تخزين البراميل الجافة

في أواخر سبعينيات وأوائل ثمانينيات القرن الماضي، تزايدت الحاجة إلى حلول تخزين بديلة في الولايات المتحدة، وذلك مع امتلاء أحواض التبريد في العديد من المفاعلات النووية بالوقود المستهلك المخزن. ونظرًا لعدم وجود منشأة تخزين نووية وطنية عاملة آنذاك، بدأت شركات الطاقة بالبحث عن خيارات لتخزين الوقود المستهلك. وقد وُجد أن التخزين في حاويات جافة خيار عملي لتخزين الوقود المستهلك، ومفضل على ترك كميات كبيرة منه في خزانات التبريد. حصلت أول منشأة تخزين جافة في الولايات المتحدة على ترخيص من هيئة التنظيم النووي الأمريكية (NRC) عام 1986 في محطة سوري للطاقة النووية بولاية فرجينيا . وكان من المتوقع افتتاح موقع يوكا ماونتن في ولاية نيفادا عام 2017. إلا أنه في  5 مارس/آذار 2009، أكد وزير الطاقة ستيفن تشو مجددًا، خلال جلسة استماع في مجلس الشيوخ، أن موقع يوكا ماونتن لم يعد خيارًا مطروحًا لتخزين نفايات المفاعلات. ^{[ 8 ]} في عام 2012، قدرت هيئة التنظيم النووي أن العديد من محطات الطاقة النووية في الولايات المتحدة ستعاني من نقص المساحة في أحواض الوقود المستهلك بحلول عام 2015، مما يستلزم إيجاد حلول تخزين بديلة. ^{[ 9 ]}

تنصّ إرشادات هيئة التنظيم النووي لعام 2008 على ضرورة تخزين الوقود لمدة خمس سنوات على الأقل في أحواض التخزين قبل نقله إلى البراميل الجافة. ويبلغ المعدل المتعارف عليه في هذا القطاع حوالي عشر سنوات. ^{[ 2 ] [ 10 ]} وتصف هيئة التنظيم النووي البراميل الجافة المستخدمة في الولايات المتحدة بأنها "مصممة لمقاومة الفيضانات والأعاصير والقذائف ودرجات الحرارة القصوى وغيرها من الظروف غير الاعتيادية". ^{[ 10 ]}

يُخزَّن الوقود المستهلك حاليًا في أنظمة حاويات جافة في عدد متزايد من مواقع محطات الطاقة، وفي منشأة مؤقتة تقع في مختبر أيداهو الوطني بالقرب من شلالات أيداهو، أيداهو . وبحلول نهاية عام 2009، كان 13856 طنًا متريًا من الوقود المستهلك التجاري - أو ما يقرب من 22٪ - مخزنًا في حاويات جافة. ^{[ 2 ]}

في تسعينيات القرن الماضي، اضطرت هيئة التنظيم النووي إلى "اتخاذ إجراءات متكررة لمعالجة اللحامات المعيبة في البراميل الجافة التي أدت إلى تشققات ومشاكل في ضمان الجودة؛ حيث تسرب الهيليوم إلى بعض البراميل، مما أدى إلى زيادة درجات الحرارة وتسبب في تسارع تآكل الوقود". ^{[ 11 ]}

مع إلغاء الميزانية الفيدرالية لمستودع نفايات يوكا ماونتن النووية في نيفادا عام 2011، بدأ تخزين المزيد من النفايات النووية في حاويات جافة. يُخزَّن العديد من هذه الحاويات في مناطق ساحلية أو بحيرية حيث تسود بيئة الهواء المالح، وقد افترض معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن التآكل في هذه البيئات قد يحدث في غضون 30 عامًا أو أقل، بينما كانت هيئة التنظيم النووي تدرس إمكانية استخدام هذه الحاويات لمدة 100 عام كما كان يأمل البعض. ^{[ 12 ]}

بحسب موقع هيئة التنظيم النووي الأمريكية (NRC) الإلكتروني، في عام 2023، لم يُظهر الوقود المستهلك المُخزّن في حاويات جافة من محطة ديابلو كانيون للطاقة النووية في كاليفورنيا أي علامات تآكل بعد أكثر من عقد من التخزين، ويبدو أنه قادر على البقاء لمدة 1800 عام قبل أن يتأثر بالتآكل. ^{[ 13 ]} ويمكن مشاهدة مقاطع فيديو للشركة، تُغطي العمليات والتعامل عن بُعد، بدءًا من تحميل الوقود الأولي وحتى إزالته وتخزينه النهائي في الحاويات الجافة، على مواقع استضافة الفيديو المختلفة. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

في كندا، يُستخدم التخزين الجاف فوق سطح الأرض. وتعمل شركة أونتاريو لتوليد الطاقة حاليًا على إنشاء منشأة تخزين جاف ^{[ 16 ]} في موقعها بدارلينجتون ، والتي ستكون مشابهة في كثير من النواحي للمرافق القائمة في محطتي بيكرينغ وبروس لتوليد الطاقة النووية . كما تُشغّل كل من محطة بوينت ليبرو لتوليد الطاقة النووية التابعة لشركة إن بي باور ومحطة جنتيلي لتوليد الطاقة النووية التابعة لشركة هيدرو-كيبيك مرافق تخزين جاف. ^{[ 17 ]}

يقع مرفق تخزين مركزي يستخدم براميل جافة في آهاوس . ^{[ 18 ]} اعتبارًا من عام 2011، كان يضم 311 برميلًا: 305 من مفاعل الثوريوم عالي الحرارة ، و3 من محطة نيكارويستهايم للطاقة النووية ، و3 من محطة غوندريمينغن للطاقة النووية . ^{[ 18 ]} قوبل نقل البراميل من غوندريمينغن إلى موقع آهاوس باحتجاجات شعبية واسعة، واتفق مشغلو محطات الطاقة والحكومة لاحقًا على وضع هذه البراميل في محطات الطاقة. ^{[ 18 ]}

كاستور ( CASTOR ) ( حاوية لتخزين ونقل المواد المشعة ) هي علامة تجارية مسجلة لحاويات جافة تُستخدم لتخزين الوقود النووي المستهلك (نوع من النفايات النووية ). تُصنّع حاويات كاستور من قبل شركة Gesellschaft für Nuklear-Service (GNS)، وهي شركة ألمانية متخصصة في تقديم الخدمات النووية.

كونستور عبارة عن حاوية تُستخدم لنقل وتخزين الوقود المستهلك والنفايات عالية الإشعاع على المدى الطويل، وهي من إنتاج شركة جي إن إس. تتكون من طبقتين داخليتين وخارجيتين من الفولاذ، تحيطان بطبقة من الخرسانة . أُجري اختبار سقوط من ارتفاع 9 أمتار لنموذج V/TC في عام 2004، وجاءت النتائج متوافقة مع التوقعات. ^{[ 19 ]}

في عام 2008، أعلن المسؤولون في محطة كوزلودوي للطاقة النووية عن نيتهم ​​استخدام 34 حاوية من حاويات CONSTOR في موقع محطة كوزلودوي للطاقة النووية قبل نهاية عام 2010. ^{[ 20 ]}

تم وضع الوقود المستهلك من محطة إيغنالينا للطاقة النووية المغلقة الآن في حاويات التخزين CASTOR و CONSTOR خلال العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. ^{[ 6 ]}

لا يُعدّ مرفق التخزين الجاف الروسي للوقود النووي المستهلك، المعروف باسم HOT-2 في مجمع التعدين الكيميائي بمدينة جيليزنوغورسك، في إقليم كراسنويارسك بسيبيريا، مرفقًا تقليديًا لتخزين الوقود النووي المستهلك (من نوعي VVER و RBMK ) في سلسلة من الحجرات. يتكون هيكل المرفق من جدران خرسانية مسلحة متجانسة وألواح علوية وسفلية، بينما تُشكّل فواصل خرسانية مسلحة حجرات التخزين الفعلية. ويتم تبريد الوقود عن طريق الحمل الحراري الطبيعي للهواء. تبلغ السعة التصميمية للمرفق 37,785 طنًا من اليورانيوم. وهو قيد الإنشاء حاليًا وفي مرحلة التشغيل التجريبي. ^{[ 21 ]}

في أوكرانيا، يستقبل مرفق تخزين جاف الوقود المستهلك من محطة زابوريزهيا للطاقة النووية ( مفاعلات VVER-1000 ) المكونة من ست وحدات منذ عام 2001، مما يجعله أقدم مرفق من نوعه في الاتحاد السوفيتي السابق. وقد صممت هذا النظام شركة ديوك إنجينيرينغ الأمريكية التي أُغلقت لاحقاً، بينما صُنعت حاويات التخزين محلياً. ^{[ 22 ]}

يجري العمل حاليًا على مشروع آخر مع شركة هولتك إنترناشونال (الأمريكية) لإنشاء منشأة لتخزين الوقود النووي المستهلك الجاف في موقع حادثة تشيرنوبيل النووية عام 1986 ( مفاعلات RBMK-1000 ). بدأ المشروع في البداية مع شركة فراماتوم (التي تُعرف حاليًا باسم أريفا ) الفرنسية، ثم توقف وأُلغي لاحقًا بسبب صعوبات فنية. تعاقدت هولتك في البداية كمقاول فرعي لتجفيف الوقود المستهلك، ثم تولت المشروع بالكامل في نهاية المطاف. ^{[ 23 ] [ 24 ]}