آینده انرژی پاک؛ آیا راکتورهای نسل چهارم جایگزین سوخت‌های فسیلی می‌شوند؟‌

Author

نویسنده

2026-02-21

به گزارش فانی لند به نقل از تجارت نیوز

یک شرکت آمریکایی در حال توسعه راکتوری پیشرفته است که حتی در شرایط بحرانی نیز دچار ذوب هسته نمی‌شود؛ فناوری‌ای که می‌تواند ایمنی انرژی هسته‌ای را متحول کرده و مسیر رسیدن به برق پاک را سرعت ببخشد.

به گزارش تجارت نیوز، رقابت جهانی برای دستیابی به انرژی هسته‌ای ایمن‌تر و پاک‌تر شدت گرفته است. در حال حاضر حدود ۹ درصد برق تجاری جهان از انرژی هسته‌ای تامین می‌شود و ۴۴۰ راکتور فعال در بیش از ۳۰ کشور فعالیت دارند. علاوه بر این، دست‌کم ۷۰ راکتور دیگر در حال ساخت است. همزمان بیش از ۲۰ کشور در چهار قاره در اجلاس اقلیمی سال ۲۰۲۳ تعهد دادند ظرفیت انرژی هسته‌ای را تا سال ۲۰۵۰ سه برابر کنند تا به هدف انتشار خالص صفر برسند.

اما تحقق این هدف بزرگ، یک شرط اساسی دارد: راکتورهایی که در برابر حوادث شدید به‌ویژه ذوب هسته ایمن باشند.

رقابت جهانی برای راکتورهای ایمن‌تر

حادثه ذوب هسته زمانی رخ می‌دهد که دمای هسته راکتور بیش از حد بالا رود و میله‌های سوخت ذوب شوند؛ سناریویی که بدترین نوع بحران هسته‌ای محسوب می‌شود. بنابراین اگر قرار باشد ظرفیت جهانی انرژی هسته‌ای سه برابر شود، فناوری‌های جدید باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که احتمال چنین حوادثی را عملا از بین ببرند.

در همین راستا، شرکت آمریکایی X-energy مستقر در مریلند در حال ساخت یک رآکتور نسل چهارم موسوم به Xe-100 است؛ رآکتوری که طبق گزارش‌ها اساسا «ذوب‌ناپذیر» طراحی شده است.

ساختار ماژولار و توان تولید برق

هر ماژول از این راکتور حدود ۷۶ تا ۸۰ مگاوات برق تولید می‌کند. طراحی آن کاملا ماژولار است، یعنی می‌توان چند واحد را کنار هم قرار داد. برای مثال، یک مجموعه چهارماژولی می‌تواند به نیروگاهی با توان ۳۲۰ مگاوات تبدیل شود. این ویژگی باعث می‌شود نیروگاه‌ها متناسب با نیاز مصرف، مرحله‌به‌مرحله توسعه پیدا کنند.

راز ایمنی: سوخت سنگریزه‌ای و ذرات TRISO

برخلاف راکتورهای متداول که از میله‌های سوخت بلند در آب استفاده می‌کنند، هسته این رآکتور با هزاران کره گرافیتی تقریبا هم‌اندازه توپ بیلیارد پر شده است. داخل هر کره هزاران ذره ریز سوخت اورانیوم به نام TRISO قرار دارد. هر ذره TRISO شامل یک هسته اورانیوم و چندین لایه پوشش سرامیکی و کربنی است.

این لایه‌ها مانند یک محفظه میکروسکوپی عمل می‌کنند و حتی در دماهای بسیار بالا، محصولات شکافت را در خود نگه می‌دارند. به همین دلیل راکتور می‌تواند مواد رادیواکتیو را مهار کند و حتی در فاصله حدود ۵۰۰ متری مناطق صنعتی یا شهری ساخته شود.

سوخت‌گیری پیوسته و عمر سه‌ساله سوخت

طبق اعلام وزارت انرژی آمریکا، این راکتور به‌صورت مداوم سوخت‌گیری می‌شود. سنگریزه‌های تازه هر روز از بالا وارد هسته می‌شوند و سنگریزه‌های قدیمی از پایین خارج می‌شوند.

هر سنگریزه بیش از سه سال در هسته باقی می‌ماند و تا شش بار گردش می‌کند تا کاملا مصرف شود. پس از پایان عمر، سوخت مصرف‌شده مستقیما در مخازن خشک ذخیره می‌شود و نیازی به سیستم خنک‌سازی فعال ندارد.

سیستم خنک‌سازی متفاوت: هلیوم به‌جای آب

یکی از نوآوری‌های مهم این راکتور استفاده از گاز هلیوم به‌عنوان خنک‌کننده است، نه آب. هلیوم از نظر شیمیایی بی‌اثر است. با مواد سازه‌ای واکنش نمی‌دهد و در شرایط کاری رادیواکتیو نمی‌شود.

این گاز از میان بستر سنگریزه عبور کرده، گرما را جذب می‌کند و آن را به مولد بخار منتقل می‌کند تا برق تولید شود. از آنجا که هلیوم مانند آب نمی‌جوشد و تغییر فاز نمی‌دهد، خطرات ناشی از فشار بخار و ناپایداری سیستم به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد.

ایمنی ذاتی بدون سیستم اضطراری فعال

یکی از ویژگی‌های کلیدی طراحی Xe-100 این است که برای جلوگیری از ذوب شدن به پمپ‌های برقی یا سیستم‌های اضطراری آب وابسته نیست. حتی اگر خنک‌کننده از دست برود، رآکتور می‌تواند گرما را به‌صورت غیرفعال از طریق رسانایی، همرفت و تابش حرارتی دفع کند. در چنین شرایطی سوخت همچنان سالم باقی می‌ماند.

کاربردهای صنعتی فراتر از تولید برق

دمای عملیاتی بسیار بالای این رآکتور باعث می‌شود علاوه بر تولید برق، برای صنایع سنگین نیز مفید باشد؛ از جمله تولید هیدروژن، پالایش مواد و صنایع شیمیایی. این ویژگی می‌تواند جایگزینی پاک برای فرایندهای صنعتی وابسته به سوخت‌های فسیلی فراهم کند.

پروژه Xe-100 نمونه‌ای از نسل جدید فناوری هسته‌ای است که تمرکز آن نه فقط تولید انرژی، بلکه افزایش ایمنی ذاتی و کاهش ریسک حوادث است. اگر این طراحی‌ها در مقیاس وسیع اجرا شوند، می‌توانند نقش مهمی در تحقق هدف جهانی سه برابر کردن ظرفیت انرژی هسته‌ای تا سال ۲۰۵۰ ایفا کنند. چنین رآکتورهایی نشان می‌دهند آینده انرژی هسته‌ای احتمالا کوچک‌تر، ماژولارتر، ایمن‌تر و سازگارتر با نیازهای صنعتی خواهد بود.

خبر قبل