חזון: כורים גרעיניים קטנים במיוחד, שיפעלו במשך 30 שנים ללא צורך בתדלוק או תחזוקה ויחסכו פליטה של אדי סולר רעילים, יספקו חום וחשמל לעיירות קטנות באמריקה
מאת דון סטובר
חברת טושיבה, שנודעת בעיקר כיצרנית של אלקטרוניקה בידורית, מציעה כעת את הכורים הגרעיניים הקטנים ביותר בעולם. גובהו של הכור, המכונה 4S [ראשי תיבות של Super Safe, Small and Simple], הוא כשני מטרים והוא ייאטם בכספת בטון בעומק של כשלושים מטרים מתחת לפני הקרקע. הכור מכונה גם “סוללה גרעינית” משום שהוא פועל במשך 30 שנים ללא צורך בתדלוק.
הסוד מאחורי יכולתו של הכור המוצע לפעול ללא צורך בתחזוקה טמון במערכת הקירור שלו. במרבית הכורים הגרעינים שפועלים בארה”ב נעשה שימוש במים בלחץ, אך בכור 4S משמש נתרן מותך כנוזל קירור. מאחר והנתרן הוא מתכת, ניתן לסחרר אותו בכור בעזרת משאבות אלקטרו-מגנטיות – ולחסוך חלקים נעים שזקוקים לתיקונים.
מכשולים
מבין למעלה מ-400 הכורים האטומיים בגודל מלא שפועלים ברחבי העולם, רק שניים מקוררים כיום בנתרן. אחד החששות הוא שאם הנתרן יבוא במגע עם מים, יתרחש פיצוץ. שאלה נוספת היא אם ניתן יהיה להפעיל את הכור בבטחה במשך 30 שנים ללא צורך בבדיקות או תיקונים. אם בכל זאת תידרש תחזוקה, יהיה צורך לשלות את הכור מהאדמה ולשלוח אותו למפעל ביפאן.
צפי
בטושיבה מקווים להתקין כור 4S ראשון בגלנה, אלסקה [700 תושבים] בשנת 2012. כיום משלמים התושבים של העיירה המרוחקת 45 סנטים לקילו-ואט תמורת חשמל שמופק מסולר. החשמל שיופק בכור 4S אמור לעלות מחצית מסכום זה.
9 תגובות
למעשה הסיליקון הוא חומר מאוד זול! ההקטנה היא זו שמאפשרת הגדלת המהירות והיעילות של המעבד, ככל שהמרחק בין מרכבי המעבד קטן יותר יש צורך בפחות אנרגיה ובפחות זמן , כדי לתקשר בין החלקים.
מעבד גדול באותה ארכיטקטורה לעולם לא היה משיג את אות איכות מהירות ויעילות
אני זוכר שלפני שנה, אולי פחות, קראתי כתבה על פיתוח של IBM, על כך שהם פיתחו דבק שמוליך חום הרבה יותר טוב, כך שאפשר להדביק את הסנפירים (צלעות קירור) ולגרום להולכה יותר טובה.
בנוסף יש מערכות קירור שמבוססות על מים, שמקררות יותר טוב.
ואם לא, תמיד אפשר להשליך את המעבד לכוס עם חנקן נוזלי ונפתרו בעיות הקירור…
לגבי מעבר החום ופיתוח שיטות חדשות, בגדול יש שלושה מנגנונים של מעברי חום:
הולכה כמו בין שני מוצקים (בין המעבד לסנפירים), הסעה באמצעות פלואיד (בין הסנפירים לאוויר) וקרינה (שזה בטמפ’ ממש גבוהות, אז לא רלוונטי).
מעבר החום בהולכה תלוי בשני דברים: שטח הפנים בין שני החומרים ומקדמי מעבר החום בהולכה שלהם.
בעבר החום בהסעה תלוי בעיקר במקדם ההסעה, המקדם הזה מתחשב בין היתר בגיאומטריה של המעבר החום, נגיד ואנחנו משתמשים בסנפירים גלילים כלומר עמודים עגולים. אם נסדר אותם על לוח שחמט, אנחנו יכולים לשים סנפיר על כל משבצת (שחור ולבן) או על צבע מסויים (רק שחור). בין שני המקרים יהיה שוני במקדם מעבר החום.
לכן, כדי לפתור את הבעיה, אפשר לחפש בשלושה תחומים: הראשון הוא חומרים חדשים בעלי הולכה תרמית יותר טובה, השנייה לחפש קונפיגורציות חדשות לסדר את הסנפירים ואת הצורה שלהם, והשלישית היא לעבור למחשבים ביולוגים או כל טכנולוגיה אחרת שלא פולטת כ”כ הרבה חום…
1. למארז של המחשב תפקיד מאד חשוב בקירור, שווה להשקיע במארז איכותי מאלומוניום (מאפשר פיזור חום יעיל יותר החוצה) בעל גוף רחב ושני מאווררים 120 מ"מ אחד שמושך אוויר מקדימה והשני שמוציא אוויר חם מאחור.
2. שווה לבדוק גם אפשרות של קירור מים למחשב (מערכת סגורה כמובן) יש הרבה חנויות מחשבים שאפשר להשיג בהן ציוד כזה והקירור בעזרת מים נחשב טוב באופן משמעותי לעומת קירור אוויר, וגם כאן כדאי השקיע במשהו איכותי ולא צעצוע.
שיהיה בהצלחה, דוויד בן גוריון היה גאה בך (הפרחת הנגב)
צודק, ואין מה לעשות נגדו (חוץ מלגור בקוטב בלי מאוורר או בטונגה ללא מחשב…)
מאוור עושה רעש וזה מרגיז.
עמי,
יש מאווררי מעבדים יותר רציניים שתוכל להתקין במחשב שלך ולמנוע את קריסתו כתוצאה מחימום המעבד.
נסה להתעניין אצל איש המחשבים שלך, ואם לא תצלח דרכך, אמסור לך שם שיוכל לעזור לך.
אכן יש בעיה בפיזור החום של מעבדים והיא נובעת מצפיפות המעגלים (הגודל הזעיר) וממהירות המיתוג (המהירות של המעבד).
מעניין. תודה.
נראה שתחום הקרור צריך לעבור מהפך טכנולוגי כי הוא בסיסי מאוד לכל התהליכים כולם. המחשב שלי נכבה מדי פעם (אני גר בנגב כיום) וזאת כתוצאה מחום. צלעות הקרור של המעבד לא עושות עבודה מספיק טובה. זהו קרור חצי פאסיבי שכן על הצלעות הללו מותקן ונטילטור שמזרים עלייהם את האויר שיקח מהן את החום. החצי פאסיביות היא במעבר החום האיטי יחסית מהמעבד לצלעות.
אני לפעמים חושב על זה שהיום בעולם שבו הכל ממוזער, אנחנו למעשה יוצרים תנורים קטנים ובכך מפספסים לא מעט מהיעילות שלהם. מה היה קורה אם במקום המעבד הקטן שלי של כמה ס"מ בלבד, היה לי את אותו מעבד בעל אותו כח חישוב, על לוח גדול ומקביל לכל לוח האם? זה היה לוקח מקום, אבל הקרור הפאסיבי היה יעיל הרבה יותר. ומה אכפת לי אם יוצב עוד לוח בתוך הקופסה הזו?
אני מניח שיש גם בעייתיות של חומר יקר (סיליקון) שאותו קשה לפרוס בצורה מאוד מאוד דקה על מנת להרחיב את שטח הפנים לצרכי פליטת חום, תוך שמירה על יעילות החישוב.
הכתבה מעניינת ומאירת עיניים,
שבת שלום לכולם,
עמי בכר
לעמי בכר
הכור לא יכול להיות אטום לחלוטין כיוון שהוא צריך לפלוט את החום. צנרת הקרור של הנתרן הנוזלי חייבת, לכן, להיות מחוץ למעטפת הבטון או בתוך הבטון אך סמוך לשטח הפנים החיצוני. באיזורים קרים, כפי שדווח בכתבה- באלסקה למשל, ניתן יהיה, כנראה, להסתפק בקירור אויר ואולם, באיזורים חמים יותר לא ניתן להסתפק בקרור אויר ויהיה צורך בקרור מיים.
עניין הנתרן והמים נשמע לי קצת מטופש. לאטום משהו לשלושים שנה זה לא כזה סיפור מסובך. הקפסולה החיצונית של המתקן תהיה עטופה בשכבת בטון עבה מאוד ואת זה ניתן להקיף בשכבה של פלסטיק. אין סכנה שמים יחדרו לדבר כזה במליון השנים הקרובות, גם את תהיה שם רעידת אדמה. שנית את טכנולוגיית הקרור יש לשפר ולקדם בדיוק כדי ללמוד כיצד להמנע מהצורך שבשימוש במים. אנחנו זוכרים גם שבמתקנים שמקוררים על ידי מים, אותם מים יוצאים אל הים ומזהמים אותו בחום! החום הזה מתפזר אמנם אבל זה בכל זאת זהום. גם אור, אגב, הוא זהום (למשל המנורות על הטיילות למינייהן משפיעים קשות על תמותה גדולה מאוד של צבי ים שבוקעים ורצים אל הטיילת במקום לאור הירח שמשתקף מהים).
אנרגיה אטומית נשמעת לי אופציה לאנרגיה ירוקה.