اولین راکتور هسته ای مدولار کوچک به تازگی توسط تنظیم کننده های ایالات متحده تایید شد

انرژی هسته‌ای می‌تواند نقش مهمی در کربن‌زدایی بخش انرژی ایفا کند، اما راکتورها برای راه‌اندازی سریع بسیار گران‌تر و پیچیده‌تر هستند. یک راکتور جدید و کوچکتر می تواند به زودی پس از دریافت گواهینامه از کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای در هفته گذشته، وضعیت را تغییر دهد.

در حالی که کشورهای سراسر جهان برای جایگزینی نیروگاه های سوخت فسیلی رقابت می کنند، بحث در مورد اینکه آیا قدرت هسته ای باید نقش بازی کند گرم شده است. در حالی که این فناوری می تواند مقادیر زیاد و قابل اعتماد برق بدون کربن را فراهم کند، نگرانی های مربوط به هزینه و ایمنی، استقرار آن را به عنوان راه حلی برای بحران آب و هوا متوقف کرده است.

با این حال، در سال‌های اخیر، مجموعه‌ای از شرکت‌های جدید ظهور کرده‌اند که نوید می‌دهند با کوچک کردن رآکتورها، بسیاری از این نگرانی‌ها را کنار بگذارند. باصطلاح رآکتورهای کوچک مدولار (SMR ها) به گونه ای طراحی شده اند که به اندازه کافی کوچک باشند تا در یک کارخانه قبل از ارسال به هر جایی که مورد نیاز است، ساخته شوند، که باید هزینه ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. آنها همچنین به گونه ای طراحی شده اند که بسیار ایمن تر از راکتورهای موجود باشند.

راکتوری که توسط شرکت انرژی مستقر در اورگان طراحی شده است قدرت NuScale اولین طراحی راکتور مدولار کوچک برای استفاده در ایالات متحده است توسط کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای (NRC)، راه را برای نیروگاه های جدیدی که از راکتور استفاده می کنند هموار می کند. این حرکت دقیقاً غافلگیرکننده نبود، زیرا طراحی گذشتارزیابی ایمنی نهایی در سال 2020، اما این گامی حیاتی به سوی استقرار واقعی فناوری در این زمینه است.

در حالی که برخی از SMR های در حال توسعه به طرح های جدید عجیب و غریبی متکی هستند که از اورانیوم مذاب یا نمک های توریم به عنوان سوخت استفاده می کنند، راکتور NuScale که VOYGR نام دارد، تفاوت چشمگیری با راکتورهای سنتی در مقیاس کامل ندارد. این است بر اساس یک طرح در اوایل دهه 2000 در دانشگاه ایالتی اورگان به نام "راکتور آب سبک چند منظوره" توسعه یافت.

این طرح شامل یک مخزن استوانه‌ای به طول 76 فوت و عرض 15 فوت است که راکتور را در خود جای داده است. آب از روی یک سری میله های سوخت اورانیوم عبور می کند که از طریق واکنش های شکافت گرما تولید می کنند. سپس آب گرم شده به سمت ژنراتورهای بخار بالا می رود که از گرمای آب برای تولید بخار فوق گرم استفاده می کنند. سپس از این برای به حرکت درآوردن توربینی که برق تولید می کند استفاده می شود.

هر ماژول برای تولید 50 مگاوات انرژی طراحی شده است، اما این شرکت قصد دارد تا 12 SMR را برای دستیابی به خروجی های مشابه با نیروگاه های هسته ای معمولی ترکیب کند. SMR ها دارای ویژگی های ایمنی جدیدی هستند که برای جلوگیری از بلایایی طراحی شده اند که افکار عمومی را علیه انرژی هسته ای سخت کرده است.

برای شروع، میله های کنترلی که برای متوقف کردن واکنش شکافت استفاده می شوند با پوشاندن میله های سوخت در بالای هسته راکتور توسط یک موتور الکتریکی نگه داشته می شوند. این بدان معنی است که در صورت قطع برق، آنها به طور خودکار تحت نیروی گرانش در موقعیت خود قرار می گیرند. کل راکتور همچنین در یک حوضچه آب غوطه ور است که می تواند گرمای اضافی را در مواقع اضطراری از بین ببرد. همچنین با استفاده از مقادیر کمتر سوخت، مقدار کل گرمای تولیدی تا حد زیادی کاهش می یابد.

امید این است که این ویژگی‌های ایمنی اضافی - همراه با کاهش هزینه‌ها به دلیل توانایی تولید انبوه این راکتورها در کارخانه و نه در محل - می‌تواند منجر به رنسانس در انرژی هسته‌ای شود. NuScale روی تعدادی پروژه در ایالات متحده کار می کند، از جمله یکی در آیداهو که قرار است تا سال 2029 تکمیل شود.

اما سؤالاتی در مورد اینکه آیا SMR ها واقعاً به عنوان یک جایگزین ارزان تر و ایمن تر برای نیروگاه های هسته ای سنتی مطابقت دارند یا خیر، مطرح شده است. یک مطالعه منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم در ماه مه دریافتند که برخلاف ادعای سازندگان SMR، این راکتورهای کوچکتر در واقع نسبت به نیروگاه های معمولی زباله های رادیواکتیو بیشتری تولید می کنند.

در مقاله در کانتر, کارشناس انرژی هسته ای ام وی رامانا نیز اشاره می کند که هزینه انرژی های تجدید پذیر مانند باد و خورشید در حال حاضر پایین تر از هسته ای است و به سرعت در حال سقوط است. در مقابل، انرژی هسته‌ای در طول سال‌ها واقعاً گران‌تر شده است.

او اضافه می کند که SMR ها می توانند بیشتر از نیروگاه های هسته ای بزرگتر هزینه داشته باشند، زیرا آنها از مقیاس یکسانی برخوردار نیستند. از نظر تئوری، این می تواند از طریق تولید انبوه جبران شود، اما تنها در صورتی که شرکت ها صدها سفارش دریافت کنند. گویا، برخی از خدمات آب و برق دارند قبلاً عقب نشینی کرده است اولین پروژه NuScale در مورد نگرانی های هزینه.

شاید مهمتر از آن، رامانا خاطرنشان می کند، بعید است که SMRها به موقع برای کمک به مبارزه با آب و هوا آماده باشند. انتظار نمی رود که پروژه ها تا پایان دهه به صورت آنلاین عرضه شوند، تا آن زمان IPCC می گوید که ما قبلاً باید انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهیم.

اگرچه این فناوری تقویت‌کننده‌های قدرتمندی دارد، به ویژه جو بایدن، رئیس‌جمهور آمریکا اخیرا تبلیغ شده است "فناوری پیشگامانه آمریکایی" NuScale در حالی که اعطای کمک هزینه برای یک کارخانه SMR را که این شرکت در رومانی خواهد ساخت. غول مهندسی رولز رویس نیز اخیرا فهرست نهایی را اعلام کرد برای مکان کارخانه SMR آینده خود، که تا سال 16 برای ساخت 2050 SMR برای دولت بریتانیا استفاده خواهد شد.

اینکه آیا SMR ها می توانند به وعده خود عمل کنند یا نه، باید دید، اما با توجه به دامنه چالش آب و هوایی که ما با آن روبرو هستیم، بررسی همه گزینه های موجود عاقلانه به نظر می رسد.

تصویر های اعتباری: NuScale