تصميم وتقييم السلامة لمفاعل الاندماج الياباني ديمو بواسطة المحاكاة النظامية

Nuclear fusion ・ DEMO reactor ・ TRACE ・ Vacuum Vessel ・ Thermal hydraulic analysis

نحن نعمل على تصميم السلامة والمحاكاة لمفاعلات الاندماج كمصدر للطاقة في الجيل القادم. وذلك عن طريق نمذجة المكونات الأمنية في هذه المفاعلات باستخدام رمز .ECART

وتتضمن السيناريوهات الممثلة لمفاعل ديمو الياباني (1) تسرباً عرضياً في الوعاء الفراغي، (2) انتقالات الضغط والحرارة في المفاعل، و (3) فقدان الطاقة في نظام إزالة الحرارة الباقية للوعاء الفراغي. ونكتسب فهمًا فيزيائيًا وراء هذه المحاكاة والحوادث، مما يزيد من ثقتنا في سلامة المفاعل.

البحث والتطوير لمحطة طاقة نووية عائمة في البحر

Floating Nuclear Power Plant・ Rocking ・ Surge ・ Heave ・ Reactor response evaluation

تُعتبر محطة الطاقة النووية العائمة في البحر واحدة من مفاهيم مفاعلات الطاقة النووية للجيل القادم، والتي يتم تطويرها في مشروع لمجلس التنافسية الياباني .NCOC

 نحن نقوم بنمذجة مكونات المفاعل باستخدام رمز ECART لمحاكاة استجابة المفاعل العائم للظروف الترددية والميل. بشكل خاص، نقوم بعرض محاكاة 5RWB في الشرط المقدر لظروف مختلفة من الرفع مع التغذية الحرارية-الهيدروليكية والرد النيوتروني (رد الفراغ). كما قمنا أيضًا بتطوير تدابير مضادة للتموج باستخدام عوائق مغمورة بالمحاكاة باستخدام ECART ومجسات لاكتساب الحركات المائجة.

تطوير تدابير لتحسين حدود التبريد

IVR, 3D printer, additive modeling, boiling cooling, critical heat flux

قمنا بتصنيع ألواح نقل الحرارة المسامية من سبائك مصممة خصيصًا لتتحمل الأحمال الحرارية الضخمة التي تولدها مفاعلات الطاقة النووية ومفاعلات الاندماج والليزرات عالية القدرة عن طريق طابعات ثلاثية الأبعاد، وقد تم تقييم أدائها من خلال التجارب والتحليلات. أظهرت الدراسات الحديثة أنه يمكن تحسين حدود التبريد بشكل أكبر من خلال تثبيت الهيكل.

تطوير طريقة للتحكم في القطرات الدقيقة الحجم

Micro Channel ・ Computational Fluid Dynamics・ Micro Droplet Control

نحن نعمل على تطوير طريقة للتحكم في القطرات على نطاق ميكرو متري لتفاعلات كيميائية أقل ضررًا للمواد الإشعاعية. هناك حاجة للتحكم في فصل القطرات واندماجها وسلوك تكوينها على نطاق أصغر. في هذه الدراسة، تم تحقيق توليد القطرات على نطاق ميكرون واحد (عدة ميكرومترات) من خلال المحاكاة باستخدام الديناميكا الحسابية والتجارب.

تطوير التحليل الحراري الهيدروليكي متعدد الأبعاد (توضيح آلية تدرج درجة الحرارة)

Fuel pool, PIV, temperature stratification, simulation

نحن نقوم بدراسة آلية التدرج الحراري في بركة تخزين الوقود المستهلك للتعامل مع انقطاع الطاقة على المدى الطويل. عند حدوث التدرج الحراري، يصبح تبخر مياه التبريد ملحوظًا، مما قد يؤدي إلى تدهور بيئة العمل. لذلك، نحن نحاول منع انخفاض مستوى الماء باستخدام طرق مثل وضع طبقة من الزيت على سطح الماء. في تجاربنا، نستخدم تقنية تصوير الجسيمات بالفلور والتصوير الحراري لتحليل تغيرات درجة حرارة الخزان وسرعة تدفق السوائل.

دراسة ومحاكاة التموج
(محطة طاقة نووية عائمة)

TRACE, Dam Break, Floating nuclear power station, Simulation, CFD, Sloshing

نحن نقوم بدراسة ديناميكيات تدفق السوائل، مثل التموج في بركة مياه في محطة طاقة نووية عائمة عند تعرضها للاهتزاز بسبب الأمواج العالية. تتمتع المحطات النووية العائمة بميزة توليد الطاقة في مناطق بعيدة عن المدن الحضرية. بالإضافة إلى ذلك، نقلها إلى موقع بعيد في حال تم اكتشاف مخاطر تضاريسية مثل البراكين البحرية. تتم محاكاة التموج باستخدام رمز تحليل النظام والديناميكا الحسابية للسوائل للتحقق منها ضد النتائج التجريبية لضمان سلامة محطات الطاقة النووية العائمة.

تطوير طريقة لفحص هيكل المفاعل الداخلي من خارج الوعاء باستخدام مجموعة موجات فوق صوتية مرتبة

Experiment, Analysis, Ultrasonic phased array, Nondestructive inspection, Deep learning

نحن نعمل على تطوير طريقة لفحص هيكل المفاعل الداخلي دون فتح الوعاء، باستخدام مجموعة موجات فوق صوتية. سيساهم هذا في تحسين صيانة المعدات المثبتة في الصوديوم، وتقصير وقت الفحص، وتقليل الحمل على الهياكل الداخلية للمفاعل.

تطوير طريقة صيانة توقعيه بدون تلامس باستخدام قياس الليزر لآلات الدوران

Experiment, Analysis, Laser Displacement Transducer, Non-contact Predictive Maintenance Method, Deep Learning

نحن نعمل على تطوير طريقة لتشخيص الحاجة لصيانة للآلات الدوارة مثل التوربينات المستخدمة في محطات الطاقة باستخدام أجهزة قياس الانحراف بالليزر بدون تلامس وباستخدام التعلم الآلي. يمكن للقياس بدون تلامس أن يقلل من التكلفة والجهد اللازمين للتركيب والصيانة. نظرًا لأن البيانات عرضة للشوشرة، يمكن تحليلها باستخدام تعلم التصنيف والتعلم العميق للآلة للتنبؤ بالأعطال.

تطوير طريقة لقياس للحرارة والسرعة بشكل متزامن باستخدام مقياس حراري بالألياف البصرية

Experiment, Fiber-optic thermometer, Velocity field measurement

نحن نقوم بتطوير طريقة لقياس كل من حقول الحرارة والسرعة بدقة زمنية ومكانية عالية باستخدام ميزان حراري بالألياف البصرية في نفس الجهاز. من خلال التسخين النبضي للألياف البصرية المطلية بالذهب، يمكننا قياس حقول الحرارة والسرعة بشكل متزامن من خلال ترابط التغير الزمني لسرعة التدفق والحرارة.

تطوير نظام قياس حقل الحرارة والسرعة باستخدام تقنيات VIP  و FIL

Experiment, Analysis, Computational Fluid Dynamics

نحن نقوم بتطوير نماذج لمحاكاة الديناميكا الحرارية الحسابية لفهم أفضل ظواهر التدرج الحراري في برك الوقود المستهلك لمحطات الطاقة النووية عبر قياس حقول الحرارة والسرعة.

تطوير طريقة كشف تسرب الصوديوم بناءً على الذكاء الاصطناعي للمفاعلات السريعة باستخدام تقنيات التعلم الآلي

Macine Learning・Experiment・Analysis・Predictive Maintenance

نحن نقوم بتطوير تقنية للاكتشاف المبكر لتسرب الصوديوم في مولدات البخار للمفاعلات السريعة. في هذه الدراسة، يتم إنتاج فقاعات في حلقة تحاكي مولد بخار، ويتم استخدام الليزرات والمسرعات من خارج الوعاء لاكتشاف حدوث حادث في مرحلة مبكرة.

تطوير خوارزمية لدراسة كيفية إعادة تجديد الوقود المستهلك.

Macine Learning・Analysis・Mathematical　Algorithm

نحن نعمل على تطوير خوارزمية لدراسة كيفية إعادة تجديد الوقود باستخدام التعلم التعزيزي والبرمجة الخطية. يتم تسخين الوقود بواسطة الحرارة التي ينتجها التحلل، لذا يتم وضعه في بركة ماء ليتم تبريده. ومن أجل تحسين عملية التبريد في البركة، نقوم بتصميم الوقود بحيث لا يتم تجديده إذا كان له حرارة تحلل عالية.

تطوير قنوات دقيقة لمعالجة المواد الإشعاعية

Experiment・Microreactor・Simulation

نحن نقوم بتطوير تقنية توليد القطرات بمقياس بضع مايكرو ميترات في مفاعل متناهي الصغر. في عملية إعادة معالجة الوقود النووي، من المهم الحصول على بيانات معدل تفاعل كيميائي مثل استخراج المذيبات. عند التعامل مع محاليل مشعة بشكل كبير، يمكن استخدام مفاعل متناهي الصغر للحصول على معاملات الانتقال وبيانات أخرى لأغراض التصميم بطريقة آمنة وفعالة.

تطوير أجهزة استشعار الجيل القادم باستخدام كيمياء المواد.

Experiment・Curie Temperature・PTC Material・Sensor

نحن نقوم بتطوير مقاومات حرارية معاملة مع الإشعاع كوسيلة جديدة لقياس درجة حرارة وسيط التبريد في المفاعل النووي. في هذا البحث، نعمل على تطوير مقاومات حرارية معاملة مع الإشعاع ذات درجة حرارة عالية عن طريق إضافة مواد جديدة إلى المواد الموجودة بالفعل في المقاومات الحرارية.

تطوير صفائح نقل الحرارة عالية الأداء باستخدام تقنية التصنيع بالطباعة الثلاثية الأبعاد.

Experiment・IVR・3D Printer・CHF

نحن نقوم بتطور استخدامات الطابعات ثلاثية الأبعاد لإنشاء صفائح نقل الحرارة المسامية مصنوعة من سبائك بأشكال خاصة تتحمل الأحمال الحرارية الهائلة التي تولدها المفاعلات النووية، ومفاعلات الاندماج، والليزرات عالية الطاقة، ونقوم بتقييم أدائها من خلال التجارب.

دراسة التبريد النهائي والغليان

Experiment・Image Analysis・CHF・Computational Fluid Dynamics

عن طريق تحليل نمو وتدفق الفقاعات في الصور، يمكننا العثور على الهيكل الأمثل لتصميم المفاعل. باستيعاب حركة الفقاعات بدقة، يمكن فهم النقطة التي يتوقف فيها الماء عن التبريد واستخدام هذه المعلومات في تحسين التصميم.

استخدام النمذجة ثلاثية الأبعاد

3D printer・Digital Twin・Scale Effect・Topology Optimization

نحن نقوم بتطوير تقنية التوأم الرقمي التي تجمع بين طابعات ثلاثية الأبعاد والقياس والتحكم المتكاملين، بالإضافة الى المحاكاة. تُستخدم الطابعة ثلاثية الأبعاد كبديل للقوالب والحاويات الأخرى. ويُشير التوأم الرقمي في هذا البحث إلى نظام يجعل التجارب والتحليل متوافقين مع تصميم واحد فقط.

التحكم في تبخر مياه حوض الوقود

Experiment・Safety Measure・Spent Fuel Pool

نحن نبتكر ونقوم بتجارب لطريقة للتحكم في تبخر مياه التبريد في حوض وقود المفاعل. عن طريق تطوير إجراءات لتقليل تبخر الماء تلقائيًا وكبح ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة في حال فقدان إمدادات الطاقة، كما في حادث محطة فوكوشيما دايتشي للطاقة النووية.

تطوير طرق لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مصدر للموارد

Electrochemistry・Catalyst・Organic Synthesis

نحن نطور محفزات لإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون إلى موارد قيمة وضرورية (مثل الإيثيلين). يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون أيضًا للتخزين تحت الأرض في عمق كبير لمنع الاحتباس الحراري.

تطوير طرق لتشخيص حالة المفاعل من خلال تحليل السلاسل الزمنية

Noise Analysis・Macine Learning・Plant Condition Diagnosis・Predictive Maintenance

نحن نحاول تطوير طرق تمكننا من التنبؤ بالشذوذ في اداء المفاعل خلال ادق الإشارات. يمكن استخدام التعلم العميق وتحليل السلاسل الزمنية لتحديد حالة المفاعل من خلال الاهتزازات الدقيقة التي قد تبدو كضوضاء.