لماذا لا يزال العالم غير قادر على حل مشكلة إعادة تدوير النفايات النووية

مشكلة إعادة التدوير التي لا تستطيع الطاقة النووية حلها

تشهد الطاقة النووية نهضة حقيقية، مع مفاعلات جديدة قيد الإنشاء أو في مراحل تخطيط متقدمة في عشرات الدول، وتصاميم مفاعلات متقدمة تجذب استثمارات خاصة لم يسبق لها مثيل، والحكومات تتعهد بالطاقة النووية كعنصر أساسي في استراتيجيات الطاقة النظيفة الخاصة بها. ومع ذلك، يظل أحد التحديات العملية الأكثر استمرارية للطاقة النووية — ما يجب فعله بالوقود المستخدم — دون حل كبير، وتحليل مفصل من MIT Technology Review يدرس لماذا لم تحقق الحل الواضح لمعالجة وإعادة تدوير هذا الوقود اعتماداً أوسع.

تجعل الكيمياء الأساسية للوقود النووي المستخدم إعادة التدوير واضحة من الناحية النظرية. بعد استخدام قضبان وقود اليورانيوم في المفاعل، يتم استهلاك جزء صغير فقط من مادتها الانشطارية فعلياً. يحتوي الوقود المستخدم على كميات كبيرة من اليورانيوم-238، وكميات أصغر من البلوتونيوم-239 الانشطاري واليورانيوم-235، ومجموعة من منتجات الانشطار قصيرة العمر والأكتينيدات طويلة العمر. يسمح فصل هذه المكونات من خلال إعادة المعالجة الكيميائية بإعادة تدوير اليورانيوم والبلوتونيوم إلى وقود جديد، مما يقلل من حجم النفايات عالية المستوى التي تتطلب التخلص الدائم والطلب على اليورانيوم المستخرج حديثاً.

لماذا تفعل فرنسا ذلك ولا تفعله الولايات المتحدة؟

كانت فرنسا تشغل معالجة وقود نووي تجارية في منشأة La Hague منذ عام 1976، وتعيد تدوير الوقود المستخدم من مفاعلاتها الخاصة وكذلك من العملاء في اليابان وألمانيا والدول الأخرى. عالجت البرنامج الفرنسي آلاف الأطنان من الوقود المستخدم وأثبتت أن المعالجة ممكنة من الناحية التقنية على نطاق صناعي. كما استثمرت اليابان بكثافة في البنية الأساسية لإعادة المعالجة في Rokkasho، على الرغم من أن تلك المنشأة واجهت تأخيرات متكررة.

الولايات المتحدة، على النقيض من ذلك، حظرت صراحة معالجة وقود نووي تجارية في عام 1977 في عهد الرئيس كارتر، مدفوعة بالقلق من خطر انتشار فصل البلوتونيوم — الذي يمكن استخدامه في الأسلحة النووية — في المنشآت النووية المدنية. تم إلغاء تلك السياسة اسمياً في عهد الرئيس ريجان لكن معالجة الوقود التجارية لم تستأنف قط، وتراكم الوقود المستخدم الأمريكي في مواقع المفاعلات في تخزين صناديق جاف ينتظر مستودعاً دائماً لم يتم بناؤه.

الاقتصاديات هي جزء كبير من التفسير. إعادة المعالجة أكثر تكلفة من استخراج اليورانيوم الطازج بأسعار اليورانيوم الحالية، التي ظلت منخفضة بما يكفي لكي لا يكون لدى الشركات مشاعات حافز مالي لدفع قسط الوقود المعاد تدويره. بدون سعر للكربون يحسب التكلفة طويلة الأجل لتعدين اليورانيوم أو ولاية سياسية لإعادة المعالجة، تشير إشارة السوق نحو الاستخدام المستمر للوقود الطازج والتراكم المستمر للوقود المستخدم في التخزين المؤقت.

مخاوف الانتشار

لم تختف المخاوف من الانتشار التي حركت الحظر الأصلي لكارتر. عملية PUREX المستخدمة في إعادة المعالجة التقليدية تفصل البلوتونيوم في شكل نقي يمكن نظرياً تحويله لاستخدام أسلحة — وهي مخاوف حادة بشكل خاص عندما تسعى دول غامضة النوايا النووية إلى تكنولوجيا إعادة المعالجة.

تم تطوير وإثبات تقنيات معالجة بديلة على نطاق أصغر تحافظ على البلوتونيوم ممزوجاً بأكتينيدات أخرى — مما يجعله أقل ملاءمة لاستخدام الأسلحة مع السماح بإعادة تدويره إلى وقود المفاعل. تندرج أساليب UREX+ والمعالجة الحرارية في هذه الفئة، لكن لم يتم نشر أي منها تجارياً، والانتقال من الإثبات في المختبر إلى التشغيل على نطاق صناعي يتطلب استثماراً مستمراً وموافقة تنظيمية لم تكن متاحة في معظم الدول.

تغيير المعادلة بالمفاعلات المتقدمة

تغير الجيل الناشئ من المفاعلات النووية المتقدمة — خاصة مفاعلات النيوترونات السريعة — حساب النفايات بطرق مهمة. يمكن لمفاعلات سريعة استخدام الأكتينيدات التي تشكل المكون ذو العمر الأطول من النفايات النووية عالية المستوى كوقود، حيث تحول بفعالية المكونات الأكثر إشكالية للنفايات إلى منتجات انشطار قصيرة العمر. يمكن لأسطول من مفاعلات سريعة مقترنة بمنشآت معالجة أن يقلل بشكل درامي من حجم وطول عمر النفايات التي تتطلب التخلص الجيولوجي الدائم.

يحفز هذا السيناريو الاهتمام المتجدد بإعادة المعالجة بين مطوري المفاعلات المتقدمة ومحللي السياسة النووية. لكنه يتطلب استثماراً على مستوى النظام — في قدرة إعادة المعالجة والنشر الفعلي لمفاعلات سريعة — يتجاوز بكثير ما التزمت به أي دولة واحدة، والجدول الزمني لنضج هذا النظام يقاس بعقود وليس سنوات.

تستند هذه المقالة إلى التقارير من MIT Technology Review. اقرأ المقالة الأصلية.