ويتزايد الاعتراف بمفاعلات الملح المتحركة بوصفها إحدى أكثر التكنولوجيات النووية تقدماً واعداً، مما يتيح نهجاً مختلفاً اختلافاً جوهرياً إزاء الطاقة الانشطارية، إذ يمكن أن تعمل الشركات المتعددة الأطراف، باستخدام الوقود السائل بدلاً من جمعيات الوقود الصلب، في درجات حرارة أعلى، وفي ضغوط أقل، وفي ظل وجود مواقف حكومية مستمرة لمعالجة الوقود تؤدي إلى تحسين السلامة والكفاءة وإدارة النفايات بصورة جماعية، وتستكشف هذه المادة كيف تظل الشركات تعمل في جميع أنحاء العالم، ومزاياها الإنمائية الرئيسية.

ما هي مفاعلات الملح الممتلئة؟

(أ) مفاعل مفاعل ملوث بالسوائل المتحركة هو نوع من مفاعلات الانشطار النووي حيث يكون المبرد الرئيسي، وغالباً ما يكون الوقود نفسه، خليطاً من فلوريد المولتين أو ملح الكلوريد، خلافاً لقضبان الوقود الصلب المستخدمة في مفاعلات المياه الخفيفة التقليدية، فإن مفاعلات السائلة تفصل المواد الانشطارية مباشرة في الملح، التي تعمم من خلال المفاعلات الأساسية ومبادلات الحرارة، في عام 1950.

وهناك أسرتان رئيسيتان من ممثلي الموظفين: التصميم الذي يحركه المسح الحراري (مثل نظام الرصد المتعدد الأطراف والعديد من المفاهيم الحالية) والتصميم السريع للطيف لا يستخدم أي موصل، ويتقاسم كل من المتغيرين المفهوم الأساسي لاستخدام الملح السائل كحامل للوقود ومبرد، وعادة ما يكون الملح هو مزيج من الليثيوم، والبرونيوم، وفلوريد اليورانيوم

كيف يعمل مفاعلات الملح المتحركة

وفي شكل نموذجي من أشكال التصلب الحراري، فإن تدفقات أملاح الوقود عبر القنوات في قلب موصلات الغرافيت، حيث تحدث الانشطارات، وتبطئ الأشعة من النيترونات إلى الطاقات الحرارية، وتحافظ على تفاعل ثاني أكسيد الكربون، ثم يُخرج الملح المسخ (نحو 650-700 درجة مئوية) من الصبغة وينقل حرارته إلى ثغرة ثانوية من خلال موصل حراري.

وتشغل الحلقة الأولى في ضغط شبه الغلاف الجوي لأن نقطة الغسيل العالية للملح تمنعها من الغليان حتى عند درجات الحرارة المرتفعة، وقطعة من الملح المجمدة التي تظل صلبة بواسطة أجهزة التبريد كوسيلة أمان سلبية: إذا فقد المفاعل الطاقة، فإن المذيبات المزودة بالماءات، وتصريف الملح في خزانات دون حرجة، مما يغلق تلقائياً رد الفعل.

الفوائد الرئيسية لمفاعلات الملح المتحركة

تعزيز السلامة

إن أكثر الميزات التي استشهد بها ممثلو الشركات هو سلامتهم المتأصلة، فملح وقود الفلوريد المتحرك له معامل سلبي قوي في درجة الحرارة من حيث رد الفعل: فمع أن الملح يزداد حرارة، فإن كثافة المياه تتناقص، مما يقلل من عدد الألياف ويقلل من طاقة المفاعل، ويلغي عدم وجود ضغط كبير إمكانية إطلاق كميات كبيرة من الوقود نتيجة لحادث ناجم عن الضغط.

الكفاءة العالية والدرجة العالية

ويعمل معالجو المواد الكيميائية عند درجات حرارة تتراوح بين 600 درجة مئوية و800 درجة مئوية، مقارنة بحوالي 300 درجة مئوية بالنسبة للمركبات غير المصفحة، وهذا ارتفاع درجة الحرارة يحسن كفاءة الحرارة في دورة الطاقة، ويتيح لممثلي الشركات المتعددة الأطراف تحقيق الكفاءة الحرارية بنسبة 40 إلى 50 في المائة مقابل 33 إلى 37 في المائة بالنسبة للمركبات العضوية الثابتة، كما أن الحرارة العالية الجودة تتيح استخدامات الجيل المائي من مثل إنتاج الهيدروجين (عن طريق محطات التكليل الحرارية)

خفض النفايات النووية الطويلة العمر

ويمكن أن يقلل المفاعلات من حجم النفايات العالية المستوى وسمية هذه النفايات بدرجة كبيرة، لأن منتجات الإنشطار يمكن إزالتها باستمرار، ويمكن للمفاعل أن يحرق نسبة أعلى بكثير من نسبة الوقود التي ينتجها وهو 95 في المائة في بعض تصميمات النوافذ السريعة، مقارنة بحوالي 3.5 في المائة في مفاعلات النفط المحتوية على اليورانيوم المنخفض الارتحال، وهذا يعني أن المواد الأقل غموضاً هي أساساً منتجات الإلواح القصيرة الأجل التي يمكن أن تستهلكها في مستويات آمنة.

مرونة الوقود والاستدامة

ولا يقتصر معالجو مجازر مغايري الهوية الجنسية على وقود اليورانيوم، ويمكنهم تشغيله على البلوتونيوم من طراز الأسلحة، أو الوقود المستهلك المعاد تدويره، أو الثوريوم، وهو أكثر وفرة بكثير من اليورانيوم، حيث يزيد حجم ثوريومه عن كونه أكثر وفرة في قشرة الأرض من اليورانيوم، ويوجد في بلدان مثل الهند وأستراليا والبرازيل والولايات المتحدة.

مقاومة الانتشار

وبالمقارنة مع دورات الوقود التقليدية، فإن ممثلي الموظفين يمثلون بعض سمات مقاومة الانتشار، وتشمل معالجة الوقود على الإنترنت معالجة الملح السائل، الذي يصعب تحويله إلى برنامج أسلحة أكثر من تجمعات الوقود الصلب، ويلوث اليورانيوم - 233 الذي ينتج في دورة هرمونية باليورانيوم - 232، وهو جهاز محرك قوي للأشعة غاما يجعل مناولة وتجهيزه شديد الخطورة، مما يزيد من صعوبة تسليحه.

دورة الوقود في مورغان

أما دورة الوقود فيثوريوم فهي مناسبة بشكل خاص لمركبات الكربون المتعددة الكلورية فلورية لأن الوقود السائل يسمح باستمرار إزالة البروتكتينيوم - 233، التي تتدهور إلى اليورانيوم - 233، والتي تبلغ نصف العمر الأصلي 27 يوما، وفي مفاعل الوقود الصلب، سيظل البروتسينيوم - 233 في الوقود ويمكن أن يلتقط مادة النيترونية - تنتج نسبة الارتكانيوم - 234، التي تستهلك إلى الثورين غير المرغوب فيه.

وفي حين أن التجارب المبكرة مثل نظام MSRE يستخدم اليورانيوم - 235، فإن التركيز الحالي في الصين والهند، وعدة شركات خاصة هو على دورة الثوريوم - 233، أما مشروع TMSR-LF (الوقود السائل) في شنغهاي، فيضع خطة طويلة الأجل لتطوير ثورم بحري متعدد الأطراف، مع مفاعل اختباري يتوقع بحلول عام 2030.

التطورات الحالية والمشاريع الرئيسية

إن تطوير نظام إدارة الموارد الاجتماعية هو الآن جهد عالمي، إذ تتبع الوكالة الدولية للطاقة الذرية أكثر من 100 مشروع يتصل بآلية إصلاح قطاعي في جميع أنحاء العالم، من الدراسات المفاهيمية المبكرة إلى محطات البيان العملي التجارية، ومن الأمثلة البارزة ما يلي:

  • China:] The Chinese Academy of Sciences (CAS) operates the TMSR program, focusing on both liquid-fuel (TMSR-LF) and solid-fuel (TMSR-SF) cycle has been built, and the government plans to commission a 10 MWe pilot reactor by:2030. China aims to use MSRs for electricity reserves.
  • [[FLT:] United States:] Several companies have significant programs. ]Kairos Power is developing a fluoride-salt-cooled high-temperature reactor (KP-FHR), which uses solid pebble fuel but moltenlor salt coolant. In 2023, the US
  • Canada:] Terrestrial Energy’s IMSR is the most advanced MSR concept in Canada, and the CNSC has completed Phase 1 of sales design review. Moltex Energy is also pursuing licensing in New Brunswick. The government of Canada actively supports SMR development, including MSRs.
  • Denmark:] ]Seaborg Technologies] is designing a compact molten salt reactor (CMSR) based on floatable barge-mounted units. Their design uses a sodium hydroxide chemical treatment for tritium capture. Copenhagen
  • طورت الطاقة المولدة مفهوم SSR؛ برنامج المفاعلات النموذجية المتقدمة لحكومة المملكة المتحدة يشمل الدعم المقدم من وزارة الصحة، كما أن مولتكس لديه فرع كندي.
  • ] Japan, Russia, and France:] Japan’s FUJI MSR project remains a research collaboration. Russia has a molten salt research reactor (ZhRC) and is investigating MSRs for burning plutonium. France’s CNRS explores MSR concepts for minor actinide transmutation.

يمكن العثور على معلومات إضافية على صفحة الجمعية النووية العالمية MSR ، استعراض MSR ، ومواقع محددة لمشاريع مثل الطاقة الأرضية .

التحديات التي تواجه نشر ممثلي الموظفين

تصوّر المواد

كما أن تركيبة ارتفاع درجة الحرارة والإشعاع وأملاح الفولطين المضغوطة من الناحية الكيميائية تفرض مطالب شديدة على مواد المفاعلات، كما أن هاستيلو ن، وهو خليط مرجح مبني على النيكل، مطور في أورنيل ل، ومقاومة التآكل الوافي بالنسبة للأملاح الفلورية تصل إلى 700 درجة مئوية، ولكن بالنسبة للتصميمات السريعة الأطوال باستخدام أملاح الكلوريد، فإن تدهور المواد يظل مجالا بحثيا كبيرا.

إدارة المنتجات الكيميائية والمنتجات الانشطارية

وتحتاج معالجات الأشعة إلى الملح النقي للغاية مع الحد الأدنى من الأكسجين والماء وشوائب الكبريت لمنع التآكل، ويمكن للتحليل الإشعاعي للملح أن ينتج الفلورين مجاناً، وهو ما يجب إدارته، كما أن منتجات التحلل مثل السيزيوم واليود والفلزات النبيلة يمكن أن تطغى على السطح، مما يؤدي إلى رواسب مشعة تعقِّد الصيانة ومناولة النفايات، ويجب أن يزيل إنتاج الترايكسيدات على شبكة الإنترنت.

التحديات التنظيمية

ولم يُسمح لأي من ممثلي الدولة في جمهورية الكونغو الديمقراطية بالعمل كمحطة لتوليد الطاقة التجارية، فالهيئات التنظيمية (مثل لجنة التنسيق الوطنية في الولايات المتحدة، والمجلس الوطني للسلام في كندا، وعملية إعادة بناء القدرات في المملكة المتحدة) لديها عقود من الخبرة في مجال عمليات إعادة الإمداد بالملوثات الحية، ولكنها محدودة في معرفة مفاعلات الوقود السائل، ولم تستكمل بعد إطارا تنظيميا عاما لأجهزة التصنيع المتعددة الأطراف، رغم أنها بدأت مناقشات.

Economics and Commercial Viability

أما تكاليف الخدمات الطبية في مرحلة ما قبل التجارة، مع عدم إثبات تكاليف البناء والتشغيل، فغالباً ما تكون تكاليف العينة الأولى مرتفعة بسبب المواد المتخصصة، وسلاسل الإمداد الجديدة، والترخيص الطويل، وتقلل تكاليف الطاقة المتجددة من نظام إم سي إل إس إل إس آر، غير معروفة، وستتوقف على تحقيق وفورات الإنتاج، لا سيما بالنسبة للتصميمات النموذجية الصغيرة، غير أن مقدمي الخدمات يقولون أن البرمجيات الحرة يمكن أن تكون أكثر مرونة من جيل واحد.

توافر الوقود وسلسلة الإمداد

أما بالنسبة لليورانيوم المنخفض التخصيب أو وقود الثوريوم، فإن سلاسل الإمداد القائمة محدودة، ولا يُلغى ثوريوم حاليا كمنتج رئيسي؛ وهو منتج ثانوي للتعدين في المناطق النادرة، إلا أن الصخرية وفرة ويمكن تجهيزها لاستخدام موروث اليورانيوم بمجرد أن يبرر الطلب الاستثمار، كما أن الملح الوقودي نفسه يجب أن ينتج في مواصفات ضيقة، مما يتطلب مرافق جديدة للنقل المباشر.

التوقعات المستقبلية والتكامل مع الطاقة النظيفة

ولا يتوقع أن يحل ممثلو الشركات غير الحكومية محل عمليات الإزالة الحالية بين عشية وضحاها، ولكن يمكن أن تكملها في العقود القادمة، وقدرتها على العمل في درجات حرارة عالية تجعلهم شركاء مثاليين في إزالة الكربون الصناعي، ولا سيما في القطاعات التي تتطلب حرارة في العمليات فوق 500 درجة مئوية، مثل إنتاج الأمونيا، والتكرير الكيميائي، وصنع الصلب.

وهناك عدة مشاريع وطنية لخطط الطرق في أول مظاهرات تجارية لجمهورية موريشيوس في أواخر عام 2020 إلى أوائل عام 2030، وقد قامت وزارة الطاقة في الولايات المتحدة بتمويل مشروع MCFR الرامي إلى تنظيم مظاهرة حول عام 2030، وفي الصين، يستهدف برنامج TMSR مفاعلاً تجارياً يبلغ 10 ميغاواط بحلول عام 2030، ومصنعاً تجارياً من طراز MWe بحلول عام 2035، وتأمل الطاقة الأرضية في نشر أول مادة من المواد المتعلقة بالشركة في موقع صناعي طموح، ولكن حلولاً لها، مع حلولاً للرخصة بحلول أواخر عام 2020.

إن إدماج ممثلي الموظفين في شبكات الطاقة المتجددة أمر واعد، لأن ممثلي الموظفين العسكريين يمكن أن يتجمعوا أو ينخفضوا بشكل أكثر مرونة من عمليات التطهير التقليدية الكبيرة (وإن لم يكن ذلك سريعاً مثل توربينات الغاز)، فإن بإمكانهم توفير القدرة على توليد الحمولة، وبعض تصميمات المفاعلات، مثل المفاعلات السريعة المموَّلة بالكلوريد، قابلة للتحمل بشكل خاص بعد ارتفاع القدرة الحرارية للملح والقدرة على تعديل الطاقة الريحية.

وفي الأجل الطويل، يمكن أن توفر شركات ثوريوم المحدودة الموارد الطاقة النظيفة على مر القرون بأقل قدر من النفايات، مما يجعلها جزءا هاما من مزيج الطاقة المستدامة، ويتمثل التحدي في الانتقال من التجارب الناجحة إلى صناعة قوية وتنافسية اقتصاديا، ومع تزايد الاهتمام العالمي والاستثمارات العامة والخاصة الكبيرة، سيكون العقد المقبل حاسما بالنسبة لتكنولوجيات إصلاح قطاع الطاقة في سعيها إلى إثبات أدائها على نطاق واسع.

خاتمة

تمثل مفاعلات الملح المتحركة تحولا أساسيا في تصميم المفاعلات النووية، مع إمكانية التغلب على العديد من السلامة، والنفايات، والقيود الاقتصادية للمفاعلات التقليدية للمياه الخفيفة، وقد تؤدي خصائصها الذاتية في مجال السلامة، وكفاءة الوقود، وارتفاع درجات حرارة التشغيل، وقدرات خفض النفايات إلى جعلها تكنولوجيا تحويلية لإنتاج الطاقة النظيفة وتطبيقات الحرارة الصناعية، وفي حين أن التحديات الكبيرة لا تزال قائمة في علوم المواد، والموافقة التنظيمية، والتظاهرات الاقتصادية، فإن سرعة تطورها في عدة بلدان توحي بأن: