يتطلب إنشاء وتشغيل محطات الفصل المتعددة المراحل، حيث يتم فيها تخصيب اليورانيوم لمحطات الطاقة النووية، استثمارات ضخمة. وقد أظهر المتخصصون من الجامعة الوطنية للأبحاث النووية “ميفي” في حساباتهم أيا من معايير الكفاءة المستخدمة في تصميم هذه المصانع يمكن أن يقلل من تكلفة بنائها.
أظهر الباحثون من الجامعة الوطنية للأبحاث النووية، أنه لدى حساب هيكل معامل الفصل لتخصيب اليورانيوم فإنه ينبغي النظر في الحد الأدنى لمحطات الفصل، أجهزة الطرد المركزي الغازية المتتالية كمعيار الكفاءة المثلى بدلا من الحد الأدنى من المادة المستخدمة التي تمر عبر أجهزة الطرد المركزي.
ووفقا للخبراء ستكون وحدة الفصل المصممة في ظل هذه الظروف أقل تكلفة.
وتتطلب الحاجة إلى توفير الوقود للمفاعلات النووية على أساس اليورانيوم المنخفض التخصيب، إنتاجه على نطاق واسع. ففي روسيا، يتم تخصيب اليورانيوم في محطات فصل متعددة المراحل — سلسلة متتالية تحتوي على الآلاف من أجهزة الطرد المركزي الغازية.
ويعتبر بناء وتشغيل مثل هذه المصانع مكلف جدا، لذا فإن البحث عن طرق لتحسين عملها مهمة في غاية الأهمية. ويعتقد أنه عند إجراء دراسات لتقييم المؤشرات المثلى للمراحل التسلسلية لأجهزة الطرد المركزي الغازية، من الضروري أن نأخذ بعين الاعتبار “حدود تطبيق” المعايير المستخدمة.
وقد قام الباحثون من الجامعة الوطنية للأبحاث النووية بمقارنة بين خصائص السلسلة المتتالية، التي تم تحسينها وفق معايير الحد الأدنى من عدد عناصر الفصل وكذلك الحد الأدنى للمادة المستخدمة (سادس فلوريد اليورانيوم)، التي تمر عبر جميع أجهزة الطرد المركزي بالنسبة لوحدة زمن (إجمالي تدفق طاقة مراحل الانفصال). في هذه الحالة فإن المؤشرات، أنظمة عمل أجهزة الطرد المركزي لم تكن واحدة في كل مرحلة من المراحل. وبحسب قول الباحثين فإن الحد الأدنى من وحدة الاستهلاك في جميع الحالات يلبي السلسلة المتتالية التي لديها الحد الأدنى الممكن من عدد عناصر الفصل/ أجهزة الطرد المركزي الغازية.
وقد بين الباحثون أنه وفي ظل ظروف التحسين من حيث حجم التدفق الكلي فإن المؤشرات التي تم تحديدها للسلسلة المتتالية لا تلبي الحد الأدنى لعدد أجهزة الطرد المركزي. ومن هنا نستنتج أنه عند وجود مؤشرات مختلفة لأجهزة الطرد المركزي في مراحل السلسلة متتالية لا يمكن لأحد أن يستخدم مثل هذا المعيار في التحديث.
وهذه الطريقة مبررة في حالة خاصة، عندما تعمل جميع أجهزة الطرد المركزي في جميع مراحل سلسلة الفصل ضمن نظام موحد. وهذا يعني عملياً بأن جهاز الفصل الذي تم تصميمه في ظل هذه الظروف سيكون أكثر تكلفة.
وقد أكد أندريه سميرنوف أحد معدي هذه الدراسة الدكتور المساعد في قسم الفيزياء الجزيئية للجامعة الوطنية للأبحاث النووية قائلاً: “من المهم أن نشير إلى أن جميع الاستنتاجات التي تم التوصل إليها في هذا العمل ليست فقط لتخصيب اليورانيوم الخاصة بمحطات الطاقة النووية، ولكن أيضاً لفصل شوائب النظائر من العناصر الكيميائية الأخرى”.
وبحسب رأيه فإن استخدام معايير غير صحيحة من أجل حل مشاكل محددة يمكن أن يؤدي إلى عدم التوصل لأفضل مؤشرات معدات الفصل/ المصنع الذي ينتج هذا النوع من المنتجات ذات النظائر. إذا ما أخذنا بعين الاعتبار أن سعر النظائر باهظ بما فيه الكفاية فإن أي فقدان في عامل الكفاءة لمثل هذه المعدات حتى ولو كانت أجزاء من المئة يمكن أن تؤدي إلى ارتفاع ملحوظ في أسعار المنتجات.
ولدى تنفيذ العمل، الذي تم نشر نتائجه في مجلة “الهندسة والتكنولوجيا النووية” واستخدم الباحثون أحدث الإنجازات لنظرية السلسلة المتتالية الخاصة لفصل شوائب النظائر، علماً أنه استخدمت ما تم التوصل إليه في الجامعة الوطنية للأبحاث النووية من تقنيات عددية لتحسين مؤشرات معدات السلسلة المتتالية.
