حرکت کشورهای پیشرفته به سمت میکروراکتورهای هسته ای_راسخ

با گذشت ۶ دهه از به کارگیری انرژی اتمی برای تشکیل برق، امروز یک نسخه تازه از این فناوری به نام «میکروراکتورهای هسته‌ای» در حال معارفه و گسترش است که می‌تواند نقش مهمی در عمیق‌تر شدن جایگاه فناوری هسته‌ای در تشکیل انرژی جهان ایفا کند. میکروراکتورهای امروز به گفتن یک گزینه یقین برای تشکیل برق و انرژی در مناطق دورافتاده، شهرک‌ها و مناطق صنعتی و پروژه‌های بزرگ مسکن است.

یکی از با اهمیت ترین مزیت‌های میکروراکتورهای هسته‌ای به گفتن یک منبع پاک برای تشکیل برق، نیاز به فضای کم(بر خلاف روشهای خورشیدی و بادی) است. این چنین این نیروگاه‌های کوچک امکان راه‌اندازی در مناطق دورافتاده بدون وابستگی به شرایط محیطی و و آب هوایی را دارند.

فناوری اتمی و تشکیل ارزان‌ترین برق دنیا

فناوری اتمی امکان تشکیل برق ارزان و پاک را در اختیار بشر قرار داده است و امروز ارزان‌ترین منبع تشکیل برق به حساب می اید. این فناوری برای تشکیل برق به خوبی قابل مدیریت بوده و برخلاف انرژی باد یا خورشید، بدون وابستگی به شرایط محیطی به تشکیل انرژی ادامه می‌دهد.  فناوری اتمی از نظر مدیریت‌پذیری و سیکل عملیاتی، شبیه راه حلهای تشکیل برق با سوخت‌های فسیلی است اما بدون آزاد کردن کربن، چند برابر برق تشکیل می‌کند.

همانطور که اشاره شد، کشورهای گسترش یافته جهان قسمت مهمی از برق خود را با منفعت گیری از انرژی اتمی تشکیل می‌کنند. در این بین روسیه یکی از توانایی‌های آموزنده را در این عرصه دارد. این سرزمین با وجود داشتن منبع های بزرگ گاز طبیعی و جایگاه مهمی که در استخراج گاز دارد؛ اما ۵۰ درصد تشکیل برق خود را از این منبع جدا گانه کرده و به جای سوزاندن گاز در داخل، آن را به منبعی برای ثروت و افزایش نفوذ بین‌المللی تبدیل کرده است. این سیاست علتشده روسیه برای زمان طویل، رتبه اول صادرات گاز را به خود تعلق دهد.

ایران هم همانند روسیه یکی از دارندگان منبع های بزرگ گاز است. اما بر خلاف روسیه، قسمت بسیاری از گاز استخراجی را در داخل برای تشکیل برق و گرما مصرف می‌کند. این در حالی است که می‌شد با گسترش زیاد تر فناوری هسته‌ای، برق ارزان و پاک اتمی را به سطح مطمعن و اتکای بالا تشکیل و در اختیار مردم قرار داد و از گاز برای تشکیل ثروت و بهبود جایگاه بین‌المللی منفعت گیری کرد. ما طی این سال‌ها با وجود برخوداری از منبع های زیاد زیاد اورانیوم و در اختیار داشتن فناوری اتمی، به علت محدودیت‌های بین‌المللی، فقط یک نیروگاه هزار مگاواتی در بوشهر راه‌اندازی کرده‌ایم که سهمی یک درصدی در تشکیل برق سرزمین ایفا می‌کند در حالی که می‌شد با منفعت گیری از این فناوری، هم نیاز داخلی را فراهم کرد و حتی به کشورهای همسایه هم فروخت.

برق هسته‌ای به گفتن یک فناوری پاک، می‌تواند با افت اتکا به انرژی‌های فسیلی،  نقش مهمی در افت آلودگی هوا هم ایفا کند.  این نوشته با قیاس مقدار کربن انتشار شده در روشهای گوناگون و انرژی اتمی به خوبی قابل فهمیدن است.  برای مثالً یک نیروگاه گاز طبیعی در بهترین حالت بازدهی، برای تشکیل یک مگاوات برق نزدیک به ۳۰۰ تا ۴۰۰ کیلوگرم دی اکسید کربن آزاد می‌کند. مقدار انتشار کردن دی اکسید کربن در نیروگاه سیکل ترکیبی نزدیک به ۵۰۰ کیلوگرم، نیروگاه دیزلی ۷۰۰ تا ۸۰۰ کیلوگرم و نیروگاه مازوت‌سوز تا یک تن است ولی نیروگاه هسته‌ای هیچ کربن صفر می‌تواند به افت وابستگی به منبع های آلاینده تشکیل برق پشتیبانی کند.

نگاه دقیق‌تر به میکرو راکتورهای هسته‌ای

میکروراکتورها برای تشکیل برق در مقیاس کوچک و قابلیت منفعت گیری در مناطق گوناگون طراحی شده‌اند. این نیروگاه‌های کوچک مقیاس را می‌توان جدا گانه از شبکه سراسری تشکیل کرد به همین علت می‌توان در مناطق دورافتاده آن را احداث و با این روش هزینه انتقال برق به این مناطق را افت داد.

میکروراکتورهای هسته‌ای به علت ابعاد کوچک و نوع طراحی، یک نیروگاه متحرک به حساب می اید. ارتفاع میکروراکتورهای هسته‌ای بین ۵ تا ۱۰ متر است و به همین دلی امکان نصب در هر منطقه‌ای را دارند. دوره سوختگیری این نیروگاه‌های کوچک ۵ تا ۱۰ سال است. برخی از طراحی‌ها می‌توانند تا ۲۰ سال یا زیاد تر بدون نیاز به سوخت‌گیری مجدد فعالیت کنند. در آینده، با پیشرفت فناوری، امکان پذیر این دوره‌ها طویل‌تر شود.

فراهم برق مناطق دورافتاده و مناطق صنعتی با میکروراکتورهای هسته‌ای

از دیگر مزیت‌های میکروراکتورها می‌توان برق مناطق دورافتاده و غیرقابل دسترس همانند قطب شمال و بیابان‌ها، پایگاه‌های نظامی با نیاز به فراهم انرژی پایدار، صنایع، کارخانه‌ها و مناطق صنعتی و پروژه‌های تحقیقاتی و علمی به‌ اختصاصی در شرایط خاص را فراهم کرد. فراهم گرمایش و آب گرم برای ساختمان‌ها در مناطقی با نیاز به انرژی حرارتی، فراهم انرژی کشتی‌ها و وسایل نقلیه دریایی همانند کشتی‌های یخ‌شکن و شیرین‌سازی آب دریا در مناطقی با محدودیت دسترسی به آب شیرین از دیگر مزیت‌های میکروراکتورها است.

به علت پیش‌بینی‌هایی که از آینده میکروراکتورهای هسته‌ای وجود دارد و رفتن کشورها به سمت این فناوری، از منظر پدافند غیرعامل نیز زیاد پیشنهاد می‌شود. این چنین می‌توان این فناوری را به گفتن یکی از روشهای فراهم برق سرزمین به اختصاصی پروژه‌های بزرگ مسکن در نظر گرفت و آن را در پیوست انرژی اقتصاد مسکن سرزمین لحاظ کرد.

حرکت کشورهای پیشرفته به سمت میکروراکتورهای هسته‌ای

ایالات متحده در پروژه‌هایی همانند NuScale Power و X-energy پیشرو است. کانادا نیز در حوزه تحقیق و گسترش، همکاری‌های گسترده‌ای با دانشگاه‌ها و شرکت‌های خصوصی دارد. روسیه بر گسترش راکتورهای کوچک برای مناطق سرد و دورافتاده همانند KLT-40S متمرکز است. چین به‌صورت گسترده در حال اندوخته‌گذاری در فناوری‌های نوین برای منفعت گیری در مناطق روستایی است. ژاپن نیز طراحی‌هایی مقاوم در برابر زلزله برای منفعت گیری در مناطق پرخطر انجام داده است.

از مثالهای میکروراکتورهای حاضر و توان تشکیل برق آنها می‌توان به میکروراکتور ۶۰ مگاواتی NuScale Power Module اشاره کرد. قیمت این نیروگاه نزدیک به ۳ تا ۶ میلیون دلار به ازای هر مگاوات است و با یکبار سوختگیری می‌تواند بین ۱۲ تا ۲۴ سال فعالیت کند.

نمونه دیگر میکروراکتور ۸۰ مگاواتی X-energy Xe-100 است که به ازای هر مگاوات نزدیک به ۶ تا ۸ میلیون دلار قیمت دارد و یکبار سوختگیری آن برای فعالیت ۲۰ ساله این نیروگاه کافی است.

TerraPower Natrium نمونه فرد دیگر است که توان تشکیل ۳۴۵ مگاوات برق را دارد. قیمت این میکروراکتور به ازای هر مگاوات، ۴ میلیون دلار است و با یکبار سوختگیری می‌تواند بین ۱۰ تا ۲۰ سال فعالیت کند.

میکروراکتور Holtec SMR-160 هم یک نمونه با توان تشکیل ۱۶۰ مگاوات است که می‌تواند ۲۰ سال با یکبار سوختگیری فعالیت کند. هزینه راه‌اندازی این میکروراکتور ۳ تا ۵ میلیون دلار به ازای هر مگاوات توان تشکیل برق است.

 General Atomics EM2 هم یک میکروراکتور ۵۰ مگاواتی است که هر مگاوات آن ۵ میلیون دلار هزینه دارد. این نیروگاه کوچک، می‌تواند ۱۰ تا ۱۵ سال فعال بماند.

BWXT mPower یک نمونه ۱۸۰ مگاواتی است که به ازای هر مگاوات، ۴ میلیون دلار هزینه دارد. این میکروراکتور هم می‌تواند با یکبار سوختگیری ۱۵ سال فعالیت کند.

Rolls-Royce SMR یک میکروراکتور ۴۴۰ مگاواتی است که با یکبار سوختگیری می‌تواند ۶۰ سال فعالیت کند.  هزینه راه‌اندازی آن به ازای هر مگاوات ۳ میلیون دلار است.

نمونه CNEA CAREM توان تشکیل ۲۷ مگاوات برق را دارد و هزینه هر مگاوات آن ۷ میلیون دلار است. یکبار سوختگیری آن برابر با ۳۰ سال فعالیت است.

Elysium Industries Elysium Reactor یک میکروراکتور ۱۰ مگاواتی است که هر مگاوات آن ۸ میلیون دلار هزینه دارد. این نیروگاه با یکبار سوختگیری می‌تواند ۲۰ سال فعال بماند.

میکروراکتور روسیKLT-40S  هم توان تشکیل ۳۵ مگاوات برق دارد. این نیروگاه کوچک به ازای هر مگاوات ۱۰ میلیون دلار هزینه دارد. طول فعالیت این میکروراکتور با یک بار سوختگیری ۱۲ سال است.

میکروراکتور ARC-100 با توان ۱۰۰ مگاوات، ۵ میلیون دلار به ازای هر مگاوات قیمت دارد و طول فعالیت آن ۲۰ سال است.

میکروراکتور Toshiba 4S هم یک نمونه با توان تشکیل ۱۰ مگاوات است که ۶ میلیون دلار به ازای هر مگاوات قیمت دارد و طول فعالیت آن ۳۰ سال است.

Westinghouse eVinci یک میکروراکتور با توان تشکیل ۵ مگاوات است که قیمت آن ۸ میلیون دلار به ازای هر مگاوات برآورد می‌شود و طول فعالیت آن ۱۰ تا ۱۵ سال است.

میکروراکتورهای SMART با توان تشکیل ۱۰۰ مگاوات، ۴ میلیون دلار به ازای هر مگاوات و طول فعالیت ۲۰ سال، OKBM Afrikantov RITM-200 با توان تشکیل ۵۰ مگاوات، قیمت ۷ میلیون دلار به ازای هر مگاوات و طول فعالیت ۱۵ سال، LeadCold SEALER با توان تشکیل ۳ تا ۱۰ مگاوات، قیمت ۱۰ میلیون دلار به ازای هر مگاوات و طول فعالیت ۲۰ سال،  Compact Fusion Reactor (CFR) با توان تشکیل ۵۰ مگاوات، قیمت ۹ میلیون دلار به ازای هر مگاوات و طول فعالیت ۱۵ سال،  Moltex SSR-W300 با توان تشکیل ۳۰۰ مگاوات، قیمت ۴ میلیون دلار به ازای هر مگاوات و طول فعالیت ۲۰ سال،  HTR-PM (چین) با توان تشکیل ۲۱۰ مگاوات، قیمت ۵ میلیون دلار به ازای هر مگاوات و طول فعالیت ۲۰ سال و Micro Modular Reactor (MMR) با توان تشکیل ۵ مگاوات، قیمت ۶ میلیون دلار به ازای هر مگاوات و طول فعالیت ۱۰ سال از دیگر مثالهای نیروگاه‌های هسته‌ای کوچک یا همان میکرو راکتورهای هسته‌ای می باشند.

اگرچه راه‌اندازی این نیروگاه‌ها بالا به نظر می‌رسد اما تولیدات جانبی آنها همانند آب شیرین، آب تقطیری، آب گرم و … می‌تواند هزینه راه‌اندازی را پوشش دهد. مهمتر این که میکروراکتورها سال‌های سال بدون اضافه کردن سوخت تازه قابلیت منفعت گیری دارند و برخلاف نیروگاه‌های خورشیدی و بادی با مسأله ذخیره‌سازی برق هم روبه رو نیست و نهایتاً در صورت عدم نیاز می‌توان آن را غیرفعال کرد.

این چنین این نیروگاه‌ها بر خلاف نیروگاه‌های خورشیدی با چالش قدیمی شدن فناوری روبه رو نیستند. نیروگاه اتمی برای توان بالای خود و نیاز به سوختگیری پایین با این چنین چالش‌هایی روبه رو نیست و یک مدل دارایی محسوب می‌شود در حالی که یک نیروگاه خورشیدی سپس از ۲۰ سال فعالیت باید بازیافت شود. مسئله مهم دیگر این که میکروراکتورها به علت قابلیت جابجایی، امکان استقرار موقت در مناطق گوناگون تا آماده شدن زیرساخت‌های تشکیل برق را دارد. اگر هم مقصد تشکیل برق زیاد و طویل زمان است با وجود این که امکان احداث میکروراکتورهای با ظرفیت زیاد بالا(۴۰۰ تا ۶۰۰ مگاوات) هم وجود دارد اما به علت هزینه زیاد، باید به جای میکروراکتورها به سمت راه‌اندازی راکتورهای هسته‌ای رفت.

به طور کلی، پیش‌بینی می‌شود این فناوری با دقت به مزایای زیست محیطی و اقتصادی، در آینده نقش مهمی در فراهم انرژی پایدار جهان داشته باشد. به همین علت دیگر کشورها هم در حال بازدید این فناوری و در صدد گسترش آن می باشند. ایران باید با منفعت گیری از تریبون‌های بین‌المللی همانند کنوانسیون تحول اقلیم و اتفاقات سالانه کاپ، اهمیت گسترش این فناوری در سرزمین را گوشزد کند. کشورهای گسترش یافته در این کنوانسیون اهدافی چون افت انتشار کردن کربن توسط کشورهای در حال گسترش را جستوجو می‌کنند و یکی از راه‌های رسیدن به این مقصد، فراهم کردن شرایط منفعت گیری از میکروراکتورهاست.

* سیدطه حسین مدنی، کارشناس انرژی و رئیس اندیشکده حکمرانی هوشمند

انتهای مطلب/