دور تكنولوجيا الإثراء في دعم الالتزامات بموجب معاهدة عدم الانتشار

إن معاهدة عدم انتشار الأسلحة النووية ما زالت تشكل حجر الزاوية في النظام الدولي لعدم الانتشار النووي، وقد دخلت حيز النفاذ في عام 1970 ومددت إلى أجل غير مسمى في عام 1995، ولمعاهدة عدم الانتشار ثلاث دعائم يعزز بعضها بعضا، ألا وهي عدم الانتشار ونزع السلاح والاستخدام السلمي للطاقة النووية، وفي قلب التوتر بين هذه الركائز يكمن في تكنولوجيا تخصيب اليورانيوم الحساس، فالإثراء هو العملية التي تحول اليورانيوم الطبيعي إلى وقود يُعطي المفاعلات المدنية - وهو أيضا نفس دورة الرقابة التكنولوجية.

دور الإثراء غير القابل للاستقلال في الطاقة النووية السلمية

وفهما لما هو بالغ الأهمية، يجب أولا أن يستوعب المرء فيزياء الانشطار، فاليورانيوم الطبيعي يتألف من نظائر رئيسية: اليورانيوم - 238 (99.27 في المائة) واليورانيوم - 235 (0.72 في المائة) فقط اليورانيوم - 235 هو الذي يمكن أن يحافظ على تفاعل متسلسل مع النيوترونات البطيئة (الطية) ومعظم المفاعلات التجارية لإثراء المياه الخفيفة تحتاج إلى بحوث عالية الإثراء بنسبة تتراوح بين 3 في المائة و5 في المائة و5 في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة في المائة وفي المائة في المائة في المائة وفي المائة في المائة وفي المائة في المائة وفي المائة في المائة في المائة في المائة وفي المائة في المائة في المائة في المائة في المائة من المفاعلات

وبالتالي فإن الإثراء هو المدخل إلى جميع توليد الطاقة النووية تقريباً، فبدونه، لا يمكن للغالبية العظمى من المفاعلات النووية المدنية الأربعة والأربعين في العالم أن تعمل، لأن تعدين اليورانيوم وطاحنته لا تنتج إلا أكاذيب صفرية (U3O8) التي يجب تحويلها إلى غاز ثاني أكسيد اليورانيوم قبل الإثراء، فإن هذه العملية هي بمثابة إثراء مكثف رأس المال ومطالبة تقنياً من جانب روسيا.

ويهيمن على سوق التخصيب العالمية عدد قليل من الأطراف: الاتحاد الوطني للفرانكفونية، وروزاتوم (تينكس)، وأورانو (أريفا سابقا)، والمؤسسة النووية الصينية، وتطبق ضمانات الوكالة الدولية للطاقة الذرية على جميع مرافق التخصيب في الدول غير الحائزة للأسلحة النووية بموجب معاهدة عدم الانتشار عن طريق اتفاقات ضمانات شاملة، وعلى نحو متزايد، البروتوكولات الإضافية التي تمنح إمكانية أوسع للوصول إلى المعلومات، وتشمل عمليات التفتيش في الموقع عمليات الرصد المكثف لمصانع.

تكنولوجيا الإثراء: كيف يعمل

ويعتمد كل الإثراء التجاري اليوم على طريقة الطرد المركزي للغاز، والطرد المركزي للغاز هو جهاز تداول سريع يدور الغاز من سادس فلوريد اليورانيوم بسرعة عالية )٠٠٠ ٠٥-٠٩ ريم( بينما تولد قوة الطرد المركزي درجة ضغط: الجزيئات ذات الفلور الأوكسيدية الثقيلة التي تبلغ طولها ٨٣٢ " ترتفع إلى نحو الجدار الخارجي)٢(.

ولا يمكن أن يحقق الطرد المركزي إلا عامل فصل صغير - بناء على أمر ١,٠١ إلى ١,٠٥- بحيث يجب ربط آلاف الطاردات المركزية في صفائف متوازية تسمى التعاقبات، وقد يحتوي مصنع إثراء نموذجي على عشرات الآلاف من الطاردات المركزية التي تم ترتيبها في سلسلة تعاقبية متعددة، وتسمح تشكيلة التعاقب بإعادة تصنيف المنتج المثرى عبر مراحل متعاقبة، مما يرفع تدريجياً مستوى تركيز اليورانيوم - ٢٣ إلى ٠,٧ في المائة.

والطاردات المركزية الحديثة هي أعشاب هندسة دقيقة، وهي مصنوعة من مواد عالية الارتداد مثل رعي الفولاذ أو مركبات الكربون المحررة، والدوارات تدور بسرعة عالية جداً في فراغ للتقليل إلى أدنى حد من الجروح، وكثيراً ما تستخدم الانحراف المغناطيسي أو التخميد القائم على النفط، وترتفع سرعة التناوب بحيث يمكن أن يتسبب اختلال طفيف في حدوث إخفاق في كل محاولة.

وفي حين أن أساليب الإثراء السابقة، مثل الانتشار الغازي، أصبحت الآن قديمة تماماً تقريباً بسبب استهلاكها الهائل من الطاقة، فإن مصنع الانتشار الغازي في بادوكا، كنتاكي، قد أغلق في عام 2013، إلا أن التقنيات الجديدة بدأت تظهر، وإن كان الفصل بين النظائر (مثلاً، سيليك، الذي استحدث في أستراليا، والذي يُعرض تجارياً على معدات الإثراء بالليزر) يزيد من درجة الكفاءة.

"الدمّة المزدوجة"

إن الطابع المزدوج الاستخدام لتكنولوجيا التخصيب هو التحدي الرئيسي لتنفيذ معاهدة عدم الانتشار، فمن ناحية، يمكن للتخصيب أن يتيح للبلدان تطوير إمدادات الوقود المضمون، والحد من الاعتماد على الموردين الأجانب، والمشاركة في دورة الوقود النووي لتوليد الطاقة، وإنتاج النظائر الطبية، والبحوث، ومن ناحية أخرى، يمكن أن تنتج الطاردات المركزية ذات الطاقة الكهربائية المنخفضة اليورانيوم المنخفض التخصيب، مع إعادة تشكيل الأجهزة ومراحل إضافية، تنتج اليورانيوم العالي التخصيب بنسبة 90%.

الاستخدامات السلمية والحق في الإثراء

وتؤكد المادة الرابعة من معاهدة عدم الانتشار " الحق غير القابل للتصرف " لجميع الأطراف في تطوير واستخدام الطاقة النووية للأغراض السلمية، دون تمييز، وفقاً للمادتين الأولى والثانية.() بيد أن هذا الحق لا يحدد كيفية ممارسة هذا الحق بطريقة تقلل من مخاطر الانتشار، ونتيجة لذلك، فإن الدول التي ترغب في اكتساب قدرات التخصيب غالباً ما تواجه عقبات سياسية وقانونية - خاصة إذا كانت في مناطق متقلبة أو في تاريخ.

وقد دفعت بلدان مثل البرازيل واليابان منذ وقت طويل بأن معاهدة عدم الانتشار تكفل حقها في الإثراء، وتعمل البرازيل في مركز لتخصيب الطاردات المركزية في ريسندي تحت ضمانات الوكالة الدولية للطاقة الذرية، ولدى اليابان، ببرنامجها النووي المدني الكبير، مصنع تجريبي صغير للتخصيب في نينغيو - توغ، ومرفق للإثراء في روكاشو، يخضعان للضمانات، ويقبل المجتمع الدولي عموما هذه البرامج لأن الدول لديها وثائق تفويض قوية بعدم الانتشار وعلاقات شفافة مع الوكالة الدولية للطاقة الذرية.

وعلى النقيض من ذلك، كان برنامج التخصيب الإيراني مصدراً لخلافات شديدة لمدة عقدين، وتصر إيران على أن أنشطتها التخصيبية سلمية بحتة وتسمح بها المادة الرابعة. غير أن الوكالة الدولية للطاقة الذرية أفادت مراراً بأن إيران لم تعلن عن المواد والأنشطة النووية، مما أدى إلى اشتباه بأبعاد عسكرية، وقد وضعت خطة العمل الشاملة المشتركة لعام 2015 حدوداً صارمة على قدرة إيران على التخصيب، ولكن بعد انسحاب الولايات المتحدة في عام 2018.

مخاطر الانتشار والانتهاكات السابقة

إن أكثر الأمثلة وضوحا على الانتشار القائم على التخصيب هو حالة كوريا الشمالية، إذ انسحبت كوريا الشمالية من معاهدة عدم الانتشار في عام 2003 وأعلنت بعد ذلك أن لديها مرفقا سريا للتخصيب بالطرد المركزي، وبعد عدة تجارب نووية، يعتقد أنها أنتجت اليورانيوم العالي التخصيب في الأسلحة، رغم أن النطاق الدقيق لا يزال غير مؤكد، وتبين حالة كوريا الشمالية أن مصنعا صغيرا للطرد المركزي يمكن أن يُخفي عن مفتشي الوكالة الدولية للطاقة الذرية والصور الساتلية إذا ما كانت الدولة قد قررت ذلك.

وثمة خطر آخر هو ما يسمى " الكسر " : إذ يمكن للدولة التي تثري بصورة قانونية تحت الضمانات أن تعيد تشكيل سلاسلها التعاقبية بسرعة لإنتاج اليورانيوم العالي التخصيب وتسليحه قبل أن يتمكن المجتمع الدولي من الاستجابة له، ويتوقف الوقت اللازم للانفصال على حجم مصنع الإثراء وعدد الطاردات المركزية ومستوى الإثراء البادئ، ويمكن أن تنتج الدولة ذات البنية التحتية الكبيرة للتخصيب كمية كافية من اليورانيوم العالي التخصيب لسلاح في الأسابيع.

ولمعالجة هذه المخاطر، وضعت الوكالة الدولية للطاقة الذرية نهجا " على مستوى الدولة " للضمانات يشمل توسيع نطاق الوصول، وتحليل جميع مسارات الاحتياز، وأخذ العينات البيئية في المواقع غير المعلنة، ويخول البروتوكول الإضافي (الذي اعتمد في عام 1997) للوكالة الدولية للطاقة الذرية سلطة القيام بالوصول التكميلي إلى أي موقع في دولة ما، دون إخطار مسبق، للتحقق من عدم وجود مواد وأنشطة نووية غير معلن عنها، وحتى أوائل عام 2025، أصبح 133 دولة طرفا في البروتوكول الإضافي.

التحديات في مجال رصد مرافق الإثراء

وتثير محطات الإثراء صعوبات رصد فريدة، فخلافا للمفاعلات النووية أو محطات إعادة المعالجة، لا تنتج مرافق الإثراء توقيعات ذات طابع شعاعي غاما يمكن اكتشافها بسهولة من مسافة، وينتج الغاز من سادس فلوريد اليورانيوم نفسه أشعة غاما ضعيفة، ولكن هذه الأجهزة يمكن حمايتها بسهولة، علاوة على ذلك، تعد المعدات نموذجية ويمكن إعادة تجميعها في تشكيلات مختلفة، ويمكن أن تُدخل مفاعلات طاردة صغيرة داخل مبنى غير مجهز بالسواتل.

وتستخدم الوكالة مزيجا من تدابير الضمانات في محطات التخصيب المعلنة:

  • Design information verification (DIV): inspectors comparison the facility design as declared by the operator with the actual layout, including cascade piping and flow paths.
  • Onsite inspections]: يمكن إجراء عمليات تفتيش غير معلنة في أي وقت؛ وتستخدم الوكالة الدولية للطاقة الذرية ختماً إرشادياً على حاويات الترددات المتوسطة الحجم والمعدات الرئيسية.
  • Environmental sampling: swipe samples are taken inside the plant to detect minute amounts of HEU that might indicate undeclared enrichment.
  • Unnatended monitoring systems]: cameras, radiation detectors, and flow meters transmit real-time data to IAEA headquarters.
  • ]Stack monitoring: يمكن للوكالة الدولية للطاقة الذرية أن تختبر هواء العادم في المرفق بالنسبة للغازات النبيلة واليورانيوم الجسيم الذي يمكن أن يكشف عن أنشطة التخصيب.

وعلى الرغم من هذه التدابير، لا تزال هناك ثغرات، فعلى سبيل المثال، إذا قامت دولة ما بتشغيل عدد قليل من أجهزة الطرد المركزي لفترة قصيرة، فإن التوقيع البيئي قد يكون غير مقصود بالكشف، وبالإضافة إلى ذلك، تعتمد الوكالة اعتماداً كبيراً على إعلانات الدول، وإذا لم تعلن الدولة ببساطة عن مرفق، يجب على الوكالة الدولية للطاقة الذرية أن تكتشفه بوسائل أخرى مثل المعلومات المفتوحة المصدر (الصور الملتقطة، والبيانات التجارية) أو تبادل المعلومات من الدول الأعضاء - وهي قدرة غير متوافرة.

كما أن تكنولوجيات الإثراء الجديدة تشكل تحديات أكبر، إذ يمكن نظرياً أن يتم فصل النظائر في مرفق بحجم مستودع صغير، مع انخفاض كبير في الاستثمار الرأسمالي، كما أن أجهزة الاستنشاق والآلات وغرف جمع المركبات لا تبدو وكأنها آلية الطرد المركزي ويمكن أن تتنكر كمعدات صناعية، وقد تطور مؤخراً [الكشف عن الإثراء بالأشعة الليزرية] هو فصل غير مباشر (LFIS).

الاستجابات التكنولوجية والسياساتية

ولمواجهة مخاطر الانتشار التي تنطوي عليها تكنولوجيا التخصيب، تابع المجتمع الدولي الحلول التقنية والمؤسسية على السواء.

تحسين الضمانات والكشف

وتواصل إدارة الضمانات التابعة للوكالة الاستثمار في " الضمانات عن طريق التصميم " - إدراج سمات الرصد في التصميم الأصلي لمصانع التخصيب، مثلا، يمكن لمصنع الإثراء الذي تم بناؤه بموجب اتفاق للضمانات أن يشمل ختما دائما عن السلاسل التعاقبية، وقياس تدفق الكتلة من سادس فلوريد اليورانيوم المستمر، والرصد عن بعد لسرعة الطاردات المركزية، ويمول برنامج دعم الدولة العضو البحوث في تقنيات كشف جديدة مثل:

  • Longrange detection of noble gases]: krypton85- and other fission product gases released from enrichment plants (especially in re processing facilities) can be detected downwind. This method is being refined for enrichment detection.
  • Satellite — based hyperspectral imaging: can identify the optical signatures of UF6 or other chemicals.
  • Neutron and gamma-ray detectors: deployed at ports and border crossings to detect HEU in transit.

وثمة نهج واعد آخر هو رصد للإثراء عن طريق تحديد الترددات الراديوية لأجهزة الإسطوانات ذات الترددات الترددية (RFID) التابعة لأجهزة الإسطوانات الست () وتتتبع الوكالة الآن كل أسطوانة من سادس فلوريد اليورانيوم تدخل وترك مصنع للإثراء باستخدام بطاقات مضادة للتلفزيون وسجلات البيانات ذات الصلة بالسواتل، وهذا " التتبع غير الملزمل.

النهج المتعددة الأطراف وضمانات دورة الوقود

ولا تحظر معاهدة عدم الانتشار نفسها الإثراء، ولكنها تشجع الدول على التقليل إلى أدنى حد من مخاطر الانتشار، ويتمثل أحد الحلول المقترحة في الحد من الإثراء وإعادة المعالجة إلى عدد صغير من " دول دورة الوقود " بموجب ترتيبات متعددة الأطراف، كما أن المركز الدولي لتخصيب اليورانيوم في أنغارسك، روسيا، هو نموذج واحد: مركز كازاخستان، أرمينيا، ودول أخرى ساهمت برؤوس الأموال وتلقي إمدادات مضمونة.

وقد وضعت Nu Clear Suppliers Group (NSG)] مبادئ توجيهية تحظر نقل تكنولوجيا التخصيب وإعادة المعالجة إلى الدول التي لا تملك ضمانات كاملة للوكالة الدولية للطاقة الذرية، وتشترط على المستفيدين قبول تدابير الحماية المادية والالتزامات المتعلقة بالتراجع، كما تحتفظ لجنة زانغر بقائمة محفزة بالمعدات والمواد التي تتطلب ضمانات كشرط للتصدير.

وقد تحرك تطوير مصرف دولي للوقود النووي ، مقترحاً منذ عقود، إلى الأمام مع احتياطي اليورانيوم المنخفض التخصيب التابع للوكالة الدولية للطاقة الذرية في كازاخستان، الذي يحتوي على 90 طناً مترياً من سادس فلوريد اليورانيوم المنخفض التخصيب، وهذا الاحتياطي متاح لأي دولة من دول التخصيب غير النووي في وضع جيد تخلق اضطراباً في العرض للحد من القدرة على إحداث ذلك.

مستقبل الإثراء وعدم الانتشار

وسيشهد العقد المقبل تغييرات عميقة في تكنولوجيا التخصيب وإدارتها، ومن الناحية التكنولوجية، يمكن أن تؤدي التطورات في مجال التعليم الآلى والآلات إلى إحداث ثورة في الضمانات من خلال تمكين التحليلات التنبؤية لسلوك الطرد المركزي والكشف عن الشذوذ في الوقت الحقيقي.() ويمكن الآن لتحليل الصور المدفوع بالسواتل أن يحدد الأشكال المميزة لقاعات الطرد المركزي، والتي شُيدت مؤخراً مرافق ذات دقة عالية.

وفي الوقت نفسه، فإن الاهتمام المتزايد بالمفاعلات النموذجية الصغيرة والمفاعلات المتقدمة يمكن أن يغير أنماط الطلب على التخصيب، وبعض تصميمات الأشعة السينية تتطلب اليورانيوم العالي التخصيب، ٥-٢٠ في المائة من اليورانيوم - ٢٣٥، الذي لا يوجد في المخزون التجاري اليوم، مما ينشئ سوقا جديدة محتملة لخدمات التخصيب - ولكن يعني أيضا أن بلدانا أخرى قد تسعى إلى إنتاج أسلحة هالوريوسية بعيدا عن الداخل.

ويناقش صانعو السياسات بالفعل ما إذا كان الإطار القانوني الحالي كافياً، ويدعو مؤتمر استعراض معاهدة عدم الانتشار مراراً إلى " اتخاذ تدابير أخرى لمنع انتشار تكنولوجيات التخصيب وإعادة المعالجة " . واقترح بعض الخبراء تعديل معاهدة عدم الانتشار أو إنشاء مكمل جديد يحظر بشكل قاطع نقل تكنولوجيا التخصيب إلى دول لا تملكها أصلاً - اقتراح يلبي مقاومة شديدة من الدول النامية التي تعتبرها تمييزية.

وثمة مسألة ناشئة أخرى هي دور في أمن الكتف ] في محطات التخصيب، وقد أظهر هجوم ستوكسنت على مرفق ناتانز الإيراني في عام 2010 أن أجهزة الطرد المركزي يمكن أن تدمر بواسطة أسلحة إلكترونية، مما قد يسبب إخفاقات متتالية، وفي حين أن هذا الهجوم كان يهدف إلى منع الانتشار، فقد أثار أيضا شواغل من أن نظم الرقابة على المنشآت الإلكترونية يمكن أن تُستخدم في المستقبل لتفككها.

خاتمة

إن تكنولوجيا تخصيب اليورانيوم ضرورية للاستخدام السلمي للطاقة النووية، ولكن طبيعتها المزدوجة الاستخدام تجعلها أكثر العناصر حساسية في دورة الوقود النووي، وتوفر معاهدة عدم الانتشار الأساس القانوني للدول في السعي إلى الإثراء للأغراض المدنية، مع التزامها بضمانات قوية تحول دون تحويل الأسلحة إلى أسلحة، ويستلزم الحفاظ على هذا التوازن يقظة دائمة: التقدم التكنولوجي في الإثراء (الطرق البرية، والهيدروا) والتحولات الجيوسياسية (الدول الجديدة التي تسعى إلى الإثراء، سيناريوه المتعطل المستمر).

إن نظام ضمانات الوكالة الدولية للطاقة الذرية، الذي يعززه البروتوكول الإضافي وتقنيات الرصد المتقدمة، أثبت أنه مرن ولكنه غير قابل للحل، ويجب على المجتمع الدولي أن يواصل الاستثمار في تكنولوجيات الكشف، وأن يعزز ترتيبات دورة الوقود المتعددة الأطراف، وأن يعزز توافق الآراء السياسي على أن الإثراء ينبغي ألا يصبح تذكرة لقدرة على الأسلحة النووية، وبما أن الطلب العالمي على الطاقة النووية يزداد، فإن دور تكنولوجيا الإثراء إما في تعزيز معاهدة عدم الانتشار أو تقويضها سيظل واحدا من أكثر التحديات التي نشأت في القرن الواحد والعشرين.

الموارد الخارجية: ]