چین و ساخت نخستین راکتور هسته‌ای بدون آب جهان

نمونه اولیه راکتور هسته ای نمک مذاب که به جای اورانیوم با توریوم مایع کار می کند، انتظار می رود گزینه ای ایمن‌تر نسبت به راکتورهای سنتی باشد.

موبنا؛ محمدمهدی حیدرپور – بنابر گزارشی که به تازگی در نشریه South China Morning منتشر شده است، دانشمندان چینی از طرح های جدید برای تولید یک راکتور هسته ای تجربی و در نوع خود اولین که برای خنک‌سازی به آب نیاز ندارد، رونمایی کرده اند.

 

نمونه اولیه راکتور هسته ای نمک مذاب که به جای اورانیوم با توریوم مایع کار می کند، انتظار می رود گزینه ای ایمن‌تر نسبت به راکتورهای سنتی باشد زیرا توریوم هنگام قرارگیری در معرض هوا به سرعت سرد و جامد می شود. بر همین اساس، هر گونه نشت احتمالی موجب پرتوافشانی کمتر به محیط اطراف در مقایسه با نشت از راکتورهای سنتی می شود.

انتظار می رود نمونه اولیه این راکتور جدید در ماه آینده تکمیل شده و نخستین آزمایشات نیز از ماه سپتامبر آغاز شوند.

از آنجایی که این راکتور به آب نیاز ندارد می توان از آن در مناطق بیابانی استفاده کرد. مکانی که برای ساخت نخستین راکتور تجاری از این نوع تا سال 2030 در نظر گرفته شده است، شهر کویری وووی (Wuwei) است. دولت چین ساخت تعداد بیشتری از این راکتورها در بیابان ها و دشت های کم جمعیت غرب چین و همچنین در 30 کشور حاضر در طرح ابتکاری کمربند و جاده – یک برنامه سرمایه گذاری جهانی که شامل سرمایه گذاری چین در زیرساخت های 70 کشور می شود – را برنامه ریزی کرده است.

دولت چین صادرات انرژی هسته ای را به عنوان بخشی کلیدی از طرح کمربند و جاده مد نظر قرار داده اند.

توریوم – فلزی نقره ای و رادیواکتیو – گزینه ای بسیار ارزان‌تر و فراوان‌تر نسبت به اورانیوم است و به راحتی نمی توان از آن برای ساخت سلاح هسته ای استفاده کرد. به گفته تیم توسعه دهنده از موسسه فیزیک کاربردی شانگهای، این راکتور جدید بخشی از برنامه دولت برای تبدیل کردن چین به کشوری با انتشار کربن خنثی تا سال 2060 است. بنابر گزارش سال 2019 گروه رودیم مستقر در آمریکا، چین در حال حاضر سهمی 27 درصدی در انتشار کل کربن جهان دارد که بیشترین میزان از یک کشور مستقل و بیشتر از مجموع کل کشورهای در حال توسعه جهان است.

به گفته کارشناسان چینی، راکتورهای اندازه کوچک از منظر کارایی، انعطاف‌پذیری و اقتصادی دارای مزیت های قابل توجهی هستند و می توانند نقشی کلیدی در گذار به انرژی پاک در آینده داشته باشند. انتظار می رود که راکتورهای اندازه کوچک طی چند سال آینده به صورت گسترده مورد استفاده قرار بگیرند.

به جای استفاده از میله های سوخت، توریوم پیش از ارسال به محفظه راکتور نمک مذاب در دمای بیش از 1,112 فارنهایت (600 درجه سلسیوس) به نمک فلوراید مایع تبدیل می شود. زمانی که با نوترون های پر انرژی بمباران می شود، اتم های توریوم شکافته شده و انرژی و حتی نوترون های بیشتر را طی فرآیندی به نام شکافت هسته ای آزاد می کنند. این موجب آغاز یک واکنش زنجیره ای شده که گرما را در ترکیب توریوم-نمک آزاد کرده که سپس به محفظه دوم راکتور، جایی که انرژی اضافی استخراج و به برق تبدیل می شود، ارسال می شود.

تقریبا تمام توریومی که استخراج می شود از نوع توریوم-232 است که ایزوتوپ مورد استفاده در واکنش های هسته ای محسوب می شود. در مقابل، فقط دو تا سه درصد از کل اورانیوم استخراج شده از نوع اورانیوم-235 قابل شکافت مورد استفاده در راکتورهای هسته ای سنتی است. از این رو، توریوم به عنوان یک منبع انرژی فراوان‌تر شناخته می شود.

فواید توریوم به همین جا ختم نمی شوند. مواد زائد حاصل از واکنش های هسته ای اورانیوم-235 تا 10 هزار سال همچنان بسیار رادیواکتیو باقی می مانند و شامل پلوتونیوم-239، یک ماده کلیدی در تولید سلاح های هسته ای، می شوند. ضایعات هسته ای سنتی باید در مخازن سربی نگهداری شوند، در تاسیساتی ایمن قرار بگیرند و به طور منظم بررسی شوند تا در اختیار افراد نامناسب قرار نگیرند. در مقابل، اورانیوم-233 محصول جانبی اصلی یک واکنش هسته ای توریوم است که می تواند در واکنش های دیگر بازیافت شود و برخی محصولات جانبی دیگر با میانگین “نیمهعمر” (مدت زمانی که طول می کشد تا نیمی از اتم های رادیواکتیو یک ماده رو به زوال رفته و به وضعیت غیررادیواکتیو درآید) فقط 500 سال شکل می گیرند.

پس از آزمایش نمونه اولیه 2 گیگاواتی در ماه سپتامبر، چین ساخت نخستین راکتور توریوم تجاری را برنامه ریزی کرده است. با درازای 3 متر و پهنای 2.5 متر، پژوهشگران مدعی هستند این راکتور قادر به تولید 100 مگاوات برق خواهد بود که می تواند برق مورد نیاز 100 هزار نفر را تامین کند. این راکتور باید با تجهیزات دیگر مانند توربین های بخار همراه شود تا برق قابل استفاده را تولید کند.

مفهوم راکتور نمک مذاب برای نخستین بار در سال 1946 و به عنوان بخشی از طرح پیشین نیروی هوایی آمریکا برای ساخت یک جت فراصوت که از انرژی هسته ای نیرو می گرفت، مطرح شد. با این وجود، آزمایشات با مشکلات بسیار زیادی مواجه شدند و این پروژه در سال 1954 کنار گذاشته شد.

از آن زمان، گروه های مختلفی تلاش کرده اند تا راکتورهای نمک مذاب قابل استفاده تولید کنند اما رادیواکتیویته ضعیف توریوم موجب می شود رسیدن واکنش های شکافتی به سطوح پایدار بدون افزودن اورانیوم بسیار دشوار باشد.

نسل بعدی فناوری راکتور نمک مذاب توسط چندین شرکت و کشور دیگر نیز در حال توسعه است که از آن جمله می توان به پروژه ناتریوم اشاره کرد. بر اساس این پروژه، ساخت یک نیروگاه در وایوومینگ، آمریکا برنامه ریزی شده است و از پشتیبانی مالی بیل گیتس و وارن بافت برخوردار است.

در کنار راکتورهای جدید، چین ساخت سدهای بزرگ برق‌آبی را برای تامین نیازهای انرژی خود دنبال می کند. در ماه ژوئن، سد بایهتان فعالیت خود را آغاز کرد که دارای بزرگ‌ترین ظرفیت توربین های برق‌آبی جهان است که هر کدام می توانند یک گیگاوات برق تولید کنند. سد سه دره نیز از نظر ظرفیت نصب شده بزرگ‌ترین نیروگاه جهان محسوب می شود.

این در شرایطی است که انرژی هسته ای طی چند وقت اخیر شاهد تجدید حیات خود بوده زیرا می تواند ستونی مهم در مبارزه با تغییرات آب و هوایی باشد. راکتورهای نمک مذاب جدید نیز به عنوان یک فناوری حیاتی در زمینه کاهش انتشار کربن مورد توجه چین قرار گرفته اند.

 منبع: عصرایران

دنبال کنید @ اینستاگرام