القفزة النووية الهندية لماذا يكتسب نجاح المفاعل السريع المُولِّد أهمية استراتيجية

المفاعل النووي الأكثر تطوراً في الهند يصل إلى مرحلة الاكتفاء الذاتي

ان هذا الإنجاز يمثل قفزة نوعية لبرنامج الطاقة الذرية في الهند ويقرب البلاد خطوة مهمة من تقليل الاعتماد على اليورانيوم. المفاعل التجريبي المربي السريع في كالباكم بلغ مرحلة الحرجية يوم الاثنين، وهي الحالة التي يمكن عندها لسلسلة الانشطار النووي أن تستمر بذاتها. وبعد أن يصبح المفاعل عملياً بالكامل، ستصبح الهند ثاني دولة بعد روسيا تملك مفاعل مربٍّ سريع تجاري.

لحظة فخر وتعزيز للبرنامج النووي

وصف رئيس الوزراء ناريندرا مودي هذا الحدث بأنه «لحظة فخر للهند» و«خطوة حاسمة» في دفع برنامجها النووي قدماً. وكتب أن المفاعل المتقدم، القادر على إنتاج وقود أكثر مما يستهلك، يعكس عمق قدراتنا العلمية وقوة منظومتنا الهندسية، وأنه خطوة حاسمة نحو استغلال احتياطات الثوريوم الهائلة في المرحلة الثالثة من البرنامج.

ما هو مفاعل المربي السريع؟

مفاعل المربي السريع هو نوع متقدم من المفاعلات النووية يصنع مادة انشطارية قابلة للاستخدام كوقود بمعدل يفوق ما يستهلكه. صمم وطوّر هذا المفاعل المركز الهندي للبحوث الذرية إنديرا غاندي (IGCAR) التابع لوزارة الطاقة الذرية، وتبلغ طاقته الكهربائية نحو 500 ميغاواط.

المقارنة مع مفاعلات الماء الثقيل

المفاعلات النووية التي تعمل بها الهند ومعظم دول العالم هي مفاعلات الماء الثقيل المضغوط، التي تستخدم اليورانيوم كوقود وتنتج البلوتونيوم كنفايات. لكن مفاعل المربي السريع يمكنه استخدام هذا البلوتونيوم المنتج كوقود ليحافظ على تفاعل نووي مستدام ذاتياً. ولأنه يستطيع استهلاك البلوتونيوم، فحاجته من اليورانيوم أقل مقارنة بمفاعلات الماء الثقيل، ما يفسر تسميته «المرحلة الثانية» من البرنامج النووي الهندي.

الوقود والـ«بطانة» وتحويل اليورانيوم

أوضحت الحكومة الهندية أن المفاعل مصمّم لتمكين الهند من استخراج طاقة أكبر من احتياطياتها المحدودة من اليورانيوم، مع تمهيد الطريق لنشر واسع لمفاعلات قائمة على الثوريوم. وذكر تقرير صدر في مارس 2024 أن المفاعل سيستخدم مبدئياً وقود أكسيد مختلط من اليورانيوم والبلوتونيوم (وقود MOX)، وأن «البطانة» المكوّنة من اليورانيوم-238 المحيطة بلب الوقود ستخضع للتحويل النووي لتوليد وقود إضافي، ومن هنا جاء اسم «المربي».

اليورانيوم-238 هو الشكل الأكثر وفرة طبيعياً من اليورانيوم، وهو ضعيف النشاط الإشعاعي بحد ذاته لكنه قادر على التقاط نيوترونات والتحول إلى بلوتونيوم.

فوائد إضافية: تقليل النفايات

من مزايا هذا النظام أنه يستفيد من الوقود المستنفد من المرحلة الأولى، ما يتيح تقليصاً كبيراً في حجم النفايات النووية المتولدة ويقلل الحاجة إلى مرافق دفن جيولوجية ضخمة.

كيف يعمل المفاعل عملياً؟

يستخدم المفاعل كل من البلوتونيوم واليورانيوم؛ واليورانيوم يتحول بدوره إلى بلوتونيوم. وبحسب بول نورمان، أستاذ فيزياء ونووية طاقة في جامعة برمنغهام، يمكن لهذا النوع من الأنظمة توسعة احتياطيات الوقود النووي بشكل كبير نظرياً عن طريق الاستفادة من «كل اليورانيوم» عبر تحويله إلى بلوتونيوم بدلاً من جزء محدود منه فقط. كما يمكن تعديل التكنولوجيا لتعمل ضمن منظومات قائمة على الثوريوم، الذي يُعتقد أن كمياته في الأرض أكبر من اليورانيوم، مما يضيف دفعة هائلة لإمدادات الوقود النووي على المدى الطويل.

الثوريوم وموارد الهند

عالمياً، احتياطيات الثوريوم تفوق احتياطيات اليورانيوم بحوالي أربعة أضعاف. وفي حالة الهند الأمر أكثر أهمية: فهي تملك نحو 1–2% فقط من احتياطي اليورانيوم العالمي، بينما تمتلك أكثر من 25% من احتياطي الثوريوم في العالم.

أهمية المشروع والآفاق المستقبلية

بدأت أعمال بناء المفاعل رسمياً في 2004 بعد تأخرات متعددة، لكن أهميته كانت معروفة لعلماء الهند منذ وقت طويل. يرى الخبراء أن البرنامج المكوّن من ثلاث مراحل، الذي يهدف إلى الانتقال في النهاية إلى مفاعلات تعتمد على الثوريوم في مرحلته الثالثة، يمثل استجابة استراتيجية لنمو الطلب المستمر على الطاقة في الهند—ثالث أكبر مستهلك للطاقة عالمياً بعد الصين والولايات المتحدة—ولمخاطر الاعتماد المفرط على الوقود الأحفوري في ظل تقلبات أسعار الطاقة العالمية.

حيث يشكل الطاقة النووية اليوم نحو 3% فقط من مزيج الطاقة في الهند، وتخطط البلاد لرفع قدرتها النووية من حوالي 8,180 ميغاواط في 2024 إلى 100 جيجاواط بحلول عام 2047.

الدور المتدرج للمراحل النووية

في المرحلة الثانية، تستخدم مفاعلات المربي السريع اليورانيوم والبلوتونيوم الناتج عن مفاعلات الماء الثقيل لتوليد الكهرباء، وفي الوقت نفسه تُنتِج مزيداً من البلوتونيوم ويُنتَج أيضاً نظير أخف من اليورانيوم يُعرف باليورانيوم-233، وهو مادة انشطارية جاهزة يمكن استخدامها كوقود في المفاعلات من المرحلة الثالثة. تلك المفاعلات الثالثة، عند تصميمها وتفعيلها، ستكون قائمة على الثوريوم وستعمل بثوريوم متوفر بكثرة في الهند وباليو-233 المنتَج في المراحل السابقة. المخلفات الناتجة عن هذه المفاعلات تشمل أيضاً اليورانيوم-233، القابل لإعادة التدوير والاستعمال كوقود للمفاعلات نفسها.

بمجرد أن تُتمَّ الهند عملية المراحل الثلاثية بنجاح، ستتمكن عملياً من تقليص اعتمادها على اليورانيوم الطبيعي بشكل كبير، والاعتماد بدلاً منه على الثوريوم لتلبية جزء كبير من احتياجاتها من الطاقة النووية.

لماذا يهم هذا بقية العالم؟

عملت دول أخرى — منها الولايات المتحدة وفرنسا والمملكة المتحدة واليابان والصين وروسيا — على تكنولوجيا مفاعلات التكاثر السريعة، لكن حتى الآن روسيا هي الدولة الوحيدة التي تمتلك مفاعلاً سريع التكاثر على مستوى تجاري.

أوضح نورمان أن صعوبات تتعلق بمواد المفاعلات، ومعالجة الوقود المستهلك، والجوانب الاقتصادية للعملية برمتها غالباً ما أعاقت الانتشار الواسع لمثل هذه الأنظمة.

إذا نجحت الهند في تحويل إنجاز نموذجها الأولي إلى نموذج انتاجي لتوليد الطاقة النووية على نطاق تجاري، فمن المرجح أن تُلهِم دولاً أخرى لتبني نهجاً مشابهاً.

مع ذلك، حذّر كوروش شيرفان، أستاذ قسم علوم وهندسة النووي بمعهد ماساتشوستس للتقنية، من المبالغة في تقدير هذا الإنجاز. وأشار إلى أن الهند استغرقت أكثر من عشرين عاماً منذ بدء بناء المفاعل حتى بلوغ هذه المرحلة.

قال: «بالمقابل، بنت الصين مؤخراً مفاعلاً سريع التكاثر للبلوتنيوم أكبر قليلاً في غضون ست سنوات فقط». وأضاف: «تحتاج الهند إلى توسيع برنامجها للطاقة النووية بوتيرة أسرع بكثير إذا أرادت أن يكون له أثر ملموس في قطاع الطاقة لديها.»