نیروگاه‌‌های هسته‌‌ای ایمن‌تر در راه هستند

به گزارش گروه اجتماعی برنا؛ برای مهار میزان کربن منتشرشده در انمسفر نیاز به سبدی متنوع از فناوری‌‌های انرژی سبز و پاک خواهیم داشت. یکی از این فناوری‌‌ها راکتورهای شکافت هسته‌‌ای هستند که با اینکه هیچ‌‌گونه کربنی در فضا منتشر نمی‌‌کنند، اما وقوع چندین سانحه و فاجعه‌‌ی هسته‌‌ای باعث شد که این روزها در فهرست فناوری‌‌های پرریسک جای گیرند. اما شاید این ریسک قابل‌‌کاهش باشد.

راکتورهای تجاری ما برای دهه‌‌ها از یک نوع سوخت استفاده می‌‌کرده‌‌اند: قرص‌‌های کوچکی از دی‌‌اکسید اورانیوم که درون میله‌‌های استوانه‌‌ای از جنس آلیاژ زیرکونیوم قرار می‌‌گیرند. نوترون‌‌های تولید‌‌شده درنتیجه‌‌ی شکافت هسته‌‌ای درون قرص‌‌ها به‌‌آسانی از درون میله‌‌های زیرکونیومی قرارگرفته زیر آب عبور می‌کنند و بدین‌‌ترتیب انرژی حرارتی لازم برای تولید الکتریسته ازطریق یک واکنش پایدار هسته‌‌ای فراهم می‌‌شود.

مشکل اینجا است که چنانچه دمای زیرکونیوم بیش‌ از اندازه بالا برود، می‌‌تواند منجربه واکنش آن با آب و تولید هیدروژن شود. هیدروژن گازی اشتعال‌‌پذیر با خطر ایجاد انفجار است. این همان عاملی است که گمان می‌‌رود منجربه بروز انفجار و ذوب بخشی از راکتور تری مایل آیلند (Three Mile Island) در ایالات متحده در سال ۱۹۷۹ و نیز انفجار راکتور و نشت مواد رادیواکتیو در فوکوشیمای ژاپن در سال ۲۰۱۱ شده باشد. گفتنی است که انفجار راکتور چرنوبیل در سال ۱۹۸۶ برخلاف موارد یادشده، به‌‌ ضعف طراحی و عملکرد معیوب راکتور نسبت داده می‌‌شود.

سازندگانی نظیر وستینگ‌‌هاوس الکتریک (Westinghouse Electric) و فارماتوم (Framatome) درحال توسعه‌‌ی انواع جدیدی از سوخت‌‌های هسته‌‌ای مقاوم‌‌به انفجار هستند که احتمال افزایش بیش‌ از حد دما یا تولید گاز هیدروژن در آن‌‌ها نزدیک به صفر است. در برخی موارد، میله‌‌های زیرکونیوم با لایه‌‌ای از این نوع مواد پوشش داده می‌‌شود تا میزان واکنش‌‌پذیری به حداقل برسد.

در موارد دیگر نیز، زیرکونیوم و حتی دی‌‌اکسید اورانیوم توسط مواد دیگری جایگزین می‌‌شود. این پیکربندی جدید قابلیت آن را دارد که با کمترین میزان تغییرات حتی درمورد راکتورهای فعلی پیاده‌‌سازی شود. البته رسیدن به چنین چشم‌‌اندازی در دهه‌‌ی بعدی قابل‌‌تصور است. طی آزمایش‌‌های واقعی این مواد درون راکتورهای در حال کار می‌‌توان نسبت‌‌به موفقیت‌‌آمیز بودن این روش‌‌ها و رضایت اپراتورها اطمینان حاصل کرد. همچنین این سوخت‌‌های جدید می‌‌توانند در افزایش توجیه‌‌پذیری اقتصادی نیروگاه‌‌های هسته‌‌ای مؤثر باشند. چنین موضوعی باتوجه به روند نزولی هزینه‌‌های انواع دیگر از انرژی‌‌های پاک نظیر بادی و خورشیدی می‌تواند خبری مسرت‌بخش برای سرمایه‌گذاران انرژی هسته‌ای باشد.

گرچه روند توسعه‌‌ی نیروگاه‌‌های هسته‌‌ای در کشورهایی نظیر ایالات متحده و آلمان تقریبا متوقف شده است؛ اما کشورهایی نظیر چین و روسیه همچنان باجدیت در این صنعت فعال هستند. چنین بازارهایی می‌‌تواند هدف مناسبی برای سازندگان این سوخت‌‌های جدید باشند.

روسیه از روش‌‌های دیگری نیز برای افزایش ایمنی تجهیزات خود بهره می‌‌برد. شرکت دولتی «رستم» نیروگاه‌‌های تازه‌‌ای در خاک این کشور و خارج از آن بهره‌‌برداری کرده است که به سیستم‌‌های ایمنی پسیو جدیدتری مجهز شده‌‌اند. این سیستم‌‌ها می‌‌توانند درصورت قطع برق سراسری یا نقص در سیستم سیرکولاسیون خنک‌‌کننده، مانع از بروز هرگونه مازاد حرارتی در راکتور شوند. وستیگ‌‌هاوس و شرکت‌‌های دیگر نیز از این سازوکارهای ایمنی انفعالی در طراحی‌‌های تازه‌‌ی خود نیز بهره برده‌‌اند.

سازندگان همچنین درحال کار با مدل‌‌های نسل چهارمی دیگری هستند که از سدیم مایع و نمک مذاب به‌‌جای آب استفاده می‌‌کنند. این مواد جدید درکنار قابلیت هدایت حرارتی مناسب می‌‌توانند ریسک تولید هیدروژن را در هسته نیز به صفر برسانند. پیش‌‌تر نیز چین طی گزارشی از تصمیم خود مبنی‌‌بر وارد مدارکردن یک نیروگاه هسته‌‌ای با خنک‌‌کننده‌‌ی هلیومی طی سال جاری میلادی خبر داد.

نبود یک منبع زمین‌‌شناسی دائمی برای سوخت‌‌های هسته‌‌ای در ایالات متحده باعث شده که رشد صنعت هسته‌‌ای در این کشور با یک مانع مهم مواجه شود. اما رویکردهای سیاسی در حال تغییر است. در بهار گذشته، ۱۲ تن از نمایندگان پارلمان ایالات متحده تدابیر جدیدی برای صدور مجدد مجوز سایت ضایعات هسته‌‌ای کوه یوکا در نوادا پیشنهاد دادند. این سایت از سال ۱۸۹۷ تاکنون به‌‌عنوان انبار اصلی زباله‌‌های هسته‌‌ای کشور شناخته می‌‌شود. در همین حال، سناتور لیزا مورکوفسکی از آلاسکا از طرح راکتورهای ماژولار و بسیار کوچکی که در آزمایشگاه ملی آیداهو در حال توسعه هستند، حمایت کرده است. همچنین گروهی از ایالت‌های نواحی غربی آمریکا از توافق اولیه برای خرید چندین دستگاه از راکتورهای ماژولار شرکت NuScale Powerدر ایالت اورگن خبر داده‌‌اند. با این تفاصیل، به‌‌نظر می‌‌رسد سوخت‌‌های بهینه‌‌شده و توسعه‌‌ی راکتورهای کوچک می‌‌توانند نمایانگر چشم‌‌انداز مناسبی جهت تولد دوباره‌‌ی صنایع هسته‌‌ای جهان باشند.