آمریکا به دنبال رهایی از اورانیوم روسیه

در مارس 2022 اندکی پس از حمله روسیه به اوکراین، رئیس جمهور آمریکا فرمان اجرایی را امضا کرد که واردات نفت، گاز طبیعی مایع و زغال سنگ روسیه به ایالات متحده را ممنوع کرد.

اگرچه این ممنوعیت همراه با تحریم‌های اتحادیه اروپا عامل افزایش سرسام‌آور قیمت‌های جهانی انرژی بود، اما پالایشگاه‌های ایالات متحده از نظر فرسودگی بدتر نبودند زیرا روسیه تنها ۳ درصد از واردات نفت خام آمریکا را تامین می‌کرد.

با این حال، شرکت کنندگان به سرعت به این نکته اشاره کردند که یک صادرات قابل توجه از آن فهرست حذف شده است: اورانیوم (Uranium).

برای مدت طولانی ایالات متحده به شدت به اورانیوم روسیه متکی بوده و در سال 2021 حدود 14 درصد اورانیوم و 28 درصد از کل خدمات غنی سازی خود را از روسیه وارد کرده است در حالی که ارقام اتحادیه اروپا 20 درصد و برای واردات و 26 درصد بوده است.

خدمات غنی سازی به ترتیب و علیرغم اینکه سال گذشته ولودیمیر زلنسکی رئیس جمهور اوکراین، از ایالات متحده و جامعه بین المللی خواست تا واردات اورانیوم روسیه را پس از گلوله باران روسیه در نزدیکی نیروگاه زاپوریژژیا اوکراین ممنوع کنند، به نظر می رسد پایانی برای این موضوع متصور نیست.

شرکت های آمریکایی سالانه بیش از یک میلیارد دلار به آژانس دولتی هسته ای روسیه، روس اتم، ارسال می کنند و تنها در سه ماهه اول سال 2023، 411.5 میلیون دلار دیگر اورانیوم غنی شده وارد کرده اند.

دولت های غربی به دلایل واضح از تحریم روس اتم اجتناب کرده اند. اما اتکای بیش از حد آنها به اورانیوم روسیه با خطر بزرگی همراه است، زیرا بیشتر شرکت‌های برق تنها حدود 18 ماه موجودی سوخت دارند، به این معنی که اگر پوتین به طور ناگهانی تصمیم به توقف تجارت با آنها بگیرد، بخش‌های هسته‌ای آن‌ها با سقوط مواجه می‌شود.

ما هزینه های اتکای بیش از حد به روسیه برای سوخت هسته ای را متحمل می شویم، پرانای وادی مشاور هسته ای کاخ سفید در شورای امنیت ملی، ابراز تاسف کرد و این فقط ما نیستیم، بلکه کل جهان است.

خوشبختانه طرح‌های توسعه در کارخانه غنی‌سازی اورانیوم خانگی که سوخت اولین بمب‌های اتمی آمریکا را به نام پروژه منهتن تحویل می‌دهد، ممکن است به این کشور کمک کند تا معمای هسته‌ای خود را حل کند.

نیروگاه 5 میلیارد دلاری اورنکو در یونیس، نیومکزیکو، خانه صدها سانتریفیوژ عظیم است که با سرعت مافوق صوت می چرخند تا ایزوتوپ های اورانیوم مورد نیاز برای ساخت سوخت نیروگاه های هسته ای را جدا کنند.

اورنکو که حدود یک سوم تقاضای ایالات متحده برای اورانیوم غنی شده را تامین می کند، در حال حاضر در حال افزایش 15 درصدی تولید است زیرا به دنبال تجدید قوای تولید انرژی هسته ای در ناوگان راکتورهای هسته ای غرب است.

به گفته کارن فیلی، مدیر اجرایی شرکت تابعه اورنکو در ایالات متحده، توسعه برنامه ریزی شده تاسیسات نیومکزیکو در سال 2027 تکمیل خواهد شد، که همراه با رشد شرکت مادر در اروپا، برای پوشش دادن سهم Rosatom از بازار آمریکا کافی است.

فیلی گفت: ما راه حل بسیار معقولی برای افزایش تولید ایالات متحده از اورنکو برای پوشش هرگونه شکاف در واردات روسیه کافی است.

کرملین این تلاش را به سخره گرفته و آن را به عنوان "تلاش برای ایجاد هیولای فرانکنشتاین" رد کرده است و به گفته سخنگوی کرملین، تلاش های تاریخی اروپا برای ایجاد یک زنجیره تامین یکپارچه اورانیوم غنی شده با واحدهای جداگانه در مناطق دوردست هرگز موفقیت آمیز نبوده است.

اما کرملین می‌تواند عزم آمریکا و اروپا برای جدا شدن از انرژی روسیه را دست کم بگیرد، زیرا اروپا در حال حاضر از گاز طبیعی استفاده می‌کند، علی‌رغم هشدار قبلی پوتین درباره بحران آینده گاز در زمستان.

جایگزین های اورانیوم

دولت بایدن فعالانه به دنبال جایگزین های اورانیوم است و با توجه به اینکه دولت هدف خود را برای رسیدن به انرژی 100 درصد بدون کربن تا سال 2035 تعیین کرده است، انرژی هسته‌ای با وجود اینکه سوختی کم کربن است، احتمالاً همچنان یک موضوع داغ باقی خواهد ماند، زیرا سوخت هسته‌ای متعارف زباله‌های خطرناک زیادی ایجاد می‌کند.

آنچه که انرژی هسته ای را تقویت می کند، یک پیشرفت فنی قابل توجه در جایگزینی توریم به جای اورانیوم در راکتورها خواهد بود. به احتمال زیاد با حذف اورانیوم خطرناک، جذب مردم بسیار آسان تر خواهد بود.

توریم اکنون به عنوان "امید سبز بزرگ" برای تولید انرژی پاک نامیده می شود که ضایعات کمتر و انرژی بیشتری نسبت به اورانیوم تولید می کند، ضد ذوب است، هیچ محصول جانبی با درجه سلاح ندارد و حتی می تواند ذخایر پلوتونیوم قدیمی را مصرف کند.

وزارت انرژی ایالات متحده (DOE)، مرکز مهندسی و علوم هسته‌ای در تگزاس A&M و آزمایشگاه ملی آیداهو (INL) با شرکت Clean Core Thorium Energy (CCTE) مستقر در شیکاگو برای توسعه سوخت هسته‌ای جدید مبتنی بر توریم شریک شده‌اند.

آنیل (ANEEL) ترکیبی اختصاصی از توریم و اورانیوم با غنای بالا (HALEU) است که قصد دارد هزینه‌های بالا و مسائل مربوط به زباله‌های سمی را برطرف کند (توریم باید حداقل با مقدار کمی از شکافت‌پذیر جفت شود به دلیل ناتوانی مواد  به خودی خود در شکافت طبیعی).

تفاوت اصلی بین ANEEL و اورانیومی که در حال حاضر در راکتورهای هسته ای استفاده می شود، سطح غنی سازی اورانیوم است.

نسل جدید راکتورها به جای غنی سازی اورانیوم 235 تا 5 درصد، به سوخت تا 20 درصد نیاز دارند. چندین سال پیش، CCTE شروع به نصب طرح‌های راکتورهای موجود کرد تا آنها را قادر به استفاده از سوخت ANEEL کند، که شرکت پیش‌بینی می‌کرد تا اوایل سال 2024 وارد استفاده تجاری شود.

در همین حال، دو سال پیش، کمیسیون تنظیم مقررات هسته‌ای ایالات متحده (NRC) درخواست Centrus Energy را تأیید کرد.

HALEU را در تاسیسات غنی‌سازی خود در پیکتون، اوهایو بسازد و تنها کارخانه در کشور باشد که این کار را انجام می‌دهد. با این حال، اگر سوخت جدید موفقیت آمیز باشد، ممکن است چیزهای بیشتری در راه باشد.

در حالی که ANEEL بهترین عملکرد را در راکتورهای آب سنگین دارد، می توان از آن در راکتورهای آب جوش سنتی و آب تحت فشار نیز استفاده کرد و مهمتر از آن راکتورهای ANEEL می توانند بسیار سریعتر از راکتورهای اورانیوم مستقر شوند.

یکی دیگر از مزایای کلیدی ANEEL نسبت به اورانیوم این است که می تواند به سرعت سوخت بسیار بالاتری در حدود 55000 مگاوات در تن (مگاوات در روز به ازای هر تن سوخت) در مقایسه با 7000 مگاوات در تن برای سوخت اورانیوم طبیعی که در راکتورهای آب تحت فشار این اجازه می دهد تا سوخت برای مدت طولانی تری در راکتورها باقی بماند، یعنی فواصل بسیار طولانی تری بین خاموش شدن برای سوخت گیری.

به عنوان مثال، واحد Kaiga-1 هند و واحد PHWR دارلینگتون کانادا به ترتیب با 962 روز و 963 روز رکورد جهانی را برای عملیات بدون وقفه دارند.

سوخت مبتنی بر توریم مزایای کلیدی دیگری نیز دارد. یکی از بزرگ‌ترین موارد این است که سوزاندن سوخت بسیار بیشتر، ضایعات پلوتونیوم را بیش از 80 درصد کاهش می‌دهد. نیمه عمر پلوتونیوم در مقایسه با نیمه عمر اورانیوم 235 که کمی بیش از 700 میلیون سال است، حدود 24000 سال است.

پلوتونیوم حتی در دوزهای کم بسیار سمی است که منجر به بیماری اشعه، سرطان و اغلب منجر به مرگ می شود. علاوه بر این، توریم دمای عملیاتی کمتر و نقطه ذوب بالاتری نسبت به اورانیوم طبیعی دارد که ذاتاً ایمن‌تر و مقاوم‌تر در برابر ذوب هسته است.

خواص انرژی تجدیدپذیر توریم نیز بسیار چشمگیر است

یک مزیت دیگر: بیش از دو برابر توریم در پوسته زمین نسبت به اورانیوم وجود دارد. در هند، توریم 4 برابر بیشتر از اورانیوم است. توریم را نیز می توان از آب دریا درست مانند اورانیوم استخراج کرد که آن را تقریباً پایان ناپذیر می کند.

در ماه فوریه، Clean Core Thorium Energy مستقر در شیکاگو و کمیسیون ایمنی هسته‌ای کانادا (CNSC) مرحله برنامه‌ریزی بررسی پیش از صدور مجوز توریوم ANEEL و HALEU شرکت Clean Core را آغاز کردند که نشان دهنده پیشرفت است.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.