راکتورهای مدولار کوچک؛ تحولی در کاهش هزینه‌ها و چالش‌های فنی تولید برق
راکتورهای مدولار کوچک به عنوان یکی از نوآوری‌های کلیدی در عرصه فناوری انرژی هسته‌ای، در دهه اخیر به کانون توجه بسیاری از دولت‌ها، شرکت‌های صنعتی و نهادهای پژوهشی بین‌المللی بدل شده‌اند.
به گزارش خبرنگار مهر؛ راکتورهای مدولار کوچک (SMRs) به عنوان یکی از نوآوری‌های کلیدی در عرصه فناوری انرژی هسته‌ای، در دهه اخیر به کانون توجه بسیاری از دولت‌ها، شرکت‌های صنعتی و نهادهای پژوهشی بین‌المللی بدل شده‌اند.
این راکتورها با تکیه بر طراحی فشرده، ماژولار و انعطاف‌پذیر خود، امکان نصب در شرایط جغرافیایی و زیرساختی متنوع را فراهم می‌آورند و به صورت بالقوه می‌توانند سهم مهمی در کاهش هزینه‌های تولید برق، ارتقای کارایی شبکه‌های انرژی و پاسخ به نیاز روزافزون جهانی به برق کم‌کربن ایفا کنند.
اهمیت این فناوری در زمینه گذار به اقتصاد کم‌کربن و مقابله با تغییرات اقلیمی دوچندان است، زیرا راکتورهای مدولار کوچک با سطح بالای ایمنی و قابلیت تلفیق با منابع تجدیدپذیر، گزینه‌ای راهبردی برای سبد انرژی آینده به شمار می‌آیند.
کشورمان ایران با دارا بودن توان هسته‌ای بالا و تکیه بر توان متخصصان داخلی نیز می‌تواند از این فناوری تحول‌آفرین در راستای کاهش ناترازی انرژی بهره ببرد.
از همین روی، بررسی جامع ابعاد فنی، اقتصادی و سیاستی این فناوری، از تحلیل مزایا و فرصت‌ها گرفته تا محدودیت‌ها و چالش‌های توسعه‌ای، ضرورتی اجتناب‌ناپذیر برای سیاست‌گذاران، سرمایه‌گذاران و جامعه علمی محسوب می‌شود.
ویژگی‌های ساختاری و مزایا
راکتورهای مدولار کوچک با ظرفیت تولید حداکثر ۳۰۰ مگاوات برق در هر واحد، تقریباً یک‌سوم توان نیروگاه‌های متداول هسته‌ای را دارند اما اهمیت واقعی این عدد در انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری بالای فناوری جدید نهفته است.
ویژگی «مدولار بودن» بدین معناست که اجزای اصلی می‌توانند در کارخانه‌های استاندارد با کنترل کیفی دقیق ساخته شوند و سپس به صورت ماژول‌های آماده به محل بهره‌برداری منتقل شوند.
این روند نه تنها زمان ساخت نیروگاه را به شکل قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد، بلکه از پیچیدگی‌های اجرایی و مخاطرات ناشی از پروژه‌های عظیم کاسته و پیش‌بینی‌پذیری هزینه‌ها را افزایش می‌دهد.
در عین حال، اندازه کوچک این راکتورها امکان استقرار در مناطقی با محدودیت‌های جغرافیایی، زیرساختی و زیست‌محیطی را فراهم می‌کند و این ویژگی به‌ویژه برای کشورهایی با شبکه‌های انتقال محدود یا مناطق دورافتاده اهمیت حیاتی دارد.
چنین رویکردی افزون بر افزایش انعطاف‌پذیری در استقرار منابع انرژی، ریسک‌های مالی ناشی از پروژه‌های پرهزینه و زمان‌بر را کاهش داده و زمینه تنوع‌بخشی به سبد انرژی ملی را مهیا می‌سازد.
راکتورهای مدولار کوچک از منظر اقتصادی، به دلیل قابلیت استقرار تدریجی و متناسب با رشد تقاضا، ابزار کارآمدی برای مدیریت سرمایه‌گذاری محسوب می‌شوند.
سرمایه‌گذاران می‌توانند به جای صرف هزینه‌های هنگفت برای احداث یک نیروگاه عظیم، به تدریج و در قالب چندین ماژول، ظرفیت مورد نیاز را اضافه کنند.
این امکان به ویژه در بازارهای در حال توسعه که تقاضای برق به صورت پلکانی رشد می‌کند، یک مزیت استراتژیک محسوب می‌شود.
علاوه بر این، کاهش نیاز به سوخت و طولانی‌تر بودن چرخه‌های سوخت‌رسانی در حدود سه تا هفت سال و در برخی طراحی‌ها حتی تا سی سال، منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی، کاهش وابستگی به زنجیره‌های تأمین پیچیده و افزایش بهره‌وری در مقایسه با نیروگاه‌های سنتی می‌شود.
بدین ترتیب، راکتورهای مدولار کوچک نه تنها در کاهش هزینه‌های مستقیم، بلکه در بهبود شاخص‌های کلان اقتصادی حوزه انرژی نیز نقشی مؤثر ایفا می‌کنند.
کاربردها و اهمیت در توسعه پایدار
راکتورهای مدولار کوچک علاوه بر تولید برق، قابلیت‌های چندمنظوره‌ای از جمله تأمین بخار صنعتی برای صنایع شیمیایی و پالایشگاهی، شیرین‌سازی آب در مناطق خشک و کم‌آب و سامانه‌های گرمایش شهری در شهرهای سردسیر را دارند.
این قابلیت‌های گسترده موجب می‌شود تا این فناوری نه تنها به‌عنوان یک منبع تولید برق، بلکه به‌عنوان ابزاری راهبردی برای تحقق سیاست‌های کلان امنیت انرژی و توسعه مطرح گردد.
در کشورهایی که به دنبال تنوع‌بخشی به سبد انرژی و کاهش وابستگی به منابع فسیلی هستند، این راکتورها می‌توانند جایگاه ویژه‌ای بیابند و به‌ویژه در صنایع انرژی‌بر همچون فولاد، سیمان و پتروشیمی نقش‌آفرین باشند.
راکتورهای مدولار کوچک قادرند در مناطقی با دسترسی محدود به شبکه برق، به صورت مستقل یا در قالب یک ترکیب مکمل با منابع تجدیدپذیر، راه‌حل عملی برای تأمین پایدار انرژی پاک فراهم سازند.
نمونه برجسته این رویکرد، ریزراکتورها (Microreactors) با توان تولید کمتر از ۱۰ مگاوات هستند که به‌طور خاص برای مناطق دورافتاده، پایگاه‌های نظامی، پروژه‌های معدنی و شرایط اضطراری طراحی شده‌اند و می‌توانند جایگزین مولدهای دیزلی پرهزینه و آلاینده شوند.
افزون بر این، استفاده از ریزراکتورها در پروژه‌های زیرساختی مرزی و جزایر دورافتاده نیز می‌تواند امنیت انرژی ملی را تقویت کرده و هزینه‌های واردات سوخت‌های فسیلی را به شدت کاهش دهد.
راکتورهای مدولار کوچک از منظر زیست‌محیطی، به سامانه‌های ایمنی غیرفعال و ویژگی‌های طراحی ساده‌تر، سطح ایمنی بالاتری نسبت به نیروگاه‌های متداول ایجاد می‌کند.
این سامانه‌ها بر پدیده‌های طبیعی همچون جابجایی حرارت از طریق همرفت یا استفاده از نیروی جاذبه متکی هستند و در بسیاری موارد بدون نیاز به دخالت انسانی یا منابع انرژی خارجی عمل می‌کنند.
این نوع طراحی احتمال بروز رخدادهای خطرناک را کاهش داده و در نتیجه، پذیرش اجتماعی و مشروعیت سیاسی این فناوری را افزایش می‌دهد، به‌ویژه در جوامعی که حساسیت بالایی نسبت به مخاطرات هسته‌ای دارند.
چالش‌های اقتصادی و فنی
اگرچه مزایای فنی و اقتصادی راکتورهای مدولار کوچک چشمگیر هستند، اما چالش‌های مهمی نیز پیش روی توسعه آن‌ها قرار دارد.
نخستین و شاید اساسی‌ترین چالش، اثبات رقابت‌پذیری اقتصادی در مقیاس عملیاتی است.
اگرچه هزینه سرمایه‌گذاری اولیه هر واحد نسبت به نیروگاه‌های بزرگ کمتر برآورد می‌شود، اما به دلیل مقیاس کوچک‌تر و ظرفیت محدود تولید، هزینه نهایی هر کیلووات ساعت برق در برخی ارزیابی‌ها بالاتر از نیروگاه‌های متداول گزارش شده است.
تحقق صرفه‌های مقیاس در این فناوری نیازمند تولید انبوه ماژول‌ها، استانداردسازی طراحی‌ها و استقرار تدریجی چندین واحد در یک سایت است تا هزینه‌های سرشکن کاهش یابد.
با این حال، این موضوع هنوز در عمل و از طریق پروژه‌های تجاری بزرگ‌مقیاس به‌طور کامل اثبات نشده و نیازمند تحلیل‌های اقتصادی دقیق، مطالعات هزینه-فایده و تجربه‌های میدانی بیشتر است.
از سوی دیگر، چالش‌های فنی و حقوقی مرتبط با فرآیند صدور مجوزها، انطباق با استانداردهای ایمنی بین‌المللی و پذیرش عمومی، موانع قابل‌توجه دیگر بر سر راه توسعه این فناوری نوظهور محسوب می‌شوند.
به‌ویژه آن که بسیاری از نهادهای تنظیم‌گر ملی هنوز چارچوب‌های مشخصی برای ارزیابی راکتورهای مدولار کوچک تدوین نکرده‌اند.
علاوه بر این، آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) از طریق ایجاد «پلتفرم راکتورهای مدولار کوچک و کاربردهای آن‌ها»، انتشار گزارش‌های ایمنی و تشکیل گروه‌های تخصصی نظیر «مجمع تنظیم‌گران راکتورهای مدولار کوچک» در تلاش است تا زمینه استانداردسازی و تبادل تجربیات در این حوزه را فراهم آورد.
با وجود این، مسیر توسعه این فناوری مستلزم همکاری‌های بین‌المللی گسترده، سرمایه‌گذاری بلندمدت در تحقیق و توسعه، ایجاد سازوکارهای تأمین مالی مناسب و همچنین حل مسائل پیچیده مربوط به مدیریت پسماندهای هسته‌ای و بازفرآوری سوخت است.
همچنین ایجاد اعتماد اجتماعی و اقناع افکار عمومی نسبت به ایمنی و کارآمدی راکتورهای مدولار کوچک از دیگر الزامات حیاتی برای موفقیت این فناوری در سطح ملی و بین‌المللی به شمار می‌آید.
وضعیت توسعه جهانی
تا سال ۲۰۲۵ بیش از ۸۰ طرح تجاری و پژوهشی در حوزه راکتورهای مدولار کوچک در کشورهای مختلف جهان در دست توسعه قرار داشته است که دامنه‌ای از طراحی‌های مفهومی تا پروژه‌های نیمه‌صنعتی را شامل می‌شوند.
از جمله شاخص‌ترین نمونه‌ها می‌توان به نیروگاه شناور «آکادمیک لومنوسوف» روسیه اشاره کرد که در سال ۲۰۲۰ وارد بهره‌برداری شد و با دو راکتور ۳۵ مگاواتی توانست الگوی عملی جدیدی از استفاده دریایی و منطقه‌ای از راکتورهای مدولار کوچک ارائه دهد.
افزون بر این، کشورهای آرژانتین با پروژه «CAREM»، کانادا با طرح‌های شرکت‌های «NuScale» و «Terrestrial Energy»، چین با پروژه‌های «ACP100» و «HTR-PM»، کره جنوبی با «SMART» و ایالات متحده با برنامه‌های «NuScale Power» و طرح‌های چند شرکت دیگر، هر یک برنامه‌های متعددی را در مراحل طراحی، اخذ مجوز یا ساخت پیگیری می‌کنند.
به زعم بسیاری از کارشناسان، این گستره فعالیت‌ها نشان می‌دهد که راکتورهای مدولار کوچک به تدریج در حال تبدیل شدن به بخشی جدایی‌ناپذیر از سبد انرژی جهانی هستند و می‌توانند در آینده نزدیک از سطح پروژه‌های آزمایشی فراتر رفته و به جایگاه تجاری و عملیاتی پایدار دست یابند.
جمع‌بندی
راکتورهای مدولار کوچک با ترکیب ویژگی‌های فنی نوآورانه، انعطاف‌پذیری در استقرار و ظرفیت پاسخگویی به نیازهای متنوع، می‌توانند نقشی محوری در آینده انرژی ایفا کنند.
با این حال، موفقیت این فناوری تنها در گرو رفع چالش‌های اقتصادی و استانداردسازی فنی نیست، بلکه مستلزم ایجاد چارچوب‌های حقوقی شفاف، طراحی سازوکارهای مالی پایدار و ارتقای توان بومی‌سازی فناوری نیز هست.
آنچه مسلم است، راکتورهای مدولار کوچک نه تنها امکان کاهش هزینه‌های بلندمدت و ارتقای امنیت انرژی را فراهم می‌آورند، بلکه در تحقق اهداف توسعه پایدار، گذار به اقتصاد کم‌کربن و ارتقای تاب‌آوری زیرساخت‌های ملی نیز سهم بسزایی خواهند داشت.
در نهایت، به نظر می‌رسد که آینده‌پژوهی در این حوزه مستلزم سرمایه‌گذاری هدفمند در پژوهش‌های پیشرفته، حمایت سیاستی هوشمندانه، توسعه همکاری‌های بین‌المللی و ایجاد شبکه‌های نوآوری مشترک است تا این فناوری بتواند جایگاه خود را در نظام انرژی جهانی تثبیت کرده و به‌عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر از معماری انرژی آینده شناخته شود.