نیروگاه‌های هسته‌ای آینده: کوچک، ایمن و ماژولار

آینده نیروگاه هسته‌ای به مدت ۲۰ سال داخل آزمایشگاهی در دانشگاه اورگان به خواب رفته بود. استارتاپ NuScale راکتوری ساخته که برگی جدید از داستان طولانی و پرمخاطره بین نیروگاه‌های هسته‌ای و فعالان محیط‌زیستی را باز خواهد کرد. با ما همراه باشید تا نگاهی بیاندازیم به آینده نیروگاه‌های هسته‌ای کوچک که حتی می‌توان از آن برای شارژ کردن تسلا نیز استفاده کرد.

چیزی که راکتور هسته‌ای NuScale را از تمامی راکتورهای ساخته شده تاکنون متمایز می‌کند، نیاز نداشتن آن به برج‌های خنک‌کننده و محدوده‌های تخلیه اضطراری است. این راکتور را می‌توان در هر کارخانه‌ای ساخت و به هر مکانی ارسال کرد. شبیه‌سازی‌های گسترده نشان می‌دهند که راکتور استارتاپ NuScale از پس هر مشکلی بر خواهد آمد. یکی از دلایلی این پدیده، این است که این راکتور نسبت به مدل‌های معمول، تقریبا از هیچ سوخت هسته‌ای استفاده نمی‌کند. همچنین اندازه آن نیز بسیار بسیار کوچکتر است.

قطعا این راکتور، خبر خوبی برای علاقه‌مندان به تغییرات اقلیمی است. انرژی هسته‌ای پیشینه خوبی در دایره فعالان محیط‌زیست ندارد. ولی تقریبا از هر کسی بپرسید، این انرژی را جزو لاینفکی از کربن‌زدایی تولید برق در آینده می‌داند. در آمریکا، نیروی هسته‌ای مسئول تولید دو سوم از انرژی پاک است، ولی راکتورهای فعلی این کشور، به سرعت در حال نزدیک شدن به عمر پیش‌بینی شده خود هستند. تنها ۲ راکتور جدید در این کشور در حال ساخت هستند، که هم میلیارد‌ها دلار از بودجه خود جلوتر بوده و همچنین سال‌ها از زمان بهره‌برداری خود عقب‌تر هستند.

راکتورهای ماژولار کوچک برای همین منظور تولید خواهند شد. این راکتورها اجازه می‌دهند که چندین راکتور با هم ادغام شده و یک واحد را تشکیل دهند. اگر تنها به انرژی مشخصی نیاز دارید، می‌تواند تعداد کمتری از این راکتورها را نصب کنید. اگر به انرژی بیشتری نیاز دارید تا برق شهری را تامین کنید، می‌توانید تعداد بیشتری از این راکتورها را به واحد قبلی اضافه کنید.

این کار باعث می‌شود تا با دست بازتری به دنبال تامین انرژی مورد نیاز خود بروید و در عین حال، تامین آن نیز ساده‌تر خواهد بود. مهمترین دلیل این است که این راکتورها، بسیار کوچک بوده و در هر کارخانه‌ای قابل تولید هستند و حتی می‌توان آن‌ها را به مکان‌های مختلف با کاربردهای متفاوت ارسال کرد. از همه مهمتر، راکتورهای کوچک ماژولار می‌توانند از روش‌های خنک کننده و ایمن کننده بهتری استفاده کنند که در اختیار برادرهای بزرگ‌تر خود نیست. تمامی این‌ها ضامن این خواهد بود که چرنوبیل بعدی را شاهد نباشیم.

راکتور استارتاپ NuScale، یک راکتور بر پایه آب سبک است که تقریبا در بیشتر نیروگاه‌های انرژی معمول نیز از آن استفاده می‌شود. اما این پایان شباهت‌های این راکتور با دیگر راکتورهاست. راکتور NuScale تقریبا ۲۰ متر طول و ۲.۷ متر قطر دارد؛ به عبارتی اندازه یک اتوبوس BRT است. با چسباندن ۱۰۰ راکتور این چنینی به هم می‌توان اندازه یک نیروگاه هسته‌ای بزرگ انرژی تولید کرد، زیرا قدرت هر راکتور برابر با ۶۰ مگاوات است. از تولید خوشه‌ای ۱۰ عددی این راکتورها، می‌توان انرژی معادل راکتورهای معمول آمریکا را تولید کرد.

خوزه ریس (Jose Reyes) هم موسس استارتاپ NuScale می‌گوید کوچک تر شدن این راکتورها، منفعت بسیاری را به همراه دارد. آن‌ها امن‌تر هستند، زیرا می‌توان این راکتورها را داخل استخر‌های کوچک آب زیرزمینی هم قرار داد. خود این قضیه نیز باعث می‌شود که راکتورهای NuScale را نزدیک مکان‌های مورد نظر تعبیه کرد تا دیگر لازم نباشد از قانون فاصله ۱۶ کیلومتری راکتورهای معمولی پیروی کنیم.

کمیسیون سامان‌دهی هسته‌ای آمریکا، از سال ۲۰۱۶ مشغول بررسی راکتور ساخت استارتاپ NuScale است. اگر این کمیسیون چراغ سبز را به این شرکت بدهد، NuScale به سرعت اولین راکتور ماژولار تجاری را خواهد ساخت. اما فرایند بازبینی این راکتور بسیار سخت و پیچیده بوده و استارتاپ NuScale تنها برای پیش بردن این فرایند، دفترچه فنی ۱۲ هزار صفحه‌ای را به کمیسیون داده است. حتی انتظار می‌رود این فرایند یک سال دیگر نیز طول بکشد. اما با این حال این کمپانی توانسته مجوز ساخت نیروگاه ۱۲ راکتوری در مرکز آزمایشگاهی ملی ایالت ایداهو را بگیرد و تا سال ۲۰۲۶، نیروی برق خانه‌های ایالت‌های غربی را تامین کند.

راکتورهای ماژولار کوچک شاید اولین راکتورهایی باشند که در شبکه برق آمریکا قرار می‌گیرند، اما قطعا آخرینشان نخواهند بود. وزارت نیروی این کشور به میکرو راکتورهایی که حالت Plug and Play دارند نیز علاقه خاصی دارد. این میکرو راکتورها معمولا نیرویی کمتر از ۵۰ مگاوات تولید خواهند کرد ولی کاربردهای زیادی دارند.

اگر راکتورهای ماژولار کوچک بیشتر به درد فرایند‌های صنعتی یا دیگر مکان‌هایی که نیروی برقی زیادی نیاز داشته باشند، بخورد، میکرو راکتورها مناسب تامین نیروی برق مکان‌های کوچک‌تر مانند یک کمپ ارتشی دور افتاده یا روشن نگه داشتن یک شهر کوچک آلاسکایی هستند. این کاربردها، قطعا میکرو راکتورها را به ایده آل‌ترین وسیله برای کربن زدایی از آینده تولیدات برق تبدیل می‌کند.

البته این هم بگوییم که میکرو راکتورها، نظر بسیاری از کمپانی‌های تامین کننده انرژی هسته‌ای را نیز به خود جلب کرده‌اند. اوایل ماه گذشته، استارتاپ مرموز فعال در حوزه انرژی هسته ای به نام اکلو (Oklo) از میکرو راکتور ۱.۵ مگاواتی خود به نام Aurora رونمایی کرد. این استارتاپ اعلام کرده است که جواز ساخت اولین مدل آن در آزمایشگاه ملی ایداهو را نیز کسب کرده است.

در نگاه اول این راکتور شبیه کلبه‌های A-شکل کوه‌های آلپ است تا یک راکتور. البته بر اساس گفته‌های جیکوب دی‌وایت (Jacob Dewitte) موسس استارتاپ اکلو، این نوع طراحی دقیقا همان چیزی است که این استارتاپ به دنبال آن بود. او آینده‌ای را می‌بیند که در آن میکرو راکتورها به خوبی در چشم‌انداز شهرها جا خوش کرده‌اند. البته بدین معنا نیست که اکلو برای گرفتن مجوزهای لازم، به مشکل بر نخورد.

برای شروع، Aurora، راکتوری است که از سیستم خنک کننده سریع فلز مایع استفاده می‌کند. این تکنولوژی تقریبا به صورت اختصاصی در زیردریایی‌ها استفاده می‌شود. به همین دلیل است که دی‌وایت می‌گوید:

صادقانه بگویم، الگو‌های قانون‌گذاری، بیشتر به درد راکتورهای بزرگ می‌خورد.

در حالی که کمیسیون سامان‌دهی راکتورهای آمریکا در فکر این است که چگونه راکتورهای کوچک را وارد چرخه قانون‌گذاری فعلی خود کند، دیگر سیاست‌گذاران انرژی، از هر فرصتی استفاده می‌کنند تا تکنولوژی راکتورهای کوچک را بر سر زبان‌ها بیندازند. اوایل امسال، سران آمریکا و اروپا برای اولین بار با یکدیگر بر سر راکتورهای کوچک ماژولار گفت و گو کردند. حتی زمانی که ریک پری (Rick Perry) وزیر انرژی از سمت خود استعفا داد، در ویدیو خداحافظی خود از راکتورهای کوچک ماژولار تقدری ویژه‌ای به عمل آورد.

همه این‌ها باعث شدند تا حداقل در آمریکا، تغییراتی در قانون‌گذاری‌های محیط‌زیستی صورت بگیرد تا راکتورهای کوچک بتوانند تا سال ۲۰۲۷ در مراکز فدرال استفاده شوند. یکی از پروفسورهای سیاست‌گذاری عمومی دانشگاه مریلند به نام استیو فتر (Steve fetter) در این رابطه می‌گوید:

راکتورهای کوچک باید ثابت کنند که از لحاظ هزینه‌های مالی، با راکتورهای بزرگ معمولی قابل رقابتند.

البته با توحه به این که هزینه تامین انرژی از نیروهای تجدیدپذیر مانند باد و نور خورشید به شدت در حال افت بوده و حتی منابع گازی زیادی نیز در دسترس است، شاید راکتورهای کوچکتر هیچگاه مورد استفاده قرار نگیرند. مخصوصا که اگر مهمترین دلیل پشت آن، پشتیبانان تغییرات اقلیمی باشد که با سرعت در حال تازیدن هستند (به تو نگاه می‌کنیم تونبرگ).

فتر در ادامه می‌گوید:

من نسبت به استفاده از راکتورهای کوچک و ارائه آن‌ها در مقیاس‌های بزرگ و تغییراتی که در اقلیم به همراه خواهند داشت، چندان خوشبین نیستم. اما فکر می‌کنم که ارزش این را دارد که کمی در این راه به ماجراجویی بپردازیم، زیرا این راکتورها در مرکز ایده‌های ما برای کربن‌زدایی از آینده تامین انرژی قرار دارند.

این طور که به نظر می‌رسد، تنها راهی که بتوان در آمریکا به انرژی هسته‌ای شانس دوباره داد، همین راکتورهای کوچک ماژولار ساخت استارتاپ NuScale یا میکرو راکتورها باشد.