انبار بزرگی از استوانه‌های درخشان و پلمب‌شده را تصور کنید، ذخیره‌ای آن‌قدر ارزشمند که اگر به‌طور کامل بازیابی شود، می‌تواند هم بازارها و هم زنجیره‌های تأمین پزشکی را دگرگون کند. آمریکا برای دهه‌ها با این ذخیره مانند مشکلی برخورد کرده که باید پنهان بماند، نه منبعی که بتوان از آن بهره گرفت. این نگاه اکنون در حال تغییر است.
میراث رآکتورهای تجاری این کشور و توقف سیاست‌های بازفرآوری از دهه ۱۹۷۰ باعث شده حدود ۹۴ هزار تن پسماند پرتوزای سطح بالا در انبارهای ایمن نگهداری شود. برنامه‌های فعلی بر جداسازی این مواد در بازه‌های زمانی ده‌ها هزار ساله تکیه دارند. اما سوخت مصرف‌شده رآکتور، زباله‌ای بی‌اثر و بی‌ارزش نیست. این ماده ترکیبی شیمیایی و پیچیده است که بخش‌های بزرگی از اورانیوم و پلوتونیوم قابل استفاده را در خود دارد، همراه با مجموعه‌ای از ایزوتوپ‌های ارزشمند برای پزشکی، صنعت و فناوری‌های پیشرفته.
استرانسیم ۹۰، رودیم ۱۰۳، طیفی از ایزوتوپ‌های پالادیوم و آمریسیم ۲۴۱ در این ترکیب حضور دارند. برآوردهای مستقل نشان می‌دهد ارزش ایزوتوپ‌های قابل بازیابی در ذخایر آمریکا حدود ۲۲ میلیارد یورو است، در حالی که اورانیوم و پلوتونیوم باقی‌مانده ارزشی در مقیاس تریلیون‌ها یورو دارند. چنین ارقامی محاسبات را تغییر می‌دهد: صرفا انبارسازی دیگر تنها گزینه مسئولانه به نظر نمی‌رسد.
چه چیزی بازفرآوری کنونی را کند می‌کند
بازفرآوری شیمیایی سنتی که روش پیورکس نمونه شناخته‌شده آن است، سوخت مصرف‌شده حل‌شده را با حلال‌های مایع در ستون‌های بلند پردازش می‌کند. گرانش و تعادل شیمیایی بخش اصلی کار را انجام می‌دهند و اجازه می‌دهند فازهای آبی و آلی، عناصر را بر اساس تفاوت در تمایل شیمیایی از هم جدا کنند. این روش کارآمد است. آزموده شده و قابل اتکاست. اما کند، پرمصرف از نظر حلال و در برابر تخریب پرتوشیمیایی زیر تابش مداوم آسیب‌پذیر است. جداسازی کامل می‌تواند ساعت‌ها طول بکشد. ایزوتوپ‌های کوتاه‌عمر که برای کاربردهای پزشکی ارزش زیادی دارند، اغلب در همین تأخیر از دست می‌روند. جریان‌های بسیار غلیظ پلوتونیوم نیز می‌توانند نگرانی‌هایی درباره اشاعه و ایمنی جابه‌جایی ایجاد کنند.
همین اصطکاک‌های فنی به توضیح تصمیم سیاسی چند دهه پیش برای محدود کردن بازفرآوری کمک می‌کند. هزینه جداسازی‌های شیمیایی طولانی، نیاز به تأسیسات بزرگ و دشواری مدیریت ایمن هم پسماندها و هم محصولات شکافت‌پذیر غلیظ، بسیاری از سیاست‌گذاران را به سمت ترجیح انبارسازی بلندمدت سوق داد.
رادیوشیمی سانتریفیوژی چگونه معادله را تغییر می‌دهد
در این نقطه، طرح «کاهش» وارد می‌شود؛ ابتکاری با پشتیبانی وزارت انرژی آمریکا که هدف آن بازیابی عناصر، نابودی عناصر ناخواسته و تولید انرژی است. این طرح دو هدف را در کنار هم دنبال می‌کند: سرعت دادن به جداسازی‌ها و کاهش موجودی بلندمدت اکتینیدهای خطرناک از طریق بازیافت کارآمدتر و دگرگونی هدفمند هسته‌ای.
در قلب طرح «کاهش»، سامانه‌ای به نام «پیسرز» قرار دارد؛ یعنی تجهیزات سانتریفیوژ بسته‌بندی‌شده برای جداسازی‌های رادیوشیمیایی. پیسرز به جای تکیه بر گرانش، سوخت حل‌شده را با شتابی بیش از هزار برابر شتاب گرانش می‌چرخاند. نتیجه، کاهش چشمگیر حجم حلال‌های مورد نیاز و افزایش بسیار زیاد سرعت جداسازی فازهاست. کاری که در ستون‌های مرسوم ساعت‌ها زمان می‌برد، می‌تواند در چند ثانیه درون آبشاری از روتورهای پرسرعت انجام شود.
جداسازی سریع‌تر چندین پیامد مثبت دارد. تأسیسات می‌توانند کوچک‌تر شوند و هزینه سرمایه‌ای و فضای مورد نیاز کاهش یابد. ایزوتوپ‌های کوتاه‌عمر پیش از واپاشی جمع‌آوری می‌شوند و این موضوع عرضه مواد مورد استفاده در درمان سرطان و تصویربرداری تشخیصی را بهبود می‌دهد. همچنین معماری سانتریفیوژی را می‌توان طوری تنظیم کرد که از تولید جریان‌های بیش از حد غلیظ پلوتونیوم جلوگیری شود و بخشی از نگرانی‌های امنیتی کاهش یابد.
پیسرز از طریق همکاری میان شرکت صنعتی فناوری شاین، آزمایشگاه ملی آرگون و دانشگاه کیس وسترن رزرو در حال توسعه است. هدف فقط نمایش نظری نیست، بلکه حرکت از میزهای آزمایشگاهی به سمت عملیات در مقیاس پایلوت است؛ عملیاتی که بتواند به زیرساخت‌های موجود ذخیره‌سازی و مدیریت سوخت متصل شود.
از بازیابی تا کاهش پسماند
بازیابی اورانیوم و پلوتونیوم اهمیت دارد، اما تیم طرح «کاهش» هدف گسترده‌تری را دنبال می‌کند: کم کردن بار پسماند هسته‌ای. عناصری که برای استفاده مجدد تجاری مناسب نیستند، می‌توانند از طریق بمباران نوترونی در رآکتورهای طراحی‌شده برای دگرگونی پسماند یا در رآکتورهای سریع آینده، به گونه‌های کوتاه‌عمرتر تبدیل شوند. در عمل، موجودی عناصر پرتوزهرِ بلندعمر به شکل‌هایی تبدیل می‌شود که طی چند دهه واپاشی می‌کنند، نه طی هزاران سال.
این الگوی دومرحله‌ای، یعنی بازیابی سریع ایزوتوپ‌های ارزشمند و سپس سوزاندن هدفمند اکتینیدهای سرسخت، چرخه عمر پویاتری برای مواد هسته‌ای ارائه می‌دهد. چنین رویکردی می‌تواند نیاز به جداسازی زمین‌شناختی را کاهش دهد و نگاه جوامع به سرپرستی بلندمدت میراث هسته‌ای را تغییر دهد.
به گفته راس رادل، مدیر ارشد فناوری در فناوری شاین: «سوخت مصرف‌شده رآکتور یک منبع فوق‌العاده است. مواد ارزشمندی درون آن وجود دارد که ما همین حالا برخی از آن‌ها را برای کاربردهای پزشکی جدا می‌کنیم. پیسرز همین تجربه را برای سرعت دادن به شیمی، بازیابی مواد مهم و آسان‌تر کردن مدیریت پسماند باقی‌مانده به کار می‌گیرد.»
موانع عملی و سیاستی
امید فنی، محدودیت‌های دنیای واقعی را از بین نمی‌برد. سانتریفیوژهای رادیوشیمیایی پرسرعت باید در محیط‌های بسیار پرتوزا به‌طور قابل اعتماد کار کنند. علم مواد، بالانس روتور، محصورسازی و حفاظ‌گذاری همگی به مهندسی دقیق نیاز دارند. مقررات مربوط به حمل‌ونقل، فرآوری و منع اشاعه تعیین می‌کنند کدام ایزوتوپ‌ها قابل جداسازی باشند و مجوز تأسیسات چگونه صادر شود.
پذیرش عمومی نیز عامل مهم دیگری است. برای جوامعی که در نزدیکی سایت‌های ذخیره‌سازی زندگی می‌کنند، ایده استخراج مواد ارزشمند ممکن است در صورتی که ریسک بلندمدت را کاهش دهد پذیرفتنی باشد، اما نگرانی درباره حوادث فرآوری، مسیرهای جدید حمل‌ونقل و محل احداث واحدهای پایلوت به گفت‌وگویی شفاف، مبتنی بر شواهد و قابل اعتماد نیاز دارد.
دیدگاه کارشناسی
دکتر پریا آناند، متخصص مواد هسته‌ای که به چند آزمایشگاه ملی مشاوره داده است، گفت: «این رویکرد شیمی قدیمی را با مهندسی جدید ترکیب می‌کند. جداسازی سانتریفیوژی عصای جادویی نیست، اما اقتصاد و زمان‌بندی را از نو تعریف می‌کند. اگر بتوانید ایزوتوپ‌های پزشکی را در چند ساعت بازیابی کنید، به جای آنکه آن‌ها را از دست بدهید، سرمایه‌گذاری‌هایی انجام می‌دهید که هم در سلامت عمومی و هم در کاهش پسماند بازده دارند.»
او البته یک هشدار عملی هم داشت: «گذر از آزمایش‌های رومیزی به عملیات پیوسته و دارای حفاظ، همان جایی است که بیشتر پروژه‌ها متوقف می‌شوند. موفقیت به تلاشی هماهنگ میان نهادهای تنظیم‌گر، شرکت‌های برق و ارائه‌دهندگان فناوری نیاز دارد.»
پیامدهای گسترده‌تر و گام‌های بعدی
به‌کارگیری جداسازی رادیوشیمیایی سانتریفیوژی می‌تواند بر چند حوزه اثر بگذارد. بیمارستان‌ها ممکن است به دسترسی پایدارتر به ایزوتوپ‌های پزشکی کوتاه‌عمر برسند؛ موادی که امروز با گلوگاه‌های تأمین روبه‌رو هستند. صنعت و کاربردهای فضایی نیز می‌توانند از پالادیوم و رودیم بازیابی‌شده بهره ببرند. همچنین راهبردهای ملی مدیریت پسماند هسته‌ای می‌تواند به جای جداسازی منفعل، بر کاهش فعال پسماند تمرکز کند.
از نقاط عطف کوتاه‌مدتی که باید دنبال شود، می‌توان به نمایش‌های پایلوت آبشارهای پیسرز، ارزیابی‌های مستقل از اثرات چرخه عمر و تعامل بین‌المللی درباره پادمان‌ها اشاره کرد. اگر نیروگاه‌های پایلوت ادعاهای مربوط به سرعت، بازده و محصورسازی را تأیید کنند، سیاست‌گذاران برای بازنگری در محدودیت‌های بازفرآوری و سرمایه‌گذاری در طراحی رآکتورهایی که بتوانند مرحله دگرگونی هسته‌ای را کامل کنند، تحت فشار قرار خواهند گرفت.
جمع‌بندی
رادیوشیمی مبتنی بر سانتریفیوژ بی‌سروصدا در حال تبدیل یک بدهی دیرینه به یک دارایی راهبردی بالقوه است. این کار فنی است و مسیر آن با احتیاط طی خواهد شد. اما جداسازی سریع‌تر، تأسیسات کوچک‌تر و کاهش هدفمند پسماند در کنار هم مسیری ملموس برای بازیابی ارزش اقتصادی و اجتماعی از سوخت مصرف‌شده فراهم می‌کنند، در حالی که بازه زمانی سرپرستی پسماند را از هزاران سال به سمت چند دهه کاهش می‌دهند.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات (5)
فکر کنم ایده خوبه اما این همه تاکید روی سود اقتصادی، ریسک اجتماعی رو کم دیده؛ باید مردم و شفافیت اولویت باشن
به عنوان کسی که تو آزمایشگاه کار کرده، سرعت جداسازی جذابه ولی عملیاتی کردنش خیلی چالش داره؛ مواد، بالانس روتور، مقررات، پذیرش عمومی... نیاز به شفافیت داره
این پیسرز چطوری تو محیط پرتوزا سالم کار میکنه؟ تستای صنعتی دیدم نه، کسی مستند داره
اگه واقعاً تریلیون‌ها ارزش داره، سرمایه‌گذاری منطقیه. ولی اشاعه چی؟
وااای! یعنی از زباله هسته‌ای میشه ایزوتوپ پزشکی درآورد؟ فکر نمیکردم اینقدر ارزش داشته باشه اما نگرانی هم هست...