مشکلات ایجاد شده ناشی از واکنش اورانیوم دی‌اکسید مذاب را با روکش فلزی از جنس عنصر زیرکونیوم راکتورها و محفظه نگهدارنده فولادی، دشوار کرده‌است.
تیم تحقیقاتی دریافتند هنگامی که اورانیوم دی‌اکسید ذوب می‌شود، تعداد اتم‌های اکسیژن محصورکننده اورانیوم از 8 لایه به ترکیبی از 6 و 7 لایه کاهش می‌یابد، این مسئله موجب تغییر رفتار حین واکنش شیمیایی با سایر مواد می شود. اگرچه بسیاری از مدل‌های موجود، این تغییر ساختار یا حرکت دینامیکی سریع اکسیژن در دمای بالا را به خوبی ارائه نمی‌دهند.
مارک ویلیام‌سان از بخش مهندسی و علوم شیمی آرگون گفته است :«آگاهی از رفتار اورانیوم دی‌اکسید تحت شرایط دشوار، برای ارتقا یافته‌هایمان در زمینه امنیت راکتورها طی حوادث شدید، ضروری است.»
کریس بنمور از بخش علوم اشعه ایکس آرگون افزود :«مکان‌های بسیار کمی در دنیا قابلیت بررسی ساختار اورانیوم دی‌اکسید مذاب در دمای 3000 درجه سانتی‌گراد بدون ورود ناخالصی از محفظه‌های نگهداری آن را در شرایط امن و مطمئن، دارند.»
محققان، اورانیوم دی‌اکسید را در تحت شرایط کریستال‌های داغ و حالت مذاب مطالعه کرده‌اند. در این آزمایش، دانشمندان به اشعه ایکس تولید شده از سینکروترون (دستگاه تقویت و تسریع ذرات باردار الکترونی) پرانرژی منبع فوتون پیشرفته (ای.پی.اس)، اتکا کردند تا دسته‌ای از اورانیوم دی‌اکسیدهایی را که به صورت آیرودینامیکی روی جریانی از گاز آرگون قرار گرفته و با اشعه لیزر گرم می‌شدند، بررسی کنند. آزمایشات اشعه ایکس در بخش 11 آی دی سی (11-ID-C) در منبع فوتون پیشرفته صورت پذیرفت.
این پروژه از سوی بخش انرژی اداره علوم (اداره علوم انرژی‌های پایه)، برنامه نوین تحقیقاتی و تجاری بخش انرژی و برنامه توسعه تحقیقات آزمایشگاه آرگون، حمایت مالی شد. مقاله‌ای در همین مورد باعنوان «ساختار و دینامیک اورانیوم دی‌اکسید مذاب» ( Molten uranium dioxide structure and dynamics) در مجله علوم (Science magazine) به چاپ رسیده‌است.
جان پاریس عضو مشترک آزمایشگاه ملی بروکهاون و دانشگاه استونی بروک، گفت :«تیم ما قصد دارد تا به استفاده از فناوری‌های نوآورانه سینکروترون برای مطالعه مواد مذاب این‌چنینی، ادامه دهد. گام بعدی قرار دادن مواد مذاب تحت فشارهای جوی مختلف است که چنین اقدامی مستلزم اصلاح و ارتقا تجهیزات موجود در ای اس پی است.»
پاریس گفت این گروه از محققان که شامل همکارانی از بخش مواد بوده که تجهیزات مطالعه اورانیوم دی‌کسید را ساختند، در حال بحث پیرامون طراحی نسل بعدی تجهیزات لازم برای شناوری هستند که قابلیت نصب در مسیر پراش پودر اشعه ایکس را دارند.
پاریس افزود: «کارهای بسیاری برای انجام دادن وجود دارد. دانستن رفتار بسیاری از مواد دیگر در حالت ذوب از اهمیت بالایی برخوردار است. ایده‌های تئوری روش مناسبی هستند اما نظریه‌پردازان باید بدانند اتم‌ها در حالت مذاب و در نزدیک‌ترین حالت ممکن به شرایط واقعی، چه رفتار و واکنشی نسبت به سایر اتم‌ها از خود نشان می‌دهند.»
No tags for this post.
