ضمان مستقبل آمن للطاقة النووية

يحتاج العالم إلى توسيع نطاق توليد الطاقة النووية العالمية للمساعدة في الحد من انبعاثات الكربون العالمية. يستند هذا الاستنتاج إلى العديد من النماذج والتوقعات التي تشير إلى أن مصادر الطاقة المتجددة لا يمكنها القيام بذلك بمفردها.

ولكن هناك تحذير كبير. لا يمكننا ببساطة أن نتعرض لأحداث نووية كبيرة مثل تلك التي وقعت في تشيرنوبيل بأوكرانيا وفوكوشيما باليابان. هذه هي ما أعتبره أحداثًا منخفضة المخاطر ، لكنها ذات عواقب عالية.

في تاريخ الطاقة النووية ، كان هناك عدد قليل من الحوادث الخطيرة. لكن محطات الطاقة النووية لديها إمكانات فريدة لتهجير مدن بأكملها بشكل دائم في حالة وقوع حادث خطير.

أدى حادث تشيرنوبيل في النهاية إلى نزوح حوالي 350,000 شخص من منازلهم. تم تخصيص آلاف الكيلومترات المربعة كمنطقة حظر غير مأهولة حول محطة تشيرنوبيل النووية. كما نزح العديد من الأشخاص نتيجة لحادث فوكوشيما ، وإن لم يكن بنفس العدد الذي حدث في تشيرنوبيل.

إذا أريد للطاقة النووية أن تدرك قدرتها على الحد من انبعاثات الكربون ، يجب علينا التأكد من أن مثل هذه الحوادث لم تعد ممكنة.

بناء محطات نووية أكثر أمانًا

لقد أتيحت لي الفرصة مؤخرًا للتحدث عن هذه القضايا مع الدكتورة كاثرين هوف ، مساعدة وزير الطاقة في مكتب الطاقة النووية التابع لوزارة الطاقة.

أوضح الدكتور هوف أن أنظمة الأمان السلبية هي المفتاح لضمان أنه في حالة وقوع حادث ، يمكن للعمال الابتعاد عن المحطة النووية وإغلاقها في حالة آمنة.

هناك فرق مهم يجب القيام به هنا. قد يتوقع الجمهور أن تكون التصاميم النووية مقاومة للفشل ، ولكن هناك العديد من الأسباب لعدم تحقيق هذا المقياس أبدًا. لا يمكنك ببساطة الحماية من كل حادث محتمل يمكن أن يحدث. وبالتالي ، نحاول التخفيف من العواقب المحتملة ، وتنفيذ تصاميم آمنة من الفشل.

مثال بسيط على التصميم الآمن من الفشل هو الصمامات الكهربائية. لا يمنع وقوع حادث حيث يحاول الكثير من التيار التدفق عبر المصهر. ولكن إذا حدث ذلك ، يذوب الاتصال ويوقف تدفق الكهرباء - وهي حالة آمنة من التعطل. لم تكن تشيرنوبيل ولا فوكوشيما تصميمات آمنة من الفشل.

ولكن كيف يمكن تحقيق مثل هذه التصاميم الآمنة؟ أشار د. هوف إلى مثالين.

الأول هو مفاعل الماء المضغوط AP1000® الجديد (PWR) من وستنجهاوس. كانت المشكلة في فوكوشيما أنه بعد الإغلاق ، كانت هناك حاجة إلى توفير الطاقة لتدوير المياه لتبريد المفاعل. عندما فُقدت الطاقة ، اختفت القدرة على تبريد قلب المفاعل.

يعتمد مفاعل APR الجديد على القوى الطبيعية مثل الجاذبية والدوران الطبيعي والغازات المضغوطة لتدوير المياه والحفاظ على القلب والاحتواء من السخونة الزائدة.

بالإضافة إلى التبريد السلبي ، كانت هناك ابتكارات في تطوير أنواع وقود الجيل التالي التي تتحمل الحوادث. على سبيل المثال ، الخواص ثلاثية الهيكل (TRISO) وقود الجسيمات يتكون من نواة وقود اليورانيوم والكربون والأكسجين. كل جسيم هو نظام احتواء خاص به بفضل الطبقات الثلاثية المغلفة. يمكن لجسيمات TRISO أن تتحمل درجات حرارة أعلى بكثير من الوقود النووي الحالي ، ولا يمكنها ببساطة الذوبان في المفاعل.

قال الدكتور هوف أن عرضًا توضيحيًا للمفاعلات المتقدمة سيكون متاحًا على الإنترنت بحلول نهاية العقد ، ويضم سريرًا حصويًا مليئًا بجزيئات TRISO.

قد يضمن هذان الابتكاران عدم تعرض المحطات النووية المستقبلية لحادث كبير. لكن هناك أسئلة إضافية تحتاج إلى معالجة ، مثل التخلص من النفايات النووية. سأتناول ذلك - بالإضافة إلى ما تفعله الولايات المتحدة لتعزيز الطاقة النووية - في الجزء الثاني من حديثي مع الدكتور هوف.