ژوئن 2، 2022کاترین کلیفورد -EBR-II در آزمایشگاه ملی آیداهو وزارت انرژی ایالات متحده. -عکس از آزمایشگاه ملی آیداهو
انرژی کافی در زباله های هسته ای در ایالات متحده برای تامین انرژی کل کشور به مدت 100 سال وجود دارد و انجام این کار می تواند به حل مشکل سیاسی مدیریت پسماندهای هسته ای مصرف شده کمک کند.
این به گفته جس سی. گهین، مدیر آزمایشگاه در آزمایشگاه ملی آیداهو، یکی از آزمایشگاه‌های برتر تحقیقات انرژی دولت است.
فناوری لازم برای تبدیل زباله های هسته ای به انرژی به عنوان یک راکتور سریع هسته ای شناخته می شود و برای دهه ها وجود داشته است. این توسط یک کارخانه آزمایشی آزمایشگاه تحقیقاتی دولتی ایالات متحده که از دهه 1960 تا 1990 فعالیت می کرد، اثبات شد.
به دلایل سیاسی و اقتصادی، این فناوری هرگز در مقیاس تجاری توسعه نیافته است. امروزه، فوریت بیشتری برای رسیدگی به تغییرات آب و هوایی با کربن زدایی شبکه های انرژی وجود دارد و انرژی هسته ای به بخشی از انرژی پاک تبدیل شده است. در نتیجه، راکتورهای سریع هسته ای بار دیگر ظاهری جدی پیدا می کنند.
تکنولوژی اثبات شده
به گفته اسکات برنل، سخنگوی کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای، 93 راکتور هسته ای تجاری در 55 سایت عملیاتی در ایالات متحده وجود دارد. بیست و شش مورد در مراحلی از فرآیند انحلال هستند. برنل به CNBC گفت، همه راکتورهای هسته ای که در ایالات متحده کار می کنند، طراحی رآکتورهای آب سبک هستند.در یک راکتور آب سبک، سوخت اورانیوم 235 به یک واکنش شکافت نیرو می دهد، جایی که هسته یک اتم به هسته های کوچکتر تقسیم می شود و انرژی آزاد می کند. این انرژی آب را گرم می کند و بخار ایجاد می کند که برای تغذیه ژنراتور و تولید برق استفاده می شود.
واکنش شکافت هسته ای زباله هایی را به جا می گذارد که رادیواکتیو هستند و باید با دقت نگهداری شوند. گهین به CNBC گفت: حدود 80000 تن سوخت استفاده شده از راکتورهای هسته ای آب سبک در ایالات متحده وجود دارد و ناوگان هسته ای موجود هر سال حدود 2000 تن سوخت مصرف شده دیگر تولید می کند.
اما پس از اینکه راکتور آب سبک راکتور خود را با انرژی اورانیوم 235 راه اندازی کرد، هنوز مقدار زیادی پتانسیل انرژی در آنچه باقی مانده است وجود دارد.
گهین در یک مصاحبه تلفنی به CNBC گفت: اساساً در راکتورهای آب سبک، از اورانیومی که از زمین بیرون می‌کشیم، نیم درصد انرژی موجود در اورانیومی که از زمین بیرون آمده است، استفاده می‌کنیم. اگر بخواهید سوخت را از طریق راکتورهای سریع بازیافت کنید، می توانید بخش بزرگی از این انرژی را دریافت کنید.
گهین به CNBC گفت: راکتورهای سریع سرعت نوترون‌هایی را که در واکنش شکافت آزاد می‌شوند کاهش نمی‌دهند و نوترون‌های سریع‌تر واکنش‌های شکافت کارآمدتری را ایجاد می‌کنند.راکتورهای نوترونی سریع می‌توانند اورانیوم 238 را که عمدتاً در سوخت مصرف‌شده است، به طور مؤثرتری به پلوتونیوم تبدیل کنند، بنابراین می‌توان آن را شکافت.
بیش از پنجاه سال است که فناوری راکتورهای سریع هسته ای از بین رفته است. یک نیروگاه راکتور سریع به نام Experimental Breeder Reactor-II (EBR-II)، ساخت و ساز را در سال 1958 آغاز کرد و از سال 1964 تا 1994 تا زمانی که کنگره بودجه را تعطیل کرد، کار کرد.
گهین گفت: «ما راکتور EBR II را به مدت 30 سال در محل کار کردیم، اورانیوم را بازیافت کردیم و دوباره در راکتور قرار دادیم. “ثابت شده است که می توان آن را انجام داد. این ترفند در مقیاس تجاری خواهد بود تا اطمینان حاصل شود که از لحاظ اقتصادی انجام می شود. این فناوری بسیار ایمن است. تمام پایه های این فناوری ثابت شده است.»
در حالی که یک راکتور سریع میزان زباله های هسته ای را کاهش می دهد، اما آن را به طور کامل حذف نمی کند.
گهین گفت: «هنوز زباله‌هایی وجود خواهد داشت که باید دفع شوند، اما می‌توان میزان زباله‌های با عمر طولانی را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
چرا هرگز در مقیاس ساخته نشده است
در اواسط قرن گذشته، انرژی هسته ای به عنوان راه حلی برای فرسودگی نهایی منابع محدود سوخت فسیلی تلقی می شد.
در همان زمان، این نگرانی وجود داشت که اورانیوم کافی برای سوخت رآکتورهای هسته ای متعارف مورد نیاز ایالات متحده وجود نداشته باشد. گهین به CNBC گفت: رآکتورهای سریع به عنوان راه حلی برای هر دو مشکل توسعه یافتند: آنها مقادیر زیادی انرژی تولید می کنند و فقط از حداقل مقدار سوخت اورانیوم استفاده می کنند.
اما همه چیز تغییر کرد. ما شروع به کشف کردیم که در واقع مقدار زیادی اورانیوم وجود دارد. و بنابراین نیازی به استفاده از آن به همان اندازه وجود نداشت.»
گهین گفت، سپس، انرژی هسته ای به طور کلی شروع به از بین رفتن کرد، عمدتاً به دلیل حادثه هسته ای در جزیره تری مایل در پنسیلوانیا در سال 1979.علاوه بر این، اقتصاد یک عامل بود. زغال سنگ و بعدها گاز طبیعی فراوان و ارزان باقی ماندند. به گفته گهین، راکتورهای سریع عموماً گران‌تر از راکتورهای آب سبک سنتی هستند که آن را به منطقه‌ای غیرجذاب برای سرمایه‌گذاری تبدیل می‌کند.
در حال حاضر روسیه تنها کشور تولید کننده برق با فناوری راکتور سریع است. هند و چین برنامه هایی برای ساخت رآکتورهای سریع تجاری در آینده دارند.
