به گزارش تجارت نیوز، زباله های هسته ای یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی و فنی دنیای امروز محسوب می‌شوند. دفع ایمن و سریع سوخت‌های مصرف‌شده، نه تنها برای سلامت انسان و محیط زیست اهمیت دارد، بلکه در مدیریت بودجه‌های کلان پروژه‌های هسته‌ای نیز نقش تعیین‌کننده‌ای ایفا می‌کند. اکنون، مهندسان در آمریکا با ایجاد تغییری هوشمندانه در نوع آلیاژ آلومینیوم به‌کاررفته در دسته‌های حامل سوخت، موفق شده‌اند گامی بزرگ در کاهش زمان دفع مواد رادیواکتیو بردارند، تا جایی که این اقدام می‌تواند زمان فرآیند را بیش از ۲۰ سال کاهش داده و بیش از ۴ میلیارد دلار صرفه‌جویی به همراه داشته باشد.
کشف گلوگاه در ساوانا ریور؛ آغاز یک تحول فنی
در سایت پردازش هسته‌ای ساوانا ریور (SRS) در ایالت کارولینای جنوبی، اپراتورهای واحد H Canyon که وظیفه جداسازی و انحلال سوخت‌های مصرف‌شده را بر عهده دارند، با مشکلی فنی مواجه شدند: برخی از حامل‌های آلومینیومی که وظیفه نگهداری سوخت را بر عهده داشتند، به‌طور کامل در اسید نیتریک حل نمی‌شدند. همین موضوع منجر به کندی چشمگیر در روند انحلال سوخت و در نتیجه تأخیرهای زنجیره‌ای در برنامه‌های دفع نهایی می‌شد.
پس از بررسی دقیق توسط تیم مهندسی شرکت راهکارهای هسته‌ای ساوانا ریور (SRNS)، مشخص شد که مشکل اصلی نه در خود سوخت مصرف‌شده، بلکه در آلیاژ آلومینیوم ضخیم‌تر و کم‌حل‌شونده‌ای بود که در حامل‌ها به‌کاررفته بود.
خلق آلیاژی جدید؛ راهکاری ساده با اثری بزرگ
در پی این یافته، تیم SRNS با همکاری یک تأمین‌کننده تخصصی، حامل‌های جدیدی را طراحی کرد که از آلیاژی نازک‌تر و با قابلیت انحلال بالا ساخته شده‌اند. این تغییر هرچند کوچک به نظر می‌رسد، اما توانست سرعت حل شدن سوخت و حامل را در اسید نیتریک به طور چشمگیری افزایش دهد و یکی از گلوگاه‌های اصلی دفع زباله‌های هسته‌ای را از میان بردارد.
به گفته تریستان داونی، مدیر پروژه سوخت مصرف‌شده در SRNS: «ما متوجه شدیم که اگر فقط آلیاژ آلومینیوم در بخشی از حامل را تغییر دهیم، می‌توانیم زمان انحلال را به شکل معناداری کاهش دهیم. نتیجه نهایی، افزایش کارایی و تسریع فرآیندهای دفع است.»
صرفه‌جویی میلیاردی و کاهش زمان ۲۰ ساله
این تغییر طراحی اکنون به سایت SRS اجازه می‌دهد تا سوخت‌های مصرف‌شده‌ای مانند سوخت راکتور تحقیقاتی ایزوتوپ با شار بالا (HFIR) از آزمایشگاه ملی اوک ریج (Oak Ridge) را سریع‌تر پردازش کند. این سوخت‌ها ابتدا برای انحلال به SRS منتقل می‌شوند و پس از تبدیل به حالت شیشه‌ای پایدار، برای ذخیره‌سازی دائمی آماده می‌شوند.
پیش‌بینی می‌شود که با استفاده از حامل‌های جدید، عملیات دفع زباله‌های رادیواکتیو در این سایت تا بیش از ۲۰ سال زودتر از موعد تکمیل شود. همچنین، تخمین زده می‌شود که این اقدام ساده باعث صرفه‌جویی بیش از ۴ میلیارد دلار در هزینه‌های عملیاتی شود — رقمی که برای پروژه‌های هسته‌ای بسیار چشمگیر است.
نقش مهم این تحول در آینده انرژی هسته‌ای
علاوه بر تسریع پاک‌سازی در سایت SRS، این پیشرفت به ادامه عملکرد ایمن راکتور HFIR کمک خواهد کرد. به گفته نیک میلر، معاون عملیات زیست‌محیطی SRNS: «این تغییر ساده به ما کمک می‌کند تا به اهداف پردازشی بهتری برسیم، پشتیبانی لازم از راکتور تحقیقاتی HFIR را فراهم کنیم و در نهایت تحقیقات هسته‌ای حیاتی را ادامه دهیم.»
در کنار این پروژه، دانشمندان در آمریکا نیز اخیراً موفق به طراحی یک فرآیند بازیافت نوین برای سوخت‌های هسته‌ای مصرف‌شده شده‌اند که از تجهیزات پیشرفتهای مانند کنتاکتورهای گریز از مرکز برای جداسازی عناصر با ارزش از زباله‌های رادیواکتیو استفاده می‌کند.
یک گام کوچک با تأثیری بزرگ
تغییر نوع آلیاژ حامل سوخت هسته‌ای ممکن است در نگاه نخست تغییری جزئی به نظر برسد، اما این اقدام ساده نشان داد که چگونه نوآوری‌های کوچک می‌توانند تحولات عظیمی در صنایع حساس و پرهزینه مانند انرژی هسته‌ای ایجاد کنند. این دستاورد نه تنها مسیر دفع ایمن‌تر و سریع‌تر زباله‌های هسته‌ای را هموار کرده، بلکه نمونه‌ای الهام‌بخش از اهمیت مهندسی دقیق در حل مشکلات زیست‌محیطی و استراتژیک است.
