آمریکا به‌ دنبال تبدیل زباله‌های هسته‌ای به منبع جدید سوخت است

با گسترش استفاده از انرژی هسته‌ای در ایالات متحده برای تأمین برق پایدار و بدون انتشار کربن، مدیریت پسماندهای رادیواکتیو باقی‌مانده از سوخت مصرف‌شده رآکتورها همچنان یکی از چالش‌های مهم این کشور به شمار می‌رود.

برای مقابله با این مشکل، جیمز پی. دنلی، معاون وزیر انرژی آمریکا، روز پنجشنبه از اختصاص کمک مالی ۵.۴ میلیون دلاری به ایستگاه آزمایش مهندسی دانشگاه تگزاس A&M خبر داد. هدف این طرح، توسعه فناوری تولید سوخت رآکتوری است که بتواند پسماندهای هسته‌ای با عمر پرتوزایی طولانی را به منبع انرژی جدید تبدیل کند.

دنلی گفت

آینده انرژی آمریکا به نوآوری‌های جسورانه و همکاری‌های قدرتمند میان دولت فدرال، آزمایشگاه‌های ملی، دانشگاه‌ها و صنایع وابسته است. این پروژه نشان می‌دهد چگونه می‌توان هم‌زمان با توسعه فناوری‌هایی برای تقویت امنیت انرژی کشور، چالش‌های بلندمدت مربوط به پسماندهای هسته‌ای را نیز برطرف کرد.

این کمک مالی از سوی وزارت انرژی آمریکا برای پروژه‌ای به سرپرستی لین شائو، استاد دپارتمان مهندسی هسته‌ای دانشگاه تگزاس اِی‌اند‌اِم، اختصاص یافته است. طبق اعلام دانشگاه، شائو در این طرح امکان تبدیل پسماندهای هسته‌ای به سوخت قابل‌استفاده در رآکتورهای نمک مذاب توریمی را بررسی می‌کند.

شائو اعلام کرد این پروژه علاوه بر بررسی روش‌های کاهش بار بلندمدت ناشی از پسماندهای رادیواکتیو، بر توسعه فناوری‌های پیشرفته رآکتوری تمرکز دارد که بتوانند انرژی قابل‌اعتماد نسل‌های آینده را تأمین کنند. پژوهشگران در طول اجرای طرح، مراحل آماده‌سازی سوخت، آزمایش‌های عملی، مدل‌سازی رایانه‌ای و طراحی رآکتور را با یکدیگر تلفیق خواهند کرد.

پژوهشگران دانشگاه تگزاس در این پروژه با دانشمندان آزمایشگاه ملی ساوانا ریور و شرکت ناتورا ریسورسز به‌عنوان شریک صنعتی همکاری خواهند داشت.

روش‌های جایگزین برای دفع پسماندهای هسته‌ای

هم‌زمان، آزمایشگاه‌های دیگری در سراسر آمریکا نیز روی فناوری‌های بازیافت سوخت هسته‌ای کار می‌کنند تا مدت‌زمان موردنیاز برای نگهداری پسماندهای رادیواکتیو را از هزاران سال به چند صد سال کاهش دهند.

دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون ساخت فناوری‌هایی را آغاز کرده‌اند که امکان بازیافت سوخت مصرف‌شده و استفاده مجدد از آن در رآکتورهای پیشرفته را فراهم می‌کند. پژوهشگران در این زمینه به سراغ روش پیرومتالورژی یا فرآوری در دمای بالا رفته‌اند؛ روشی که با استفاده از حرارت شدید، ساختار فیزیکی یا شیمیایی مواد جامد را تغییر می‌دهد. هدف از این فرایند، تبدیل سوخت مصرف‌شده به موادی است که قابلیت استفاده مجدد در رآکتورهای هسته‌ای پیشرفته را داشته باشند.

وزارت انرژی آمریکا علاوه بر تأمین بودجه پژوهش‌های مربوط به بازیافت پسماندهای هسته‌ای و تبدیل آن‌ها به سوخت، از مطالعاتی برای یافتن روش‌های دفع دائمی مواد رادیواکتیو باقی‌مانده پس از بازیافت سوخت مصرف‌شده نیز حمایت می‌کند.

بر اساس مطالعه‌ای که بیش از یک ماه پیش از سوی این وزارتخانه منتشر شد، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که استفاده از گمانه‌های عمیق زیرزمینی می‌تواند روشی ایمن و نسبتاً کم‌هزینه برای دفن دائمی پسماندهای رادیواکتیو هسته‌ای باشد.

شرکت دیپ ایزولیشن، مستقر در کالیفرنیا که حدود یک دهه پیش تأسیس شد، برای اجرای عملیاتی طرح دفن زیرزمینی سوخت هسته‌ای مصرف‌شده و پسماندهای خطرناک رادیواکتیو تلاش می‌کند. این شرکت در ژانویه ۲۰۲۶ یک پروژه آزمایشی تجاری‌سازی در مقیاس کامل و در عمق زمین را در شهر کامرون ایالت تگزاس آغاز کرد تا عملکرد سامانه دفن پسماند در گمانه‌های عمیق را به نمایش بگذارد.

دفن زیرزمینی پسماندهای هسته‌ای در کشورهای دیگر

استفاده از روش‌های زیرزمینی برای دفع پسماندهای هسته‌ای تنها به آمریکا محدود نمی‌شود و کشورهایی مانند فنلاند، سوئد و فرانسه نیز این فناوری را دنبال می‌کنند. بااین‌حال، فناوری مورد استفاده این کشورها با روش گمانه‌های عمیق آمریکایی تفاوت دارد. در روش اروپایی، مخازن زمین‌شناختی با انفجار و حفاری تونل‌ها، چاه‌ها و محفظه‌های بزرگ در اعماق زمین ساخته می‌شوند.

تأسیسات اونکالو در شهر اورایوکی فنلاند، نخستین مخزن دائمی زیرزمینی جهان برای نگهداری سوخت هسته‌ای مصرف‌شده به شمار می‌رود. این مجموعه در عمق بیش از ۴۰۰ متری زمین و درون سنگ بستر بلورین با قدمت ۱.۹ میلیارد سال ساخته شده است.

قرار است پسماندهای هسته‌ای در این تأسیسات داخل محفظه‌های مخصوص قرار بگیرند و برای بیش از ۱۰۰ هزار سال به‌صورت دائمی نگهداری شوند. این کپسول‌های دفن به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که سوخت هسته‌ای مصرف‌شده و مواد رادیواکتیو آن را به‌طور کامل از محیط اطراف جدا و ایزوله نگه دارند.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.