نسل جدید نیروگاه‌های هسته‌ای کوچک، ایمن، کم‌هزینه
جهان در جهت ساخت نیروگاه‌های ماژولار کوچک و تعطیلی نیروگاه‌های غول پیکر فعلی گام برمی‌دارد
عمادالدین قاسمی پناه_خبرنگار
درحالی‌که در هر گوشه دنیا نیروگاه‌های هسته‌ای غول‌پیکر برای تولید انرژی از سال‌ها پیش فضای بسیاری از سطح زمین را تحت تصرف خود درآورده‌اند، امروز جهان به سمت ساخت نیروگاه‌های کوچک حرکت می‌کند. چندی پیش فرانسه اعلام کرد که 14رآکتور هسته‌ای خود را تا سال2035 تعطیل می‌کند. کشورهای دیگر هم به‌خاطر هزینه زیاد، زمانبر بودن فرایند ساخت، سطح اشغال زیاد و خطرات احتمالی به فکر ساخت رآکتورهای ماژولار کوچک افتاده‌اند. در این میان شرکت رولزرویس انگلیس و یک استارتاپ در آمریکا آستین بالا زده‌اند تا تولید این رآکتورهای جدید را عملیاتی کنند.
رولزرویس با یک چرخش عجیب، از ساخت سدان‌های لوکس میلیون دلاری به سوی تحقیقات وسیع درباره رآکتورهای ماژولار کوچک هسته‌ای(SMR) حرکت کرده است. مجله پاپیولار مکانیک در این رابطه نوشته است: رآکتورهای ماژولار بسیار مستحکم و قابل اطمینان هستند. به همین دلیل رولزرویس با هدف کاهش خطرات و افزایش ایمنی انرژی هسته‌ای به همکاری با استارتاپ‌ها و دولت‌ها روی آورده است.
در طراحی این رآکتورها که اندازه آنها یک‌دهم اندازه رآکتورهای معمولی است، یک رآکتور آب تحت فشار(pressurized water reactor) با لایه‌های ایمنی محکم محصور می‌شود. با این حال باز هم از نظر حجم رآکتور در مقایسه با یک نیروگاه هسته‌ای سنتی بسیار کوچک‌تر است. جهت این رآکتور به‌صورت عمودی است و به همین دلیل، جاذبه به حرکت آب گرم و سرد کمک می‌کند. با وجود اندازه بسیار کوچک‌تر، برای این رآکتور تولید 450مگاوات برق(MWe) پیش‌بینی شده است. درحالی‌که مثلا هر دو رآکتور موجود در نیروگاه Dungeness B در شهر کنت انگلیس روی هم می‌توانند 600مگاوات برق تولید کنند.
از اواخر دهه1800، شرکت رولزرویس وارد حوزه مهندسی الکترونیک و ماشین‌آلات شده که شامل موتور هواپیما، خودرو و کشتی است. رولزرویس که در تجارت خودرو فقط به ساخت وسایل نقلیه بسیار لوکس علاقه دارد، بیش از یک قرن است که در نوک قله این صنعت قرار دارد. با این حال، این شرکت در سال‌های اخیر برخی از بخش‌های تجاری جالب توجه خود را فروخته است.
امروز، ما در حال تلاش برای توسعه تکنولوژی SMR در مجموعه‌ای از نیروگاه‌های جدید در اطراف انگلیس هستیم. رولزرویس به تولید وسایل نقلیه دست‌ساز معروف است، اما این شرکت با هدف ایجاد تحول در ابزارسازی و تولید، در بخش مهندسی زیربنایی خود تلاش فراوانی می‌کند. این شرکت می‌گوید که انگیزه‌اش از ورود به حوزه SMR به این دلیل است که حوزه تولیدات ماژولار می‌تواند در حد زیادی باعث صرفه‌جویی در منابع و هزینه‌ها شود. همچنین انرژی هسته‌ای پیشرفته در دوره‌ای که نیروگاه‌های هسته‌ای فعلی انگلستان در شرایط خوبی نیستند می‌تواند به‌عنوان یک گزینه قابل توجه درنظر گرفته شود. این در حالی است که آخرین نیروگاه سنتی انگلستان تا سال2030 از کار خواهد افتاد.
رولزرویس می‌گوید، به شکلی کاملا قابل پیش‌بینی، سازندگان این رآکتورهای هسته‌ای نسبتاً قابل حمل، می‌توانند میزان هزینه ساخت این نیروگاه‌های هسته‌ای و همچنین هزینه تولید انرژی آنها را به میزان قابل‌قبولی کاهش دهند. در بسیاری از کشورها، نیروگاه‌های هسته‌ای غالباً جزو مراکزی هستند که از معافیت‌های مالیاتی بهره می‌برند و آنها به این شکل تشویق می‌شوند که در مناطق خاصی اقدام به ساخت نیروگاه کنند.
2منطقه پیش‌بینی شده برای نیروگاه‌های SMR شرکت رولزرویس در شمال انگلیس و ولز واقع شده است. یکی از این مناطق محل یک پروژه هسته‌ای است که در روند ساخت تأخیرهای متناوب داشته و دیگری یک کارخانه هسته‌ای از کار افتاده است. این تکنولوژی جدید اصطلاحا یک «سفینه فضایی سریع‌تر» است: پروژه‌های هسته‌ای سنتی که بعضی از آنها دهه‌ها پیش آغاز شده‌اند، اکنون نیازمند هزینه‌های بسیاری برای خاتمه یافتن هستند و یک پروژه سبک می‌تواند به آنها کمک کند که در مسیر خاتمه قرار بگیرند.
مزایای نسل جدید نیروگاه‌های هسته‌ای
طرفداران نیروگاه‌های SMR می‌گویند تقریباً همه‌‌چیز در مورد رآکتورهای ماژولار یک پیشرفت محسوب می‌شود. به‌طور خاص، رولزرویس می‌گوید، ساخت بسیاری از رآکتورهای کوچک به‌طور همزمان موجب صرفه‌جویی در هزینه و مخارج کلی در مقایسه با «یک پروژه بزرگ سفارشی» می‌شود. همچنین در یک برنامه قابل پیش‌بینی، از شروع کار تا زمان بهره‌برداری فقط 4سال زمان می‌برد که تنها 500 روز آن صرف انجام عملیات ساخت در سایت می‌شود.
در میان نیروگاه‌های هسته‌ای فعلی انگلیس، کوتاه‌ترین زمان ساخت 8سال و طولانی‌ترین زمان برای ساخت حدودا 20سال بوده است.
این نیروگاه‌های SMR چیزی بین اتومبیل‌های دست‌ساز سنتی رولزرویس و قفسه‌های کتاب شرکت ایکئا قرار دارند و انتظار می‌رود که بهترین ویژگی‌های این دو محصول در این نیروگاه‌ها فراهم شده باشد.
رآکتوری به اندازه یک اتوبوس BRT
انرژی هسته‌ای سابقه خوبی در ذهن فعالان محیط‌زیست ندارد، اما تقریبا از هر کسی سؤال کنید، این انرژی را جزو لاینفکی از کربن‌زدایی تولید برق در آینده می‌داند. در آمریکا، انرژی هسته‌ای مسئول تولید دوسوم از انرژی پاک است، اما رآکتورهای فعلی این کشور، به سرعت در حال نزدیک شدن به پایان عمر خود هستند. تنها 2 رآکتور جدید در این کشور در حال ساخت است که هم میلیارد‌ها دلار بیشتر از بودجه خود صرف ساخت آنها شده و هم سال‌ها از زمان بهره‌برداری خود عقب‌تر هستند.
به همین دلیل، رآکتورهای ماژولار کوچک مورد توجه قرار گرفته‌اند تا تعدادی از آنها با هم ادغام شوند و یک واحد را تشکیل دهند. اگر فقط میزان محدودی از انرژی مورد نیاز باشد، می‌توان تعداد کمتری از این رآکتورها را نصب کرد، درحالی‌که اگر به انرژی بیشتری نیاز باشد تا مثلا برق یک شهر را تامین کند، می‌توان تعداد بیشتری از این رآکتورها را به واحد قبلی اضافه کرد. این کار باعث می‌شود تا تأمین انرژی مورد نیاز کم‌هزینه‌تر و در عین حال، تأمین آن نیز ساده‌تر باشد. مهم‌ترین دلیل این است که این رآکتورها، بسیار کوچک و در هر کارخانه‌ای قابل تولید هستند. حتی می‌توان آنها را به مکان‌های مختلف منتقل کرد و کاربردهای متفاوت را از آنها انتظار داشت. از همه مهم‌تر اینکه، رآکتورهای کوچک ماژولار می‌توانند از روش‌های خنک‌کننده و ایمن‌سازی بهتری استفاده کنند که نیروگاه‌های بزرگ‌تر فاقد آنها هستند. همه آنچه گفته شد باعث می‌شود که دیگر اتفاقات وحشتناکی مانند فاجعه نیروگاه چرنوبیل را شاهد نباشیم.
فعالیت استارتاپی هسته‌ای
یک استارتاپ هم به نام NuScale در آمریکا شروع به تولید این نوع رآکتورها کرده است. رآکتور استارتاپ NuScale، یک رآکتور بر پایه آب سبک است که تقریبا در بیشتر نیروگاه‌های انرژی معمولی نیز از آن استفاده می‌شود. اما این تنها شباهت این رآکتور با دیگر رآکتورهاست. رآکتور NuScale تقریبا 20متر طول و 7/2متر قطر دارد و به‌عبارتی اندازه یک اتوبوس BRT است. با متصل کردن 100رآکتور این‌چنینی به هم می‌توان به اندازه یک نیروگاه هسته‌ای بزرگ انرژی تولید کرد، زیرا قدرت هر رآکتور برابر با ۶۰مگاوات است. از تولید خوشه‌ای ۱۰ عددی این رآکتورها، می‌توان انرژی‌ای معادل رآکتورهای فعلی آمریکا را تولید کرد.
خوزه ریس، بنیانگذار استارتاپ NuScale می‌گوید: کوچک‌ترشدن این رآکتورها، منفعت بسیاری را به همراه دارد. آنها امن‌تر هستند، زیرا می‌توان این رآکتورها را داخل استخر‌های کوچک آب زیرزمینی هم قرار داد. خود این قضیه نیز باعث می‌شود که رآکتورهای NuScale را نزدیک مکان‌های مورد نظر تعبیه کرد تا دیگر لازم نباشد از قانون فاصله ۱۶کیلومتری رآکتورهای معمولی پیروی کنیم.
