روبوت يدخل مفاعل فوكوشيما: مهمة استخراج الوقود المذاب

دخل روبوت طويل إلى مفاعل متضرر في محطة فوكوشيما النووية اليابانية يوم الثلاثاء، ليبدأ مهمة تستغرق أسبوعين وتتسم بالرهانات العالية لاستخراج كمية ضئيلة من حطام الوقود المذاب من القاع لأول مرة.

مقدمة حول مهمة الروبوت في فوكوشيما

وتعد رحلة الروبوت إلى داخل مفاعل الوحدة 2 خطوة أولية حاسمة لما سيأتي بعد ذلك - وهي عملية شاقة تستغرق عقوداً من الزمن لإيقاف تشغيل المحطة والتعامل مع كميات كبيرة من الوقود المذاب عالي الإشعاع داخل ثلاثة مفاعلات تضررت جراء زلزال هائل وتسونامي في عام 2011. ويأمل المتخصصون أن يساعدهم الروبوت في معرفة المزيد عن حالة النوى وحطام الوقود.

ما هو حطام الوقود المنصهر؟

وفيما يلي شرح لكيفية عمل الروبوت ومهمته وأهميته وما ينتظرنا مع بدء المرحلة الأكثر تحدياً في عملية تنظيف المفاعلات.

أسباب انصهار الوقود النووي

انصهر الوقود النووي الموجود في قلب المفاعل بعد أن تسبب الزلزال الذي بلغت قوته 9.0 درجة على مقياس ريختر وتسونامي في مارس/آذار 2011 في تعطل أنظمة التبريد في محطة فوكوشيما دايئتشي النووية. وتساقط الوقود المنصهر من قلب المفاعل النووي واختلط مع مواد المفاعل الداخلية مثل الزركونيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والكبلات الكهربائية والشبكات المكسورة والخرسانة حول الهيكل الداعم وفي أسفل أوعية الاحتواء الأولية.

وتسببت انصهار المفاعل في تناثر المواد عالية الإشعاع التي تشبه الحمم البركانية في جميع الاتجاهات، مما أدى إلى تعقيد عملية التنظيف إلى حد كبير. وتختلف حالة الحطام أيضاً في كل مفاعل.

حجم حطام الوقود في المفاعلات

وتقول شركة طوكيو للطاقة الكهربائية القابضة، التي تدير المحطة، إن ما يقدر بـ ٨٨٠ طناً من حطام الوقود المنصهر لا يزال في المفاعلات الثلاثة، لكن بعض الخبراء يقولون إن الكمية قد تكون أكبر من ذلك.

ما هي مهمة الروبوت؟

سيستخدم العمال خمسة أنابيب يبلغ طولها 1.5 متر (5 أقدام) متصلة بالتسلسل لمناورة الروبوت عبر نقطة دخول في وعاء الاحتواء الرئيسي للوحدة 2 في المفاعل. ويمكن للروبوت نفسه أن يمتد حوالي 6 أمتار (20 قدمًا) داخل الوعاء. وبمجرد دخوله، ستتم مناورته عن بُعد بواسطة مشغلين في مبنى آخر في المحطة بسبب الإشعاع العالي القاتل المنبعث من الحطام المنصهر.

سيتم إنزال مقدمة الروبوت، المزودة بملقط وضوء وكاميرا، بواسطة كابل إلى كومة من حطام الوقود المذاب. وسيقوم الروبوت بعد ذلك بقص وجمع جزء من الحطام - أقل من 3 غرامات (0.1 أونصة). وتهدف هذه الكمية الصغيرة إلى تقليل مخاطر الإشعاع.

ثم سيعود الروبوت بعد ذلك إلى المكان الذي دخل منه إلى المفاعل، وهي رحلة ذهاب وإياب ستستغرق حوالي أسبوعين.

وتستغرق المهمة كل هذا الوقت لأن الروبوت يجب أن يقوم بمناورات دقيقة للغاية لتجنب الاصطدام بالعوائق أو أن يعلق في الممرات. وقد حدث ذلك لروبوتات سابقة.

كما أن شركة تيبكو تحد من العمليات اليومية إلى ساعتين لتقليل مخاطر الإشعاع على العمال في مبنى المفاعل. وستقوم ثمانية فرق مكونة من ستة أفراد بالتناوب، مع السماح لكل مجموعة بالبقاء لمدة أقصاها حوالي 15 دقيقة.

كيفية عمل الروبوت في المفاعل

قال ليك باريت الذي قاد عملية التنظيف بعد كارثة عام 1979 في محطة ثري مايل آيلاند النووية الأمريكية لصالح اللجنة التنظيمية النووية وهو الآن مستشار مدفوع الأجر في عملية وقف تشغيل مفاعل فوكوشيما التابعة لشركة تيبكو.

ويقول الخبراء إنه على الرغم من أن حطام الوقود المذاب ظل بارداً واستقر، إلا أن تقادم المفاعلات يشكل مخاطر محتملة على السلامة، ويجب إزالة الوقود المذاب ونقله إلى مكان أكثر أماناً للتخزين طويل الأجل في أقرب وقت ممكن.

ومن الضروري فهم حطام الوقود المذاب لتحديد أفضل السبل لإزالته وتخزينه والتخلص منه، وفقاً لوكالة الطاقة الذرية اليابانية.

ويتوقع الخبراء أن توفر العينة أيضًا مزيدًا من الأدلة حول كيفية حدوث الانصهار قبل 13 عامًا بالضبط، والذي لا يزال بعضه لغزًا.

وسيتم الاحتفاظ بعينة الوقود المنصهر في عبوات آمنة وإرسالها إلى مختبرات متعددة لإجراء تحليل أكثر تفصيلاً. وإذا تجاوز مستوى الإشعاع حداً معيناً، سيعيد الروبوت العينة إلى المفاعل.

"إنها بداية العملية. إنه طريق طويل أمامنا." قال باريت في مقابلة عبر الإنترنت. "الهدف هو إزالة المواد عالية الإشعاع، ووضعها في عبوات مصممة هندسيًا. ووضعها في المخازن."

التحديات التي تواجه الروبوت أثناء المهمة

بالنسبة لهذه المهمة، يمكن للملقط الصغير للروبوت الوصول إلى السطح العلوي للحطام فقط. ومن المتوقع أن تتسارع وتيرة العمل في المستقبل مع اكتساب المزيد من الخبرة وتطوير الروبوتات ذات القدرات الإضافية.

ما الذي يأمل المسؤولون أن يتعلموه؟

قال باريت إنه سيتعين على شركة تيبكو "التنقيب في كومة الحطام التي يزيد سمكها عن متر (3.3 قدم)، لذلك يجب النزول إلى الأسفل ورؤية ما بداخلها"، مشيرًا إلى أنه في جزيرة ثري مايل كان الحطام الموجود على السطح مختلفًا تمامًا عن المواد الموجودة في العمق. وقال إنه يجب جمع عينات متعددة من مواقع مختلفة وتحليلها لفهم الحطام الذائب بشكل أفضل وتطوير المعدات اللازمة، مثل الروبوتات الأقوى لإزالته على نطاق أوسع في المستقبل.

ومقارنةً بجمع عينة صغيرة للتحليل، سيكون من الصعب تطوير وتشغيل روبوتات يمكنها تقطيع قطع أكبر من الحطام المنصهر إلى أجزاء ووضع تلك المواد في عبوات للتخزين الآمن.

أهمية فهم حطام الوقود المنصهر

وهناك أيضاً مفاعلان آخران متضرران هما الوحدة 1 والوحدة 3، وهما في حالة أسوأ وسيستغرق التعامل معهما وقتاً أطول. وتعتزم شركة TEPCO نشر مجموعة من الطائرات الصغيرة بدون طيار في الوحدة 1 لإجراء مسبار في وقت لاحق من هذا العام، كما أنها تعمل على تطوير طائرات أصغر حجماً للوحدة 3، المملوءة بكمية أكبر من المياه.

خطط التعامل مع المفاعلات الأخرى

وبشكل منفصل، لا تزال المئات من قضبان الوقود المستنفد في أحواض التبريد غير المغلقة في الطابق العلوي لكل من الوحدتين 1 و 2. وهذا خطر محتمل على السلامة إذا حدث زلزال كبير آخر. وقد اكتملت إزالة قضبان الوقود المستنفد في الوحدة ٣.

متى سيتم الانتهاء من وقف التشغيل؟

كان من المقرر في البداية أن تبدأ عملية إزالة الوقود المذاب في أواخر عام 2021، ولكن تم تأجيلها بسبب مشاكل فنية، مما يؤكد صعوبة العملية. تقول الحكومة إنه من المتوقع أن تستغرق عملية وقف التشغيل من 30 إلى 40 عامًا، بينما يقول بعض الخبراء إنها قد تستغرق ما يصل إلى 100 عام.

ويضغط آخرون من أجل وقف تشغيل المحطة، كما حدث في تشيرنوبل بعد انفجارها عام 1986، لتقليل مستويات الإشعاع والمخاطر التي يتعرض لها عمال المحطة.

التحديات الزمنية لعملية وقف التشغيل

ويقول باريت إن ذلك لن ينجح في محطة فوكوشيما الساحلية.

"وأضاف: "أنت في منطقة زلزالية عالية، وفي منطقة عالية المياه، وهناك الكثير من الأمور المجهولة في مباني (المفاعل). "لا أعتقد أنه يمكنك أن تحبسها وتنتظر."