فهرست مطالب
استارت‌آپ Deep Isolation با همکاری شرکت نفتی هالیبرتون قصد دارد از فناوری حفاری افقی برای دفن زباله‌های هسته‌ای آمریکا در عمق سه کیلومتری زمین استفاده کند.
به گزارش سرویس محیط زیست تکناک، کمیسیون راه‌آهن تگزاس مجوز اجرای این پروژه آزمایشی را صادر کرده است. این پروژه با هدف بررسی امکان دفن ایمن زباله‌های هسته‌ای در چاه‌های عمیق زیرزمینی اجرا می‌شود. شرکت‌های مجری قصد دارند با استفاده از فناوری‌های پیشرفته صنعت نفت و گاز، محفظه‌های حاوی مواد رادیواکتیو را در لایه‌های پایدار زمین قرار دهند.
این طرح می‌تواند راهکار جدیدی برای یکی از پیچیده‌ترین مشکلات صنعت انرژی هسته‌ای ارائه کند. زباله‌های رادیواکتیو ممکن است دست‌کم تا ۱۰ هزار سال برای انسان و محیط زیست خطرناک باقی بمانند. به همین دلیل، یافتن روشی مطمئن برای نگهداری طولانی‌مدت آنها همواره یکی از چالش‌های اساسی دولت‌ها بوده است.
وزارت انرژی آمریکا در دهه ۱۹۸۰ حتی ایده‌هایی الهام‌گرفته از داستان‌های علمی-تخیلی را برای هشدار دادن به نسل‌های آینده بررسی کرده بود. یکی از این پیشنهادها، ساخت بناهای عظیم بتنی با نمادهای ترسناک در اطراف محل دفن زباله‌های هسته‌ای بود. این سازه‌ها باید هزاران سال دوام می‌آوردند و خطر مواد رادیواکتیو را به انسان‌های آینده منتقل می‌کردند.
طراحان این ایده‌ها حتی ایجاد نوعی اسطوره‌شناسی مشترک میان فرهنگ‌های مختلف را پیشنهاد کرده بودند. آثار و دیدگاه‌های آیزاک آسیموف و آرسن دارنی نیز در شکل‌گیری چنین پیشنهادهایی نقش داشتند.
اکنون صنعت نفت و گاز با استفاده از تجربه چندین دهه حفاری در اعماق زمین، راهکار متفاوتی را مطرح کرده است. این روش به‌جای ساخت سازه‌های هشداردهنده در سطح زمین، بر جداسازی زباله‌های خطرناک از محیط زندگی انسان تمرکز دارد.
بیشتر بخوانید: پروژه جدید آمریکا برای تولید برق از پسماندهای هسته‌ای جنگ سرد
حفاری افقی در عمق سه کیلومتری
شرکت Deep Isolation اعلام کرده است که آزمایش اولیه این فناوری در منطقه کامرون ایالت تگزاس، نزدیک شهر آستین انجام خواهد شد. مجوز صادرشده امکان حفر چاهی با عمق تقریبی یک تا سه کیلومتر را فراهم می‌کند.
این آزمایش بدون استفاده از مواد هسته‌ای انجام می‌شود و هدف اصلی آن بررسی امکان اجرای روش حفاری و استقرار محفظه‌ها در اعماق زمین است.
شرکت هالیبرتون مسئولیت ارائه تخصص فنی در زمینه حفاری، ساخت چاه و فناوری‌های زیرسطحی را بر عهده خواهد داشت. این شرکت یکی از مجموعه‌های شناخته‌شده صنعت خدمات نفتی است و تجربه گسترده‌ای در حفاری چاه‌های عمیق و افقی دارد.
فناوری پیشنهادی Deep Isolation بر دستیابی به لایه‌های سنگی پایدار زمین استوار است. این لایه‌ها باید از سفره‌های آب زیرزمینی حاوی آب آشامیدنی فاصله داشته باشند تا احتمال انتقال آلودگی رادیواکتیو به منابع آب کاهش پیدا کند.
در مرحله نخست، تجهیزات حفاری یک چاه عمودی عمیق ایجاد می‌کنند. سپس مسیر چاه با انحنایی ملایم تغییر می‌کند و حفاری در امتداد یک لایه سنگی به صورت افقی ادامه پیدا می‌کند.
محفظه‌های مخصوص نگهداری زباله‌های هسته‌ای در بخش افقی چاه و پشت سر یکدیگر قرار می‌گیرند. این طراحی از انباشته شدن محفظه‌ها روی یکدیگر و ایجاد فشار ناشی از وزن آنها جلوگیری می‌کند.
راد بالتزر، مدیرعامل Deep Isolation در ماه اوت به نشریه فورچون گفت که این فناوری امکان حفاری تا دو برابر عمق مخازن معمول زباله‌های هسته‌ای را فراهم می‌کند.
او توضیح داد که مسیر حفاری می‌تواند در امتداد لایه‌هایی ادامه پیدا کند که حدود یک میلیون سال با سطح زمین ارتباط نداشته‌اند.
بالتزر درباره واکنش متخصصان صنعت نفت و انرژی هسته‌ای گفت: «فعالان صنعت نفت و گاز می‌گفتند ما هر روز چنین کاری انجام می‌دهیم. اما متخصصان هسته‌ای از امکان اجرای این روش و بازیابی دوباره محفظه‌ها شگفت‌زده شده بودند.»
قابلیت بازیابی محفظه‌ها یکی از ویژگی‌های مهم این طرح محسوب می‌شود. این قابلیت می‌تواند امکان دسترسی مجدد به زباله‌های دفن‌شده را در صورت نیاز فراهم کند.
بیشتر بخوانید: توریم، گزینه‌ای جدید برای آینده انرژی هسته‌ای
ظرفیت مخازن برای نگهداری زباله‌های هسته‌ای
آمریکا هم‌اکنون با حجم قابل توجهی از سوخت هسته‌ای مصرف‌شده مواجه است. براساس اطلاعات مطرح‌شده در گزارش، بیش از ۱۰۰ هزار و ۳۱۰ تن آمریکایی سوخت هسته‌ای مصرف‌شده در این کشور انباشته شده است. این مقدار تقریبا معادل ۹۱ هزار تن متریک است.
بخش عمده این زباله‌ها در محل نیروگاه‌های هسته‌ای نگهداری می‌شوند. آمریکا دارای ۹۴ نیروگاه هسته‌ای است و یافتن مکان مناسب برای دفن دائمی زباله‌های آنها همچنان یکی از مشکلات حل‌نشده این صنعت محسوب می‌شود.
نیروگاه‌های هسته‌ای آمریکا سالانه حدود ۲۲۰۴ تا ۲۴۲۵ تن آمریکایی زباله هسته‌ای جدید تولید می‌کنند. ادامه این روند باعث افزایش تدریجی حجم موادی می‌شود که به نگهداری ایمن و طولانی‌مدت نیاز دارند.
از سوی دیگر، برنامه شرکت‌های بزرگ فناوری برای توسعه مراکز داده هوش مصنوعی می‌تواند تقاضا برای برق هسته‌ای را افزایش دهد. برخی از این شرکت‌ها به دنبال گسترش استفاده از نیروگاه‌های هسته‌ای برای تأمین انرژی زیرساخت‌های پردازشی خود هستند.
افزایش ظرفیت تولید برق هسته‌ای ممکن است در آینده حجم سوخت مصرف‌شده را نیز بیشتر کند. بنابراین توسعه فناوری‌های جدید برای مدیریت این زباله‌ها اهمیت بیشتری پیدا خواهد کرد.
شرکت Deep Isolation اعلام کرده است که هر مخزن افقی زیرزمینی با طول تقریبی ۱٫۵ کیلومتر می‌تواند حجم قابل توجهی از زباله‌های هسته‌ای را نگهداری کند.
براساس برآورد این شرکت، ظرفیت هر مخزن معادل زباله‌های تولیدشده طی شش سال فعالیت یک راکتور آب جوشان و ۱۰ سال فعالیت یک راکتور آب تحت فشار خواهد بود.
این دو نوع راکتور از فناوری‌های متداول تولید برق هسته‌ای محسوب می‌شوند. تفاوت آنها به شیوه استفاده از آب برای انتقال حرارت و تولید بخار مربوط می‌شود.
طراحی مخازن افقی امکان قرار دادن محفظه‌های متعدد در امتداد یک مسیر مشخص را فراهم می‌کند. در این روش، زباله‌ها به‌جای انباشته شدن در یک فضای عمودی، در طول یک لایه سنگی توزیع می‌شوند.
شرکت Deep Isolation امیدوار است با استفاده از این ساختار، ظرفیت نگهداری زباله‌های هسته‌ای را افزایش دهد و از لایه‌های زمین‌شناسی پایدار به عنوان مانعی طبیعی در برابر انتقال آلودگی استفاده کند.
البته ظرفیت اعلام‌شده هنوز به معنای اثبات عملکرد نهایی فناوری نیست. آزمایش‌های پیش‌رو باید امکان اجرای عملی این روش را بررسی کنند.
بیشتر بخوانید: غنی‌سازی اورانیوم چیست و چرا اهمیت دارد؟
همکاری مراکز تحقیقاتی و موانع قانونی اجرای پروژه
پروژه دفن زباله‌های هسته‌ای در چاه‌های عمیق تنها به همکاری Deep Isolation و هالیبرتون محدود نمی‌شود. این استارت‌آپ مجموعه‌ای بین‌المللی از متخصصان انرژی هسته‌ای را برای توسعه و آزمایش فناوری خود گرد هم آورده است.
بخشی از فعالیت‌های تحقیقاتی پروژه زیر نظر مرکز نمایش فناوری چاه‌های عمیق، موسوم به Deep Borehole Demonstration Center انجام می‌شود. این مرکز یک سازمان غیرانتفاعی است و در برنامه‌ریزی و اجرای آزمایش تگزاس مشارکت دارد.
یکی دیگر از بخش‌های مهم پروژه، توسعه سیستم محفظه جهانی با نام Universal Canister System است. این فناوری برای حمل‌ونقل و نگهداری زباله‌های هسته‌ای طراحی شده است.
شرکت Deep Isolation این سیستم را با همکاری دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و شرکت NAC International توسعه داده است. وزارت انرژی آمریکا نیز منابع مالی مورد نیاز را برای بخشی از فعالیت‌های توسعه‌ای تأمین کرده است.
جسی اسلون، معاون اجرایی مهندسی Deep Isolation، صدور مجوز حفاری در تگزاس را دستاوردی مهم برای پیشرفت پروژه دانست.
او در بیانیه‌ای اعلام کرد: «دریافت این مجوز نقطه عطف بزرگی است. رسیدن به این مرحله نشان‌دهنده تلاش‌های گسترده، دقیق و باکیفیت تیم ما و همکاران پروژه است.»
با وجود این پیشرفت، اجرای واقعی طرح همچنان با موانع قانونی مهمی مواجه است. در حال حاضر هیچ محل دفن دائمی زباله‌های هسته‌ای در آمریکا تأییدیه نهایی دولت فدرال را دریافت نکرده است.
این موضوع نشان می‌دهد که صدور مجوز حفاری آزمایشی با دریافت مجوز دفن مواد رادیواکتیو تفاوت دارد. حتی موفقیت کامل آزمایش‌های فنی نیز به‌تنهایی امکان استفاده عملی از این روش را تضمین نمی‌کند.
وزارت انرژی آمریکا در سال‌های گذشته اقداماتی برای شناسایی مکان‌های مناسب انجام داده است. همچنین این وزارتخانه مناطقی را به عنوان گزینه‌های احتمالی توسعه زیرساخت‌های مرتبط با چرخه سوخت هسته‌ای معرفی کرده است.
با وجود این، تصمیم‌گیری درباره محل دفن دائمی زباله‌های رادیواکتیو همچنان با چالش‌های سیاسی و قانونی روبه‌رو است.
فناوری پیشنهادی Deep Isolation نشان می‌دهد که دستاوردهای صنعت نفت می‌توانند کاربرد جدیدی در مدیریت پسماندهای هسته‌ای پیدا کنند. اما تبدیل این ایده به راهکاری عملی، علاوه بر موفقیت فنی، به دریافت تأییدیه‌های قانونی و حل اختلافات مربوط به انتخاب محل دفن نیاز دارد.
در نتیجه، هنوز مشخص نیست آمریکا چه زمانی می‌تواند از این روش برای نگهداری دائمی زباله‌های هسته‌ای استفاده کند.
