Chip mniejszy od ludzkiego włosa przetrwał 800°C i napromieniowanie. To nadzieja dla reaktorów nowej generacji.
Nowoczesne reaktory jądrowe to środowiska skrajnie nieprzyjazne dla elektroniki: gorąco, ciśnienie i intensywne promieniowanie skutecznie niszczą większość urządzeń już po kilku chwilach działania. Tymczasem zaprezentowany przez zespół z Uniwersytetu Maine nowy chip nie tylko przetrwał takie warunki. Działał w nich aż przez 5 dni bez żadnych oznak degradacji.
Mały czujnik, wielka odporność
Testy przeprowadzono w Laboratorium Reaktorów Jądrowych Uniwersytetu Stanowego Ohio. Chip był wystawiony na temperatury rzędu 800°C i na promieniowanie równe temu, jakie panuje w aktywnym rdzeniu reaktora. Wszystkie egzemplarze, a było ich 7, zachowały swoją pełną sprawność.
Jak czytamy na łamach Gizmodo, celem zespołu badawczego było stworzenie czujnika, który można zainstalować we wnętrzu reaktorów nowej generacji, zwłaszcza w wysokotemperaturowych reaktorach gazowych, które do uzyskania większej wydajności i bezpieczeństwa wykorzystują hel oraz ceramikę. Ich problemem jest jednak to, iż dotychczasowa elektronika nie była w stanie przetrwać w tak ekstremalnych warunkach.
Nowy chip ma szansę to zmienić. Dzięki zastosowaniu elektrod na bazie platyny oraz osłon z tlenku glinu, sensor nie tylko znosi temperaturę, ale także skrajne promieniowanie. Przy tym wszystkim dokładnie i w czasie rzeczywistym mierzy najważniejsze parametry pracy reaktora. To pozwoli operatorom i inżynierom na bieżące reagowanie na wszelkie nieprawidłowości.
To nanotechnologia w służbie atomu
Każdy z czujników ma zaledwie 100 nanometrów grubości. To około tysiąc razy mniej niż średnica ludzkiego włosa. Tak mikroskopijne wymiary otwierają drzwi do zupełnie nowych zastosowań – od monitoringu w trudno dostępnych częściach reaktora, po integrację z materiałami strukturalnymi.
W ciągu dwóch lat prac nad projektem zespół z Maine wykorzystał ponad 20 lat doświadczenia w produkcji czujników do ekstremalnych zastosowań. Jak podkreślają naukowcy, nowa generacja sensorów może przełamać jedną z głównych barier, które do tej pory spowalniały rozwój bezpieczniejszej, bardziej wydajnej energetyki jądrowej.
Duży krok w stronę nowych reaktorów
Nowoczesne, kompaktowe i odporne na awarie reaktory IV generacji wymagają równie zaawansowanych narzędzi do nadzoru i kontroli. Nowy czujnik jest jednym z pierwszych elementów, które mogą faktycznie funkcjonować wewnątrz reaktora, a nie tylko w jego otoczeniu. To oznacza szansę na prawdziwie precyzyjne, ciągłe pomiary temperatury, ciśnienia i promieniowania bez konieczności przerw w pracy instalacji.
Zobacz także:
Rozwój tego typu rozwiązań może w dalszej perspektywie zwiększyć zaufanie do energii jądrowej jako czystego i przewidywalnego źródła energii. Oby tylko technologia została odpowiednio przetestowana i wdrożona do użytku. Bo jak to często bywa w przypadku tego rodzaju odkryć, od pierwszych testów do powszechnego użytkowania czasami mija bardzo długa i wyboista droga.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
