مستقبل الطاقة النووية في اليابان بعد فوكوشيما: المنظورات الهندسية

أخذ العينات من بُعد والتصنيع

وقد استخدم التصوير المغنطيسي في رسم خريطة للمكان التقريبي للكوريوم داخل سفن الاحتواء، في حين أن القضبان المغمورة المجهزة بالكاميرات والمسدسات المحتوية على الإشعاع قد دخلت الاحتواء الأولي، وفي عام 2023، استرجعت عينة صغيرة من الحطام المستخرج من الوحدة 2، مما يوفر أول دليل مباشر على حالته المادية، ويسترشد تحليل هذا الحطام بأدوات قطع الليزر في نهاية المطاف.

وقد أصبح الجهد المبذول عن العمل اختبارا للنظم المستقلة التي تبحر بيئات شديدة الخطورة، ويجري الآن تكييف التقنيات التي وضعت في فوكوشيما لتكييف مرافق النفايات الأخرى في جميع أنحاء العالم، مما يدل على فوائد غير مباشرة من استثمار اليابان في التكنولوجيا النائية، ويقوم المهندسون بتطوير خوارزميات متقدمة للرقابة تسمح للآليين بالعمل بأقل قدر من التدخل البشري، والحد من شدة المشغلين وتحسين الدقة.

إدارة المياه وعرض العاملين

وما زالت المياه الجوفية تولد كميات كبيرة من المياه الملوثة، التي يجب أن يعالجها نظام تجهيز السائل المتقدم من أجل إزالة 62 نويدة مشعة - خلافا للتريتيوم، وما زال التصريف المراقب للمياه المعالجة بالبوليسترين في المحيط الهادئ، الذي بدأ في آب/أغسطس 2023 تحت إشراف الوكالة الدولية للطاقة الذرية، يشكل عملية هندسية واتصالات دقيقة، كما أن البروتوكولات المتعلقة بالأجهزة الآلية تقلل من الموظفين تُجري أثناء عمليات أخذ العينات في الاعتبار الدقيق، ولكن عمليات التفتيش على الصها.

ويظل تقليل تعرض العمال أولوية: إذ يجري تطوير نظم روبوتية جديدة للقيام بعمليات الصمامات وإصلاحات التسرب التي تتطلب حاليا دخول البشر إلى مناطق عالية الجرعة، والهدف هو خفض الجرعة الجماعية إلى أدنى درجة ممكنة التحقيق، مع تحديد حدود سنوية تبلغ 20 مترا مربعا للعمال - نصف الحد الدولي البالغ 50 مترا مربعا. وتوفر شبكة رصد الإشعاع في الموقع بيانات الجرعة الحقيقية التي تسمح للمشرفين بالتكيف مع ذلك.

النفايات النووية وحلول دورة الوقود

وقد واجهت سياسة اليابان القديمة العهد لإعادة تجهيز الوقود المستهلك تأخيرات كبيرة، بينما تتجه مصانع روكاشو لإعادة المعالجة في محافظة أوموري، التي كان من المقرر أصلا بدء التشغيل التجاري في أوائل العقد الأول من القرن الماضي، إلى التأجيل مرارا بسبب استعراضات السلامة التقنية وإخفاقات المعدات، وفي الوقت نفسه، تقترب مجمعات الوقود المستهلك في مواقع المفاعلات من القدرة، وتزيد من الاهتمام بتخزين الكاسك الجاف، وتتخلص في نهاية المطاف من المواد الجيولوجية العميقة.

مستودعات الجيولوجي العميقة

وتقوم الحكومة بعملية على نطاق البلد لتحديد مجتمع مضيف مناسب لمستودع جيولوجي، تعتمد على نهج " التماس طوعي " ، وتركز الأعمال الهندسية على إثبات أن النظم المتعددة الحواجز - البقايا، والحزمة المفرطة في الفولاذ، والبرالين المستقرة - الحجر يحتوي على نويدات إذاعية للإطار الزمني المطلوب البالغ ٠٠٠ ١٠٠ سنة، ويستلزم نشاط اليابان في مجال التحات المغناطيسية والتحات التكتروني إجراء تقييمات دقيقة للأمان الطويل الأجل.

ويجري حالياً إجراء دراسات لتحديد المواقع في موقعين محتملين، باستخدام مسوح جيوفيزيائية متقدمة وحفر استكشافي لأعماق تزيد على 000 1 متر، ومن المتوقع أن تمتد فترة زمنية عمليات المستودعات إلى ما بعد عام 2040، مما يعني أن هناك حاجة إلى حلول مؤقتة للتخزين لمدة عقدين على الأقل، وقد اقترحت الحكومة مرفقاً مؤقتاً للتخزين من أجل خفض عدد المواقع التي يخزن فيها الوقود المستهلك، وتبسيط الرقابة والحد من المخاطر العامة.

التجزئة المتقدمة والتحويل

وتواصل الوكالة اليابانية للطاقة الذرية إجراء بحوث بشأن النظم المعجلة ذات التوجهات والمفاعلات السريعة لترجمة المواد الصغيرة التي تدوم طويلا إلى منتجات ألياف قصيرة الأجل، وإن كان التعاون الدولي في مجال تصميم المواد الكيميائية المتوسطة الأجل قد يحد بدرجة كبيرة من هذه التكنولوجيات السريعة الانتشار، وإن كان ذلك في غضون مئات السنين.

وتكتسي التحديات الهندسية أهمية كبيرة: فالنظم التي تحركها المعجلات تتطلب شعاعات بروتونية موثوقة للغاية مع الحد الأدنى من وقت التعطل، ويجب أن تتحمل المواد المستهدفة أضرارا إشعاعية شديدة مع الحفاظ على السلامة الهيكلية، وتتابع الوكالة نهجاً متدرجاً، بدءاً بالتجربة الصغيرة الحجم، وتتقدم إلى مرفق تجريبي بحلول الأربعينات.

مفاهيم المفاعلات المتقدمة

وفي حين تشكل مفاعلات المياه الخفيفة القائمة العمود الفقري لأي إحياء نووي قريب الأجل، فإن مجموعة من التصميمات المتقدمة تعد بمعالجة القيود الملحة المتعلقة بالسلامة والاقتصاد والمجلة، وتعمل الشركات الهندسية اليابانية ومؤسسات البحوث على تخطي أصناف متعددة من المفاعلات، وغالبا ما تكون في شراكة مع بائعين خارجيين.

المفاعلات النموذجية الصغيرة

SMRs, typically under 300 MWe, offer inherent safety advantages] through lower core power density, passive decay heat removal, and integrated primary circuit designs that eliminate large —bore pipe breaks. Their compact footprint suits sites with limited available land and allows for progressive capacity addition. Mitsubishi Heavy Industries and Hitachi

ويعمل المنظمون اليابانيون مع لجنة التنظيم النووي في الولايات المتحدة لوضع عملية مبسطة لإصدار تراخيص العلاقات بين الجنسين، مع الاعتراف بأن الإطار الحالي مصمم لمصانع أكبر بكثير، والهدف هو تحقيق التصديق على التصميم دون اشتراط إجراء استعراض كامل لتصاريح البناء لكل وحدة، مع الحفاظ على معايير صارمة للسلامة، ويركز نهج الترخيص على اختبار سمات السلامة السلبية على نطاق كامل للتحقق من مطالبات الأداء.

المفاعلات ذات المواصفات العالية المجمّعة

وقد أثبت مفاعل الاختبارات الهندسية العالية درجة الحرارة في الوكالة اليابانية وجود سلامة متأصلة بالبقاء على اختبار العزلة من حيث الفقد، دون فشل في الوقود، كما أن تصميم الأشعة المتحركة والمنقولة يمكن أن يحقق درجات حرارة أعلى من 900 درجة مئوية، مما يجعله ملائماً لإنتاج الهيدروجينات الحرارية [FLT:].