اولین تست راکتور‌ نمک مذاب در هلند با موفقیت انجام شد

مرکز تحقیق و مشاوره اتمی هلند، برای اولین بار از سال ۱۹۶۰ توانست تست تابش راکتور نمک مذاب را با موفقیت پشت سر بگذارد. راکتور نمک مذاب «های فلاکس» در ۶۰ کیلومتری شمال آمستردام و در شهر پتن قرار دارد.

راکتور «های فلاکس» (High Flux) پس از تست اول که در سال ۱۹۶۰ در تنسی آمریکا از نمک مذاب استفاده کرده بود، دومین راکتوری لقب گرفت که این تست را با موفقیت به پایان می‌رساند. این نتایج از آن‌ جایی اهمیت پیدا می‌کند که بدانیم راکتور‌های نمک مذاب (MSR) جایگزین امن‌تر و بهینه‌تری برای راکتور‌های آب سبک به شمار می‌روند. با وجود این که مبانی شکافت اتم در این دو مدل راکتور مشابه است، ولی طراحی مهندسی شده این دو با هم کمی فرق دارد.

راکتورهای آب سبک

در یک راکتور آب سبک، اورانیوم غنی شده یا پلوتونیوم به عنوان سوخت هسته‌ای در میله‌هایی با پوشش زیرکونیوم قرار دارد که در آب غوطه‌ور هستند. آب در این میان هم نقش خنک کننده را ایفا می‌کند و هم نقش انتقال دهنده. زمانی که یک نوترون به اتم اورانیوم یا پلوتونیوم برخورد می‌کند، از هم جدا شده و باعث تولید انرژی و نوترون‌های بیشتری می‌شود که در یک واکنش زنجره‌ای به اتم‌های دیگر برخورد می‌کند. مانند این که روی ۱۰۰ تله موش‌ فنری، یک توپ پینگ پنگ بگذاریم و سپس با پرتاب یک توپ دیگر باعث شویم تمامی توپ‌ها به هوا پرتاب شوند. نقش آب در اینجا به مثابه یک کاهنده سرعت بوده و باعث می‌شود نوترون به اتم‌های بیشتری برخورد کند.

این روش بیش از ۶۰ سال است که به عنوان یکی از منابع به صرفه تولید انرژی شناخته می‌شود و دارای بهترین امنیت به ازای هر کیلو وات تولید شده است. البته راکتور‌های آب سبک مشکلاتی هم دارند که می‌توان به بالا بودن دما و فشار آب در این روش اشاره کرد. جایگزین کردن آب با نمک می‌تواند باعث بهبود این مسئله شود.

راکتور نمک مذاب (MSR)

در این راکتور‌ها، به جای احاطه میله‌های سوختی با آب، این میله‌ها با نمک مخلوط شده و تا هزاران درجه حرارت داده می‌شوند تا به مخلوطی از میله و نمک تبدیل شوند و حالت مایعی به خود بگیرند.در این فرایند میله‌های گرافیتی نقش انتقال دهنده و کنترل کننده قدرت واکنش را ایفا می‌کنند. با وجود این که راکتور‌ نمک مذاب به صورت تجاری مورد بهره‌برداری قرار نگرفته‌‌ است، ولی در چندین مرکز تحقیق و توسعه مورد بررسی قرار گرفته‌ و مزایای خوبی نسبت به راکتور‌های آب سبک نشان داده‌اند.

مزایای راکتور‌ نمک مذاب

به عنوان مثال از این راکتور‌ می‌توان برای اتم‌هایی که شکافت‌ آن‌ها ساده‌تر است (مثل توریوم) استفاده کرد. همچنین راکتور‌ نمک مذاب پسماند‌های فعال‌تری دارند و نسبت به سوخت‌های مصرف شده در راکتور‌ آب سبک، با سرعت بیشتری از میزان رادیواکتیویته آن‌‌ها کاسته می‌شود.

یکی دیگر از مزایای این راکتور‌، نیاز نداشتن به خاموشی در هنگام سوخت‌گیری مجدد است. در این راکتور، سوخت جدید توسط یک ماده شیمیایی فیلتر شده و سوخت جدید به راکتور پمپ می‌شود. همچنین این راکتور‌ در فشار کمتری کار کرده و بخارات هیدروژن (با احتمال انفجار) نیز تولید نمی‌کند. هر دوی این موارد از مشکلات اصلی راکتور‌های معمولی حساب می‌شوند و باعث استفاده از فشار‌های بالا در راکتور‌ آب سبک خواهند شد. همچنین به دلیل این که محدوده دمایی راکتور‌ MSR بالاتر است، اندازه کوچکتری دارد و کارایی آن‌ بهینه‌تر است.

قابلیت مهم دیگر این راکتور‌ در انبساط نمک تحت دمای بالاست که در صورت واکنش‌های اضافی در راکتور، انبساط نمک مانع از ادامه واکنش می‌شود. در مواقع اضطراری نیز سیستم زهکشی و تخلیه‌ای در نظر گرفته شده تا نمک مذاب با کمک نیروی جاذبه به درون تانک‌های تخلیه ریخته و با جدا کردن مخلوط مذاب، واکنش را پایان دهد.

معایب راکتور‌ نمک مذاب

نمک استفاده شده در این راکتور‌ علاوه بر داغ بودن، خورنده هم هستند و به دلیل این که برای وارد شدن به راکتور باید به وسیله دستگاه‌هایی پمپ شوند، می‌توانند باعث خوردگی تجهیزات پمپاژ شده و خسارات رادیو اکتیو نیز وارد کنند.

برای این منظور، مرکز تحقیق و مشاوره هلند (NRG) یک سری تست‌های سنجش میزان تابش را انجام می‌دهد تا تاثیرات سایت اتمی را روی سوخت‌های راکتور‌ نمک مذاب را بررسی کند. بر اساس گفته‌‌های این مرکز، این تست‌ها با اولین آزمایش SALIENT-01 در سال ۲۰۱۵ که برای بررسی راکتور‌ شکافت توریوم بود، انجام شده است.

آینده این پروژه

این مرکز در نظر دارد تا در آینده بررسی‌هایی را روی ساخت مواد و فرایند خالص سازی نمک مذاب و پسماند‌های آن انجام دهد. همچنین تست‌های تابش جدیدی نیز در حال انجام هستند. که یکی از آن‌ها بررسی نحوه سرد شدن نمک مذاب در دمای اتاق و اندازه‌گیری میزان تابش آن است. همچنین این مرکز می‌خواهد نوعی آلیاژ طراحی کند تا از خوردنگی این نمک‌ها جلوگیری کند. باید دید آیا با وجود پیشرفت‌های این چنینی در صنعت تاسیسات اتمی، از میزان خطرات آن کاسته می‌شود یا همچنان به عنوان یکی از پربحث‌ترین مسائل روز باقی می‌ماند.