Mỹ tìm cảm hứng từ thiên nhiên để thiết kế nhiên liệu hạt nhân thế hệ tiếp theo

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho (INL) đang tiên phong một phương pháp thiết kế nhiên liệu hạt nhân mới bằng cách lấy cảm hứng từ toán học tự nhiên, cụ thể là các bề mặt tối thiểu tuần hoàn ba chiều (TPMS). Những cấu trúc lưới phức tạp và lặp lại này, vốn xuất hiện tự nhiên trên cánh bướm và vỏ nhím biển, mang lại hình học cực kỳ hiệu quả có thể cải thiện truyền nhiệt trong nhiên liệu hạt nhân. Ý tưởng của INL, gọi là Lưới Nhiên liệu Hạt nhân Đan xen cho Trao đổi Nhiệt Nâng cao (INFLUX), thay thế các thanh nhiên liệu hình trụ rắn truyền thống bằng một lưới dựa trên TPMS. Thiết kế này tăng diện tích tiếp xúc với chất làm mát, cho phép loại bỏ nhiệt hiệu quả hơn và có thể dẫn đến các lò phản ứng hạt nhân an toàn hơn, nhỏ gọn hơn và hiệu suất cao hơn. Các thử nghiệm gần đây trong phòng thí nghiệm với các mô hình dẫn điện in 3D của lưới INFLUX đã chứng minh rằng hình học TPMS truyền nhiệt hiệu quả gấp khoảng ba lần so với các thanh nhiên liệu thông thường. Sự cải tiến này có thể cho phép nhiên liệu mỏng hơn, nhiệt độ vận hành thấp hơn và giảm căng thẳng nhiệt, nâng cao hiệu suất và kinh tế của lò phản ứng. Tuy nhiên, vẫn còn những thách thức trong sản xuất do...