p Através da nação, cientistas e engenheiros preocupados com o meio ambiente estão liderando uma nova geração de projetos de reatores nucleares. Eles veem a energia nuclear como uma forma limpa, fonte de energia livre de carbono junto com energia hidrelétrica, vento, e solar. p Vários dos inovadores, projetos de reatores de última geração são mais seguros, menor, modular, e mais móvel. Eles podem impulsionar voos espaciais, funcionam com combustível nuclear reciclado, e até atuar como geradores portáteis para resposta a desastres. Um design, reatores de sal fundido (MSRs), estão ganhando impulso na comunidade nuclear.

p Mas, antes que qualquer um desses novos projetos de reatores se tornem realidade, eles precisam passar por muitas rodadas de testes operacionais e de segurança.

p A árdua tarefa de melhoria e teste do reator ficou mais fácil, graças a uma inovação do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico (PNNL) que combina controle remoto, teste em tempo real e monitoramento contínuo de subprodutos de gás. Juntamente com um pacote de software voltado para operadores de fábrica, o desenvolvimento estabelece uma base para controle remoto, monitoramento quase instantâneo em uma nova era de design de reatores.

p "O monitoramento em tempo real é uma ferramenta valiosa, particularmente no desenvolvimento de reatores de próxima geração. Isso pode ajudar os designers de forma mais eficiente e eficaz a projetar e testar loops de fluxo, mecanismos, ou processos, "disse Amanda Lines, um químico PNNL. "Também, quando eles finalmente implantam seus sistemas de reator, isso dá aos operadores uma ferramenta para melhor compreender e controlar esses processos. "

p Uma receita química, apenas para trás

p Um subproduto fundamental do gás da geração de energia nuclear é o iodo, que é produzido em várias formas. Em reatores de sal fundido de combustível líquido, Os compostos de iodo seriam monitorados por meio da coleta de amostras em usinas de energia e da sua análise em um laboratório remoto. Este método é lento e caro - sem mencionar os desafios de segurança adicionais e a complexidade da análise de amostras radioativas em um laboratório. O monitoramento em tempo real não envolve interação humana direta com as amostras, e oferece um método menos arriscado, alternativa mais eficiente.

p "É uma verdadeira virada de jogo em termos das etapas que você deve seguir, e o cronograma para amostrar iodo e outras espécies químicas, "disse Lines.

p Produtos de fissão fora do gás são produzidos em todos os reatores nucleares. O gás iodo é uma preocupação particular porque é radiotóxico, pode facilmente vaporizar e, se liberado, fica no ar. A operação de reatores de sal fundido exigiria que o iodo fosse tratado e eliminado do sistema à medida que é produzido em tempo real. Isso não é necessário em reatores convencionais de água leve porque o iodo fica preso nas barras de combustível. Para habilitar a depuração em tempo real, Os operadores da planta do reator de sal fundido precisarão de informações contínuas sobre os níveis de iodo.

p Os processos existentes de rastreamento dos níveis de radioiodo são complexos e caros. Isso envolve desempacotar o comportamento químico em nível molecular, uma vez que o iodo pode se transformar continuamente ao se ligar a outros elementos, criando novas moléculas com propriedades diferentes. Isso seria como fazer um bolo de especiarias e depois pedir a alguém para descobrir cada ingrediente.

p Caça impressões digitais químicas

p A equipe de pesquisa concentrou seus esforços em almejar duas formas comuns de iodo - monocloreto de iodo e iodo elementar - e estabelecer métodos para quantificar cada uma. O objetivo era pesquisar as "impressões digitais" químicas para cada tipo de iodo produzido usando duas técnicas comuns de análise química - espectroscopia Raman e espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier.

p Embora as leituras de espectroscopia sejam úteis para os pesquisadores, era essencial converter esses dados em informações úteis para os operadores.

p "Queremos uma saída que seja facilmente compreensível, especialmente para alguém que não passou anos de sua vida olhando para dados de espectrometria, "disse Lines.

p Soluções de software para monitoramento de gás

p A equipe também desenvolveu um software que torna altamente sensível, leituras de luz espectroscópica existentes, tecnologia de prateleira e transforma esses dados em tempo real, informações úteis para os operadores da planta. Próximo, a equipe planeja pegar o que aprenderam com esses estudos e expandir para outros gases subprodutos.

p "Em última análise, essas são ferramentas que podem ajudar a expandir os esforços de pesquisa e desenvolvimento, particularmente em termos de projeto e teste de reatores de próxima geração. O monitoramento em tempo real pode permitir novos tipos de reatores, resolvendo problemas no front-end, "disse Sam Bryan, um companheiro de laboratório PNNL e químico.

p Compartilhando o conhecimento

p A equipe de pesquisa está baseada no Laboratório de Processamento Radioquímico do PNNL, uma instalação de pesquisa nuclear não reatora, e inclui:Amanda Lines, Sam Bryan, Tim J. Johnson, Heather Felmy, Kendall Hughey, Ashley Bradley, Russell Tonkyn, Thomas Blake, Andrew Clifford, Adan Schafer Medina, Richard Cox, e Jennifer Wilson.