رآکتور اراک با سند بازطراحی چگونه می‌شود؟

جوان: انتشار سند بازسازي رآكتور اراك از سوي كشورهاي عضو 5+1 و ايران گامي مهم در مسير اجراي برجام محسوب مي‌شود، به گونه‌اي که در نامه مقام معظم رهبري و شروط ايشان براي باز طراحي رآكتور اراك يكي از شروط بسيار مهم انعقاد يك سند رسمي براي اين پروسه قبل از خارج شدن قلب اين تأسيسات بود.

با اين حال انتشار خبر امضاي اين تفاهمنامه سؤالات مهمي را مطرح مي‌كند كه قرار است، چه اتفاقي در اين رآكتور روي دهد و اساساً چه پروسه‌اي در اين باره طي خواهد شد.

چرا اراك نقطه حساس شد

رآكتور اراك يكي از گلوگاه‌هاي حساسي به شمار مي‌آيد كه حل و فصل مسائل پيرامون آن توانست مذاكرات ايران و كشورهاي 5+1 را به توافق نهايي نزديك كند. اينكه چرا اين سايت هسته‌اي به يكي از نقاط ثقل مسئله هسته‌اي ايران تبديل شد، ابراز نگراني كشورهاي غربي است كه مدعي هستند مي‌توان از پلوتونيوم توليد شده در اين رآكتور براي ساخت بمب هسته‌اي استفاده كرد.

براساس اعلام مؤسسه علوم و امنيت بين‌الملل امريكا، رآكتور آب سنگين اراك در صورت درست عمل كردن سالانه مي‌تواند حدود ۹ كيلوگرم پلوتونيوم توليد كند كه براي ساخت دو بمب هسته‌اي كافي است. از اين‌رو كارشناسان از ايران مي‌خواهند كه براي دستيابي به يك توافق جامع نهايي اين حجم از پلوتونيوم را كاهش دهد.

از همين رو بود كه جيم والش، پژوهشگر مؤسسه تكنولوژي ماساچوست نيز در اين باره گفت: «راه‌هاي مختلفي وجود دارد كه مي‌تواند به ايران اجازه دهد با حفظ رضايت غرب مبني بر اينكه اهداف نظامي را دنبال نمي‌كند، رآكتور آب سنگين اراك را فعال نگه دارد. اين راه‌ها عبارتند از كاهش ظرفيت مگاواتي اين نيروگاه و تغيير چگونگي سوخت‌گيري كردن.

در نهايت ايران تصميم گرفت تا با ايجاد تغييراتي در قلب رآكتور اراك برخي نگراني‌هاي كشورهاي غربي را در خصوص رآكتور اراك رفع كند تا بهانه‌هاي كشورهاي غربي برطرف شود، البته بحث توليد پلوتونيوم براي ساخت بمب، موضوعي است كه بارها و بارها از سوي مسئولان دستگاه سياست خارجي كشور تكذيب شد، به گونه‌اي كه علي اكبر صالحي به صراحت اعلام كرد، ايران هيچ گونه تأسيسات فرآوري پلوتونيوم را در داخل ايجاد نكرده است.

وي در اين باره مي‌گويد: براي جداسازي پلوتونيوم بايد كارخانه‌بازفرآوري داشت. ما در حد تحقيقات، سال‌ها پيش بازفرآوري را انجام داديم اما بعد آن را جمع كرديم و كنار گذاشتيم و اين را به آژانس هم اعلام كرديم و الان اساساً ايران فعاليت و كارخانه بازفرآوري ندارد.

رآكتور اراك چگونه كار مي‌كند

طبق گزارشي كه ايران در سال ۲۰۰۳ تسليم آژانس بين‌المللي انرژي اتمي كرد، رآكتور آب سنگين اراك با نام رسمي( IR- 40) به‌عنوان جايگزيني براي رآكتور تحقيقاتي فرسوده تهران و به‌عنوان يك مركز مطالعاتي براي توليد ايزوتوپ‌هايي با كاربري صنعتي و پزشكي طراحي و احداث شده است. احتياج به رآكتورهاي تحقيقاتي، به‌واسطه توليد ايزوتوپ‌هايي نظير موليبدن ۹۹ كه نقش تعيين‌كننده‌اي در درمان سرطان دارد، از حقوق مشروع ايران به شمار مي‌رود چراكه به رغم واردات فعلي اين ماده راديواكتيو از روسيه، بخش قابل‌توجهي از آن به‌واسطه نيمه‌عمر كوتاهش (كمي بيش از دو روز) در جريان نقل و انتقالات از بين مي‌رود.

نگراني غرب از رآكتور اراك ايجاد توان توليد مستقيم پلوتونيوم ۲۳۹ به‌عنوان محصول نهايي بود و در اين ميان اگر طراحي اين رآكتور به نحوي باشد كه از سوخت اورانيوم غني‌شده با خلوص پايين يا به اختصار LEU استفاده مي‌كرد، آهنگ توليد پلوتونيوم آن هم به‌واسطه كاهش ناگزير غلظت آرام‌كننده نوتروني‌اش، به طرز قابل‌توجهي كاهش مي‌يافت و همين مسئله محوري‌ترين مسئله در حل رآكتور اراك بين ايران و غرب بوده است.

عملكرد مطلوب يك رآكتور هسته‌اي به‌معناي مديريت صحيح مسير و انرژي نوترون‌هاي آزادشده در جريان واپاشي عناصر راديواكتيو به‌كار رفته در جايگاه «سوخت» رآكتور است.

در حقيقت اتفاقي كه در رآكتورهاي هسته‌اي مي‌افتد تابش باريكه‌اي از نوترون به مواد شكافت‌پذير و سپس ادامه يافتن واپاشي اورانيوم براي توليد گرما و توليد سوخت است. در فرآيند واپاشي با جذب نوترون به ماده شكافت‌پذير، عدد اتمي سوخت افزايش يافته و بر اساس فرآيند تونل‌زني كوانتومي ماده سوختي به دو عنصر جديد تبديل شده كه حاصل آن گرما و نوترون‌هاي جديد است. اين نوترون‌ها با برخورد به ساير اتم‌ها امكان پيشرفت روند واپاشي را فراهم مي‌كنند. به طور معمول ماده‌اي كه در طبيعت بيشترين امكان به كارگيري در چنين حوزه‌اي را دارد، اورانيوم و ايزوتوپ‌هاي مختلف آن است كه از معادن آن در سطح طبيعت استخراج مي‌شود. احتمال پيشرفت و تثبيت روند واپاشي زنجيره‌اي بستگي به عوامل متعددي از جمله سرعت نوترون‌هاي آزادشده در جريان واپاشي‌ها و درصد خلوص ايزوتوپ‌هاي شكافت‌پذير در سوخت رآكتور دارد. اگر بتوان سرعت نوترون‌هاي آزادشده را به‌طور مصنوعي كاهش داد، روند واپاشي زنجيره‌اي را هم مي‌توان در حد معقولي كنترل كرد. اين كار با پُر كردن فضاي بين ميله‌هاي سوخت با ماده‌اي موسوم به «آرام‌كننده نوتروني »انجام مي‌شود.

آب سنگين نقش همين آرام‌كننده نوتروني را ايفا مي‌كند كه در رآكتورهاي ايراني مورد استفاده قرار گرفته است و تأسيسات توليدي آن در خنداب اراك مستقر شده است، با اين حال سؤال اصلي اينجاست كه چگونه قرار است، رآكتور ايراني تغيير ‌كند.

بازطراحي چگونه انجام مي‌شود

موضوع البته آنقدر فني است كه نمي‌توان به تفصيل و با جزئيات به تشريح آن پرداخت اما كليات اين طرح نشان مي‌دهد، ايران قصد دارد در تعداد ميله‌هاي سوخت سايت اراك تغيير ايجاد و مقداري اورانيوم غني‌شده به سوخت اين رآكتور اضافه كند تا در نهايت بتواند توليد پلوتونيوم رآكتور اراك را به يك‌پنجم مقدار كنوني تقليل دهد، در واقع رآكتور اراك با سوخت اورانيوم خام طراحي شده است تا اگر مشكلي در غني‌سازي به وجود آمد، رآكتور بتواند به فعاليت خود ادامه دهد.

بازطراحي يك رآكتور آب سنگين به‌طور معمول مي‌تواند از طريق كاستن از تعداد ميله‌هاي سوخت فعال در رآكتور يا تعويض قلب رآكتور و طراحي مجدد آن انجام ‌شود كه هر دوي آنها هزينه‌هايي را براي ايران به همراه دارد. كاهش تعداد ميله‌هاي سوخت، افزايش تراكم حرارتي رآكتور را به دنبال دارد كه در اين‌ صورت بايد آهنگ پمپاژ مواد خنك‌كننده در لوله‌هاي سيستم سردسازي را به همان نسبت افزايش داد؛ امري كه تعويض سيستم لوله‌كشي نيروگاه، استفاده از سيستم‌هاي نظارتي پيچيده‌تر و راهبردهاي ايمني متفاوتي نسبت به طراحي اوليه رآكتور را مي‌طلبد. از طرفي اهداف تحقيقاتي اوليه رآكتور هم مي‌تواند تحت‌الشعاع طراحي جديد آن قرار گيرد، چرا كه ماهيت فرآورده‌هاي ايزوتوپي يك رآكتور (از جمله ايزوتوپ‌هايي با مصارف پزشكي) را شار نوتروني رآكتور تعيين مي‌كند و همين بازطراحي از اين مسير مي‌تواند براي ايران بسيار پرهزينه باشد. بازطراحي رآكتورهاي آب سنگين در عين حفظ ماهيت‌شان، عملياتي نسبتاً دشوار و بر مبناي تازه‌ترين دستاوردهاي فيزيك هسته‌اي امكانپذير خواهد بود.

به‌طور كلي بازطراحي رآكتور با استفاده از عوض كردن قلب رآكتور مي‌تواند شامل يكي از اين دو گزينه يا تلفيقي از هردويشان باشد؛ كاهش غلظت ايزوتوپ‌هاي شكافت‌پذير با افزودن ناخالصي‌هايي موسوم به «سوخت پاشنده» نظير آلومينيوم خالص به سوختي با غلظت پايين براي جذب مازاد نوترون‌هاي توليدي يا اضافه كردن عناصري نظير بور، گادولينيوم يا اربيوم كه به «سم سوختني» معروف است، از پيشرفت بيش از حد واپاشي زنجيره‌اي در آن جلوگيري شود.

از آنجا كه در جدول مندرج در ضميمه مربوط به بازطراحي رآكتور اراك در متن برجام در مقابل گزينه «سم سوختني»، عبارت «بله، اگر نياز شد» آمده است، امكان اين وجود دارد كه اولويت طراحان ايراني با استفاده از يك «سم غيرسوختني» براي كنترل مازاد نوترون‌ها باشد، مثلاً مقادير اندكي آب سبك و اين مسئله بيش از پيش حسن نيت ايران را به طرف‌هاي خارجي اثبات مي‌كند. با اين وجود علي‌اكبر صالحي، رئيس سازمان انرژي اتمي ايران در گفت‌وگويي كه در پي اعلام تفاهم داشت، از طرح‌هاي مفهومي بومي‌اي براي بازطراحي رآكتور اراك سخن گفت كه بخش اعظمي از مذاكرات فني لوزان صرف اثبات امكانپذيريشان نزد طرف خارجي شده بود.

امتيازي كه در صورت عدم توجه از دست خواهد رفت

در نهايت تمام مسائل مرتبط با باز طراحي رآكتور اراك به اين نكته برمي گردد كه اين طرح اجرا شود، چراكه با خروج قلب رآكتور اراك در نهايت اين تأسيسات تا پايان بازسازي غير قابل فعال خواهد شد. حالا اين مطلب به ما نشان مي‌دهد كه در صورت عدم توجه به بحث بازسازي يك امتياز مهم براي ايران از دست خواهد رفت.