با افزایش مصرف انرژی در سراسر جهان، بهویژه بهدلیل رشد مراکز داده هوش مصنوعی، علاقه به انرژی هستهای دوباره افزایش یافته است. اما شاید یکی از مهمترین کاربردهای نسل جدید راکتورهای هستهای نه در نیروگاههای زمینی، بلکه در کشتیهای عظیم باری باشد که هر روز هزاران کانتینر را در اقیانوسها جابهجا میکنند.
کنسرسیومی از مؤسسات و شرکتهای کره جنوبی در حال توسعه نسل جدیدی از کشتیهای باری است که به جای موتورهای دیزلی، از دو راکتور هستهای نمک مذاب (Molten Salt Reactor یا MSR) استفاده خواهند کرد. این پروژه اخیراً موفق به دریافت تأییدیه اولیه (Approval in Principle) از American Bureau of Shipping (ABS) شده است؛ مرحلهای مهم که نشان میدهد طراحی از نظر فنی قابلیت ادامه مسیر توسعه را دارد.
کشتیهای هستهای نسل جدید
در صورت ساخت، این کشتی قادر خواهد بود با سرعت حدود ۲۵ گره دریایی (حدود ۴۶ کیلومتر بر ساعت) حرکت کند و نزدیک به ۱۵ هزار کانتینر استاندارد ۲۰ فوتی را حمل کند.
این پروژه حاصل همکاری سه مجموعه کرهای است:
- Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO)
- Samsung Heavy Industries
- Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI)
به گفته متخصصان، استفاده از انرژی هستهای میتواند طراحی کشتیها، برد عملیاتی و هزینههای سوخت را بهطور اساسی تغییر دهد.
راکتور نمک مذاب چگونه کار میکند؟
برخلاف راکتورهای متداول که از میلههای سوخت جامد و آب برای خنکسازی استفاده میکنند، راکتورهای نمک مذاب از نمک مذاب بهعنوان حامل سوخت هستهای بهره میبرند.
در این فناوری، مواد شکافتپذیر مانند اورانیوم یا توریم در نمک مذاب حل میشوند. واکنش شکافت گرمای زیادی تولید میکند که مستقیماً به نمک منتقل میشود. سپس این گرما برای تولید بخار و به حرکت درآوردن توربینها استفاده میشود.
در طراحی کرهای، راکتور در بخش میانی بدنه کشتی قرار میگیرد تا اثر امواج شدید و احتمال آسیب ناشی از برخورد کاهش یابد. همچنین یک سامانه حفاظتی ضخیم برای محافظت خدمه در برابر تابش هستهای در نظر گرفته شده است.
مزایای راکتورهای نمک مذاب
طرفداران این فناوری معتقدند MSR ها نسبت به راکتورهای سنتی چندین مزیت مهم دارند:
ایمنی بیشتر
یکی از ویژگیهای مهم این راکتورها، ایمنی غیرفعال است.
اگر دمای راکتور بیش از حد افزایش یابد، نمک مذاب منبسط شده و از ناحیه اصلی واکنش خارج میشود. در نتیجه واکنش هستهای بهطور طبیعی کاهش یافته و راکتور بدون نیاز به دخالت انسان خنک میشود.
این ویژگی احتمال بروز حوادث شدید را نسبت به بسیاری از راکتورهای قدیمی کاهش میدهد.
مصرف آب کمتر
از آنجا که خنککننده اصلی نمک مذاب است، این راکتورها به آب بسیار کمتری نیاز دارند. این موضوع علاوه بر کاهش مصرف منابع آبی، میتواند میزان پسماند هستهای را نیز کاهش دهد.
صرفه اقتصادی
مطالعات مختلف نشان دادهاند که یک کشتی مجهز به راکتور نمک مذاب میتواند در طول عمر عملیاتی خود حدود ۷۰ میلیون دلار تنها از محل حذف مصرف سوخت دیزل صرفهجویی کند.
تحقیقات جدید نیز نشان میدهد که این نوع کشتیها در بلندمدت از نظر هزینههای عملیاتی نسبت به کشتیهای سوخت فسیلی برتری قابل توجهی خواهند داشت.
چرا صنعت کشتیرانی به این فناوری نیاز دارد؟
حملونقل دریایی یکی از آلایندهترین صنایع جهان است. برآوردها نشان میدهد که این صنعت سالانه حدود ۳۵۰ میلیون تن سوخت فسیلی مصرف میکند و نزدیک به ۳ درصد از کل انتشار دیاکسید کربن جهان را به خود اختصاص میدهد.
یک کشتی کانتینربر در مسیر آمستردام تا شانگهای ممکن است حدود ۴ هزار تن سوخت مصرف کند. این سوخت معمولاً از نوع Heavy Fuel Oil است که آلودگی بسیار بیشتری نسبت به سوخت خودروها تولید میکند و مقدار زیادی گوگرد و دوده وارد جو میسازد.
رقابت برای کشتیرانی بدون کربن
سازمان بینالمللی دریانوردی، نهاد وابسته به سازمان ملل متحد که بر این صنعت نظارت دارد، پیش از این هدف کاهش ۵۰ درصدی انتشار گازهای گلخانهای تا سال ۲۰۵۰ را تعیین کرده بود. این هدف در حال حاضر بسیار بلندپروازانه به نظر میرسید، و سپس آنها در سال ۲۰۲۵ این هدف را حتی بیشتر پیش بردند. هدف جدید نیز دستیابی به انتشار صفر خالص تا سال ۲۰۵۰ است.
برای انجام این کار، شرکتها در حال بررسی انرژی باتری و منابع سوخت جایگزین مانند آمونیاک هستند. برخی از شرکتها مانند DHL حتی نوع جدیدی از کشتیهای باری را که با باد کار میکنند، بررسی کردهاند – که اساساً یک رویکرد عظیم و مدرن به دریانوردی است.
هرچند همه این فناوریها میتوانند بخشی از مشکل را حل کنند، اما بسیاری از کارشناسان معتقدند کاهش سریع انتشار کربن بدون حمایت دولتها و سرمایهگذاری گسترده امکانپذیر نخواهد بود.
آینده این فناوری
با وجود مزایای فراوان، راکتورهای نمک مذاب هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارند و راه درازی در پیش دارند.
همین هفته در آمریکا، شرکت Natura Resources مستقر در تگزاس مجوز طراحی ایمنی برای یک راکتور آزمایشی را دریافت کرده است و این نزدیکترین مورد به بهره برداری است. در همین حال، چین نیز یک راکتور نمک مذاب ۲ مگاواتی را راهاندازی کرده و چند پروژه دیگر را در دست توسعه دارد.
بنابراین، اگرچه پیشرفت این فناوری ادامه دارد، اما هنوز تا استفاده گسترده از کشتیهای باری هستهای در خطوط تجاری جهان فاصله قابل توجهی وجود دارد.