رآکتور هسته‌ای جدید چین دربرابر ذوب‌شدن به‌طور کامل مقاوم است

یک نیروگاه هسته‌ای بزرگ‌مقیاس در چین اولین نیروگاه در جهان محسوب می‌شود که دربرابر فرآیند خطرناک ذوب‌شدن، حتی در زمان ازدست‌دادن برق خارجی، به‌طور کامل مقاوم است. ساختار نیروگاه جدید را نمی‌توان برای رآکتورهای هسته‌ای موجود در سرتاسر جهان سازگار کرد؛ اما می‌توان آن را برای ساخت رآکتورهای آتی به‌کار برد.

تمام نیروگاه‌های هسته‌ای مدرن برای زدودن گرمای اضافی رآکتورها یا جلوگیری از فاجعه در مواقع اضطراری، بر مکانیزم‌های خنک‌سازی برقی و مداخله‌ی نیروی انسانی برای خاموش‌کردن نیروگاه متکی هستند. نیروگاه‌ها اغلب از آب یا دی‌اکسید کربن مایع به‌عنوان خنک‌کننده استفاده می‌کنند؛ اما کارکرد این مکانیزم‌ها معمولا به منابع تغذیه‌ی خارجی وابسته است.

اگر سیستم‌های خنک‌کننده‌ی برقی ازکار بیفتند، آنگاه رآکتورها ممکن است دراثر گرمایش بیش از حد، منفجر شوند؛ بدین معنی که نیروگاه به‌معنای واقعی کلمه دراثر گرمای اضافی ذوب خواهد شد. گرمایش بیش از حد، یکی از عوامل حادثه‌ی هسته‌ای فوکوشیما در ژاپن در سال ۲۰۱۱ بود؛ جایی که ازدست‌رفتن سامانه‌های برق استاندارد و اضطراری، به فروپاشی نیروگاه منجر شد.

اکنون نوع نسبتا جدیدی از طراحی رآکتور به نام رآکتور بستر سنگریزه (PBR) از مزیت ایمن‌بودن منفعلانه بهره می‌برد؛ بدین معنی که اگر برق سامانه‌های خنک‌کننده قطع شود، رآکتور می‌تواند به‌طور ایمن خود را خاموش کند. PBR-ها به‌جای استفاده از میله‌های سوخت با چگالی انرژی بالا مانند بسیاری از رآکتورهای دیگر، از تعداد زیادی سنگریزه با چگالی پایین انرژی به‌عنوان سوخت استفاده می‌کنند. این سنگریزه‌ها حاوی مقدار کمی اورانیوم هستند که در احاطه‌ی گرافیت قرار گرفته‌اند. گرافیت می‌تواند به کندکردن واکنش هسته‌ای و مقاومت دربرابر دمای بالا کمک کند.

ژه دونگ از دانشگاه چینهوا در چین می‌گوید چگالی کمتر انرژی بدین معنی است که گرمای اضافی روی تمام سنگریزه‌ها پخش می‌شود و درنتیجه انتقال و حذف گرما با استفاده از فرآیندهای خنک‌سازی طبیعی مانند رسانش و همرفت آسان‌تر خواهد بود.

درحالی‌که نمونه‌های اولیه‌ی رآکتورهای کوچک کاربردی در آلمان و چین ساخته شده‌اند، تاکنون هیچ رآکتور بستر سنگریزه‌ای کارکرد و ایمنی خود اثبات نکرده بود. دانگ و همکارانش اکنون نشان داده‌اند که سامانه‌ی خنک‌سازی منفعلانه با نیروگاه هسته‌ای تمام‌مقیاس جدید به نام ماژول بستر سنگریزه‌ی رآکتور خنک‌شده با گاز در دمای بالا (HTR-PM) در شاندونگ چین کار می‌کند.

به‌گفته‌ی دونگ، «تاکنون هر رآکتور تجاری به‌جز HTR-PM دارای سامانه‌ی خنک‌سازی هسته‌ی اضطراری بوده است. بااین‌حال، به دلیل ایمنی ذاتی، سامانه‌ی خنک‌سازی از این نوع در نیروگاه HTR-PM وجود ندارد.»

دونگ و تیمش برای آزمایش رآکتور که دسامبر ۲۰۲۳ به‌صورت تجاری عملیاتی شد، هر دو ماژول HTR-PM را درحالی‌که با قدرت کامل درحال کار بودند، خاموش و سپس چگونگی کاهش دمای بخش‌های مختلف نیروگاه را اندازه‌گیری و پیگیری کردند. آن‌ها دریافتند که HTR-PM به‌طور طبیعی خنک می‌شود و ظرف ۳۵ ساعت پس از قطع برق به دمای پایدار می‌رسد.

ممدوح الشناوانی، کارشناس هسته‌ای سابق در آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) می‌گوید به ندرت می‌توان یک نیروگاه درحال کار را با حذف منبع تغذیه‌ی خنک‌کننده‌ی آن به‌طور کامل آزمایش کرد. به‌گفته‌ی وی، ایمنی سامانه‌ی خنک‌کننده‌ی اضطراری منفعلانه به دلیل نداشتن وابستگی به فناوری‌های پیچیده، بسیار بالا است.

الشناوانی می‌افزاید کشورهای دیگر ممکن است بخواهند فناوری جدید را برای رآکتورهای آتی خود تطبیق دهند؛ اما درابتدا به اندازه‌گیری‌های گسترده‌تر در مورد نیروگاه خنک‌شده با این روش، نیاز خواهیم داشت.