تشرح هذه المدونة لماذا تُعتبر تقنية إزالة التلوث الخطوة الأهم في عملية تفكيك محطات الطاقة النووية القديمة. وتتناول مبادئ إزالة الإشعاع والتحديات التقنية المرتبطة بها، مُحددةً الشروط الأساسية للتفكيك الآمن.
في 19 يونيو 2017، توقفت الوحدة الأولى من محطة كوري للطاقة النووية في كوريا الجنوبية عن العمل بشكل دائم. بعد أن عملت لمدة 40 عامًا، شهدت الوحدة الأولى من غوري حوادث متعددة، بما في ذلك انقطاع كامل للتيار الكهربائي في فبراير 2012. كانت هذه الحالات بمثابة دليل رئيسي يدعم حجة إغلاق محطات الطاقة النووية القديمة وإيقاف تشغيلها. مع توقف العمليات، تدخل الوحدة الأولى من غوري الآن في عملية إيقاف التشغيل، والتي ستستغرق 30 عامًا على الأقل حتى يتم ترميم الموقع. يشير إيقاف تشغيل محطة الطاقة النووية إلى عملية التعامل الآمن والاقتصادي مع أنواع مختلفة من المرافق النووية التي وصلت إلى نهاية عمرها التشغيلي. نظرًا لأن العمل يجب أن يتم في ظل ظروف تنطوي على التعرض للإشعاع، فإن إيقاف التشغيل النووي يتطلب تقنية تدمج تخصصات متعددة مثل الكيمياء وهندسة الإشعاع والهندسة الميكانيكية. تهدف هذه المدونة إلى شرح استراتيجيات وعمليات إيقاف التشغيل النووي، بالإضافة إلى مستقبل تقنية إيقاف التشغيل النووي.
تُحدد استراتيجيات تفكيك محطات الطاقة النووية بناءً على المتغيرات التقنية والسياسية الإقليمية. وتُصنف هذه الاستراتيجيات عمومًا إلى تفكيك فوري وتفكيك مؤجل، بناءً على فترة الانتظار قبل بدء التفكيك. يتضمن التفكيك الفوري الانتظار حتى تنخفض مستويات الإشعاع في المباني والموقع إلى ما دون حد معين قبل الشروع في التفكيك. تسمح هذه الاستراتيجية بالتفكيك خلال فترة قصيرة نسبيًا تبلغ حوالي 15 عامًا، وتُسهّل استعادة البيئة بعد ذلك. ومع ذلك، تُنتقد هذه الاستراتيجية بسبب ارتفاع خطر التعرض للإشعاع، حيث يجب أن يستمر العمل بينما لا يزال هناك بعض النشاط الإشعاعي، ولأنها تُولّد كميات كبيرة من النفايات المشعة. في المقابل، يتضمن التفكيك المؤجل الانتظار حتى تتحلل المواد المشعة بشكل طبيعي قبل الشروع في التفكيك. تتطلب إدارة المنشأة أثناء انتظار تحلل المواد المشعة حوالي 60 عامًا، بينما يتطلب إغلاق المنشأة بهياكل خرسانية أكثر من 100 عام. على الرغم من أن عملية إزالة التلوث على المدى الطويل تقلل من مخاطر التعرض للإشعاع وتوليد النفايات، إلا أنها لها حدود: تكاليف الإدارة المستمرة المرتفعة والصعوبات في استعادة البيئة بعد إيقاف التشغيل وإعادة استخدام الموقع.
تتضمن عملية إيقاف تشغيل محطة الطاقة النووية ست مراحل: الإغلاق، والتحضير للإيقاف، وإزالة التلوث، والتفكيك، والتخلص من النفايات، وإعادة التأهيل البيئي. وتتمثل العمليات الأساسية في إزالة التلوث والتفكيك، حيث يتم إزالة الإشعاع من داخل المحطة. إزالة التلوث هي تقنية تزيل بشكل انتقائي الأجزاء الملوثة بالإشعاع فقط؛ ويمكن تقليل كمية النفايات المشعة اعتمادًا على تقنية إزالة التلوث المستخدمة. تشمل أهداف إزالة التلوث الرئيسية أنابيب مياه التبريد القديمة، وطبقة الأكسيد الرقيقة الصلبة، التي يبلغ سمكها عدة ميكرومترات (ميكرومتر)، والتي تتشكل على سطح الوقود النووي المستهلك. تحتوي هذه الطبقة على ملوثات مختلفة، بما في ذلك الكوبالت المشع المتسرب من الوقود النووي. ولإزالة هذه المادة، التي يصعب على البشر أو الآلات إزالتها مباشرةً، طُوّرت العديد من تقنيات إزالة التلوث. وتشمل الطرق النموذجية حقن محاليل تحتوي على عوامل اختزال وعوامل مؤكسدة بالتناوب لتنظيف الأوعية والأنابيب، أو رش مياه عالية الضغط داخل المنشأة لإزالة الملوثات من الأسطح. كما يجري البحث أيضًا لتعزيز كفاءة إزالة التلوث باستخدام محاليل إزالة التلوث على شكل رغوي، والتي تتمتع بمساحة سطح أكبر من السوائل.
إيقاف التشغيل هو عملية قطع وتفكيك المنشأة بأكملها بعد إزالة التلوث. يُعد الوقود النووي المُستنفد العنصر الأكثر صعوبة في التعامل معه في هذه العملية. يصعب تطهير المفاعلات بالكامل، كما أن الوقود النووي نفسه يُصدر إشعاعات قوية، مما يخلق بيئة لا يستطيع فيها العاملون البشريون أداء مهام إيقاف التشغيل بشكل مباشر. لذلك، تُستبدل الأذرع الآلية بالعاملين البشريين في إيقاف التشغيل. يفتح العمال غطاء المفاعل، ويُدخلون ذراعًا آلية متصلة برافعة، ثم يُغلقونه. يقطع الذراع الآلي بدقة الأجزاء الملوثة فقط، ويضعها في حاويات، وبعد اكتمال العمل، ينقلها إلى منشأة معالجة النفايات المشعة. يجب أن تعمل الروبوتات المُستخدمة في إيقاف تشغيل محطات الطاقة النووية بثبات في ظل ظروف قاسية، مثل التعرض للإشعاع، ونظرًا لأنها تتعامل مع المواد المشعة، فإن قدرات التحكم الدقيق عن بُعد ضرورية. في كوريا، يُطوّر معهد كوريا لأبحاث الطاقة الذرية (KAERI) روبوتًا للقطع لتفكيك الوحدة الأولى من محطة غوري للطاقة النووية، بينما أعلن معهد أولسان الوطني للعلوم والتكنولوجيا (UNIST) أيضًا عن خطط لتطوير روبوتات لتفكيك المفاعلات النووية. يُذكر أن الروبوت الذي يُطوّره KAERI مُصمّم لإجراء عمليات تفتيش للمفاعلات أثناء تشغيل المحطة، وفي مرحلة التفكيك، سيُزوَّد بأذرع قادرة على القطع واللحام.
يُعد التخلص من النفايات المشعة المتبقية بعد إيقاف التشغيل تحديًا بالغ الأهمية. تُصنف النفايات المشعة إلى منخفضة أو عالية المستوى بناءً على تركيزها الإشعاعي. يمكن ضغط النفايات منخفضة المستوى، وتجميدها في الأسمنت، ودفنها على عمق عدة أمتار تحت الأرض. إلا أن المشكلة تكمن في النفايات عالية المستوى الإشعاعي. تتكون معظم النفايات عالية المستوى الإشعاعي من نفايات صلبة زجاجية ناتجة عن إعادة معالجة الوقود المستهلك. لم تُطور بعد تقنية التخلص منها بالكامل. تتضمن الطريقة الأكثر واقعية دفن النفايات في تكوينات جيولوجية عميقة على عمق 300 متر على الأقل تحت الأرض، وتركيب جدران خرسانية لمنع تسرب الإشعاع. ومع ذلك، لا يُعتبر هذا أيضًا حلاً كاملاً حتى الآن بسبب مشكلات مثل عدم كفاية معايير اختيار مواقع التخلص.
لا تقتصر النفايات المشعة على المواد الصلبة. فكما حدث في حادث فوكوشيما النووي، يمكن أيضًا توليد كميات كبيرة من المياه الملوثة التي تحتوي على مواد مشعة. في فوكوشيما، تعمل منشآت التنقية التي تفصل المواد المشعة عن طريق تمرير المياه الملوثة عبر الزيوليت عالي الامتصاص. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لا تزيل المواد المشعة؛ بل تتراكمها في مرشحات المنشأة أو مجاري المياه، مما يؤدي في النهاية إلى إنشاء نفايات مشعة جديدة. في عام 2017، طور معهد أبحاث الطاقة الذرية الكوري تقنية لتنقية المياه الملوثة بالإشعاع باستخدام الكائنات الحية الدقيقة. تتضمن هذه التقنية إدخال كائنات دقيقة مقاومة للإشعاع في المياه الملوثة. من خلال تفاعلات الكبريتيد البيولوجي، يحول السيزيوم المشع إلى شكل بلوري ويرسبه. تعتبر هذه التقنية صديقة للبيئة لأنها تزيل السيزيوم بشكل فعال، والذي يصعب ترسيبه عمومًا، دون توليد نفايات إضافية.
وفقًا لمركز السلامة والمعلومات النووية، من المقرر أن تنتهي الأعمار التشغيلية لـ 12 مفاعلًا نوويًا كوريًا، بما في ذلك وحدة غوري 1، بحلول عام 2030. ومع تزايد عدد المفاعلات القديمة، سينمو الطلب على تقنية إيقاف التشغيل النووي وضرورتها بشكل كبير. لا تواجه كوريا فقط، بل تواجه أيضًا الدول التي تعتمد بشكل كبير على الطاقة النووية مثل فرنسا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة، أعباءً متزايدة من المفاعلات القديمة. ومع ذلك، على عكس كوريا، حيث لم يتم إرساء الأساس المؤسسي بالكامل بعد، فقد طورت هذه الدول بالفعل سياسات وتقنيات لإيقاف التشغيل النووي. تشمل النماذج التمثيلية النهج الذي تقوده الحكومة (فرنسا والمملكة المتحدة)، حيث تقود الحكومة مشاريع إيقاف التشغيل، والنهج الذي يقوده القطاع الخاص (الولايات المتحدة وألمانيا)، حيث تقود الشركات الخاصة إيقاف التشغيل بينما تتولى الحكومة مسؤولية التنظيم والإدارة والإشراف.
إن تطوير تكنولوجيا تفكيك المنشآت النووية ليس بالأمر السهل، إذ يتطلب تكاملاً معقداً للتقنيات في مجالات متنوعة، ويجري على مراحل تمتد لعقود. ولتفكيك محطات الطاقة النووية الكورية القديمة بأمان، والمساهمة في حل التحدي العالمي المتمثل في تفكيك المنشآت النووية، يُعدّ التطوير والاستثمار المستمر في هذه التكنولوجيا أمراً أساسياً.
