أخبار ar.wedoany.com، أصدر مكتب إدارة البيئة بوزارة الطاقة الأمريكية (DOE-EM) طلباً للحصول على معلومات (RFI) لاستطلاع آراء القطاع الصناعي بشأن إعادة الاستخدام المفيد لما يصل إلى 530 ألف غالون من الماء الثقيل المخزّن حالياً في موقع نهر سافانا (SRS) بولاية كارولاينا الجنوبية. وقد استُخدم هذا الماء الثقيل سابقاً كمهدئ في مفاعلات إنتاج التريتيوم والبلوتونيوم.
صرّح تيم والش (Tim Walsh)، مساعد وزير الطاقة لشؤون إدارة البيئة، بأن مخزون الماء الثقيل في موقع نهر سافانا يُعدّ أصلاً وطنياً استراتيجياً مهماً، وأن طلب المعلومات هذا يُشكّل خطوة حاسمة نحو تحديد شركاء صناعيين يمكنهم المساعدة في تعظيم قيمة هذا المورد لدعم أمن الطاقة الأمريكي. يدعو طلب المعلومات مجموعة واسعة من أصحاب المصلحة لتقديم آرائهم، بما في ذلك القطاعات التي لديها احتياجات وخبرات واضحة في معالجة الماء الثقيل، بالإضافة إلى الأطراف المهتمة باستكشاف إمكانية تطوير مرافق جديدة في موقع SRS أو تأجير الأراضي بشكل مباشر. يتميز الماء الثقيل بخصائص فريدة تجعله صالحاً للاستخدام في التطبيقات النووية المتقدمة والأبحاث الرائدة وإنتاج النظائر الطبية. وأوضحت وزارة الطاقة أن طلب المعلومات هذا يُشكّل خطوة محورية لتعظيم قيمة هذا المورد الاستراتيجي من خلال تحديد سبل المعالجة والتنقية وإعادة الاستخدام المحلية.
يهدف مكتب إدارة البيئة التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE-EM) إلى استكشاف سبل مبتكرة لإعادة استخدام الماء الثقيل لتلبية الاحتياجات المحلية الحيوية. يسعى طلب المعلومات إلى تحديد التطبيقات المحتملة للماء الثقيل أو الديوتيريوم أو النظائر المشتقة التي يمكن أن تفيد السوق الأمريكية المحلية بشكل مباشر وتعزز سلاسل التوريد الوطنية؛ وتقييم القدرات التقنية لمعالجة وتجهيز وإزالة التريتيوم وتنقية الماء الثقيل، خاصة في وجود التريتيوم؛ وتقييم أطر التعاون مع الشركاء الخارجيين، بما في ذلك تطوير مرافق محتملة في موقع SRS لتسهيل الاستخدام الفعال للماء الثقيل؛ وتوفير معلومات للاستراتيجيات المستقبلية للإدارة طويلة الأجل لمخزون الماء الثقيل، مما قد يؤدي إلى فرص تعاقد أو تعاون مستقبلية.
يُخزّن حالياً في موقع SRS حوالي 530 ألف غالون من الماء الثقيل (أكسيد الديوتيريوم، D2O)، موجودة في خزانات المهدئ الواقعة على مستوى -40 في مباني المفاعلات C وK وL، بالإضافة إلى براميل مخزنة في مرافق المفاعلين L وK. تتميز هذه المرافق بهياكل هندسية قوية وسميكة الجدران لعزل المواد المشعة. تحتوي خزانات المهدئ على مستوى -40 في مباني المفاعلات C وK وL على كميات كبيرة من الماء الثقيل، ويشير مستوى -40 إلى المنسوب تحت الأرض لهياكل المفاعلات الخرسانية الثقيلة، مما يوفر حماية إشعاعية فائقة وأماناً مادياً ضد الصدمات الخارجية. على الرغم من أن المفاعلات C وK وL لم تعد قيد التشغيل، فقد تحولت مناطقها العملياتية المعززة إلى مخازن استراتيجية طويلة الأجل للمواد. يعمل المفاعل C كمركز رئيسي مخصص للتخزين المركز لمهدئ الماء الثقيل. يحتوي جزء من المخزون على درجات متفاوتة من التلوث بالتريتيوم والإثراء، ويتم حفظه في براميل صناعية محكمة الإغلاق. تُخزّن هذه البراميل داخل حدود المرافق المحددة في مجمعي المفاعلين K وL، مما يسمح بمرونة في تصنيف المواد حسب مستويات النقاء.
يتم دمج تخزين الماء الثقيل ضمن البنية التحتية الأوسع للتخلص من المواد النووية في هذا الموقع المحدد. بالإضافة إلى براميل الماء الثقيل، تستخدم الإدارة الوطنية للأمن النووي (NNSA) مبنى المفاعل K المعزز للتكامل والفحص الآمن للحفر غير البلوتونيومية. يحتوي حوض التفكيك الواقع داخل مبنى المفاعل L الأصلي على جدران خرسانية سمكها يتراوح بين 2.5 و7 أقدام، ويحتوي على 3.4 مليون غالون من الماء الخفيف المستخدم في حماية وتبريد الوقود النووي المستهلك (UNF) القادم من مفاعلات البحث المحلية والأجنبية قبل إعادة المعالجة الكيميائية.
تشير وزارة الطاقة إلى أن مخزون الماء الثقيل المخزّن في مختلف خزانات المهدئ والبراميل يُظهر درجات متفاوتة من الملوثات والتريتيوم وإثراء الديوتيريوم. استُخدم هذا الماء الثقيل سابقاً كمهدئ في مفاعلات إنتاج التريتيوم والبلوتونيوم، وتم الاحتفاظ به بسبب تركيزه العالي من الديوتيريوم، مما يجعله مورداً قيماً. حالياً، لا تمتلك وزارة الطاقة منشأة مخصصة لإزالة التريتيوم من الماء الثقيل. على الرغم من أن مختبر نهر سافانا الوطني (SRNL) أظهر خبرة في إزالة التريتيوم ويمكنه دعم إعداد خطط المشاريع وتقديرات التكاليف والمراجعات المستقلة، إلا أن أي تعاون مع SRNL للمشاركة المباشرة في مثل هذه الخدمات يتطلب تفاوضاً منفصلاً بين الطرف المعني وSRNL. وأوضحت وزارة الطاقة أنه يمكن للشركاء الصناعيين التعاون بحرية مع أي جهة يرونها مناسبة لتلبية احتياجات إزالة التريتيوم أو المعالجة الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، بمجرد أن ينجح الشريك الصناعي في فصل التريتيوم عن الماء الثقيل، قد تكون وزارة الطاقة مهتمة باستلام واستخدام التريتيوم، حيث سيوفر هذا الترتيب المحتمل مساراً مفيداً للتخلص من التريتيوم ويدعم متطلبات البرامج داخل وزارة الطاقة.
في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي، تم بناء خمسة مفاعلات نووية في موقع SRS لإنتاج البلوتونيوم والتريتيوم اللازمين للأسلحة النووية. ومع ذلك، لم تتمكن هذه المفاعلات من إنتاج هذه المواد أو حتى الدخول في عملية التشغيل الأولي قبل تشغيل المنطقة 400/D في SRS. كانت المنطقة 400/D الشاسعة واحدة من أوائل مناطق الإنتاج التي اكتملت في SRS، وكان غرضها الوحيد هو تزويد المفاعلات بالماء الثقيل. تختلف مفاعلات SRS عن تلك الموجودة في موقع هانفورد بولاية واشنطن، والتي استُخدمت لإنتاج البلوتونيوم المستخدم في تجربة الثالوث والقنبلة الذرية التي ألقيت على ناغازاكي، حيث كانت تلك المفاعلات تستخدم الجرافيت كمهدئ. مفاعلات SRS كانت مهدأة بالماء الثقيل، الذي يتمتع بقدرة فائقة على تهدئة النيوترونات أثناء عملية الانشطار مقارنة بالجرافيت، بالإضافة إلى قدرته على تبريد المفاعل. تم ترتيب مواعيد إنجاز مفاعلات SRS بشكل متدرج لتتمكن من الدخول في الخدمة تدريجياً مع إنتاج المنطقة 400/D للكميات المطلوبة من الماء الثقيل لكل منها. توقفت عمليات الماء الثقيل في SRS في عام 1982، بعد إنتاج الكميات المطلوبة مع وجود فائض كبير. تم استخدام معظمه في مفاعلات SRS أو لأغراض محلية أخرى، بينما تم تصدير كميات كبيرة إلى دول أخرى. بحلول عام 1989، تم إغلاق جميع المفاعلات، مما زاد من مخزون الماء الثقيل.
يمكن التخلص من الماء الثقيل عن طريق تثبيته في الجيوبوليمر، لكن هذه العملية مكلفة وتتطلب عمالة كثيفة. اتصل مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة بفريق معالجة الهيدروجين في SRNL لاستكشاف طرق إزالة التريتيوم من الماء الثقيل بهدف إعادة استخدامه. درس فريق معالجة الهيدروجين طرق إزالة التريتيوم الحالية، بما في ذلك التقطير البسيط، والتبادل التحفيزي الكهربائي المشترك، والتقطير بالتبريد المنخفض، ويميل إلى اعتماد نهج يجمع بين الطرق الثلاث. صرّح لوكاس أنجليت أنجليت (Lucas Angelette Angelette)، قائد المشروع التقني في SRNL، بأن دمج هذه الطرق يسمح بمعالجة 100% من الماء، واستعادة 100% من الماء الثقيل، والحصول على غاز التريتيوم الذي يمكن لوزارة الطاقة بيعه. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الماء الثقيل على نظائر أكسجين نادرة وقيمة، والتي، مثل الديوتيريوم، مفيدة في الطب. أحد هذه النظائر يُستخدم في فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، ويمكن أن تصل قيمته إلى آلاف الدولارات. يعمل الفريق حالياً على تقديرات التكلفة لنظام تجريبي ومنشأة إنتاج كاملة. بعض التمويل متاح بالفعل لشراء المعدات الرأسمالية للنظام التجريبي. في الوقت نفسه، تأمل وزارة الطاقة الآن أن يتولى القطاع الصناعي هذه المهمة، على أن يكون الموعد النهائي للرد على طلب المعلومات هو 21 سبتمبر.
