الإثراء بالليزر يمكنه إعادة معالجة النفايات النووية لوقود المفاعلات

تخطط شركة تدعى Global Laser Enrichment (GLE) لاستخدام تكنولوجيا الليزر لإعادة معالجة نفايات اليورانيوم المخزنة في منشأة إثراء مغلقة في بادوكا، كنتاكي. تحتوي النفايات، المحفوظة في آلاف الأسطوانات، على كميات صغيرة من اليورانيوم يمكن استعادتها وتحويلها إلى مادة خام للوقود النووي. يمكن أن يوفر هذا النهج بديلاً أكثر كفاءة لطرق الإثراء التقليدية.

يؤثر المشروع على سلسلة توريد الوقود النووي، خاصة مع سعي دول مثل الولايات المتحدة والصين لبناء مفاعلات جديدة، بما في ذلك التصاميم المتقدمة. توفر الطاقة النووية حالياً حوالي 9% من الكهرباء العالمية، ويمكن أن يساعد إنتاج الوقود الأرخص في إبقاء مشاريع المفاعلات على المسار الصحيح. تحتوي مادة النفايات على يورانيوم بنسبة 0.25% على الأقل من اليورانيوم-235، وتهدف GLE إلى إثرائه إلى حوالي 0.7%، مطابقة لتركيز اليورانيوم الطبيعي المستخرج.

لدى GLE عقد مع وزارة الطاقة الأمريكية لإعادة معالجة ما يصل إلى 200,000 طن متري من هذه المادة. تكنولوجيا الإثراء بالليزر للشركة مصنفة، لكنها تعتمد على أشعة الليزر لإثارة جزيئات اليورانيوم-235 بشكل انتقائي، مما يسهل فصلها. على عكس أجهزة الطرد المركزي، التي تدور المواد لفصل النظائر، يستخدم الإثراء بالليزر أطوال موجية دقيقة لاستهداف نظائر محددة. يقول ستيفن لونغ، الرئيس التنفيذي لـ GLE، إن مصنعاً كامل النطاق سيحتاج إلى أقل من ألف وحدة ليزر، مقارنة بآلاف أجهزة الطرد المركزي لإنتاج مماثل.

نما الاهتمام بالإثراء بالليزر مع زيادة استقرار وموثوقية أشعة الليزر. المحرك الرئيسي هو التحول الجيوسياسي بعد غزو روسيا لأوكرانيا. هيمنت روسيا تاريخياً على سوق إثراء اليورانيوم، لكن الدول الغربية تحركت للحد من الواردات الروسية، مما خلق فرصاً لتقنيات جديدة. يلاحظ تشارلز فورسبيرغ، باحث في العلوم النووية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أنه لم يقم أحد في الغرب ببناء مصانع إثراء جديدة بينما كان الإمداد الروسي وفيراً، لكن الحرب في أوكرانيا غيرت ذلك.

شركة أخرى، LIS Technologies، التي تأسست في عام 2023، تسعى أيضاً للإثراء بالليزر. اشترت موقعاً مساحته 200 فدان في أوك ريدج، تينيسي، وهي في مرحلة محادثات ما قبل التقديم مع اللجنة التنظيمية النووية الأمريكية. تخطط LIS لإثراء اليورانيوم الطبيعي إلى حوالي 5% من اليورانيوم-235 للمفاعلات التقليدية، مع خطط مستقبلية لتركيزات أعلى للمفاعلات المتقدمة. تركز GLE، في الوقت نفسه، أولاً على إعادة معالجة النفايات قبل الانتقال إلى المواد الطازجة.

الخطوات التالية لـ GLE تشمل توسيع نطاق تكنولوجيتها وإكمال عقد إعادة المعالجة. يمكن أن يقلل نهج الشركة من الاعتماد على اليورانيوم المستخرج ويوفر مصدراً محلياً للوقود. مع زيادة الطلب على اليورانيوم المخصب وانخفاض الإمداد الروسي، قد يلعب الإثراء بالليزر دوراً أكبر في سوق الوقود النووي.