مفاعل مصر البحثي

 

مقدمة :
أفتتح الرئيس محمد حسني مبارك وضيفه الكبير كارلوس منعم مفاعل مصر البحثي الثاني متعدد الأغراض في فبراير عام 1998 وكذلك وحدة تصنيع الوقود النووي اللازم لتشغيل المفاعل علي مساحة 1300 فدان. والمفاعل الجديد هو ثمرة تعاون بين مصر والأرجنتين وقدرته22 ميجاوات أي يزيد 11 مرة قدرة المفاعل البحثي الأول الذي تم تشغيله في يوليو عام 1961 في حضور الرئــيـس جمال عبد الناصر. والمفاعل الجديد هو مفاعل  متعدد الأغراض (MPR) والذى أقيم فى أنشاص غرب القاهرة وهو مفاعل عال الفيض النيوتروني و مجهز بإمكانيات متقدمة لإنتاج النظائر والمصادر المشعة والعلاج بالنيوترونات الذي يعتبر نظام علاجي حديث. المفاعل مجهز أيضا بمرافق لاختبار وتطوير الوقود النووي ومعالجة بللورات السيليكون بالنيوترونات لإكسابها خواص إلكترونية جديدة .

رأس الصفحة

أهداف إقامة المفاعل :

 - إنتاج النظائر المشعة للتطبيقات الطبية والزراعية والصناعية .
- إنتاج مصادر الكوبالت الإشعاعية واسعة الاستخدام فى تكنولوجيا التشعيع النووى .
- اختبارات الوقود النووى ومواد المفاعلات وعلوم المواد.
- إعداد السيليكون بالخواص المناسبة للتطبيقات فى الصناعات الإلكترونية وإنتاج الطاقة الشمسية .
- إجراء بحوث فيزياء النيوترونات الباردة والتصوير النيوترونى والإشعاعى .
- إجراء بحوث هندسة المفاعلات ومحاكاة مفاعلات القوى النووية .
- العلاج بالنيوترونات .

رأس الصفحة

 السمات الرئيسية للمفاعل :

- المفاعل من نوع الحوض المفتوح المبرد والمهدأ بالماء الخفيف وقدرته 22 ميجاوات .
- متوسط الفيض النيوترونى الحرارى 8.1×¹³10 نيوترون/ سم2. ث . والفيض النيوترونى الحرارى الأقصى :  2.7 × 10 ¹⁴ نيوترون/سم2 . ث .

 - يتصل المفاعل بمبنى مستقل ( بيت النيوترونات الباردة ) من خلال نفق طويل يحتوى على الدليل النيوترونى

- وعاء المفاعل الرئيسى الذى يحتوى على القلب قطره 4.5 م وارتفاعه 12 م . أما الوعاء المساعد الذى يحفظ به الوقود المستهلك فقطره 3.5 م وارتفاعه 8 م . وهما مصنوعان من الصلب غير القابل للصدئ لمقاومة التآكل من مياه التبريد .

 - يحتوى قلب المفاعل على ثلاثين موضعاً للوقود وتسهيلات الاختبارات الأخرى . وهو محاط بمدخنة من ألواح سبيكة الزركون المقاومة للتآكل والتى ترتفع إلى مستوى عال فوق القلب . وهى مهمة فى توجيه مياه التبريد لقلب المفاعل وحمايته فى حالة فقد مياه حوض المفاعل خلال أي حادث .
 

- وحدات الوقود النووية مصنعة من اليورانيوم منخفض الإثراء ( 19.79 % يورانيوم 235 ) ومغلفة برقائق من سبيكة الألومنيوم المقاومة للتآكل .
- تحتوى كل وحدة وقود على 19 لوحاً سمك الواحد 1.5 مم والمسافة بين كل اثنين منها( قنوات التبريد ) 2.7 مم.
- القلب محاط بعواكس البريليوم التى تعكس النيوترونات .
- يتم التحكم فى تشغيل المفاعل بواسطة ستة ألواح ( مصنوعة من سبيكة الفضة - أنديوم - كادميوم)   تعمل من خلال آلية دقيقة قائمة أسفل حوض المفاعل .

رأس الصفحة

المنظومــــــات :

 أولاً : منظومة التبريد
 تتم إزالة الحرارة الناتجة عن تشغيل المفاعل بثلاث منظومات للتبريد عالية الكفاءة والقدرة طبقاً للمعايير النووية وتتوفر بها قدرة احتياطية للضخ بما يكفى للتشغيل العادى وتحت الظروف الطارئة مع هوامش الأمان المناسبة :

ا-التبريد الأولى
 ويضمن التبريد الكامل لقلب المفاعل . ويبلغ معدل سريان مياه التبريد فى هذا النظام 2000م3/ ساعة تدفع من أسفل إلى أعلى .

ب- تبريد الحوض
ويكفل إزالة الحرارة المتولدة خارج قلب المفاعل (العواكس النيوترونية وغيرها) . ويبلغ معدل سريان مياه التبريد 100 م3/ ساعة . وتدفع المياه من أعلى إلى أسفل.

ج- التبريد الثانوى 
وتتم فيه إزالة حرارة المبادلات الحرارية الخاصة بالمنظومتين الأولتين .
وتكفل هذه المنظومات الثلاث الأمان الكامل لإزالة الحرارة من المفاعل عند التشغيل العادى والظروف الطارئة .

- وجدير بالذكر أن قلب المفاعل يستقر على عمق يزيد على 10 م تحت بحيرة من الماء حجمها يزيد على 160 م3 فى وعاء المفاعل الرئيسى .وتجرى معالجة مياه التبريد طبقاً للمواصفات النووية التى تكفل تدنى الجرعات الإشعاعية عند سطح الماء إلى الحدود الآمنة . كما تكفل منع تآكل الوعاء وغلاف وحدات الوقود وتلوث دوائر التبريد . وتقع كل وصلات الأنابيب إلى وعاء المفاعل على مستوى أعلى من مستوى قلب المفاعل مع توفر وسائل منع تصريف مياه الوعاء فى حالة حوادث فقد المبرد . كما تتوفر صمامات عدم الارتجاع فى دوائر تبريد القلب والحوض للسماح بالتدوير التلقائى للمياه.
 

ثانياً : منظومة إدارة النفايات :
تم تخزين عناصر الوقود المستهلك ( التى تم حرقها فى قلب المفاعل ) فى صناديق فى الوعاء المساعد للمفاعل . وتضمن منظومة التبريد بقاء عناصر الوقود المستهلك دون تلف .
 

 وهناك منظومة دقيقة لإدارة المخلفات المشعة  السائلة الناتجة عن مختلف منظومات تشغيل المفاعل يشمل تصنيفها وجمعها والتخزين المؤقت لها . كذلك التسهيلات التى تكفى للتخزين فى حالة الحاجة إلى التصريف الكامل لمياه الوعاء الرئيسى والوعاء المساعد . وتسمح تسهيلاتالتخزين الواقعة فى الطابق السفلى من المفاعل بانحلال النفايات المشعة السائلة . كما أن هناك أحواض أخرى لتخزين الراتنجات المشعة المستهلكة و التى تستخدم فى تنقية مياه المفاعل . وتتميز هذه الخزانات بنظام الحائط المزدوج وهى مزودة بوسائل الاكتشاف الفورى لأي تسرب.

 ويتم تخزين النفايات الناتجة من الخلايا الحارة ومن معامل الكيمياء الإشعاعية فى خزانات خاصة.
 

ثالثاً : منظومة الإشراف والتحكم :
تعمل هذه المنظومة بالحاسب الآلى . وتعطى المعلومات عن حالة المفاعل للمشغلين فى غرف التحكم الرئيسية والثانوية وكذلك غرف التدريب ومراكز الإشراف الرئيسية ومتابعة جميع هذه العمليات وتمكن المشغل من قراءة كل بيانات المفاعل ( حوالى ألف إشارة ) ذات العلاقة بعمليات القياس النووى وغير النووى وكذلك عمليات الوقاية الإشعاعية .

 كما تتيح هذه المنظومة التحكم فى قدرة المفاعل والعمليات المختلفة وكذلك أنشوطات الحرارة العالية والضغط العالى وإنزال قضبان التحكم . وتشمل هذه المنظومات:- إطلاق نظام الإنذار - التحكم فى المفاعل – توصيل واستدعاء البيانات إلى جانب تسجيل الوقائع و ضبط قدرة المفاعل .

رابعاً : منظومة حماية المفاعل:
تراقب هذه المنظومة المتغيرات فى : الحالة النيوترونية - الهيدروليكا الحرارية - الوقاية الإشعاعية - الحالة السيزمية - إتاحية المفاعل .
وتتميز المنظومة باحتوائها على ثلاث قنوات مستقلة للقياس لكل متغير له علاقة بأمان المفاعل .

ولكل من هذه القنوات مجسات الاستشعار والدوائر الخاصة بها بما يمكن من الإيقاف الآمن لتشغيل المفاعل عند الحاجة .

رأس الصفحة

تطبيقات المفاعـل :

  يشمل المفاعل تسهيلات متعددة للبحوث والتطوير وإنتاج النظائر المشعة فى مجالات متعددة :

1.  تطبيقات قنوات النيترونات
هناك قناتان مماسيتان وثلاث قنوات نصف قطرية تتفرع من وعاء المفاعل لاستخدامات الأشعة النيوترونية . وتتجه إحدى هاتين القناتين خلال نفق إلى مبنى بيت النيوترونات . ويستخدم دليل نيوترونى لإرسال الأشعة النيوترونية إلى مختلف أدوات القياس فى مبنى بيت النيوترونات . وهناك عمود حرارى مملوء بالجرافيت يغطى إحدى جوانب قلب المفاعل ينتهى فى قناة نصف قطرية تؤدى إلى غرفة للعلاج والتصوير النيوترونى .

2. إنتاج النظائر
توضع العينات المطلوب تنشيطها إما خلال قلب المفاعل أو حوله . وتنقل العينات من قلب المفاعل خلال غرفة الانتقال الحرة إلى التحميل . وفى التحميل توضع العينات فى أوانى مدرعة حيث تكون جاهزة للنقل خارج مبنى المفاعل . وهناك أيضاً خلية حارة مصنوعة من الرصاص ومزودة بصندوق محكم حيث يتم فتح العلب المشعة قبل معالجتها لإنتاج النظائر المشعة .

3. إنتاج مصادر الكوبالت 60 المشع
يمكن إنتاج وحدات الكوبالت 60 المشع بقدرة 50 ألف كورى فى قلب المفاعل . وهذه المصادر الجامية واسعة الاستخدام فى الأغراض الطبية . 
ويحتوى المفاعل على غرفة حارة قادرة على تجهيز مصادر الكوبالت 60 المغلقة . كما أن هناك وسائل لتداول هذه المصادر عالية الإشعاع .

4. علوم المواد
هناك غرفة حارة بالمفاعل ( أعلى الحوض ) المساعد تحتوى على معدات اختبار المواد . ويمكن نقل العينات بسهولة من أماكن التشعيع فى المفاعل إلى هذه الغرفة .

5. التحليل بالتنشيط الإشعاعى  
هناك نظامان للنقل الهوائى لإتاحة النقل الآمن والسريع للكبسولات بين قلب المفاعل ومعامل الكيمياء الإشعاعية الملحقة بالمبنى. وهو ما يتلاءم تماماً مع منظومات التحليل بالتنشيط النيوترونى .
 

رأس الصفحة

مصنع الوقود النووى الملحق بالمفاعل :

يتم فى هذا المصنع إنتاج الوقود النووى اللازم لتشغيل المفاعل . والمادة الأولية المستخدمة لإنتاج الوقود هي غاز سادس فلوريد اليورانيومUF₆  المثرى بنسبة 19.75 % وترد إلى المصنع فى اسطوانات معدنية خاصة . ويتم تحويل الغاز إلى مسحوق ثانى أكسيد اليورانيوم UO₂  بعد معاملته بالنشادر والماء فى مفاعل كيميائى خاص . وتتبع ذلك عمليات الترشيح والتجفيف ومعالجة حبيبات أكسيد اليورانيوم حرارياً . ثم يخلط بمسحوق معدن الألومنيوم ويكبس تحت ضغط 4.5 طن / سم2 وتعبأ المكبوسات داخل أغلفة من سبيكة الألومنيوم رقم 6061 ويتم إغلاقها بلحام دائرى كامل .

وجدير بالذكر أن العمليات سالفة الذكر تجرى بتقنيات خاصة تكفل منع تسرب المواد المشعة إلى البيئة . ويتبع ذلك درفلة الأغلفة المذكورة على أربعة مراحل تتخللها عمليات المعالجة الحرارية حتى تصبح ألواحاً بسمك 1.5 مم تقريباً يتم تجميع كل 19 منها على هيكل من الألومنيوم لتكوين وحدة الوقود النووى . وتبلغ كمية اليورانيوم داخل كل وحدة وقود 2 كجم تقريباً . ويتسع قلب المفاعل لثلاثين وحدة وقود . يتم استبدال اثنتين منها كل شهر تقريباً . وهى الطاقة الإنتاجية لهذا المصنع التى تكفى التشغيل المستمر للمفاعل . أي إنتاج حوالى وحدتين من الوقود فى الشهر

رأس الصفحة

- الأمان الاشعاعى النووى فى مصر:

التسرب الإشعاعى قد يحدث إما من خارج مصر أو داخلها .

التسرب الإشعاعى من الخارج :

1-  تهريب المواد المشعة ( السيزيوم ) والمواد النووية ( اليورانيوم ) عبر المداخل البرية والبحرية للبلاد illicit trafficking of nuclear materials and radioactive sources  .

2- السحابة الإشعاعية الناتجة من الحوادث النووية وتجارب الأسلحة النووية خارج البلاد .

التسرب الإشعاعى من الداخل :

1- المخلفات الناتجة من استخدام النظائر المشعة فى المستشفيات والمصانع والمعامل وفى مجال الزراعة .

2- دفن النفايات النووية ومن أخطرها مادة البلوتونيوم وعمر النصف له 240 ألف سنة بالإضافة إلى عنصر اليود المشع والذى يترسب فى الغدة الدرقية وعنصر الاسترنشيوم والسيزيوم وهى تترسب فى العضلات والعظام لتسبب مرض السرطان .

3-  نقل المواد المشعة والمواد النووية .

4- الحوادث الإشعاعية .

رأس الصفحة

ما هى الإجراءات الأمنية فى مصر ؟

أولاً : أنشئ عام 1984 مركز الأمان النووى والرقابة الإشعاعية وهو واحد من أربع مراكز داخل هيئة الطاقة الذرية ويقوم المركز بالمهام الآتية :

1-  الرقابة على منشآت الهيئة من مفاعلات ومعجلات وكذلك الأنشطة النووية الخاصة بإصدار تراخيص للمواقع التى تتفاعل مع الإشعاع من حيث أماكن الإنشاء وطرق التشغيل والعاملين بها ( رقابة إشعاعية ) .

2-  عمليات التكهين لأى منشأة أو معدات انتهى عمرها الافتراضى .

3- الإشراف على مقبرة النفايات المشعة فى إنشاص التى تخص جميع النفايات الناتجة من الداخل مثل مخلفات المستشفيات والمصانع والبترول ومعامل التحاليل .

4- وضع خطة للطوارئ الإشعاعية من خلال الشبكة القومية للرصد الإشعاعى وقد أنشئت عام 1990 وتضم 84 محطة للرصد الإشعاعى على مستوى الجمهورية . توجد منها 21 محطة فى سيناء موزعة فى كل من رفح والكانتولا والعوجة وطابا ونويبع وشرم الشيخ .

وهذه المحطات تعمل على مدى 24 ساعة فى اليوم وتقوم برصد التلوث الإشعاعى فى الهواء أو المياه أو الآبار الجوفية على عمق 2000 متر تحت الأرض . وهذه المحطات ترتبط بالمركز من خلال غرفة التحكم لتسجيل القياسات ومتابعتها كل 15 دقيقة . ومهمة هذه المحطة قياس المستويات الإشعاعية وذلك لرصد أى زيادة فى هذه المستويات عن الخلفية الإشعاعية وتحديد مكانها ليتم التفاعل معها بالإجراءات الوقائية اللازمة وهى :

أ‌-  تحرك السيارات المجهزة بمعامل متنقلة إلى المكان الذى تم تحديده لأخذ عينات من التربة والمياه والنبات الموجودة فى المكان لإجراء التحاليل وقياسات المستوى الإشعاعى .

ب‌- فى حالة ثبوت أى تسرب إشعاعى خارج حدود الأمان يتم تطبيق الإجراءات الوقائية وهى : منع الإقتراب من مصدر الإشعاع والامتناع عن أكل أية ثمار توجد بالقرب منه فضلاً عن إخطار الوكالة الدولية للطاقة الذرية للمعاونة فى معالجة الأماكن إذا كانت الامكانيات المحلية غير كافية .

ثانياً : تم فى عام 2004 تأمين بوابات مصر البرية الشرقية والغربية ( رفح ، طابا ، السلوم ، العوجة ) ضد أى تسرب إشعاعى خارجى وذلك بتركيب أجهزة الرصد الإشعاعى على هذه البوابات .

ثالثاً : التوعية بخواص الإشعاعات النووية ووسائل التعامل معها والوقاية من أضرارها حيث تكمن خطورتها على الجمهور فى إنها غير مرئبة وذلك عن طريق وسائل الإعلام والدورات التدريبية لرفع مستوى الثقافة النووية وتنمية القدرات لمواجهة مخاطر الاستخدام الخاطئ للمصادر المشعة أو التسرب الإشعاعى .

رابعاً : البحث أو استخدام وسائل بديلة لدفن النفايات للتخلص منها أهمها :

1-  الوسيلة الأولى جاءت من اللجنة القومية الفرنسية للمواد المشعة بإقتراح تحميل النفايات على صواريخ وإرسالها إلى كواكب المجموعة الشمسية الأخرى مما يقى كوكب الأرض من الأخطار الناجمة فى حالة حدوث زلازل .

2-   الوسيلة الثانية جاءت من بريطانيا بإقتراح تصميم مفاعل نووى يقوم بحرق النفايات والتخلص منها بتحويلها إلى عناصر أخرى غير إشعاعية .

رأس الصفحة

عودة إلى الفهرس