گاهی یک ایده آنقدر زیباست که واقعاً شایستگی موفقیت را دارد. یکی از این ایدهها، پیشنهادی است که توسط رئیس شرکت نوپای انرژی هستهای «دیپ فیشن» (Deep Fission) در برکلی کالیفرنیا ارائه شده است. ایدۀ درخشان الیزابت مولر این است که یک رآکتور در انتهای یک شفت (چاه عمودی) به عمق یک مایل که در پوسته زمین حفر شده، ساخته و سپس شفت با آب پر شود. این کار با یک حرکت، ریسک نشت مواد رادیواکتیو را به حداقل میرساند، زبالههای «داغ» تولیدشده توسط رآکتورها را دفع میکند و بسیاری از تجهیزات جانبی را که ساخت و بهرهبرداری از آنها را گران میکند، حذف مینماید.
بیشتر نیروگاههای هستهای از رآکتورهای آب فشرده (PWRs) برق تولید میکنند. آب در این رآکتورها دو نقش دارد: خنکسازی هستۀ رآکتور (که گرمای حاصل از آن برای بهحرکتدرآوردن توربینهای بخار و تولید برق استفاده میشود) و کندسازی نوترونها (کاهش سرعت نوترونهای آزادشده از شکافت هستهای تا راحتتر توسط هستههای دیگر جذب شوند و باعث شکافت در آنها نیز بشوند). با این حال، برای جلوگیری از جوشآمدن این آب، باید آن را تحت فشار بالا نگه داشت. این کار نیازمند یک فشارساز، یک مخزن تحت فشار قوی برای احاطهکردن هسته و یک محفظۀ مهار دیگر برای مواقعی است که سیستم دچار نشتی شود.
فشار بهینه درون یک رآکتور آب فشرده تقریباً ۱۵۵ برابر فشار اتمسفر در سطح دریاست؛ این معادل فشار در انتهای ستونی از آب به عمق ۱.۶ کیلومتر یا (به واحد قدیمی) یک مایل است. از این رو، ایده خانم مولر مبنی بر قراردادن یک هستۀ رآکتور سادهشده در انتهای شفتی با چنین عمقی شکل گرفت تا آب جایگزین فشارساز شود و صخرههای اطراف نقش محفظه مهار را ایفا کنند.
این ایده بیمقدمه نبوده است. خانم مولر در دهۀ گذشته با پدر فیزیکدانش، ریچارد، که یک استاد سابق در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی است، در ادارۀ شرکت «دیپ آیزولیشن» (Deep Isolation) همکاری کرده است؛ شرکتی که پیشنهاد دفن زبالههای رآکتور در شفتهای عمیق را مطرح میکند. حدود سه سال پیش، او متوجه شد که چنین رویکردی را میتوان برای خود رآکتورها نیز به کار برد.
بنابراین، وظیفۀ شرکت «دیپ فیشن» طراحی یک هستۀ رآکتور به اندازهای باریک است که در یک شفت جا شود و حفر شفتهایی به اندازهای عریض که چنین هستههایی را در خود جای دهند. محاسبات خانم مولر بر روی قطر ۷۵ سانتیمتر بهعنوان هدف نهایی متمرکز شده است. این هدفی است که توسط شریک حفاری شرکت (که در حال حاضر ناشناس است) امکانپذیر تلقی میشود، زیرا گمانههایی عریضتر (و حداقل در یک مورد، عمیقتر) از دهه ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰ بهطور معمول برای جایدادن کلاهکهای هستهای که در زیر زمین آزمایش میشدند، حفر شده است. این اندازه همچنین برای یک هسته رآکتور واقعبینانه است.
هنگامی که هسته دفنشده در جای خود قرار گیرد، با آن مانند یک منبع انرژی زمینگرمایی رفتار خواهد شد. آبی که توسط آن گرم شده از طریق لولهای در شفت به سطح آورده میشود، برای تولید بخار جهت چرخاندن توربین استفاده شده و سپس برای حفظ فشار به شفت بازگردانده میشود. خود هسته از قبل با سوخت اورانیوم کافی برای دو سال بارگذاری میشود و پس از آن، هسته دیگری روی آن قرار داده میشود، سپس یکی دیگر و به همین ترتیب برای یک عمر کاری ۵۰ تا ۶۰ ساله (عمر تخمینی پوشش اولین هسته). سپس آب شفت پمپشده و با بتن مهر و موم میشود که این کار مشکل دفع زباله را برطرف میکند.
خانم مولر میگوید مهندسان شرکت به تکمیل طراحی اولیه هسته نزدیک هستند و انتظار دارند نسخۀ کاملاً نهاییشده را تا سال آینده برای دریافت مجوز آماده کنند. در تاریخ ۱۲ آگوست، وزارت انرژی آمریکا، «دیپ فیشن» را بهعنوان یکی از ده شرکتی انتخاب کرد که بخشی از «برنامه آزمایشی رآکتور هستهای» آن خواهند بود؛ برنامهای که برای تسریع روند آزمایش طرحهای جدید در نظر گرفته شده است.
هر واحد (گمانه به علاوه هسته اولیه) حدود ۳۰ میلیون دلار هزینه خواهد داشت و ۱۵ مگاوات برق با هزینه ۵ تا ۷ سنت بر کیلووات ساعت تولید خواهد کرد که با سایر منابع انرژی رقابتی است. خانم مولر بازار فوری را در خدمترسانی به مراکز داده پرمصرف میبیند که در سراسر آمریکا در حال ظهور هستند و شبکههای برق کشور را تهدید به بیثباتی میکنند. او قبلاً قراردادی با شرکت «اندور» (Endeavour)، یک شرکت آمریکایی فعال در زمینه مراکز داده، امضا کرده است.
یک تأسیسات در مقیاس شبکه برق نیازمند حفرههای بیشتری خواهد بود اما همچنان ارزانتر از یک رآکتور آب فشرده مستقل معادل در سطح زمین خواهد بود. با نرمترشدن نگرشها نسبت به انرژی هستهای (حداقل در آمریکا)، شاهد شکوفایی ایدهها برای رآکتورهای کوچکی مانند این بودهایم. به ناچار، بسیاری از آنها شکست خواهند خورد و بیسروصدا دفن خواهند شد اما برای ایده خانم مولر، دفن شدن تازه آغاز راه است.
آیا نیاز به تهیه نسخه چاپی مجلات دارید؟
شما میتوانید با خرید اشتراک به نسخه چاپی مجلات ما دسترسی داشته باشید.
