میکرو راکتورها، نسل جدید راکتورهای هسته‌ای کوچک و ایمن هستند که می‌توانند برق شهرها، دانشگاه‌ها، مراکز داده و جوامع دورافتاده را با هزینه کمتر و قابلیت حمل تأمین کنند.
به گزارش تکناک، تصویر عمومی از نیروگاه‌های هسته‌ای، سازه‌هایی عظیم با برج‌های خنک‌کننده و زمین‌هایی گسترده است که برای ساخت آنها سال‌ها زمان و میلیاردها دلار هزینه نیاز است. اما اکنون نسلی تازه از فناوری در حال شکل‌گیری است که این نگاه سنتی را تغییر می‌دهد.
اکنون میکرو راکتورها، توان تولیدی کمتر از ۲۰ مگاوات دارند و به اندازه‌ای کوچک هستند که می‌توان آنها را روی یک کامیون بارگیری و به مقصد نهایی منتقل کرد. در عین حال، آنها قادر هستند انرژی لازم برای هزاران خانه یا یک پردیس دانشگاهی را فراهم کنند. از جوامع دورافتاده آلاسکا تا مراکز داده AI و صنایع سنگین، همگی می‌توانند روزی به این فناوری وابسته شوند. با وجود این، مسیر تجاری‌سازی آنها همچنان پرچالش است و پرسش‌های جدی درباره هزینه، ایمنی و اعتماد عمومی پیش رو قرار دارد.
مزیت‌های ساخت و کاربردهای متنوع
میکرو راکتورها طیف گسترده‌ای از کاربردها دارند. در آلاسکا، جایی که بسیاری از جوامع همچنان به نفت و دیزل وابسته هستند، این فناوری می‌تواند جایگزینی پاک و پایدار باشد. دانشگاه‌ها نیز با استفاده از این راکتورها می‌توانند برق پایدار و حتی گرمای صنعتی مورد نیاز خود را فراهم کنند. مراکز داده AI که نیازمند انرژی مطمئن و مداوم هستند، یکی دیگر از مشتریان بالقوه به حساب می‌آیند. علاوه بر این، معادن و پایگاه‌های نظامی می‌توانند با تکیه بر این راکتورها، منبعی امن و مستقل برای تأمین انرژی به دست آورند.
برخلاف نیروگاه‌های بزرگ هسته‌ای، ساخت میکرو راکتورها نیازمند پروژه‌های چندساله نیست. این راکتورها می‌توانند در کارخانه ساخته شوند و طی مدت کوتاهی به مقصد نهایی ارسال گردند. چنین مدلی امکان تولید چندین واحد در سال و ارسال آنها به نقاط دورافتاده را فراهم می‌کند.
با وجود این مزایا، یک مانع کلیدی وجود دارد، که هزینه‌های اولیه آن است. ایجاد کارخانه‌های تولیدی برای این راکتورها نیازمند سرمایه‌گذاری عظیم است. شرکت‌های سازنده معمولاً تا زمانی که سفارش‌های کافی دریافت نکنند، تمایلی به ساخت کارخانه ندارند. از سوی دیگر، مشتریان نیز حاضر نیستند تا زمانی که نمونه‌های اولیه ساخته نشده و هزینه‌های واقعی مشخص نشده است، سفارش دهند. این وضعیت، همان دوراهی کلاسیک “catch-22” را ایجاد کرده است.
پیش‌بینی هزینه نیز ساده نیست. تجربه نشان داده است که برآوردهای اولیه در پروژه‌های هسته‌ای اغلب با واقعیت فاصله دارد. نخستین واحدهای “first of a kind” بدون شک بسیار گران‌تر خواهند بود، اما با پیشرفت فرایند تولید و یادگیری سازندگان، هزینه‌ها کاهش خواهد یافت. در این میان، حمایت دولت‌ها و سرمایه‌گذاری در پروژه‌های نمایشی می‌تواند نقطه آغاز تجاری‌سازی این فناوری باشد. همچنین نهادهایی مانند: دانشگاه‌ها، پایگاه‌های نظامی و مراکز داده با پذیرش نقش خریداران اولیه می‌توانند مسیر توسعه را هموارتر کنند.
سادگی در طراحی میکرو راکتورهای هسته‌ای
یکی از ویژگی‌های شاخص میکرو راکتورها، طراحی ساده و کم‌ریسک آنها است. بسیاری از این راکتورها تعداد اندکی قطعه متحرک دارند یا حتی بدون قطعه متحرک ساخته می‌شوند. این موضوع احتمال خرابی را به شدت کاهش می‌دهد و امکان نظارت و تنظیم ایمنی را ساده‌تر می‌کند.
برای مقایسه، نیروگاه‌های هسته‌ای بزرگ به دلیل پیچیدگی بسیار، با «ناشناخته‌های ناشناخته» مواجه هستند. این اصطلاح به عواملی اشاره دارد که در طراحی اولیه پیش‌بینی نشده‌اند و می‌توانند خطرات بالقوه ایجاد کنند. در حالی که راکتورهای بزرگ طی دهه‌ها بهره‌برداری، ایمن‌سازی شده‌اند، میکرو راکتورها به دلیل سادگی بنیادی، از همان ابتدا ایمن‌تر و قابل پیش‌بینی‌تر هستند.
نوع سوخت و خنک‌کننده در طراحی راکتور تعیین می‌کند که در چه شرایطی بهترین عملکرد را دارد. بسیاری از میکرو راکتورها به جای آب، از خنک‌کننده‌های دیگر استفاده می‌کنند، که امکان کار در فشارهای پایین‌تر را فراهم می‌سازد. این ویژگی نه‌تنها ایمنی بیشتری ایجاد می‌کند، بلکه تنوع فناوری را نیز افزایش می‌دهد.
برخی از این راکتورها، نسخه‌های کوچک راکتورهای آب فشرده مشابه راکتورهای زیردریایی هستند. برخی دیگر طراحی‌هایی شبیه راکتورهای فضایی دارند. همچنین مدل‌هایی با سوخت و خنک‌کننده‌های نوین در حال توسعه هستند، که از جمله آنها می‌توان به راکتورهای گاز دمای بالا، راکتورهای سریع سدیمی و راکتورهای نمک مذاب اشاره کرد.
در همه این موارد، اصل اساسی حفظ شده که سادگی است. این ویژگی به معنای قابلیت اعتماد بیشتر و ریسک کمتر در مقایسه با نیروگاه‌های بزرگ است.
تاریخچه و روند توسعه میکرو راکتورهای هسته‌ای
ایده راکتورهای کوچک از دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ آغاز شد، زمانی که ارتش و دولت آمریکا پروژه‌های اولیه برای توسعه راکتورهای کوچک و باتری‌های هسته‌ای به منظور تأمین انرژی زیردریایی‌ها و فضاپیماها را کلید زدند. پس از آن، صنعت هسته‌ای تمرکز خود را بر نیروگاه‌های عظیم تولید برق گذاشت و ظرفیت‌ها از ده‌ها مگاوات به سامانه‌های گیگاواتی ارتقا یافت.
اما اکنون مهندسان، آگاهانه به سراغ طراحی راکتورهای کوچک بازگشته‌اند. هدف این بار نه محدودیت دانش، بلکه ایجاد فناوری کارآمد و متناسب با نیازهای جوامع مدرن است. میکرو راکتورها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که علاوه بر مقیاس کوچک، قابلیت حمل‌ونقل آسان، سرعت نصب بالا و امنیت بیشتر داشته باشند.
این راکتورها با راکتورهای کوچک مدولار تفاوت دارند. راکتورهای مدولار در واقع نسخه‌های کوچک‌شده نیروگاه‌های بزرگ هستند و می‌توانند به صورت تک‌واحدی یا خوشه‌ای ساخته شوند. اما میکرو راکتورها اساساً برای ظرفیت کمتر از ۲۰ مگاوات طراحی می‌شوند و هدف اصلی آنها تأمین انرژی در مقیاس محدود و با کارایی بالا است.
چالش‌های نظارتی و اعتماد عمومی
اگرچه وزارت انرژی آمریکا پروژه‌های آزمایشی میکرو راکتورها را مدیریت می‌کند، اما استقرار تجاری نیازمند تأیید کمیسیون مقررات هسته‌ای است. این فرایند ممکن است سال‌ها طول بکشد و در نهایت تعیین کند که چه زمانی راکتورهای تجاری می‌توانند وارد بازار شوند.
نیروگاه‌های هسته‌ای بزرگ، مناطق اضطراری گسترده‌ای دارند؛ در شعاع ۱۰ مایلی برنامه‌های تخلیه و پناهگاه و در شعاع ۵۰ مایلی اقدامات احتیاطی درباره مواد غذایی و نوشیدنی‌ها ضروری است. اما میکرو راکتورها به دلیل سادگی و اندازه کوچک، می‌توانند مناطق اضطراری بسیار محدودتری، شاید تنها تا مرز سایت یا چندصد متر اطراف آن داشته باشند.
چنین شرایطی به معنای امکان استقرار این راکتورها در شهرها و حتی روستاها است. در آینده ممکن است همان‌طور که امروز توربین‌های بادی و پنل‌های خورشیدی در چشم‌اندازهای روستایی به‌وفور دیده می‌شوند، میکرو راکتورها نیز در دل جوامع جا بگیرند.
با وجود این، حتی اگر از نظر فنی امکان‌پذیر باشد، پرسش اصلی باقی می‌ماند: آیا جامعه این فناوری را خواهد پذیرفت؟
پژوهش‌های اخیر نشان می‌دهد که پاسخ به این پرسش به نحوه تعامل توسعه‌دهندگان با مردم محلی بستگی دارد. اگر تصمیم‌گیری به صورت یک‌جانبه اعلام شود، احتمال مخالفت بالا خواهد بود. اما اگر توسعه‌دهندگان با مردم همکاری کنند، نگرانی‌ها و اولویت‌های آنها را لحاظ کنند و شفافیت کامل داشته باشند، امکان پذیرش افزایش می‌یابد.
یافته‌های میدانی در ایالت میشیگان نشان داده است که برخی جوامع حتی تمایل دارند راکتورها به بخش مثبتی از محیط زندگی آنها تبدیل شوند. پیشنهادهایی مانند ساخت مراکز بازدید، فضاهای تفریحی، موزه‌های علمی و پروژه‌های هنری در کنار این تأسیسات مطرح شده است. چنین رویکردی می‌تواند ترس عمومی را از هسته‌ای کاهش دهد و راکتورها را به نمادی از پیشرفت و نوآوری تبدیل کند.
جمع‌بندی
میکرو راکتورها، آینده‌ای متفاوت برای صنعت انرژی هسته‌ای ترسیم می‌کنند. این راکتورها، کوچک، ساده، ایمن و قابل حمل هستند و می‌توانند جایگزینی برای نیروگاه‌های بزرگ در برخی شرایط باشند. اما مسیر پیش رو با چالش‌هایی مانند: هزینه‌های اولیه بالا، مسائل نظارتی پیچیده و ضرورت جلب اعتماد عمومی همراه است.
اگر دولت‌ها، شرکت‌ها و جوامع محلی بتوانند در مسیر توسعه این فناوری همکاری کنند، روزی خواهد رسید که میکرو راکتور در ابعاد کوچک، همان نقشی را ایفا کند که امروزه پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی دارند؛ منبعی پایدار، مطمئن و قابل اعتماد برای تأمین انرژی جوامع خواهند بود.
