تقوم شركة “روس آتوم” الحكومية بتطوير التكنولوجيات الضرورية للانتقال إلى نظام طاقة نووية تنافسية يعتمد على دورة الوقود النووي المغلقة واستخدام وقود مختلط من اليورانيوم والبلوتونيوم.
وبفضل هذه التكنولوجيا، يمكن حل أحد المشاكل الرئيسية في صناعة الطاقة النووية الحالية، وهي الاحتياطيات المحدودة من اليورانيوم الطبيعي.
يتمثل الطريقة الرئيسية المستخدمة حاليًا في إنتاج وقود اليورانيوم والبلوتونيوم المختلط في الخلط الميكانيكي لثاني أكسيد اليورانيوم ومساحيق ثاني أكسيد البلوتونيوم ثم يتم تصنيع أقراص الوقود. ومع ذلك، تحتوي هذه الطريقة على عيوب عديدة وفقًا للخبراء.
يشير نائب مدير معهد “فيرنادسكي” للكيمياء الجيولوجية التحليلية في أكاديمية العلوم الروسية سيرغي فينوكوروف، إلى أن “فصل البلوتونيوم النقي يتعارض مع مفهوم عدم انتشار المواد الانشطارية.
وعند ممارسة تلك التكنولوجيا، يصعب تحقيق توزيع متجانس للبلوتونيوم في كتلة من ثاني أكسيد اليورانيوم، وهذا قد يؤدي في النهاية إلى احتراق وقود غير متجانس نتيجة لإطلاق الحرارة المحلية والغاز وظهور مشاكل في إذابة الوقود النووي المستهلك”.
كيف نحصل على خليط أكثر تجانساً في الوقود النووي؟
يمكن الحصول على خليط أكثر تجانسًا من ثاني أكسيد اليورانيوم والبلوتونيوم باستخدام العملية المستخدمة في الصناعة النووية لفصل ثاني أكسيد اليورانيوم عن رواسب ثلاثي كربونات الأمونيوم. ومع ذلك، لاحظ العلماء أن هذه العملية تنتج كمية كبيرة من النفايات المشعة السائلة نتيجة غسل الرواسب.
اقترح الباحثون في المعهد طريقة بديلة لإنتاج مباشر لمزيج من اليورانيوم وثاني أكسيد البلوتونيوم من محلول حمض النيتريك باستخدام إشعاع الميكروويف.
تعتمد هذه الطريقة على الخصائص العازلة لليورانيوم، حيث يمتص إشعاع الميكروويف بشكل كبير ويتم تسخينه إلى درجات حرارة عالية تصل إلى 1700-1800 درجة مئوية. ويشمل ذلك التلبيد اللاحق للحصول على وقود نووي خزفي على شكل أقراص.
تتميز الطريقة الجديدة بعدم الحاجة إلى إضافة مواد كيميائية إضافية، وتساعد في جعل عملية تصنيع الوقود آمنة.
في المستقبل، يخطط خبراء المعهد لاختيار النماذج المثلى للمراحل التكنولوجية التي يتم تنفيذها باستخدام إشعاع الميكروويف، بدءًا من الحصول على مزيج من ثاني أكسيد اليورانيوم والبلوتونيوم وانتهاءً بتصنيع أقراص الوقود.
