استضافت مدينة فيينا في أواخر نيسان/أبريل مؤتمرا دوليا حول المفاعلات السريعة ودورات الوقود ذات الصلة: الطاقة النظيفة المستدامة من أجل المستقبل (FR22). كانت روسيا الدولة الوحيدة التي تشغّل مفاعلات تجارية سريعة منذ فترة طويلة، أحد المشاركين الرئيسيين في المؤتمر. عقد المؤتمر في شكل مختلط، فبعض الأحداث عقدت في فيينا والبعض الآخر على الإنترنت.
قال المدير العام للوكالة الدولية للطاقة الذرية رافائيل ماريانو غروسي عند افتتاح المؤتمر إن المجتمع العالمي منشغل بتحديات التنمية المستدامة ومكافحة تغير المناخ ونقل الطاقة. إن تقنيات الطاقة النووية والمفاعلات السريعة على وجه الخصوص ستساعد البشرية على مواجهة تلك التحديات.
قال ماريانو غروسي: “تحدد أنظمة المفاعلات السريعة، بالإضافة إلى كونها منخفضة الكربون مثل كافة المفاعلات النووية، المربعات الرئيسية عندما يتعلق الأمر بالاستدامة: فهي تقلص البصمة البيئية للنفايات مع استخلاص قدر أكبر من الطاقة من الوقود. يمكن أن تمثل جسرًا إلى طاقة نووية أكثر أمانًا وفعالية، وتوفر طاقة نظيفة ومستدامة للأجيال”.
تستخدم مفاعلات النيوترونات السريعة البلوتونيوم – 239 الذي يتم الحصول عليه من اليورانيوم – 238 كمادة انشطارية. إن هذه المفاعلات أكثر فعالية بكثير من المفاعلات الحرارية النيوترونية التقليدية لأنها تستخدم كميات أقل من المواد الخام الطبيعية. يمكن للمفاعلات السريعة، علاوة على ذلك، معالجة النفايات النووية من مفاعلات النيوترونات الحرارية. يزيد إدراج اليورانيوم -238 في دورة الوقود النووي من إمكانات الوقود بمقدار 150 ضعفًا. لذلك، فإن مخطط التوليد النووي للطاقة باستخدام المفاعلات السريعة العاملة ضمن مجموعة واحدة مع مفاعلات حرارية سوف “يغلق” دورة الوقود النووي
يمكن أن تستخدم المفاعلات السريعة معادن سائلة (الصوديوم أو الرصاص أو سبيكة رصاص – بزموت سهلة الانصهار) أو الغازات كمبردات. تستثمر كل دولة رائدة في النادي النووي العالمي في تطوير تكنولوجيا المفاعلات السريعة. تحدث ممثلوها في المؤتمر عن آخر الإنجازات في هذا المجال.
أطلقت الصين في العام 2011 مفاعلها السريع التجريبي المبرد بالصوديوم (CEFR)، والذي تم إنشاؤه في شراكة وثيقة مع روساتوم. تقوم الصين في الوقت الحاضر ببناء مفاعلين باستطاعة 600 ميغاواط من النيوترون السريع المبرد بالصوديوم CFR-600 كجزء من مشروعها التجريبي للمفاعل السريع. ومن المقرر أن يصبح المفاعلان حرجين بحلول العام 025 2، حيث سيتم تصنيع بعض أنظمتهما ومعداتهما بوساطة روساتوم. قال السيد يانغ هونغ يي، ممثل المعهد الصيني للطاقة الذرية، متحدثًا في المؤتمر، إن الصين تخطط لبناء مفاعل نيوتروني سريع تجاري باستطاعة 1000 ميغاواط بحلول العام 2030. كما تعمل الدولة على تصميم مفاعل معياري صغير مبرد بالصوديوم باستطاعة تتراوح بين 1 إلى 3 ميغاواط ومفاعل مبرد بسبيكة رصاص – بزموت باستطاعة 1 ميغاواط.
كما تمتلك كل من فرنسا والولايات المتحدة وكوريا الجنوبية والهند واليابان برامج بحثية وطنية في مجال تكنولوجيا المفاعلات السريعة.
تم في العام 2001 إنشاء المنتدى الدولي للجيل الرابع (GIF) كبرنامج تعاون دولي يضم 13 دولة. يهدف GIF إلى تعزيز البحث المشترك في التكنولوجيا النووية الواعدة، بما في ذلك المفاعلات النيوترونية السريعة، مع تقسيم البحث في هذا المجال إلى مسارات المفاعلات السريعة المبردة بالصوديوم (SFR)، والمبردة بالرصاص (LFR) والمبردة بالغاز (GFR).
ناقش المشاركون، خلال أيام المؤتمر الأربعة، دورات الوقود النووي في المستقبل، والاقتصاد، وسلامة التصميم والتحليل، والمواد الهيكلية الجديدة للمفاعلات السريعة، والترويج للمشاريع المبتكرة، وغيرها.
اختتم مبعوث روساتوم الخاص لمشروعات البحث والتطوير الدولية فياتشيسلاف بيرشوكوف قائلا: “اعتاد FR22 في السابق على مناقشة تصميم المفاعل السريع فقط، لكننا الآن نتعمق في مجموعة أوسع من المواضيع. يشير هذا التحول المفاهيمي إلى انتقال المجتمع النووي العالمي إلى مرحلة جديدة من تطوير الطاقة النووية”.
في مقدمة اللعبة
تظل روسيا، من خلال مفاعلين مبردين بالصوديوم، BN-600 و BN-800، يعملان في محطة بيلويارسك للطاقة الذرية، الدولة الوحيدة التي لها سجل حافل في التشغيل التجاري للمفاعلات النيوترونية السريعة. يمكن لممثلي روساتوم الاعتماد على خبرتهم العملية عند التحدث في المؤتمر عن التكنولوجيا التجارية الخاصة التي تغطي طول المسار من تصنيع وقود جديد إلى بناء مفاعلات سريعة مختلفة وإعادة معالجة الوقود النووي المنضب.
يجري العمل في روسيا حاليًا على العديد من تصميمات المفاعلات النيوترونية السريعة، بما في ذلك المفاعلات المبردة بوساطة الصوديوم وسبيكة رصاص – بزموت. تم تطوير التصميمين الأولين كجزء من مشروع بروريف (اختراق) التابع لروساتوم.
تم الانتهاء من التصميم التفصيلي للمفاعل BN-1200، وهو مفاعل سريع مبرد بالصوديوم سيتم بناؤه في الوحدة الخامسة من محطة بيلويارسك، وهو جاهز للتنفيذ. ومن المتوقع اتخاذ قرار بالشروع بالبناء في وقت لاحق من هذا العام. من المبرمج أن يبلغ المفاعل حالته الحرجة الأولى في أوائل العام 2030. شدد فياتشيسلاف بيرشوكوف قائلا: “إذا ما قورن التصميم الجديد للمفاعل BN-1200، بالمفاعل BN-800، فإنه يتضمن عددًا من الحلول المبتكرة. سوف يجعل تكلفة الكهرباء التي تنتجها المفاعلات BN-1200 أقل من تلك التي تنتجها مفاعلات VVER-1200 التقليدية. كما سنبدد الأسطورة القائلة بأن المفاعلات النيوترونية السريعة تجعل الكهرباء أكثر تكلفة “.
تقوم روساتوم، في الوقت نفسه، ببناء مفاعل سريع مبرد بالرصاص يسمى BREST-OD-300. تم صب الخرسانة الأولى له في العام الماضي، من المقرر بلوغ الحالة الحرجة الأولى في العام 2026. سوف يلبي هذا المفاعل ما يسمى بمعايير “السلامة الداخلية”. يعني هذا أنه سيتم ضمان السلامة من خلال القوانين الطبيعية وخصائص المواد الإنشائية. تم بناء BREST في مركز العرض التجريبي الرائد (PDEC) في سيفيرسك، في منطقة تومسك. سيتضمن PDEC، بالإضافة إلى المفاعل، منشأة من وحدتين لتصنيع الوقود وإعادة معالجته. تم الانتهاء من بناء وحدة التصنيع، تركيب المعدات جار على قدم وساق، ومن المقرر بدء التشغيل في العام 2023. إن وحدة إعادة معالجة الوقود هي قيد التطوير حاليًا، ومن المتوقع أن يبدأ بناؤها في العام 2026. سيتم الانتهاء من PDEC ويكون جاهزا للتشغيل في العام 2030. اختتم فياتشيسلاف بيرشوكوف حديثه قائلا: “سوف يتميز PDEC بدورة وقود نووي مغلقة كاملة، حيث ستكون هناك حاجة لـ10% فقط من اليورانيوم – 238 عند المدخل (سيتم استخراجه من مخلفات اليورانيوم) وحدا أدنى من نفايات اليورانيوم عند المخرج – سيكون نشاطها الإشعاعي مشابهًا لنشاط اليورانيوم الطبيعي”.
يجري العمل على تطوير تصميم هندسي لمفاعل أكثر استطاعة مبرد بالرصاص، BR-1200. سيبدأ تنفيذ هذا التصميم بعد البدء بتشغيل BREST.
كما تعمل الشركات الروسية على مفهوم مفاعل سريع معياري صغير من طراز SVBR-100 سيتم تبريده باستخدام سبيكة سهلة الانصهار من الرصاص والبزموت. بدأ تطوير تقنية سبيكة الرصاص والبزموت في الاتحاد السوفييتي منذ فترة طويلة – منذ خمسينيات القرن الماضي: تعمل المفاعلات البحرية المستخدمة لهذا المبرد منذ سنوات عديدة. شرح غيورغي تورشينسكي، مستشار الرئيس التنفيذي لشركة AKME Engineering ومدير معهد لايبونسكي للفيزياء وهندسة الطاقة (جزء من روساتوم)، مزايا هذه التكنولوجيا في المؤتمر FR22. وأشار إلى السلامة المتزايدة والفعالية العالية المحتملة لمبرد الرصاص والبزموت.
