مصنع إعادة معالجة الأكسيد الحراري

محطة إعادة معالجة الأكسيد الحراري ، أو THORP ، هي محطة لإعادة معالجة الوقود النووي تقع في سيلافيلد في كمبريا ، إنجلترا. وتملكها هيئة إيقاف تشغيل المنشآت النووية ، وتديرها شركة سيلافيلد المحدودة ، وهي الجهة المرخصة للموقع.

أُعيدت معالجة الوقود النووي المستهلك من المفاعلات النووية لفصل اليورانيوم (96%) والبلوتونيوم (1%) عن النفايات المشعة (3%)، والتي تُعالج وتُخزن في المحطة. ثم يُتاح اليورانيوم للعملاء لتصنيعه إلى وقود جديد، ويُدمج البلوتونيوم في وقود الأكسيد المختلط .

في 14 نوفمبر/تشرين الثاني 2018، أُعلن عن انتهاء عمليات إعادة المعالجة في محطة ثورب بعد تحقيق إيرادات بلغت 9 مليارات جنيه إسترليني. وسيستمر مرفق الاستلام والتخزين (الذي يشغل ما يقارب نصف المساحة الفعلية لمحطة ثورب) في العمل حتى سبعينيات القرن الحالي لاستقبال وتخزين الوقود النووي المستهلك من أسطول مفاعلات الماء المضغوط (PWR) ومفاعلات الغاز المنشط (AGR) في المملكة المتحدة . ^{[ 1 ]} ومن المتوقع أن تبدأ عملية إيقاف التشغيل في عام 2075 تقريبًا . ^{[ 2 ]}

بين عامي 1977 و1978، أُجري تحقيق في طلبٍ قدّمته شركة "بريتيش نيوكلير فيولز" للحصول على ترخيص تخطيط مبدئي لبناء محطة جديدة لإعادة معالجة وقود الأكسيد النووي المُشعّع من المفاعلات البريطانية والأجنبية. وكان الهدف من التحقيق الإجابة على ثلاثة أسئلة:

1. هل ينبغي إعادة معالجة وقود الأكسيد من مفاعلات المملكة المتحدة في هذا البلد على الإطلاق؛ سواء في ويندسكيل أو في أي مكان آخر؟
2. وإذا كان الجواب نعم، فهل ينبغي إجراء عملية إعادة المعالجة هذه في ويندسكيل؟
3. إذا كان الجواب نعم، فهل ينبغي أن يكون حجم مصنع إعادة المعالجة ضعف الموقع المقدر المطلوب لمعالجة وقود الأكسيد في المملكة المتحدة، وأن يُستخدم من حيث الطاقة الاحتياطية لإعادة معالجة أنواع الوقود الأجنبية؟

وكانت نتيجة التحقيق هي الموافقة على إنشاء المصنع الجديد، وهو مصنع إعادة معالجة الأكسيد الحراري، في عام 1978. ^{[ 3 ]}

بدأ بناء محطة ثورب في عام 1979، واكتمل في عام 1994. ودخلت المحطة حيز التشغيل في أغسطس 1997. وبلغت تكلفة البناء 1.8 مليار جنيه إسترليني. ^{[ 4 ]}

تم قص أول قضيب وقود مشع في محطة ثورب في مارس 1994، وتلا ذلك في يناير 1995 قيام محطة الفصل الكيميائي بمعالجة محلول تغذية الوقود المشع الذي أنتجته محطة المعالجة الرئيسية في العام السابق. وبحلول أوائل عام 1998، تمت إعادة معالجة أكثر من 1400 طن من الوقود المشع في محطة ثورب، وتم رفع طاقة المحطة تدريجيًا وبنجاح إلى طاقتها التشغيلية الطبيعية طوال هذه الفترة. في ذلك الوقت، كان أداء محطة الفصل الكيميائي في ثورب ممتازًا، ولا سيما مرحلة فصل اليورانيوم عن البلوتونيوم، التي خضعت لتطوير مكثف للتعامل مع آثار التكنيتيوم، وهو أحد نواتج الانشطار، حيث حققت أداءً عامًا للفصل يتجاوز بكثير الحد الأدنى المطلوب في مخطط التدفق. مثّلت مخلفات ثورب جزءًا صغيرًا من إجمالي المخلفات من موقع سيلافيلد الأوسع. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

في 14 نوفمبر/تشرين الثاني 2018، أُعلن عن انتهاء عمليات إعادة المعالجة في محطة ثورب بعد استيفاء جميع عقود إعادة المعالجة القائمة. وقد أعادت المحطة معالجة 9331 طنًا من الوقود النووي المستهلك من 30 عميلًا في تسع دول، محققةً إيرادات بلغت 9 مليارات جنيه إسترليني. ولا يزال مرفق الاستلام والتخزين داخل محطة ثورب يعمل. ^{[ 1 ] [ 7 ]}

سيتم إيقاف تشغيل المحطة بعد عدة عقود للسماح بانخفاض مستويات الإشعاع، ومن المتوقع أن يتم ذلك بين عامي 2075 و2095. وتشير التقديرات إلى أن تكلفة إيقاف التشغيل تبلغ 4 مليارات جنيه إسترليني بأسعار عام 2018. ^{[ 4 ]}

في يناير 2025، أعلنت الحكومة أن 140 طنًا من البلوتونيوم المدني الناتج عن إعادة المعالجة، والذي كان يُعتبر في الأصل أصلًا ذا قيمة، سيتم تثبيته والتخلص منه في نهاية المطاف في منشأة للتخلص الجيولوجي ، بدلاً من استخدامه لإنتاج وقود MOX الذي تم تقييمه على أنه خيار غير اقتصادي. ^{[ 8 ]}

صُممت المخططات الكيميائية لعملية THORP لتقليل كمية المواد غير المتطايرة المضافة إلى رافينات دورة PUREX الأولى . ويتحقق ذلك جزئيًا بتجنب استخدام مركبات الحديدوز كعوامل اختزال للبلوتونيوم . في هذه المحطة، يتم الاختزال باستخدام الهيدرازين أو نترات الهيدروكسيل أمين (HAN ). تُطلق المحطة انبعاثات غازية من الكريبتون-85، وهو باعث بيتا مشع بنصف عمر يبلغ 10.7 سنوات. بدأ معهد الحماية الإشعاعية في أيرلندا (RPII) مراقبة الغلاف الجوي للكريبتون-85 على مدار 24 ساعة في عام 1993، قبل بدء تشغيل المحطة. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

يُفرم وقود الأكسيد المبرد في خلية القص، ثم يُذاب في حمض النيتريك. ويُعالج كيميائيًا قبل نقله إلى وحدة الفصل الكيميائي. تُستخدم أعمدة نبضية (HA/HS) لفصل معظم اليورانيوم والبلوتونيوم عن نواتج الانشطار مبدئيًا، وذلك بنقلها إلى طور المذيب، الذي يتكون من فوسفات ثلاثي البوتيل في الكيروسين عديم الرائحة (TBP/OK). تتم عملية النقل في عمود HA، بينما يُوفر عمود HS مزيدًا من إزالة نواتج الانشطار. بعد ذلك، يفصل عمودان نبضيان إضافيان (BS/BX) ووحدة خلط/ترسيب (1BXX) اليورانيوم والبلوتونيوم إلى تيارين منفصلين. يُختزل البلوتونيوم إلى حالة الأكسدة +3، وهي غير قابلة للذوبان في طور المذيب، لذا ينتهي به المطاف في الطور المائي الخارج من عمود 1BX.

يُكمل جهاز الخلط/الترسيب 1BXX عملية إزالة البلوتونيوم من الطور المذيب. أما عمود 1BS فيزيل أي يورانيوم متبقٍ من الطور المائي باستخدام مذيب جديد.

تقوم أعمدة النبض بتنقية البلوتونيوم، مُزيلةً نواتج الانشطار المتبقية. يُستخدم جهاز خلط/ترسيب (1C) لنقل (غسل) اليورانيوم إلى الطور المائي استعدادًا للمرحلة التالية. تتم تنقية اليورانيوم باستخدام ثلاثة أجهزة خلط/ترسيب (UP1 - UP3) مماثلة لتلك المستخدمة في محطة إعادة معالجة ماغنوكس الحالية. بعد ذلك، يتم تبخير تيارَي المنتج قبل إجراء المزيد من المعالجة. يُحوّل اليورانيوم إلى مسحوق _UO₃، بينما يُحوّل البلوتونيوم إلى مسحوق PuO₂ _ويُرسل إلى المخزن.

تم اختيار الأعمدة النبضية لتجنب خطر وقوع حادثة حرجة داخل المحطة. قد يحدث هذا إذا تجمعت كمية كافية من المواد الانشطارية لبدء تفاعل متسلسل غير متحكم فيه، مما ينتج عنه إطلاق كمية كبيرة من النيوترونات. المخاطر والآليات مفهومة جيدًا، وقد صُممت المحطة لمنع حدوث ذلك، أي أنها آمنة جوهريًا.

في 9 مايو/أيار 2005، أُعلن عن حدوث تسرب كبير لمحلول شديد الإشعاع في محطة ثورب النووية، والذي بدأ في يوليو/تموز 2004. وخلص مجلس التحقيق التابع للمجموعة النووية البريطانية إلى أن خطأً في التصميم أدى إلى التسرب، بينما أدى التهاون في المحطة إلى تأخير اكتشافه لمدة تسعة أشهر. ولم يكتشف موظفو العمليات التسرب إلا بعد أن أبلغ موظفو السلامة عن وجود اختلافات كبيرة في حسابات السوائل. وبلغ إجمالي ما تسرب 83 مترًا مكعبًا (82,966 لترًا ) من محلول حمض النيتريك الساخن من أنبوب تغذية صغير متصدع، والذي تم اكتشافه عندما أُرسلت كاميرا عن بُعد لفحص خلية تنقية التغذية في محطة ثورب في 19 أبريل/نيسان 2005. وتجمعت جميع السوائل بفعل الجاذبية في الحاوية الثانوية ، وهي عبارة عن حوض من الفولاذ المقاوم للصدأ مغمور في خرسانة مسلحة بسمك مترين ، قادرة على استيعاب 250 مترًا مكعبًا من السوائل. وقُدِّر أن المحلول المتسرب يحتوي على 20 طنًا متريًا من اليورانيوم و160 كيلوغرامًا من البلوتونيوم. تم استعادة المحلول المتسرب بأمان إلى الحاوية الرئيسية باستخدام قاذفات البخار المثبتة أصلاً. حالت مستويات الإشعاع في الخلية دون دخول البشر. انكسر الأنبوب نتيجة حركة جانبية لخزان محاسبي، يقيس الحجم بالوزن ويتحرك أفقيًا ورأسيًا أثناء العملية. كان التصميم الأصلي للخزان مزودًا بكتل تثبيت لمنع الحركة الجانبية، ولكن أُزيلت هذه الكتل لاحقًا من التصميم لأغراض الفصل الزلزالي.

صُنِّف الحادث ضمن المستوى الثالث من أصل سبعة مستويات على المقياس الدولي للحوادث النووية (INES)، وهو "حادث خطير"، نظرًا لكمية المواد المشعة التي تسربت من حاوية الاحتواء الأولية إلى الثانوية دون اكتشافها على مدى عدة أشهر. ^{[ 11 ]} وقد اعتبرت شركة BNFL في البداية أن هذه الكمية مرتفعة بشكل مفاجئ، إلا أن مواصفات المقياس كانت تقتضي ذلك. وأُدينت المجموعة النووية البريطانية بانتهاكات لوائح الصحة والسلامة عقب الحادث، وغُرِّمت بمبلغ 500,000 جنيه إسترليني. ^{[ 12 ]}

استؤنف الإنتاج في المصنع في أواخر عام 2007، لكنه توقف مرة أخرى في أوائل عام 2008 لإصلاح رافعة تحت الماء كانت تنقل الوقود لإعادة المعالجة. ^{[ 13 ]}

• دورة الوقود النووي
• اليورانيوم المعاد معالجته
• الزيت الأحمر
• المعالجة الحرارية المعدنية

مواقع إعادة المعالجة الأخرى

• موقع COGEMA لاهاي
• مصنع روكاشو لإعادة المعالجة
• مصنع إعادة معالجة وادي الغرب
• ماياك
• توكاي، إيباراكي ( حادث توكايمورا النووي )

• هيئة إيقاف تشغيل المنشآت النووية
• شركة سيلافيلد المحدودة
• مؤسسة بيلونا - موقع ممتاز للحصول على معلومات مفصلة حول سيلافيلد والقضايا البيئية المرتبطة بها.
• إغلاق وحدة نووية بعد عمليات تفتيش - بي بي سي ، 23 أبريل 2005
• تسرب إشعاعي هائل يُغلق محطة ثورب النووية - صحيفة الغارديان ، 9 مايو 2005
• تقرير لجنة التحقيق بشأن الأنابيب المتصدعة لشركة ثورب ، بي إن إف إل ، 26 مايو 2005
• يعمل مسؤولو ثورب على إعادة تأهيل منشأة إعادة معالجة المواد النووية في المملكة المتحدة - مؤسسة بيلونا ، 7 يوليو 2005
• صدر تقرير لجنة التحقيق في قضية ثورب - مجلة الهندسة النووية الدولية ، 27 يوليو 2005
• إيقاف موظفين نوويين عن العمل بسبب تسريب - بي بي سي ، 4 أغسطس 2005
• ضغط العمل يُؤدي إلى تأخير إعادة افتتاح ثورب - نيوز آند ستار ، 11 نوفمبر 2005
• تسرب سائل مشع في خلية تصفية التغذية في مشروع ثورب التابع لشركة بي إن جي في سيلافيلد، مراجعة للجوانب الإدارية والفنية للعطل وتداعياته على مستقبل مشروع ثورب ، جون لارج ، 13 أبريل 2006 - يتضمن رسومات بيانية
• الموافقة على إعادة تشغيل محطة ثورب النووية - مجلة الهندسة النووية الدولية ، 17 يناير 2007
• نادي الثقافة - الهندسة النووية الدولية ، 25 أبريل 2007
• تقرير هيئة الصحة والسلامة المهنية بشأن تسريب برنامج THORP
• النطق بالحكم على المجموعة النووية البريطانية بشأن حادثة محطة ثورب النووية ، القاضي أوبنشو، 16 أكتوبر 2006