تجربة الشبكة متعددة الأغراض في الفيزياء التطبيقية

مع اكتمال بناء مفاعل NRX عام 1947، امتلكت مختبرات تشوك ريفر التابعة لشركة الطاقة الذرية الكندية (AECL) أقوى مفاعل بحثي في ​​العالم. وبينما أدت التدفقات النيوترونية الكبيرة المتوفرة في المفاعل إلى تقدم في مجالات مثل فيزياء المادة المكثفة وقياس طيف النيوترونات، أُجريت العديد من التجارب التي شملت إنتاج نظائر جديدة . وتطور مجال الطب النووي عندما أُدرك أن بعض هذه النظائر المصنعة يمكن استخدامها لتشخيص وعلاج العديد من الأمراض، وخاصة السرطانات.

أثبتت الدراسات الطبية الرائدة التي أُجريت في أواخر الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن العشرين فعالية الكوبالت-60 كنظير مشع، إذ تتميز أشعة غاما عالية الطاقة نسبيًا الناتجة عن تحلله بيتا بقدرتها على اختراق جلد المريض، وإيصال جزء كبير من الجرعة مباشرة إلى الورم. وقد ساهمت كفاءة النيوترونات العالية في تصميم مفاعل NRX المُهَدَّأ بالماء الثقيل ، بالإضافة إلى التدفق النيوتروني العالي للمفاعل، في جعل إنتاج الكوبالت-60 الطبي منخفض التكلفة نسبيًا بالنسبة لشركة AECL. فعلى سبيل المثال، بلغت تكلفة الوحدة الكاملة المستخدمة لإجراء أول علاج بالكوبالت-60 حوالي 50,000 دولار أمريكي. في المقابل، كان إنتاج كمية كافية من الراديوم (الذي كان يُستخدم سابقًا كمصدر للعلاج) لإجراء نفس العملية سيكلف 50 مليون دولار أمريكي. ^{[ 2 ]}

مع هذه البداية الواعدة، أصبحت شركة AECL موردًا عالميًا رئيسيًا للنظائر الطبية، باستخدام كل من مفاعل NRX ومفاعل NRU ، الذي بدأ تشغيله في عام 1957. ومع ذلك، مع بدء تقادم هذه المفاعلات، أصبح من الواضح أن هناك حاجة إلى منشأة جديدة لمواصلة إنتاج النظائر الطبية.

في أواخر ثمانينيات القرن العشرين، بدأت شركة الطاقة الذرية الكندية (AECL) تُقرّ بأن استمرار إنتاج النظائر المشعة سيتطلب بناء مفاعل جديد لتعويض الطاقة المفقودة نتيجة الإغلاق المُخطط له لمفاعل NRX في عام 1992، والإغلاق المُخطط له لمفاعل NRU في مطلع الألفية الجديدة. وبدأ العمل على تصميم مفاعل بديل، كان يُعرف في الأصل باسم "Maple-X10"، في أواخر ثمانينيات القرن العشرين. ^{[ 3 ]}

في إطار عملية إعادة هيكلة جرت في نفس الفترة تقريبًا، أُعيد تنظيم قسم النظائر الطبية في شركة AECL تحت اسم نوردون عام ١٩٨٨. وتوقف العمل على مشروع X10 فعليًا عند هذه النقطة. استحوذت شركة MDS على شركة نوردون عام ١٩٩١، وتم التوصل إلى اتفاق بين AECL وMDS نوردون يقضي بإنشاء منشأة جديدة مخصصة لإنتاج النظائر الطبية. ^{[ ٣ ]} وُقّع اتفاق رسمي لبدء المشروع في أغسطس ١٩٩٦. وبعد إجراء تقييم بيئي استمر عامًا كاملًا، بدأ البناء في ديسمبر ١٩٩٧. ^{[ ٤ ]}

تضمن التصميم الناتج منشأةً مزودةً بمفاعلين متطابقين، كلٌ منهما قادر على تلبية 100% من الطلب العالمي على النظائر الطبية. يعمل المفاعل الثاني بشكل أساسي كمفاعل احتياطي، لضمان عدم انقطاع إمدادات النظائر بسبب الصيانة أو عمليات الإغلاق غير المخطط لها. هذا ضروريٌّ نظرًا لطبيعة النظائر الطبية؛ إذ يتميز العديد منها بفترة نصف عمر قصيرة ، ويجب استخدامها في غضون أيام قليلة من إنتاجها. ومع استمرار العلاجات في جميع أنحاء العالم، كان توفير إمدادات متواصلة أمرًا بالغ الأهمية.

كان هناك بعض المعارضة المحلية لاستخدام اليورانيوم عالي التخصيب في المفاعل، ^{[ 5 ]} وكذلك من النشطاء في الولايات المتحدة الذين يخشون أن يقوم الإرهابيون بسرقة اليورانيوم واستخدامه في صنع قنبلة. ^{[ 6 ]}

كان من المخطط أصلاً الانتهاء من بناء المفاعلين في عامي 1999 و2000، ولكن تم الانتهاء منهما في مايو 2000. تم منح ترخيص تشغيل في أغسطس 1999 لمفاعل MAPLE I، وتم تمديده ليشمل مفاعل MAPLE II في يونيو 2000. بدأت اختبارات التشغيل على الفور، حيث حقق مفاعل MAPLE I أول تفاعل مستدام له في فبراير 2000، وتبعه مفاعل MAPLE II في أكتوبر 2003.

مع ذلك، لوحظ خلال الاختبارات أن بعض قضبان الإيقاف الطارئ في مفاعل مابل 1 قد لا تعمل في بعض الظروف الصعبة. ويُعزى هذا العطل إلى مشاكل في التصنيع والتصميم، ويرتبط بتراكم جزيئات معدنية دقيقة في غلاف قضبان التحكم، مما يعيق حركتها.

بالإضافة إلى ذلك، كشفت اختبارات لاحقة أن للمفاعلات معامل قدرة تفاعلية موجب (PCR)، وهو ما يتعارض مع توقعات النموذج، وشكّل عائقًا كبيرًا أمام تشغيلها. ^{[ 3 ]} يعني معامل القدرة الموجب أن المفاعل يصبح أكثر تفاعلية عند ارتفاع درجة حرارته؛ وفي حالة حدوث ارتفاع مفاجئ غير مخطط له في القدرة، قد يخرج هذا التصميم عن السيطرة ويؤدي إلى انصهار نووي محتمل . ^{[ 7 ]}

ونتيجةً لذلك، بُذلت جهودٌ كبيرةٌ لحلّ المشكلات العالقة، لكنّ التقدّم نحو تشغيل المفاعلات تباطأ بشكلٍ ملحوظ. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وخلال التأخير الذي دام ثماني سنواتٍ في بدء الإنتاج التجاري، تجاوزت تكلفة المشروع ميزانيته المُخصصة بشكلٍ كبير. كانت الميزانية الأصلية 140 مليون دولار، ولكن بحلول عام 2005، بلغت التكلفة 300 مليون دولار. ^{[ 3 ]} وأضافت النزاعات حول مسؤولية تجاوزات الميزانية بين شركة الطاقة الذرية الكندية (AECL) وشركة إم دي إس نوردون مزيدًا من التعقيد إلى العملية. وبعد مفاوضاتٍ مطوّلة، تحمّلت شركة الطاقة الذرية الكندية (AECL) المسؤولية الكاملة عن المفاعل في تسويةٍ. ^{[ 10 ]}

مُنح مرفق مابل تمديدًا لرخصة تشغيله في 25 أكتوبر 2007، مما يسمح بالعمليات حتى 31 أكتوبر 2011. ^{[ 11 ]} وقد توقع هذا الطلب (النهائي) أن يكون مفاعل مابل 1 جاهزًا للتشغيل في أواخر عام 2008. ^{[ 12 ]}

في 16 مايو/أيار 2008، أصدرت شركة الطاقة الذرية الفرنسية (AECL) بيانًا أعلنت فيه إنهاء برنامج MAPLE، نظرًا لعدم جدوى استكمال تشغيل المفاعلات وبدء تشغيلها. ^{[ 7 ]} وأشارت الشركة في بيانها إلى أنها ستسعى لتمديد ترخيص مفاعل NRU العامل لمواصلة إنتاج النظائر الطبية. ولم يُوضح البيان التوجه طويل الأمد الذي ستتخذه الشركة في مجال إنتاج النظائر الطبية.