استفاده از انرژی گداخت به واقعیت نزدیک‌تر شد!
مجله علمی ایلیاد - بهره‌برداری از گداخت هسته‌ای که تامین‌کننده‌ی انرژی خورشید و دیگر ستارگان است، می‌تواند در برآورده کردن نیاز زمین به انرژی کمک کند. این موضوع پس از اینکه محققین نشان دادند، می‌توانند با استفاده از دو نوع عکس‌برداری به ارزیابی ایمنی و قابلیت اعتماد قطعات مورد استفاده در دستگاه‌های انرژی گداخت کمک کنند، یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر شده است. دانشمندان دانشگاه سوانزی مرکز کولهام، برای انرژی گداخت، ایتر در فرانسه و موسسه‌ی فیزیک پلاسمای ماکس پلانک در آلمان، عکس‌برداری نوترونی و اشعه‌ی ایکس را ترکیب کرده و از آن برای آزمایش مقاومت قطعات استفاده می‌کنند.
آن‌ها دریافتند که هر دو روش داده‌های ارزشمندی تولید می‌کنند که می‌توان از آن‌ها در تولید اجزای دستگاه استفاده کرد. خورشید یکی از مثال‌های درخشان انرژی گداخت در عمل است. در مقادیر بسیار بالای فشار و درجه‌ی حرارت در مرکز خورشید، اتم‌ها به قدری سریع حرکت می‌کنند که با یکدیگر آمیزش پیدا کرده و مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می‌کنند. برای دهه‌ها، دانشمندان در پی نحوه‌ی بهره‌برداری از این منبع انرژی ایمن، خالی از کربن و بی‌انتها بوده‌اند.
یکی از موانع اصلی موجود، دماهای سرسام‌آوری است که اجزا در دستگاه‌های گداخت باید در برابر آن مقاومت کنند؛ دماهایی تا ۱۰ برابر گرمای موجود در مرکز خورشید. یکی از رویکردهای اصلی برای گداخت، محدودسازی مغناطیسی است که در آن راکتورهایی با قابلیت تحمل بالاترین اختلاف دمایی روی زمین و یا در جهان، مورد نیاز هستند. پلاسماها در این راکتور به دماهای ۱۵۰ میلیون درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسند در حالی که دمای پمپ‌های سرد آن تا دماهای ۲۶۹- درجه‌ی سانتی‌گراد پایین می‌آید.
بسیار حیاتی است که محققین بتوانند مقاومت اجزای راکتور را به‌صورت غیرمخرب در چنین محیطی مورد آزمون قرار دهند. گروه محققین بر روی یک جزء حیاتی تمرکز کرده‌اند که «تک‌بلوک» نامیده می‌شود و در واقع لوله‌ای است که خنک‌کننده‌ی راکتور را حمل می‌کند. این اولین بار است که از طرح تک‌بلوک جدید تنگستنی به وسیله‌ی پرتونگاری کامپیوتری عکس‌برداری می‌شود. دانشمندان از دستگاه‌های عکس‌برداری نوترونی «ISIS» و منبع «Muon» استفاده کرده‌اند.
دکتر «تریستینو مینیتی» از شورای علم و تکنولوژی، می‌گوید: «هر روشی دارای مزایا و معایب خاص خود است. مزیت عکس‌برداری نوترونی به نسبت اشعه‌ی ایکس این است که نوترون‌ها بسیار بیشتر در تنگستن نفوذ می‌کنند.» بنابراین امکان عکس‌برداری از نمونه‌هایی که حاوی مقادیر بالاتری تنگستن هستند، نیز وجود دارد. پرتونگاری نوترونی همچنین به ما اجازه می‌دهد تا به صورت غیرمخرب، تک‌بلوک را به صورت کامل بررسی کنیم و دیگر نیازی به تولید نمونه‌ی شاهد وجود ندارد.
دکتر «لیون ایوانز» از دانشکده‌ی مهندسی دانشگاه سوانزی، می‌گوید: «این کار اثباتی بر این نظریه است که هر دو نوع پرتونگاری، می‌توانند داده‌های ارزشمندی تولید کنند. در آینده این روش‌های تکمیلی را می‌توان هم برای تحقیق و توسعه در زمینه‌ی طراحی اجزای گداخت استفاده کرد و هم می‌توانند برای تضمین کیفیت ساخت این قطعات مفید باشند.»
مرحله‌ی بعدی تبدیل تصاویر سه‌بُعدی تولید شده با این روش قدرتمند به شبیه‌سازی‌های مهندسی با دقت بالا است. این روش که روش المان محدود بر پایه‌ی عکس‌برداری «IBFEM» نامیده می‌شود، ارزیابی مستقل عملکرد هر قطعه را ممکن می‌کند و انحرافات جزئی از طراحی در حین فرآیند ساخت را نیز مشخص می‌کند.
این مقاله با عنوان «مقایسه‌ی پرتونگاری نوترونی و اشعه ایکس برای سنجش کیفیت ساخت تک‌بلوک‌های تنگستنی در گداخت» توسط ایوانز و همکاران در مجله‌ی Fusion Engineering and Design به چاپ رسیده است.
نوشته: کوین سولیوان
ترجمه: امید محمدی – مجله علمی ایلیاد