وستینگهاوس از ساخت کوچک‌ترین راکتورهای هسته‌ای جهان خبر داد که می‌تواند برای تأمین انرژی پاک بسیار کاربردی باشد. به این بهانه به سراغ بررسی راکتورهای هسته‌ای ماژولار، هزینه‌ها و کاربرد آن‌ها رفته‌ایم.
کوچک‌ترین راکتور هسته‌ای ماژولار دنیا معرفی شد
شرکت وستینگهاوس در تلاش برای گسترش دسترسی به انرژی هسته‌ای و تأمین انرژی پاک، یک راکتور هسته‌ای ماژولار در مقیاس بسیار کوچک‌تری را معرفی کرد.
این شرکت روز پنجشنبه از راه‌اندازی یک نسخه کوچک از راکتور هسته‌ای AP1000 خود خبر داد. این راکتور جدید که AP300 نام دارد، در سال 2027 در دسترس خواهد بود و حدود یک سوم توان راکتور AP1000 را تولید خواهد کرد.
حرکت وستینگهاوس نقطه عطف قابل توجهی در تلاش صنعت هسته‌ای برای مقابله با تغییرات آب و هوایی است. الکتریسیته تولید شده از یک راکتور شکافت هسته‌ای هیچ گونه گاز گلخانه‌ای تولید نمی‌کند.
در این گزارش، ابتدا به بررسی ویژگی‌های این راکتور هسته‌ای فوق‌العاده و سپس کاربردهای راکتورهای ماژولار کوچک در برق مراکز داده می‌پردازیم.
مشخصات راکتور هسته‌ای وستینگهاوس AP300
به گفته دیوید دورهام، رئیس سیستم‌های انرژی وستینگهاوس، AP300 تقریباً 300 مگاوات انرژی تولید می‌کند. مدل AP1000 مقیاس بزرگتری دارد و 1200 مگاوات برق تولید می‌کند.
ساخت رآکتورهای هسته‌ای کوچک‌تر هزینه کمتری خواهد داشت و می‌تواند برای فروش بیشتر مناسب‌تر باشد. دورهام می‌گوید تخمین زده می‌شود که AP300 تقریباً یک میلیارد دلار برای هر واحد هزینه داشته باشد. وی تخمین می‌زند که برای هر واحد AP1000 باید حدود 6.8 میلیارد دلار هزینه شود.
از آنجایی که راکتورهای ماژولار کوچک، کوچک‌تر و ارزان‌تر هستند، آن‌ها کاربرد جامع‌تری نیز دارند.
برخلاف نسل قبلی نیروگاه‌های هسته‌ای که فقط توسط شرکت‌های بزرگ یکپارچه استفاده می‌شد، اندازه راکتورهای پیشرفته که از ریز راکتورهای نیم مگاواتی تا 300 مگاوات یا بیشتر متغیر است، به این معنی است که تعداد نیروگاه‌ها به‌طور قابل توجهی بیشتر خواهد بود.
باید اشاره کرد اتصال رآکتورهای کوچک به شبکه برق آسان‌تر است. اتصال منابع جدید برق به شبکه ممکن است سال‌ها طول بکشد زیرا نیاز به ارتقاء ظرفیت انتقال وجود دارد. اما یک راکتور هسته‌ای AP300 تقریباً همان مقدار الکتریسیته‌ای را تولید می کند که یک نیروگاه زغال سنگ معمولی تولید می‌کند، بنابراین جایگزینی یک نیروگاه زغال سنگ با یک راکتور هسته‌ای کوچک ساده‌تر خواهد بود و می‌تواند به صورت محلی کار کند.
برای اینکه AP300 در پایان سال 2027 در ایالات متحده در دسترس مشتریان قرار گیرد، کمیسیون تنظیم مقررات هسته‌ای باید تاییدیه ارائه دهد، اما دورهام گفت که مطمئن است این اتفاق خواهد افتاد.
دورهام گفت AP300 همچنین دارای همان ویژگی‌های ایمنی AP1000 است. به کارگیری سیستم خنک‌کننده پسیو در هر دو مدل بسیار مهم است.
آب میله‌های سوخت را خنک نگه می‌دارد و از گرم شدن بیش از حد آن‌ها جلوگیری می‌کند. هنگامی که یک راکتور هسته‌ای خاموش می‌شود، میله‌های سوخت همچنان باید خنک نگه داشته شوند که به منابع پشتیبان برق نیاز دارد.
در این حالت اگر منابع برق پشتیبان یا منابع آب پشتیبان دسترسی ندارید، ممکن است شرایطی پیش بیاید که سوخت هسته‌ای بیش از حد گرم شود، مانند آنچه در نیروگاه فوکوشیما اتفاق افتاد. اما سیستم‌های پسیو، سوخت را به تنهایی خنک نگه می‌دارند، بدون هیچ نظارت انسانی و بدون نیاز به منبع پشتیبان برق و منبع پشتیبان آب کار می‌کند زیرا هر چیزی که برای خنک نگه داشتن سوخت نیاز است، در داخل رآکتور به کار گرفته است.
در یک سیستم خنک کننده پسیو، یک حوضچه بزرگ آب در بالای راکتور قرار می گیرد. اگر راکتور نیاز به خاموش شدن داشته باشد، آب رها می‌شود و روی میله‌های سوخت پاشیده می‌شود. با گرم شدن آب، بخار تولید می‌کند که بالا می‌آید، دوباره به آب متراکم می‌شود و سپس حدود سه روز به این سیکل ادامه می‌دهد. در پایان سه روز، اگر راکتور همچنان کار نمی‌کند و خاموش است، باید آب بیشتری در مخزن بالای راکتور اضافه شود.
این یک فناوری انقلابی است. اگر AP1000 در فوکوشیما عملیاتی می‌شد، آن فاجعه در ژاپن رخ نمی‌داد.
تقاضای زیادی برای SMR در دنیا وجود دارد
با این که رآکتورهای هسته‌ای کوچک یک فناوری جدید هستند، تقاضای زیادی برای راکتورهای بزرگ از خارج ایالات متحده وجود دارد.
در بیشتر کشورها، شرکت‌های آب و برق دولتی هستند و بهترین راه حل برای کاهش انتشار کربن، استفاده از انرژی برق هسته‌ای است.
در حال حاضر دو راکتور AP1000 در ایالات متحده در نیروگاه Vogtle قرار دارد که یکی اواخر امسال آنلاین خواهد شد و دومی تا اوایل سال 2024. اما چهار راکتور در چین فعال هستند و شش راکتور دیگر در چین در دست ساخت هستند.
وستینگهاوس توافقنامه‌ای برای ساخت 9 واحد AP1000 در اوکراین دارد و برای ساخت سه واحد AP1000 در لهستان برنده مناقصه شده است و در حال اجرا برای 11 واحد AP1000 دیگر در سایر کشورهای اروپاست.
SMRها بسیار ارزشمند خواهند بود، آن‌ها نقش مهمی در بسیاری از صنایع ایفا خواهند کرد. البته برق تولیدی AP300 کمی گران‌تر از واحدهای بزرگتر خواهد بود. بنابراین، اگر کشوری به دنبال تولید برق در توان بالاتر باشد، معمولاً به سراغ واحدهای بزرگتر خواهد بود.
علاقه به راکتورهای هسته‌ای بزرگ در چندین کشور دیگر در آفریقا و آسیا، از جمله مصر، اندونزی، نیجریه، فیلیپین، عربستان سعودی و امارات متحده عربی و … وجود دارد. اگرچه ساخت رآکتورهای بزرگتر گران‌تر است، اما در نهایت برق را با قیمت ارزان‌تری تولید می‌کنند.
کاربرد راکتورهای ماژولار کوچک در صنعت مرکز داده
شاید بزرگترین مزیت اتصال مستقیم صنایع حیاتی نظیر مراکز داده به راکتور هسته‌ای، حذف هرگونه واسطه و سیستم‌های انتقال و توزیع برق قدیمی باشد. این امر قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد و در بلندمدت هزینه برق را کاهش خواهد داد.
یک مرکز داده با نیروگاه هسته‌ای اختصاصی خود، دیگر یک داستان علمی تخیلی نیست. با بلوغ فناوری‌ها، حتی ممکن است نه تنها SMRها برق را به مناطق دورتر و مراکز داده Edge بیاورند، بلکه این میکروراکتورها می‌توانند به عنوان توان پشتیبان برای مراکز داده سنتی به کار گرفته شوند و با انتشار کربن بسیار پایین‌تر جایگزین دیزل ژنراتورهای مراکز داده شوند.