الوقود النووي.. معالجة فعالة للمواد المشعة تضمن أنظمة السلامة وبيئة خالية من الكربون

الإثنين، 13 يناير 2025 09:40 ص

اليورانيوم المصدر الأساسي للوقود النووي

كتب/ محمد أحمد طنطاوي

يعتبر اليورانيوم المصدر الأساسي للوقود النووي، في المفاعلات النووية، و تعتمد عليه الدول الكبرى بصورة رئيسية، في الأنشطة النووية التي تنفذها سواء المدنية أو العسكرية، ارتباطا بالخواص التي يتميز بها هذا المعدن الفريدة التي تجعله قادر دائما على ضمان استمرار سلسلة التفاعل النووي، وهو عنصر كيميائي يرمز له بحرف "U" لونه أبيض يميل إلى الفضي، وتبدو القطعة الصافية منه قريبة من معدن الفضة أو الفولاذ ، لكنها ثقيلة جداً نسبة إلى حجمها، وقادرة على إنتاج كميات هائلة من الطاقة، حال المقارنة مع المصادر التقليدية المعروفة.

إنتاج الكهرباء من الطاقة النووية

ويظل إنتاج الكهرباء من الطاقة النووية، أحد أهم إنجازات العصر الحديث، نظراً لتوليدها طاقة مستدامة ورخيصة الثمن، وفي 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.

و لفهم العوائد الإيجابية للطاقة النووية كشفت مؤسسة روساتوم، من خلال رسم توضيحي نشرته عبر موقعها الإلكتروني، للمقارنة بين اليورانيوم ومصادر الطاقة التقليدية، أن 630 جراماً من اليورانيوم تساوى نحو 70 طناً من الفحم، و 140 طنا من الحطب أو خشب الوقود، بل إن كميات الوقود المستهلك والنفايات السائلة الضارة الناتجة من اليورانيوم وزن 630 جراما، تبلغ 126 جرام فقط، بينما تصل إلى 14 طن من الهباب والعوادم في 70 طن فحم، و60 طن من الغازات والمركبات الطيارة الملوثة للبيئة، بينما ينتج خشب الوقود المقدر بـ 140 طنا نحو 1.5 طن من الهباب والعوادم.

وتتميز محطة الضبعة النووية التي تبنيها مؤسسة روساتوم العالمية، عملاق التكنولوجيا النووية في العالم، بأنها تضم مفاعلات من الجيل الثالث المتطور من طراز VVER - 1200.

التي تعتمد على مزيج فريد من أنظمة السلامة النشطة وغير النشطة، التي تجعل المحطة أكثر مقاومة للتأثيرات الخارجية والداخلية، وعلى وجه الخصوص يتم استخدام الوحدة التي تحتوى على "مفاعل الطاقة المبردة بالماء من الجيل الثالث – 1200" من خلال جهاز يستخدم لتوطين الصهر الأساسي للمفاعل النووي، ونظام إزالة الحرارة السلبي من خلال مولدات البخار.

توريد الوقود النووي لمحطة الضبعة

ومن المنتظر أن يتم توريد الوقود النووي لمحطة الضبعة من خلال شركة " TVEL"، المتخصصة في هذا الشأن، التابعة لمؤسسة روساتوم، بالإضافة إلى تأمين عمليات النقل بشكل كامل، ثم تخزين هذا الوقود في مخازن مجهزة لهذا الغرض، مع العلم أن الوقود يتم توريده مرة واحدة سنويا، ويتم تخزينه في درجات حرارة مخصوصة، للحفاظ على سلامته وصلاحيته، والوقود النووي الذى سيتم نقله إلى محطة الضبعة المصرية بعد بناء المفاعل المصري، سيكون بنفس المعايير الخاصة بمؤسسة روساتوم.

وتعتبر شركة "TVEL" للوقود النووي، أحد الشركات التابعة لمؤسسة روساتوم 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.

خبرات شركة روساتوم الروسية

وتمتلك شركة روساتوم الروسية المسؤولة عن بناء محطة الضبعة النووية في مصر، خبرات فريدة اكتسبتها خلال أكثر من أربعين عاماً من العمل بمجال إنتاج الوقود لمفاعلات النيوترونات السريعة، و لديها 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.

اختبار عناصر توليد الحرارة من نوع مفاعل القدرة المائي

بدأ معهد الأبحاث العلمية للمفاعلات النووية في ديميترو فجراد 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 روساتوم 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.