أثر تكنولوجيا كاندو على الجهود العالمية لعدم الانتشار النووي

Understanding CANDU Reactor Technology

إن المشهد النووي العالمي قد صارع منذ وقت طويل مع التوتر بين الطاقة الذرية السلمية وخطر انتشار الأسلحة، ومن بين مختلف تكنولوجيات المفاعلات، فإن نظام كوندو المتطور في كندا (CANada Deuterium Uranium) يحتل موقعا فريدا وكثيرا ما يكون محل نقاش، ويعتمد على اليورانيوم الطبيعي والمياه الثقيلة يوفر مزايا متميزة لعدم الانتشار، ومع ذلك فإن نفس السمات المتعلقة بالتصميم قد أثارت شواغل بشأن إمكانية تحويل صناع السياسات ذات الطابع الثنائي لغزو.

وتُعد مفاعلات وحدة مكافحة المخدرات فئة من مفاعلات المياه الثقيلة المُضغطة التي تستخدم أكسيد الديوتريوم (المياه الثقيلة) كمدير ومبرد على حد سواء، وخلافاً لمفاعلات الطاقة الكهربائية العالية والماء الخفيف، تعمل نواة من وحدة المياه الجوفية على اليورانيوم الطبيعي (نحو 0.7 في المائة من اليورانيوم - 235)، مما يزيل الحاجة إلى الإثراء، ويوضع الوقود في إطار ضغط أفقي من مفاعل واحد

وقد بدأت الوحدة التجارية الأولى في بيكرينغ، أونتاريو، في عام ١٩٧١، وقد صدرت التكنولوجيا منذ ذلك الحين إلى الأرجنتين والصين والهند وباكستان ورومانيا وكوريا الجنوبية، ويتضمن كل مركز من المفاعلات ما يقرب من ٥٠٠ ٤ من حزم الوقود، وكل منها يبلغ وزنه ٢٤ كيلوجراما ويدوم نحو ١٢ إلى ١٨ شهرا قبل استبداله، كما أن القدرة المستمرة على إعادة تعبئة الوقود تحسن عوامل القدرة وتخفض تواتر عمليات وحدة الوقود الأساسية الكاملة.

How CANDU Reactors Impact Nuclear Proliferation

إن آثار تكنولوجيا الاتحاد على الانتشار متعددة، إذ أن استخدام اليورانيوم الطبيعي يؤدي مباشرة إلى تقويض أكثر الطرق شيوعاً في إنتاج اليورانيوم العالي التخصيب، غير أن جميع المفاعلات التي يزودها اليورانيوم تخلق البلوتونيوم، وتعاني تصميمات المياه الثقيلة من الكفاءة بوجه خاص في إنتاج البلوتونيوم القابل للاستخدام في الأسلحة - 239 في الوقود المستهلك، وهذا التوتر الأساسي يضع الاتحاد في صميم المناقشات العالمية بشأن عدم الانتشار.

The Natural Uranium Advantage

إن مرافق الإثراء ذات استخدام مزدوج بطبيعتها: نفس الطاردات المركزية أو محطات الانتشار التي تنتج اليورانيوم المنخفض التخصيب لمفاعلات الطاقة يمكن إعادة تشكيلها لتصنيع اليورانيوم العالي التخصيب للأسلحة النووية دون أن يكون ذلك، فالبلدان التي تسعى إلى الحصول على أسلحة نووية تسعى في كثير من الأحيان إلى الإثراء تحت ستار برنامج مدني، وبإلغاء الحاجة إلى التحقق من الوقود المثرى، فإن مفاعلات الإثراء التابعة للوكالة الدولية للطاقة الذرية لا تحتاج إلى هذا التبرير الكامل.

مسار البلوتونيوم في مفاعلات المياه الثقيلة

وعلى الرغم من ميزة اليورانيوم الطبيعي، تنتج مفاعلات النيتروز الوقود المستهلك المحتوي على البلوتونيوم، بينما ينتج وقود اليورانيوم الطبيعي البلوتونيوم - 239، الذي يمكن استخدامه بعد الفصل الكيميائي (إعادة التجهيز) في سلاح نووي، فاقتصاد الموصلات النيوتروناتية الممتازة للماء الثقيل يعني استهلاكا أقل من المواد الطفيلية، مما يؤدي إلى ارتفاع نسبة تحويل اليورانيوم - 238 إلى مادة البلوتونيوم مقارنة بمنتجات اللوقود.

فالصلة التاريخية بين مفاعلات بحوث المياه الثقيلة وانتشارها هي حلقة مشرقة، فاختبار الهند النووي " البساط المبتسم " الذي أجرته في عام ١٩٧٤ والذي استخدم البلوتونيوم المنتج في مفاعل البحوث التابع للشركة الكندية، والذي كان، شأنه شأن وحدة إنتاج المياه الثقيلة، كان يمثل وحدة بحث صغيرة من نوع ٤٠ ميغاواط وليس مفاعلا للطاقة، فقد أوضح إمكانيات الانتشار الكامنة في نظم التصدير ذات الأحادية المسطحة في المياه.

مقارنة مع المفاعلات ذات الماء الخفيف

وتحتاج عمليات إعادة التأهيل المهيمنة على الصعيد العالمي إلى اليورانيوم المخصب (نحو 3 إلى 5 في المائة من اليورانيوم-235)، وبالتالي تعتمد على عوامل الإثراء التي تشكل خطراً مباشراً على الانتشار، وتتجنب مفاعلات الاتحاد الروسي هذا الخطر كلياً، غير أن عمليات التطهير من مخلفات الحرب تنتج البلوتونيوم من تركيبة أقل استحساناً من جانب مفاعلات الحرق بسبب ارتفاع درجة الاحتراق ووجود أسلحة مستهلكة من البلوتونيوم - 240 و2-242.

CANDU Exports and the Global Safeguards Regime

وقد تطور النهج الذي تتبعه كندا إزاء صادرات الاتحاد بصورة كبيرة منذ السنوات الأولى، وكندا طرف في معاهدة عدم الانتشار، وتطبق بشدة اتفاقات الضمانات الشاملة للوكالة الدولية للطاقة الذرية على جميع صادراتها النووية، وتأتي اتفاقات مبيعات حديثة العهد في كندا بشروط صارمة: إذ يجب على المتلقي أن يضع جميع المواد والمرافق النووية تحت ضمانات الوكالة الدولية للطاقة الذرية، وأن يتخلى عن قدرات الإثراء وإعادة المعالجة، وأن يقبل عمليات التفتيش المنتظمة، وفي بعض الحالات، تطلب كندا إعادة الوقود المستهلك أو الولايات المخزنة في الأجل الطويل في إطار الرصد الدولي.

وقد اعتبر تصدير مفاعلات CANDU-6 إلى الصين (كينشان الثالث) ومشتقات اليورانيوم المائي الخفيف إلى كوريا الجنوبية (Wolsong) إدارة مسؤولة للانتشار، وفي كلتا الحالتين، كانت الدول المتلقية تمتلك بالفعل برامج بحثية أو مفاعل طاقة، ولكن معاملات تحويل اليورانيوم المشبع بالفلور قد اتسمت بتدابير إضافية: ضمانات ثلاثية تشمل الوكالة الدولية للطاقة الذرية، وكندا، والبلد المضيف، إلى جانب معايير الشفافية التقنية التي تُعززت هذه الترتيبات.

ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات، فبعض البلدان التي تدير محطات اتحاد الكانديات - لا سيما باكستان مع محطة كاراتشي للطاقة النووية - لم توقع على معاهدة عدم الانتشار، وبالتالي فهي غير ملزمة بنفس الضمانات الشاملة، وقد قامت كندا في عام 1972 بتزويد التحالف الوطني من أجل الديمقراطية بضوابط مشددة على مبادئه التوجيهية، ثم حدث تطوير محلي لمفاعلات المياه الثقيلة في باكستان خارج نطاق الرقابة الدولية، وهذا الوضع يؤكد أهمية الالتزامات المتعلقة بعدم الانتشار النووي في وقت مبكر وملزم.

التقدم التكنولوجي في مجال مقاومة الانتشار

وإدراكاً لشاغل البلوتونيوم، اتبع مصممو الاتحاد والدوائر النووية الأوسع نطاقاً مسارات متعددة لجعل دورة الوقود أكثر مقاومة للانتشار، وهذه الابتكارات ليست مجرد نظرية؛ وقد بلغ عدد منها مراحل هندسية متقدمة أو في طور الاستخدام التجاري.

دورات الوقود المتقدمة: DUPIC, Thorium, and Slightly Enriched Uranium

وقد أدى الاستخدام المباشر لفول بروتول في كل من الاتحادات المستقلة المعنية بمكافحة التلوث الجوي في كندا إلى إعادة تدوير الوقود المستهلك من مفاعلات المياه الخفيفة مباشرة إلى مستودعات وقود الاتحاد دون فصل كامل من البلوتونيوم، بينما أدى الوقود المستخدم في إعادة تصنيعه آلياً وإعادة تصنيعه إلى مركبات انشطارية قابلة للمقارنة، مما أدى إلى إبطال مفعول المواد المشعة الشديدة والحواجز التي تحول دون معالجة المواد الكيميائية.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الوقود الموجود على أساس ثاني أكسيد الكربون يوفر مساراً واعداً آخر، إذ أن مركبات اليورانيوم - 232 تتحول إلى اليورانيوم - 233، وهي انبعاثات انشطارية ولكنها ملوثة دائماً باليورانيوم - 232، وهي مركب قوي للغاز يجعل مناولة وتسليح شديدة الخطورة.

تحسين التصميم والضمانات حسب التصميم

وتشتمل متغيرات كندا الحديثة على سمات مقاومة للانتشار منذ البداية، فعلى سبيل المثال، لدى الجماعة الأوروبية السادسة نظام مبسط لمناولة الوقود ييسر عمليات التفتيش المستمر للضمانات، ويتيح التكيُّف من أجل رصد تصريف النفايات الأساسية ورسم خرائط تدفق النيوترونات للوكالة الدولية للطاقة الذرية الحفاظ على معرفة سريعة بمخزونات الوقود المحتوية على وقود المفاعل، وعلاوة على ذلك، فإن حزام الوقود المختوم مقفلة ومجهزة بتتبعة بدرجة كبيرة، مما يقلل من خطر إزالة الوقود غير المرئية.

وقد تم الآن تعزيز مفهوم " الضمانات عن طريق التصميم " - دمج خصائص التحقق من المفهوم الهندسي الأول الذي تروج له الوكالة على الصعيد العالمي، وتطبيقه على بناءات جديدة من وحدات التنسيق الوطنية، ويشمل هذا النهج تصميم قياسات جغرافية أساسية تسمح بالرصد الفعال، وترسيخ الختم الإرشادية، وضمان إمكانية وصول المفتشين إلى مناطق تخزين الوقود المستهلك ومناولةه.

المفاعلات النموذجية الصغيرة ومشتقات CANDU

كما أن المفاعلات النموذجية الصغيرة التي تستند إلى المياه الثقيلة أو التكنولوجيا الشبيهة بالاتحاد الوطني لكوت ديفوار تدخل مرحلة جديدة، كما أن مفاهيم مثل مفاعل مولتكس الثابت للملح أو مفاعل الطاقة المتوازية الأرضية لا تستخدم البنية الكلاسيكية للوحدة، ولكن يمكن أن تغذيها جزئياً باستخدام وقود الكوندو المستعمل، وتؤكِّد على سلامة الكائنات الحية ومقاومة الوقود للانتشار.

The Indian Test and the Evolution of Export Controls

ولم تكتمل مناقشة معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية وانتشارها دون دراسة التجربة النووية الهندية لعام ١٩٧٤ وما بعدها، وقبل التجربة، قامت كندا بتزويد الهند بمفاعل البحوث التابع للشركة بموجب اتفاق " الاستخدام السلمي " ، ولكن الترتيب يفتقر إلى آليات إنفاذ ملائمة، واستخدمت البلوتونيوم الذي وضعته المفاعل لتطوير جهاز متفجر نووي، مما أدى إلى ظهور سلسلة من الاستجابات الدولية، وقامت كندا فورا بتعليق التعاون النووي، ثم تزويد البلدان الأخرى بالضمانات الكاملة للوكالة الدولية للطاقة الذرية.

وقد أسست مجموعة الـ " نـادي لندن " في عام ١٩٧٥، على أنها استجابة مباشرة للتجربة الهندية، وتقضي مبادئها التوجيهية الآن بأن توفر ضمانات شاملة كشرط لتوريد جميع المواد والمعدات النووية، بما في ذلك تكنولوجيا المياه الثقيلة ومفاعلات المياه الثقيلة، واليوم، يجب أن يمتثل أي تصدير من وحدات التذكير الوطنية، التي لا تشمل معدات المفاعلات فحسب، بل أيضا نقل أجزاء من ضغط الزركونيوم، بل وحتى البرامجيات ذات الصلة.

كما أن التجربة الهندية دفعت كندا إلى وضع سياسة أكثر استباقاً في مجال عدم الانتشار، وتطالب كندا الآن البلدان المتلقية بقبول ضمانات " كاملة " تشمل جميع الأنشطة النووية القائمة والمقبلة - وليس فقط المرفق المزود، وقد جعلت هذه السياسة، مقترنة بترخيص صارم للتصدير، صادرات اتحاد الكاناك من بين أكثر نظم المفاعلات ضماناً في العالم.

دور "كاندا" في مستقبل حساس للانتشار

ومع تصدي العالم لتغير المناخ وأمن الطاقة، فإن الطاقة النووية مستعدة لإعادة التجدد، ففي كثير من البلدان النامية، تكون محطات التخصيب الواسعة النطاق غير صالحة للاستمرار اقتصادياً ومخاطرة سياسياً على حد سواء، ويمكن أن توفر تكنولوجيا الاتحاد، التي تعتمد على الوقود الأصلي استناداً إلى اليورانيوم الطبيعي، طريقاً للكهرباء المنخفضة الكربون الموثوق بها دون أن تنطوي على ميزة واضحة لعدم الانتشار، ويمكن أن يُستمد الوقود من مجموعة متنوعة من البلدان المستقرة سياسياً، بما فيها كندا وأستراليا.

وفي الوقت نفسه، يجب أن يظل المجتمع الدولي متيقظا، فكمية البلوتونيوم في وقود الكوندو المستنفد، وإن لم تكن قابلة للاستخدام الفوري للأسلحة، تمثل خطرا متأخّرا في الانتشار ينمو مع المخزون التراكمي من الوقود المستهلك، كما يجري استكشاف حلول مثل تخزين الكاسك الجاف، والمستودعات الإقليمية للوقود المستهلك تحت إشراف الوكالة الدولية للطاقة الذرية، ودورات الوقود المغلقة التي تنطوي على تقسيم متقدم وتحول استراتيجيات للانتعاشة للتصدي لهذا التحدي.

وتواصل الوكالة تنقيح نهج ضماناتها فيما يتعلق بمفاعلات المياه الثقيلة، إذ إن نظم الرصد غير المجهزة، وعمليات التفتيش المتكررة، والتحقق بواسطة السواتل تجعل من العمليات السرية أمرا غير محتمل إلى حد كبير، وتكفل سياسة كندا الخاصة بالضمانات المحلية والدولية، التي تنفذها لجنة الأمن والتعاون في أوروبا، إخضاع جميع التكنولوجيا النووية التي تغذيها كندا للضمانات الكاملة، ويتناسب الاتجاه نحو الضمانات عن طريق التصميم بشكل خاص مع الجيل الجديد من تصميمات والمقاييس.

وعلاوة على ذلك، فإن مرونة اتحاد رابطات الموظفين المدنيين الدوليين في استخدام الوقود المتقدم تجعله شريكا طبيعيا لمفاهيم المفاعلات الجيل القادم مثل المفاعلات السريعة المتكاملة أو مربيات الملح المتحركة، ويمكن لهذه النظم أن تحرق الميدنيس من وقود اليورانيوم المستنفد، وتخفض النفايات الطويلة الأجل، وتستخرج في الوقت نفسه طاقة إضافية وتزيد من تعقيد أي محاولات للانتشار، ومن شأن التعاون الدولي بشأن دورات الوقود هذه - تحت ضمانات قوية - أن يحوّل الخطر الخفيض من الأصول النظيفة إلى مصدر استراتيجي.

وفي الختام، كان لتكنولوجيا الاتحاد تأثير عميق وملموس على الجهود العالمية لعدم الانتشار النووي، إذ أن اعتماده على اليورانيوم الطبيعي يمحو مسار التخصيب إلى قنبلة، وهو سمة قوية من سمات عدم الانتشار لا يمكن أن يدعيها أي تصميم للمياه الخفيفة، إلا أن مساهماً في دورة عدم الانتشار العالميين من خلال استخدام البلوتونيوم يتطلب ضمانات قوية وملزمة دولياً، بينما يبرهن تطور كندا من الرقابة على تصميمات الانتشار قبل عام 1974 إلى ضوابط تصديرية فعالة.