ساخت نیروگاه های هسته ای مینیاتوری قابل حمل با کامیون

یک شرکت آمریکایی اخیرا برنامه ای برای ساخت یک نیروگاه هسته ای مدولار مینیاتوری ارائه کرده است؛ نیروگاهی بسیار کوچک که می تواند توسط یک کامیون حمل شود. ظهور این نیروگاهها ، آنچه تا کنون در مورد نیروی هسته ای در آینده تصور می کردیم را متحول خواهند کرد.

گویا آی تی – شرکت NuScale که متصدی پروژه ساخت این نیروگاههای جدید است، می گوید هر دستگاه مدولار کاملا خودکفا بوده و قادر به تولید ۵۰ مگاوات برق است که برای تامین انرژی هزاران خانه کافیست.
نیروگاههای جدید این شرکت، ۲۹٫۷ متر ارتفاع دارندد، پس در واقع آنقدر ها هم مینیاتوری نیستند؛ مگر آنکه ابعاد آنها را نسبت به نیروگاه‌های هسته‌ای واقعی بسنجیم. آنها هنوز آزمایش هم نشده‌اند، پس بهتر از هیجاناتمان را برای وقتی نگه‌داریم که عملکرد آنها را ببینیم.
ایده اصلی ساخت آنها آن است که چند نیروگاه مادولار در کنار هم قرار بگیرند. چون هر یک از آنها خودکفاست، شدت حوادث احتمالی آینده در آنها کمتر می شود و احتمالا نسبت به نیروگاههای امروزی امن تر خواهند بود.

به گفته‌ی جان هوپکینز، مدیرعامل شرکت NuScale : “طی چند دهه‌ی آینده، تقاضای جهانی برای برق و آب پاک بطور چشمگیری بالا میرود.”
” فن‌آوری‌ ما می تواند با انرژی پاک و قابل اعتماد این چالش را برطرف کرده، محیط زیست و کیفیت زندگی نوع بشر را بهبود بخشد.”
راکتورهای هسته‌ای از طریق فرآیند شکافت هسته‌ای کار می‌کنند که شامل تقسیم اتم‌ها – معمولا اورانیوم – به قطعات کوچکتر می شود.
این امر، گرما تولید می‌کند و گرمای تولید شده برای تولید بخار و انرژی لازم برای تولید الکتریسیته توسط توربین بکار می‌رود. تقریبا ۲۰ درصد برق آمریکا در حال حاضر توسط ۹۹ نیروگاه هسته ای این کشور تولید می‌شود.
اما این‌ها ساختمان‌های غول پیکر با دودکش های بتنی عظیمشان زباله های هسته ای زیادی تولید می کنند. البته، اگر به دلیل وقوع یک حادثه هسته راکتور به شدت داغ شود، شاهد بروز بحران خواهیم بود.

این راکتورهای بزرگ مقیاس از رده خارج شده اند. مجوز فعالیت برای بسیاری از آنها در آمریکا، که از سوی کمیسیون مقررات هسته ای (NRC) صادر شده، به زودی لغو خواهد شد. انتظار می رود همه آنها (۹۹ مورد) در خلال سالهای ۲۰۲۹ تا ۲۰۵۰ بازنشسته شوند.
به همین دلیل نیروگاههای مدولار NuScale می توانند جایگزین خوبی برای آنها باشند. آنها از فرآیند شکافت مشابهی برای تولید برق استفاده می کنند، اما بسیار کوچکتر از نمونه های قبلی خواهند بود، راه اندازی آنها آسانتر است و به طور بالقوه ایمن تر هستند.
راکتورهای مدولار که با نام “راکتورهای مدولار کوچک (SMR)” شناخته می شوند، به جای آنکه در محل نیروگاه ساخته شوند، در کارخانه ها ساخته می شوند.
سپس، بعد از ساخت، به مقصد منتقل می شوند و به شبکه برق متصل می گردند.
از آنجایی که هر یک از این نیروگاهها از نوع مدولار هستند، هر شهری می تواند چند نیروگاه را کنار هم قرار دهد تا در صورت نیاز برق بیشتری تولید شود. این کار، شبیه قرار دادن باتری ها در کنار هم، برای تامین برق مورد نیاز یک دستگاه است.
البته فکر نمی کنم اثر کنار هم قرار دادن چند نیروگاه درست مثل کنار هم قراردادن باتری ها باشد. برای تولید مقدار قابل توجهی برق، باید زمین کافی برای کنار هم قرار دادن این نیروگاههای مدولار موجود باشد.

به گزارش ژئوف برومفیل در NPR، “واژه مینیاتور در جهان انرژی هسته ای، به ابعاد بسیار بزرگی اشاره می کند. ماژول ها به حدی کوچک هستند که در یک کامیون جای گیرند، اما تقریبا ۹ طبقه (۲۹٫۷ متر) ارتفاع دارند. علاوه بر آن، ممکن است نیاز باشد چند ماژول کنار هم قرار بگیرند تا یک باتری غول پیکر بسازند. البته، انجام این کار باید توسط مهندسان هسته ای حرفه ای صورت گیرد”.

پس این راکتورهای جدید تا تفاوتی با قبلی ها دارند؟ تیم تحقیقاتی دخیل در این پروژه می گوید SMR ها از نیروگاههای هسته ای سنتی ایمن تر خواهند بود.
آنها یک سیستم کاملا خودکفا دارند که در آن، راکتور در آب غوطه ور است. بر خلاف نیروگاههای فعلی، در این نیروگاهها برای رساندن آب به راکتور و سرد کردن آن، دیگر به پمپ ها متکی نیستیم. ممکن است پمپ ها به خوبی عمل نکنند و فاجعه رخ دهد.
در عوض، SMR از انتقال گرمای طبیعی برای حفظ جریان آب سرد و گرم در داخل مخزن استفاده می کند.
سونامی ویرانگری که در سال ۲۰۱۱ در ژاپن رخ داد، باعث شد پمپی که نیروگاه برق هسته ای فوکوشیما را سرد نگه می داشت، بشکند و باعث بروز فاجعه ای شد که این کشور تا به امروز با پیامدهای آن دست به گریبان است.
در سیستم جدید، نیازی به پمپ آب نیست و بلایای طبیعی مانند آنچه ژاپن را ویران کرد، یا هر نوع دیگری از مشکلات بزرگی که برای نیروگاهها پیش می آید، دیگر این پیامدهای شدید را به همراه نخواهند داشت.

راکتورهای این سیستم جدید، از اورانیوم کمتری نسبت به راکتورهای فعلی استفاده می کنند و این باعث می شود ایمنی آنها باز هم بیشتر شود.
در شکل زیر جزئیات بیشتری از عملکرد راکتورهای جدید را می بینید:
شرکت سازنده این راکتور در همکاری با وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) قصد دارد این راکتور جدید را به نمایش بگذارد. این شرکت اعلام کرده قصد دارد یک نیروگاه ۱۲ ماژولی در آیداهو بسازد. در آن نیروگاه با شرکت های برق همکاری می کند تا SMR ها را مورد آزمایش قرار دهد.
این تیم تحقیقاتی می گوید کل پروژه، از جمله تولید ۱۲ راکتور و کنار هم قرار دادن آن، تقریبا ۳ میلیارد دلار هزینه خواهد داشت.
همه این مواردی که ذکر کردیم اتفاقات خوبی به نظر می رسند، اما به یاد داشته باشید که این سیستم ها هنوز توسط محققان مستقل آزمایش نشده اند، و برخی از دانشمندان هم در مورد ایمنی آنها نگران هستند.

اد لیمان، از اتحادیه دانشمندان ایالات متحده به NPR گفت، “NuScale باعث شده نیاز به همه الزامات فعلی NRC برای ساخت راکتورهای بزرگ، کاهش یابد. آن هم بر اساس این ادعا که راکتورهای جدید ایمن تر هستند”.
اما شایان ذکر است که هیچ یک از این نیروگاهها تا زمان بازرسی NRC و تایید آنها، به مرحله بهره برداری نمی رسند. فرآیندی که به گفته NuScale حداقل ۳ سال طول می کشد.
اگر همه چیز خوب پیش برود، می توانیم امیدوار باشیم که استفاده از SMRها تا سال ۲۰۲۶ آغاز شود. یعنی درست زمانی که مجوز NRC برای فعالیت نیروگاههای فعلی، انقضا می شود.
هنوز نمی دانیم که آیا نیروگاههای برق مدولار در تولید انرژی پاک در آینده نقش خواهند داشت یا خیر. اما این نیروگاهها نمونه جدید و جالبی از فناوری های قدیمی هستند. باید منتظر بمانیم و ببینیم نتایج آزمایش ها چه می شود.