رآکتورهای هسته‌ای کوچک وعده داده‌شده کجا هستند؟

برای بیش از یک دهه شنیده‌ایم که رآکتورهای کوچک می‌توانند بخشی از آینده‌ی انرژی هسته‌ای باشند. رآکتورهای ماژولار کوچک (SMR) به دلیل اندازه‌ی خود می‌توانند برخی از چالش‌های اصلی انرژی هسته‌ای سنتی را حل کنند و ساخت نیروگاه‌ها را سریع‌تر و ارزان‌تر و کارکرد آن‌ها را ایمن‌تر کنند.

احتمالاً اکنون به این آینده‌ی وعده داده‌شده قدری نزدیک‌تر شده‌ایم. در ماه ژانویه، نواسکیل، شرکت آمریکایی مستقر در اورگن، به چندین دستاورد مهم در زمینه‌ی ساخت رآکتورهای ماژولار رسید و تأییدیه‌ی نهایی از دولت آمریکا را برای طراحی رآکتور خود دریافت کرد. شرکت‌های دیگر ازجمله کایروس پاور و جی‌ئی هیتاچی نیز درحال پیگیری SMR-های تجاری هستند. بااین‌حال نواسکیل نخستین شرکتی است که به مرحله‌ی دریافت مجوز می‌رسد و یکی از واپسین موانع نظارتی را پیش از آنکه شرکت‌ها بتوانند رآکتورهایشان را در آمریکا بسازند، از پیش‌رو برمی‌دارد.

رآکتورهای ماژولار کوچک مانند نمونه‌ی برنامه‌ریزی‌شده‌ی نواسکیل می‌توانند در زمان و مکان مورد نیاز در نیروگاه‌هایی با ساخت و مدیریت آسان، به تأمین نیرو بپردازند. این فناوری می‌تواند جایگزین نیروگاه‌هایی شود که با سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ کار می‌کنند و از این طریق به مهار تغییرات اقلیمی کمک کند.

اما حتی با وجود آنکه SMR-ها وعده‌ی سرعت‌بخشیدن به برنامه‌ی ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای را داده‌اند، مسیر رسیدن به این نقطه پر از تأخیر و افزایش هزینه بوده است. مسیر پیش‌روی نواسکیل نیز هنوز طولانی است و نشان می‌دهد که تا پیش از دستیابی به امکان ساخت سریع و کارآمد این شکل از انرژی هسته‌ای، همچنان کارهای فراوانی باید انجام شود.

نواسکیل با فرایندی شبیه به روند به‌کاررفته در نیروگاه‌های هسته‌ای امروزی، برق تولید می‌کند: رآکتور، اتم‌ها را در هسته‌ای تحت فشار می‌شکافد و گرما منتشر می‌کند. از این گرما می‌توان برای تبدیل آب به بخاری استفاده کرد که به یک توربین نیرو می‌دهد و برق تولید می‌کند. بزرگ‌ترین تفاوت، اندازه‌ی رآکتورها است.

نیروگاه‌های هسته‌ای همواره پروژه‌های بسیار بزرگی با میلیاردها دلار هزینه بوده‌اند. به‌عنوان مثال، درحال‌حاضر ساخت‌وساز برای نصب دو واحد اضافی در نیروگاه کنونی وگتل در ایالت جورجیا در دست انجام است. هر یک از دو واحد برنامه‌ریزی‌شده، ظرفیت تولید بیش از هزار مگاوات خواهند داشت که برای تأمین برق بیش از یک میلیون خانه کافی است. رآکتورها قرار بود در سال ۲۰۱۷ راه‌اندازی شوند؛ اما این اتفاق هنوز رخ نداده و هزینه‌ی کل پروژه از زمان آغاز ساخت در یک دهه‌ی گذشته با افزایش دو برابری به بیش از ۳۰ میلیارد دلار رسیده است.

در مقابل، نواسکیل قصد دارد رآکتورهای ماژولاری بسازد که کمتر از صد مگاوات ظرفیت تولید دارند. وقتی این ماژول‌ها در نیروگاه‌ها ترکیب شوند، ظرفیتشان به چند صد مگاوات می‌رسد که حتی از یک واحد مجزا در نیروگاه وگتل کمتر است. نیروگاه‌های SMR با ظرفیت تولید چند صد مگاوات که در حد نیروگاه‌های زغال سنگ متوسط در ایالات متحده است، برق چند صد هزار خانه را تأمین خواهند کرد.

همچنین درحالی‌که نیروگاه وگتل در زمینی به مساحت بیش از ۱۲۰۰ هکتار قرار دارد، پروژه‌ی رآکتور ماژولار کوچک نواسکیل به تقریباً ۲۶ هکتار زمین نیاز خواهد داشت.

ازآنجاکه شرکت‌ها طراحی رآکتورها را استانداردسازی می‌کنند، تأسیسات کوچک‌تر انرژی هسته‌ای می‌توانند آسان‌تر فروخته شوند و به کاهش هزینه‌ها کمک کنند. این رآکتورها ممکن است ایمن‌تر نیز باشند؛ زیرا سامانه‌های مورد نیاز برای خنک نگه‌داشتن و همچنین سامانه‌های مورد نیاز برای خاموش‌سازی آن‌ها در مواقع اضطراری، می‌توانند ساده‌تر باشند.

مشکل تمام این مزایای بالقوه این است که تاکنون عمدتاً بالقوه باقی مانده‌اند. پروژه‌های آزمایشی در برخی از نقاط جهان آغاز شده است. چین نخستین کشوری بود که یک رآکتور ماژولار کوچک را در سال ۲۰۲۱ به شبکه‌ی برق متصل کرد. در ماه ژانویه، جی‌ئی هیتاچی قراردادهای تجاری برای نیروگاهی در انتاریو را امضا کرد که ممکن است در اواسط دهه‌ی ۲۰۳۰ آماده‌ی فعالیت شود. نواسکیل نیز درحال پیگیری پروژه‌هایی در رومانی و لهستان است.

هنوز هیچ رآکتور ماژولار کوچکی در آمریکا فعالیت نمی‌کند. دلیل این مسئله تا حدی فرایند نظارت طولانی‌مدت کمیسیون تنظیم مقررات هسته‌ای (NRC) به‌عنوان یک آژانس مستقل فدرال در این کشور است.

انرژی هسته‌ای تنها منبع انرژی است که نهاد نظارتی اختصاصی خود را در آمریکا دارد. این نظارت بیشتر بدین معنی است که هیچ جزئیاتی نادیده گرفته نمی‌شود و به راه‌انداختن پروژه‌های هسته‌ای ممکن است مدت‌ها طول بکشد. کاترین هاف، دستیار وزیر در دفتر انرژی هسته‌ای وزارت انرژی ایالات متحده، برنامه‌های هسته‌ای را پروژه‌هایی بزرگ و پیچیده می‌داند. وزارت انرژی آمریکا به تأمین مالی پروژه‌های SMR کمک و از پژوهش‌ها در این زمینه حمایت می‌کند، اما بر مقررات هسته‌ای نظارتی ندارد.

نواسکیل در سال ۲۰۰۸ تلاش‌ها برای به‌دست‌آوردن مجوز را آغاز و درخواست رسمی خود را در سال ۲۰۱۶ برای NRC ارسال کرد. در سال ۲۰۲۰، نواسکیل هنگام دریافت تأییدیه‌ی طراحی رآکتور خود گفت فرایند نظارت نیم‌میلیارد دلار هزینه داشته و شرکت تقریباً دو میلیون صفحه سند دراختیار NRC قرار داده است.

پس از بیش از دو سال نهایی‌کردن جزئیات و را‌‌ی‌گیری، NRC حکم نهایی خود در مورد طراحی رآکتور نواسکیل را در ماه ژانویه صادر کرد. حکم نهایی ۲۱ فوریه اجرا شد و طراحی نواسکیل برای رآکتور ماژولاری که ۵۰ مگاوات برق تولید می‌کند، تایید کرد.

دریافت حکم نهایی برای طراحی بدین معنی است که نواسکیل صرفاً پیش از شروع ساخت‌وساز، باید برای زمین محل احداث رآکتور تأییدیه بگیرد و بررسی‌های ایمنی نهایی را به پایان برساند. روی کاغذ، نواسکیل هم‌اکنون سخت‌ترین مراحل نظارتی مورد نیاز پیش از ساخت رآکتور را پشت سر گذاشته است.

بااین‌حال یک مشکل کوچک وجود دارد: نواسکیل می‌خواهد ماژول‌های رآکتور خود را اصلاح کند. درحالی‌که شرکت روند نظارتی طولانی‌مدت را می‌پیمود، پژوهشگران همچنان درحال کار روی طراحی رآکتور بودند. نواسکیل درطول فرایند ارائه و برنامه‌ریزی، کشف کرد که رآکتورهایش می‌توانند به عملکردی بهتر دست یابند.

هوزه ریس، بنیان‌گذار و مدیر ارشد فناوری نواسکیل می‌گوید: «ما دریافتیم که درواقع می‌توانیم با همان رآکتور و همان اندازه‌ی دقیق، نیروی بیشتری تولید کنیم.» شرکت فهمید که هر ماژول به‌جای ۵۰ مگاوات می‌تواند ۷۷ مگاوات تولید کند. درنتیجه نواسکیل با تغییر برنامه قصد دارد برای نخستین نیروگاه خود که در آزمایشگاه ملی آیداهو ساخته خواهد شد، ۶ رآکتور با ظرفیت بالاتر را ترکیب کند و نیروگاهی با ظرفیت کلی ۴۶۲ مگاوات بسازد.

قدرت ارتقایافته به برخی اصلاحات نیاز دارد؛ اما طراحی ماژول اساساً یکسان است. بااین‌حال، چنین تغییری بدان معنی است که شرکت باید برنامه‌های جدیدش را برای NRC ارسال کند. نواسکیل این کار را در ماه ژانویه انجام داد. ریس می‌گوید شرکت پیش از آنکه بتواند برای دریافت مجوز محل ساخت نیروگاه اقدام کند، احتمالاً باید دو سال صبر کند تا NRC برنامه‌های جدید را تأیید کند.

در سال ۲۰۱۷، نواسکیل قصد داشت نخستین نیروگاهش در آیداهو تا سال ۲۰۲۶ راه‌اندازی شود و برای شبکه برق تولید کند. درهمین‌حال، هزینه‌ها از زمان آغاز فرایند نظارتی برای نخستین‌بار، بیشتر شده است. در ماه ژانویه، نواسکیل اعلام کرد که قیمت حساب‌شده‌ی برق پروژه‌ی نیروگاه آیداهو از ۵۸ دلار در هر مگاوات ساعت به ۸۹ دلار افزایش یافته است. این عدد از سایر منابع برق امروزی، ازجمله انرژی خورشیدی و بادی و اغلب نیروگاه‌های گاز طبیعی گران‌تر است.

اگر سرمایه‌گذاری چشمگیر فدرال در کار نبود، قیمت به‌مراتب بیش از این می‌شد. وزارت انرژی پیش‌تر بیش از یک میلیارد دلار برای پروژه اختصاص داده و قانون کاهش تورم که سال گذشته تصویب شد، ۳۰ دلار در هر مگاوات ساعت اعتبار برای نیروگاه‌های هسته‌ای کنار گذاشته است.

هزینه‌های بسیاری از پروژه‌های ساخت‌وساز بزرگ در آمریکا افزایش یافته؛ زیرا تورم بر قیمت فولاد و سایر مصالح ساختمانی تأثیر گذاشته و درعین‌حال نرخ بهره نیز افزایش یافته است. این افزایش هزینه‌ها نشان می‌دهد که پروژه‌های مهندسی مبتکرانه اغلب با چالش روبه‌رو خواهند بود. شرکت‌ها تلاش می‌کنند تا نتایج سریع و برق ارزان را وعده دهند؛ اما پروژه‌های اولیه همیشه دچار عقب‌ماندگی از برنامه و هزینه‌های افزایش‌یافته می‌شوند.

اگر افزایش قیمت‌ها ادامه یابد، این احتمال وجود دارد که سرمایه‌گذاران از پروژه‌ی نواسکیل خارج شوند و آینده‌ی شرکت را به‌خطر اندازند. تا وقتی کسی رآکتورهای ماژولار کوچک را درحال کار نبیند، نمی‌تواند واقعی‌بودن آن‌ها را باور کند.

وعده‌ی SMR-ها واقعاً تنها زمانی محقق می‌شود که زمان ساخت رآکتور دوم، سوم، پنجم و صدم فرا برسد. شرکت‌ها و نهادهای تنظیم‌گر درحال یادگیری چگونگی تسریع روند رسیدن به آن نقطه هستند؛ اما رآکتورهای ماژولار کوچک تا وقتی برق را بدون نیاز به سوخت‌های فسیلی تأمین نکنند، مزایای آن‌ها همگی روی کاغذ خواهد بود. همان‌طور که هاف می‌گوید، SMR-ها زمانی واقعی خواهند شد که الکترون‌ها به شبکه برق وارد شوند.