محمود حاج‌زمان: در آخرین گردهمایی بازبینی پیمان عدم گسترش هسته‌ای ان.پی.تی که اخیرا در نیویورک برگزار شد، عمده فعالیت اعضاء به تلاش برای کاهش حجم زرادخانه‌های هسته‌ای دنیا اختصاص داشت. با این وجود، بسیاری از کشورهای شرکت کننده در این گردهمایی که هر 5 سال یک‌بار برگزار می‌شود، خواستار انجام فعالیتی موثر برای مواجه با یک خطر کم اهمیت‌تر اما بسیار مهم بودند. این مشکل خلاص شدن از شر بقایای صدها راکتور تحقیقاتی عمدتا غیرنظامی است که در کارهای خود از اورانیوم با غنای بالا، یا به اختصار اچ.ای.یو استفاده می‌کنند.
اگرچه مقدار کل اچ.ای.یو موجود در راکتورهای تحقیقاتی در مقایسه با مصارف نظامی اندک است، اما همین مقدار اندک نیز به چند صد تن بالغ می‌شود. در مقایسه با این‌که یک بمب هسته‌ای تنها از چند کیلوگرم اورانیوم استفاده می‌کند، این مقدار به ظاهر کم نیز بسیار خطرناک است.
اقدامات امنیتی در راکتورهای تحقیقاتی که معمولا توسط دانشگاه‌ها و آزمایشگاه‌های غیرنظامی اداره می‌شوند، معمولا پایین‌تر از سایر مراکز است. این مساله می‌تواند نگرانی‌ها را در خصوص قرار گرفتن احتمالی مواد هسته‌ای در اختیار تروریست‌ها افزایش دهد.
آژانس بین‌المللی انرژی اتمی به کشورها کمک می‌کند که راکتورهای خود را به راکتورهایی که از اورانیوم با غنای پایین ال.ای.یو استفاده می‌کند، تبدیل کنند، اما نمی‌تواند آنها را به انجام چنین کاری مجبور کند. برخی کشورها از جمله ایالات متحده خواستار یک تلاش جهانی برای سرعت بخشیدن به این پروسه هستند. در آوریل / فروردین گذشته، باراک اوباما میزبان یک گردهمایی بین‌المللی در خصوص امنیت هسته‌ای بود که طی آن موافقت شد راکتورهای هسته‌ای غیرنظامی ناامن طی چهار سال آینده تعطیل شوند.
برای تماشای نقشه کامل توزیع راکتورهای تحقیقاتی در جهان، اینجا را کلیک کنید.
با این وجود، در حال حاضر تبدیل راکتورهای اچ.ای.یو به راکتورهای ال.ای.یو به کندی سرعت می‌پذیرد. علی‌رغم توافق جدید، بسیاری از قطعنامه‌های کنفرانس بازنگری اخیر که از تبدیل راکتورها حمایت می‌کرد، حاوی اخطارهای کلیدی بودند؛ از جمله این‌که «آیا تبدیل راکتورها از نظر فنی و اقتصادی امکان‌پذیر است؟»
نشریه نیچر در شماره اخیر خود در خصوص این مشکل و راه‌حل‌های احتمالی، گفتگویی را با پابلو آدلفانگ، رئیس بخش راکتورهای تحقیقاتی آژانس بین‌المللی انرژی اتمی انجام داده است که مشروح آن را در ادامه می‌خوانید.
راکتورهای اچ.ای.یو تا چه حد برای تحقیقات مهمند؟
این راکتورها بسیار مهم هستند. راکتورهای تحقیقاتی اساس دانش هسته‌ای هستند و زیربنای نیروی هسته‌ای به شمار می‌روند. آنها ابزاری منحصر به فرد برای آزمایش مواد و سوخت، و آموزش دانشمندان و مهندسان هستند. همچنین از راکتورهای اچ.ای.یوی غیرنظامی برای تولید رادیوایزوتوپ‌های پزشکی استفاده می‌شود.
ذخایر راکتورهای اچ.ای.یو چقدر در برابر سرقت امنیت دارند؟
در حال حاضر استانداردهای ایمنی به طرز وسیعی بهبود یافته‌اند. همچنین میزان تشعشع بعضی از راکتورهای اچ.ای.یو آن‌قدر بالا است که به سرعت هر دزدی را از پای در می‌آورد. اما در خصوص این‌که چه میزان تشعشع باعث خود ایمنی اچ.ای.یوها می‌شود، اختلاف نظر وجود دارد. به دلیل سطح کشندگی پایین‌تر بعضی از موادی که برای سردشدن داخل استخرهای مخصوص قرار دارند، تروریست‌ها ممکن است خطر دزدیدن آنها را تقبل کنند.
آیا تبدیل کردن راکتورها مشکل است؟
سطح غنی‌سازی اورانیوم در راکتورهای اچ.ای.یو که برای تحقیق و تولید رادیوایزوتوپ‌های پزشکی استفاده می‌شوند، شامل 90 درصد اورانیوم 235 قابل شکافت و تنها 10 درصد اورانیوم 238 است. (اورانیوم غنی نشده عمدتا غیرقابل شکافت است و شامل 99 درصد اورانیوم 238 است). مشکل این است که اندازه هسته راکتورهای اچ.ای.یوی موجود و اجزای سلول‌های سوخت آنها برای طراحی اولیه آنها تثبیت شده است. شما نمی‌توانید اندازه هسته را افزایش دهید تا از این راه، همان تعداد اتم‌های اورانیوم 235 را که برای هسته راکتور ال.ای.یو لازم است، تامین کنید.
بنابراین تنها گزینه ممکن برای تبدیل راکتورها، طراحی سلول‌های سوخت ال.ای.یو با چگالی اورانیوم بالاتر است. مشکلی که در این خصوص وجود دارد، اطمینان از کارکرد صحیح سلول‌ها با میزان تشعشع مجاز، و سادگی ساخت آنها است. خوشبختانه اکثر راکتورهای تحقیقاتی اچ.ای.یو، به عنوان راکتورهای با چگالی سوخت پایین و توان نسبتا کم طراحی شده‌اند. در نتیجه سلول‌های سوخت ال.ای.یو با چگالی بالا که هم‌اکنون نیز در دسترس هستند، برای تبدیل این راکتورها کفایت می‌کند.
اما در حدود 20 درصد راکتورهای اچ.ای.یو با کارایی و توان بالاتر، نیازمند سلول‌های سوخت ال.ای.یو با چگالی بالاتر هستند تا اورانیوم 235 مورد نیاز برای بارگذاری هسته آنها تامین شود.
محققان چطور می‌توانند سلول‌های سوخت ال.ای.یو با چگالی بالاتر بسازند؟
اورانیوم فلزی خالص، حداکثر چگالی ممکن را برای سلول سوخت اورانیوم دارد، اما اورانیوم فلزی برای شرایط کاری راکتور ناپایدار است. به همین دلیل آن را با فلزات دیگری که معمولا مولیبدینیوم است، آلیاژ می‌کنند. چگالی آلیاژ اورانیوم-مولیبدینیوم، خیلی نزدیک چگالی اورانیوم خالص است.
اما آزمایش نسل جدید سلول‌های سوخت ال.ای.یو در سال 2003 / 1382، با شکست سختی مواجه شد. در این سلول‌ها پودر اورانیوم-مولیبدینیوم داخل قالب آلومینیومی رسانای حرارت قرار می‌گرفت. اما قالب در اثر واکنش با سوخت، به صورت بی‌شکل درآمد و نتوانست گازهای حاصل از فرایند شکافت را نگاه دارد. یک راه‌حل برای این مشکل، اضافه کردن سیلیسیوم خالص به سوخت یا آلومینیوم است. راه‌حل دیگر که عمدتا دنبال می‌شود، استفاده از آلومینیوم به صورت روکش فلزی به جای قالب است. برای جداسازی روکش و سوخت نیز از یک لایه نازک زیرکونیم استفاده می‌شود. تکمیل و تایید این سلول سوختی ظرف چند سال آینده انجام خواهد شد. این سلول‌ها امکان تبدیل 10 درصد دیگر از راکتورهای اچ.ای.یو را فراهم می‌کنند.
آیا هزینه نیز مانعی برای تبدیل راکتورها محسوب می‌شود؟
تبدیل یک راکتور بسته به نوع آن، هزینه‌ای بین 1 تا 10 میلیون دلار دارد. هزینه اصلی شامل خرید سلول‌های سوخت جدید، و تغییر سیستم‌های عملکردی و ایمنی راکتور است. اغلب کشورها حاضرند این هزینه را بپردازند. با این وجود، ابتکار کاهش تهدید جهانی، برنامه تحت نظر وزارت انرژی آمریکا برای بهبود امنیت هسته‌ای جهانی، کمک‌های فنی و مالی لازم برای کشورهای با درآمد کمتر را تامین می‌کند.
آژانس بین‌المللی انرژی اتمی نمی‌تواند کشورها را برای تبدیل راکتورها مجبور کند و ما تنها می‌توانیم کمک‌های فنی را تامین کنیم. نوعی بی‌میلی بین دانشمندان برای این تبدیل وجود دارد، زیرا آنها بیم دارند که فرایند تبدیل کارآیی راکتور را کاهش دهد. برای اطمینان دادن به آنها، آژانس بین‌المللی انرژی اتمی یک ارزیابی کامل، شامل محاسبات و تغییرات کارایی راکتور را تهیه کرده است.
تکلیف راکتورهای پزشکی چه می‌شود؟
پیشرفت کمی در خصوص تبدیل راکتورهای تولید رادیوایزوتوپ‌ها به راکتورهای ال.ای.یو صورت گرفته و تنها آفریقای جنوبی است که یک راکتور را تبدیل کرده است. سایر کشورها از جمله آرژانتین و استرالیا در حال حاضر از راکتورهای ال.ای.یو استفاده می‌کنند. من تصور می‌کنم شرکت‌های تولیدکننده رادیوایزوتوپ‌ها برای تبدیل راکتورهایشان تمایل دارند، اما نگران هزینه‌های این کار و تاثیر آن بر قیمت محصولاتشان هستند. با این وجود، گزارش تهیه شده توسط فرهنگستان ملی علوم آمریکا در سال 2009 / 1388 نشان داد که هیچ مانع فنی برای این کار وجود ندارد و این تغییر حداکثر به افزایش 10 درصدی هزینه عکس‌برداری پزشکی منجر می‌شود.
قدم بعدی چیست؟
لازم است تا بحث در خصوص امکان فنی یا اقتصادی تبدیل راکتورهای اچ.ای.یو را تمام کنیم و این کار را انجام دهیم. فلسفه وجودی ان.پی.تی. اقتضا می‌کند که این کار انجام شود.
نظر شما