الوقود النووي.. معادلة جديدة لتقليص التكلفة ومعالجة المواد المشعة بدلاً من تخزينها

الإثنين، 06 مايو 2024 03:57 م

وقود نووي

محمد أحمد طنطاوي

يظل إنتاج الكهرباء من الطاقة النووية، أحد أهم إنجازات العصر الحديث، نظراً لتوليدها طاقة مستدامة ورخيصة الثمن، وفى الوقت ذاته لا تلوث البيئة أو تتسبب في زيادة انبعاثات الكربون، التي تعتبر العامل الأكبر في قضية التغيرات المناخية، وما تلقيه من تبعات خطيرة في العالم كله، لذلك بات استخدام الطاقة النووية في توليد وإنتاج الكهرباء خيار حتمي، خاصة في الدول النامية، والاقتصادات الناشئة، التي تحتاج إلى الطاقة لتضمن وجودها على خريطة العالم المتقدم في المستقبل القريب.

الأمر ليس أكثر من نيوترون نواةَ يضرب ذرةٍ من اليورانيوم 235 فتنقسم سريعاً إلى نواة باريوم، ونواة كريبتون، واثنين أو ثلاثة من النيوترونات، وستضرب هذه النيوترونات الزائدة ذرات اليورانيوم 235 الأخرى المحيطة بها، لتنقسم أيضاً وتولد نيوترونات إضافية بتأثيرٍ مضاعَف، وبالتالي تولِّد تفاعلاً متسلسلاً في جزءٍ من الثانية، وفي كل مرة يحدث التفاعل، يتولد انبعاث للطاقة على شكل حرارة وإشعاع، ويتم تحويل الحرارة إلى كهرباء داخل محطة القوى النووية، بهذه الطريقة المبسطة استطاعت الوكالة الدولية للطاقة الذرية صياغة مقال حول الطاقة النووية وكيفية حدوث الانشطار النووي، عبر موقعها الإلكتروني.

وتؤكد وكالة الطاقة الذرية أنه لا وجود للطاقة النووية أو الكهرباء التي تتولد من خلالها بدون الوقود النووي، الذي يعتبر المحرك الأساسي في تشغيل 437 مفاعل نووى حول العالم، ويعتبر اليورانيوم الوقود الرئيسي للمفاعلات النووية بكل أشكالها، وبالتالي يجب أن يتم التصرف فيه بشكل ملائم ومأمون ومستدام، وقد تراوح الإنتاج السنوي من اليورانيوم الطبيعي على الصعيد العالمي بين ٥٥٠٠٠ و ٦٥٠٠٠ طناً.

وتعتمد دورة إنتاج اليورانيوم على عدد من الجوانب، كما تؤكد الوكالة الدولية للطاقة الذرية، أولها استكشافُ الموارد وتقديرها؛ ثم التعدينُ والمعالجةُ؛ واختيار التكنولوجيا المناسبة واختبارها؛ ودراسات الجدوى؛ وتشييدُ مرافق التعدين والمعالجة وتشغيلُها؛ وأخيراً، إغلاقُ مواقع إنتاج اليورانيوم بشكل مناسب عند استنفاد الموارد، ويجب أن تستند جميع مراحل هذه الدورة إلى أفضل الممارسات، وأن تهدفَ إلى تخفيض الآثار السلبية في البيئة والمجتمع، وتعودَ بالنفع على المجتمعات والاقتصاديات المحلية والوطنية.

ويجب تصميم الوقود النووي وتصنيعه بشكل مناسب لإتاحة تشغيل موثوق ومأمون لمحطات القوى النووية، ولكي يكون توليد القوى النووية مستداماً، ينبغي أن تظلّ دورة الوقود النووي مجدية وقادرة على المنافسة من الناحية الاقتصادية، وهو ما يمكن تحقيقه عبر الاستفادة على الوجه الأمثل من المواد الانشطارية في قلب المفاعل، على سبيل المثال من خلال الوقود العالي الاحتراق، فضلاً عن إعادة تدوير البلوتونيوم واليورانيوم المعاد معالجته.

وتعتبر شركة "TVEL" للوقود النووي، أحد الشركات التابعة لمؤسسة روس أتوم الروسية، واحدة من أكبر الشركات الموردة للوقود النووي في العالم، وتمد 75 مفاعلا لتوليد الطاقة في 15 دولة حول العالم بالوقود النووي، بالإضافة إلى مفاعلات بحثية في 9 دول، والمفاعلات المغذية بالطاقة لسفن الأسطول النووي الروسي، وتعتبر أكبر منتج لليورانيوم المخصب على مستوى العالم ولها مكانة رائدة في السوق العالمية بمجال إنتاج النظائر المستقرة.

وتمتلك شركة روس أتوم الروسية المسؤولة عن بناء محطة الضبعة النووية في مصر، خبرات فريدة اكتستها خلال أكثر من أربعين عاماً من العمل بمجال إنتاج الوقود لمفاعلات النيترونات السريعة، ولديها آفاق كبيرة للتحول إلى نظام صناعة الطاقة النووية المزدوج الشامل لمفاعلات من نوعين، أحدهما مفاعلات الماء المضغوط من طراز VVER، والآخر مفاعلات النيوترونات السريعة، على أن يعتمد هذا النظام على دورة الوقود النووي المغلقة المستدامة، وذلك ليس داخل روسيا فحسب، انطلاقا من السعي نحو تطوير العلاقات التجارية والاقتصادية الدولية.

التجارب الدولية أثبتت أن أبحاث التطوير الخاصة بالوقود النووي، وإمكانية إعادة استخدامه مرة أخرى " الوقود المستنفد"، لم تتوقف على مدار سنوات عديدة، لذلك

بدأ معهد الأبحاث العلمية للمفاعلات النووية في ديميتروفجراد الروسية، اختبار عناصر توليد الحرارة من نوع مفاعل القدرة المائي-المائي (VVER) مع وقود اليورانيوم والبلوتونيوم "موكس"، في مفاعل الأبحاث "مير"، وبناءً على نتائج التشعيع والتجارب، يعتزم علماء روس اتوم إثبات كفاءة وسلامة تشغيل وقود "موكس" في مفاعلات من نوع (VVER)، التي تشكل أساس الطاقة النووية في روسيا، وتستخدم على نطاق واسع في الخارج بمحطات الطاقة النووية ذات التصميم الروسي.

وتشير روس أتوم إلى أنه يمكن تعريف وقود "موكس" باعتباره خليطا من أكاسيد البلوتونيوم المنفصلة عن الوقود المستهلك، وكذلك أكاسيد اليورانيوم المستنفد، والتي تتشكل كمنتج ثانوي أثناء إنتاج الوقود النووي في مرحلة تخصيب اليورانيوم، ومن المتوقع أن يحتوي وقود موكس الخاص بمفاعلات (VVER) على ما يقرب من 5.5 - 7.5% من البلوتونيوم، وهذا بدوره سوف يضمن قدرًا أكبر من المرونة والكفاءة في استخدام المواد النووية في دورة الوقود وتقليص تكاليف تصنيع وقود اليورانيوم والبلوتونيوم أثناء الانتقال إلى استخدامه على نطاق واسع.

وعلى الرغم من أن اليورانيوم الطبيعي المخصب، هو الوقود النووي لمفاعلات ( VVER)، حتى الآن، وفي حالات نادرة يتم استخدام اليورانيوم المتجدد، إلا أن العالم في المستقبل القريب سيكون قادر على توفير مراجع مؤكدة لوقود اليورانيوم والبلوتونيوم، وتقديم مجموعة كاملة من الخيارات لمركب الوقود، اعتمادًا على متطلبات المفاعل واستراتيجية دورة الوقود، وهذا بدوره يسهم في معالجة الوقود المشع، بدلاً من تخزينه، وأيضًا تقليل كمية النفايات النووية.

Short Url

أخبار متعلقة