د.عبدالله الفايز

يُعد موضوع تخصيب اليورانيوم من أكثر الموضوعات التي يحيط بها سوء الفهم في مجال الطاقة النووية. فكثيرًا ما يُعتقد أن امتلاك تقنية تخصيب اليورانيوم يعني بالضرورة امتلاك القدرة على إنتاج الأسلحة النووية، بينما تشير الحقائق العلمية إلى أن تخصيب اليورانيوم هو في الأساس عملية صناعية ضرورية للعديد من التطبيقات المدنية المشروعة، وأن الأهمية العسكرية المحتملة لهذه التقنية تعتمد على طبيعة البرنامج النووي، والغرض من استخدام المادة النووية، والإطار القانوني والمؤسسي الذي يحكم تشغيلها. حيث يتكون اليورانيوم الطبيعي من ثلاثة نظائر رئيسة، حيث يشكل اليورانيوم-238 ما يقارب 99.3 % من إجمالي اليورانيوم الطبيعي، بينما يمثل اليورانيوم-235 نحو 0.7 % فقط، إضافة إلى كميات ضئيلة جدًا من اليورانيوم-234.

ويتميز اليورانيوم- 235 بأنه النظير القابل للانشطار، أي القادر على المحافظة على التفاعل النووي المتسلسل الذي تعتمد عليه معظم المفاعلات النووية التجارية. ونظرًا لانخفاض نسبته في الطبيعة، فإن العديد من أنواع المفاعلات تحتاج إلى زيادة تركيز هذا النظير من خلال عملية تعرف باسم تخصيب اليورانيوم.

ولا تعني عملية التخصيب تحويل اليورانيوم إلى عنصر آخر أو إنتاج مادة جديدة، وإنما هي عملية فصل فيزيائي دقيقة تهدف إلى زيادة نسبة اليورانيوم-235 مقارنة باليورانيوم-238. وتُعد هذه العملية من أكثر العمليات الصناعية تعقيدًا، فالذرة تتكون من ثلاث شطائر(بروتون، نيوترون واليكترون يدور حولهم)، وهو ما يتطلب تقنيات هندسية متقدمة، ومعدات عالية الدقة، وبنية صناعية متطورة، واستهلاكًا كبيرًا للطاقة، وأنظمة صارمة للجودة والسلامة، ولذلك تمثل إحدى أكثر مراحل دورة الوقود النووي تعقيدًا من الناحية التقنية.

وفي التطبيقات السلمية، يُستخدم اليورانيوم المخصب وقودًا لتشغيل محطات إنتاج الكهرباء، ومحطات تحلية المياه، ومفاعلات الأبحاث العلمية، وإنتاج النظائر المشعة المستخدمة في تشخيص الأمراض وعلاجها، إضافة إلى العديد من التطبيقات الصناعية والزراعية. ويُصمم الوقود النووي المستخدم في هذه التطبيقات بما يتوافق مع متطلبات تشغيل المفاعلات المدنية، ويخضع لإجراءات رقابية دقيقة تضمن سلامته وأمنه النووي، كما يكون عادة تحت رقابة الوكالة الدولية للطاقة الذرية وفق اتفاقيات الضمانات الدولية. أما الاستخدامات العسكرية فتختلف اختلافًا جوهريًا من حيث الغرض النهائي للبرنامج النووي وليس من حيث المبادئ الفيزيائية الأساسية لعملية التخصيب نفسها. ولذلك فإن المجتمع الدولي لا ينظر إلى وجود منشآت التخصيب بحد ذاته باعتباره مؤشرًا على وجود برنامج عسكري، وإنما يركز على طبيعة البرنامج النووي بأكمله، ومدى شفافيته، والتزامه بمعاهدة عدم انتشار الأسلحة النووية، وخضوعه لإجراءات التفتيش والرقابة الدولية. ولهذا السبب، فإن الفارق الحقيقي بين البرنامج النووي السلمي والبرنامج النووي العسكري لا يكمن في وجود تقنية التخصيب، وإنما في منظومة الحوكمة والشفافية والالتزام بالقانون الدولي. فالدول التي تطور برامجها النووية للأغراض السلمية تعمل ضمن إطار مؤسسي واضح، وتسمح بإجراء عمليات التفتيش والتحقق والمراجعة المستمرة، وتقدم بيانات دورية عن المواد النووية، وتلتزم بعدم تحويلها إلى أغراض غير سلمية. ومن هنا أصبحت الرقابة الدولية، والمحاسبة الدقيقة للمواد النووية، وأنظمة التتبع، والتوثيق، والتفتيش المنتظم، من أهم الأدوات التي تعزز الثقة بين الدول وتدعم نظام عدم الانتشار النووي.

وتؤدي الوكالة الدولية للطاقة الذرية دورًا محوريًا في هذا المجال، حيث تتولى تنفيذ اتفاقيات الضمانات، وإجراء عمليات التفتيش الدورية، والتحقق من كميات المواد النووية المعلنة، ومراقبة المنشآت النووية، واستخدام تقنيات متقدمة للتأكد من أن المواد النووية لا يتم تحويلها من الاستخدامات السلمية إلى أي استخدامات أخرى. وتمثل هذه الإجراءات أحد أهم الأسس التي يقوم عليها نظام الأمن النووي العالمي، إذ تتيح للدول الاستفادة من الطاقة النووية في التنمية الاقتصادية مع المحافظة على الثقة الدولية في الطبيعة السلمية لبرامجها. ومن منظور التنمية الوطنية، ينبغي النظر إلى تخصيب اليورانيوم للأغراض السلمية باعتباره قدرة صناعية وتقنية استراتيجية تسهم في تحقيق أمن الطاقة، وتنويع مصادر الدخل، وتعزيز البحث العلمي، وتطوير الصناعات المتقدمة، ودعم الابتكار الوطني. فالدول التي تستثمر في الطاقة النووية لا تطور قطاع الطاقة فقط، وإنما تبني في الوقت نفسه منظومة متكاملة من القدرات في الهندسة النووية، وعلوم المواد، والروبوتات، والذكاء الاصطناعي، والتوائم الرقمية، والأمن السيبراني، والتصنيع عالي الدقة، وأنظمة التحكم الذكية، مما يجعل البرنامج النووي محركًا للتنمية التقنية والصناعية الشاملة.

وفي إطار نظرية التحول الحضري الرقمي الذكي ، فإن تخصيب اليورانيوم لا يمثل سوى مرحلة واحدة ضمن منظومة رقمية متكاملة. فالقيمة الحقيقية للبرنامج النووي الحديث لا تكمن في إنتاج الوقود النووي فحسب، وإنما في بناء بنية تحتية رقمية ذكية تعتمد على الذكاء الاصطناعي، والروبوتات الذاتية، والتحليلات التنبؤية، والتوائم الرقمية، والأنظمة الفيزيائية السيبرانية، وشبكات الكهرباء الذكية، ومنصات دعم القرار، بحيث تصبح الطاقة النووية جزءًا من منظومة وطنية ذكية تدعم المدن المستقبلية، والصناعات المتقدمة، وتحلية المياه، والرعاية الصحية، والتحول الرقمي الشامل. وبناءً على ذلك، ينبغي ألا يقتصر النقاش حول تخصيب اليورانيوم على أبعاده السياسية أو الأمنية فقط، بل يجب أن يمتد ليشمل أبعاده العلمية والصناعية والاقتصادية والتكنولوجية.

فمستقبل الطاقة النووية السلمية لن يعتمد على تقنيات المفاعلات وحدها، وإنما على مستوى الذكاء الرقمي، والحوكمة، والأمن السيبراني، والتكامل بين مختلف التخصصات الهندسية والعلمية. ومن ثم، فإن البرنامج النووي الحديث يمثل مشروعًا حضاريًا متكاملاً يجمع بين الطاقة، والتقنية، والابتكار، والتنمية المستدامة، ويشكل أحد أهم مرتكزات المدن الذكية والدول الذكية في المستقبل.

لفهم عملية تخصيب اليورانيوم بصورة صحيحة، لا بد أولاً من النظر إليها ضمن ما يعرف بدورة الوقود النووي (Nuclear Fuel Cycle)، وهي سلسلة مترابطة من العمليات الصناعية والعلمية والهندسية تبدأ باكتشاف خامات اليورانيوم في الطبيعة، ثم استخراجها ومعالجتها، وإنتاج الوقود النووي، واستخدامه في المفاعلات، وانتهاءً بإدارة الوقود المستهلك والنفايات النووية. ولذلك فإن تخصيب اليورانيوم ليس إلا مرحلة واحدة ضمن منظومة صناعية متكاملة تضم عشرات العمليات المتخصصة، ويشارك فيها علماء الفيزياء النووية، والجيولوجيا، والكيمياء، والهندسة الميكانيكية، والهندسة الكيميائية، وهندسة المواد، والأمن النووي، والذكاء الاصطناعي، والأمن السيبراني، وإدارة المخاطر.

وتبدأ دورة الوقود النووي بعمليات الاستكشاف الجيولوجي، حيث يتم البحث عن خامات اليورانيوم باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد، والمسح الجيوفيزيائي، وتحليل الصور الفضائية، والدراسات الجيوكيميائية، والذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات الجيولوجية الضخمة. وبعد اكتشاف الخام تبدأ عمليات التعدين، سواء من المناجم المفتوحة أو المناجم تحت الأرض أو بطرق الاستخلاص في الموقع (In-Situ Recovery)، تبعًا للظروف الجيولوجية والاقتصادية لكل موقع. ويخضع الخام بعد استخراجه لعمليات تكسير وطحن ومعالجة كيميائية تهدف إلى فصل مركبات اليورانيوم عن الصخور والشوائب المعدنية. وينتج عن هذه المرحلة ما يعرف اصطلاحًا بـ»الكعكة الصفراء» (Yellowcake)، وهي مادة وسيطة تُستخدم لاحقًا في مراحل تصنيع الوقود النووي بعد إخضاعها لمزيد من عمليات التنقية والتحويل الكيميائي.

ومن الناحية العلمية، فإن اليورانيوم عنصر كيميائي واحد، إلا أنه يوجد في الطبيعة على هيئة نظائر مختلفة. والنظائر هي ذرات للعنصر نفسه تمتلك الخصائص الكيميائية نفسها تقريبًا، لكنها تختلف في عدد النيوترونات داخل النواة، وهو ما يؤدي إلى اختلاف بعض خصائصها النووية.

ولذلك فإن عملية التخصيب ليست عملية كيميائية، وإنما هي عملية فيزيائية دقيقة تهدف إلى فصل النظائر ذات الكتل المختلفة، وهي من أكثر عمليات الفصل الصناعي تعقيدًا بسبب التشابه الكبير بين هذه النظائر. ولهذا السبب، تعد منشآت تخصيب اليورانيوم من أكثر المنشآت الصناعية تطورًا في العالم، إذ تعتمد على هندسة فائقة الدقة، ومواد متقدمة، وأنظمة تحكم رقمية، وتقنيات قياس عالية الحساسية، وأنظمة مراقبة مستمرة لضمان جودة المنتج وسلامة التشغيل. كما تتطلب هذه المنشآت مستويات مرتفعة جدًا من الأمان الصناعي، وحماية البيئة، والأمن النووي، والأمن السيبراني، نظرًا لحساسية هذا القطاع وأهميته الاستراتيجية.

وعلى الرغم من أن عملية التخصيب تمثل مرحلة مهمة في دورة الوقود النووي، فإنها ليست ضرورية لجميع أنواع المفاعلات النووية. فبعض المفاعلات صُممت للعمل بأنواع معينة من الوقود وفق خصائصها الهندسية، في حين تعتمد أنواع أخرى على وقود يخضع لمعالجة مختلفة. ولهذا تختلف متطلبات دورة الوقود باختلاف نوع المفاعل والتقنية المستخدمة، وهو ما يفسر التنوع الكبير في تصميمات المفاعلات التجارية والبحثية حول العالم. وفي البرامج النووية السلمية، يكون الهدف الرئيس من إعداد الوقود النووي هو إنتاج مصدر طاقة يتميز بالكفاءة العالية والاستقرار وقلة الانبعاثات الكربونية، بما يسهم في تشغيل محطات الكهرباء، وتحلية مياه البحر، وإنتاج النظائر الطبية، ودعم الصناعات المتقدمة، وتوفير الطاقة اللازمة لمراكز البيانات الضخمة، ومشروعات الذكاء الاصطناعي، والهيدروجين منخفض الانبعاثات، وغيرها من التطبيقات التي أصبحت تشكل جزءًا من الاقتصاد الرقمي الحديث.

أما من الناحية التنظيمية، فإن دورة الوقود النووي المدنية تخضع لسلسلة متكاملة من التشريعات والرقابة الدولية. وتشمل هذه المنظومة المحاسبة الدقيقة للمواد النووية، وأنظمة القياس والمعايرة، والتوثيق المستمر، وإدارة الجودة، والمراجعة الفنية، والتفتيش الدوري، إضافة إلى تطبيق اتفاقيات الضمانات التي تشرف عليها الوكالة الدولية للطاقة الذرية. وتهدف هذه المنظومة إلى تعزيز الشفافية وبناء الثقة الدولية وضمان بقاء الاستخدامات النووية في إطارها السلمي. ومع تطور الثورة الصناعية الرابعة والخامسة، بدأت دورة الوقود النووي تدخل مرحلة جديدة تعتمد بصورة متزايدة على التحول الرقمي. فقد أصبحت تقنيات الذكاء الاصطناعي تستخدم في تحسين استكشاف الخامات، وتحليل البيانات الجيولوجية، ومراقبة أداء المعدات، والتنبؤ بالأعطال، وتحسين برامج الصيانة، وإدارة المخاطر، بينما تُستخدم التوائم الرقمية لمحاكاة أداء المنشآت النووية بصورة لحظية، وتقييم السيناريوهات المختلفة قبل تنفيذها، مما يسهم في رفع مستويات السلامة والكفاءة وتقليل التكاليف التشغيلية. كما أصبحت الروبوتات الصناعية تؤدي دورًا متزايد الأهمية في تنفيذ أعمال الفحص والصيانة داخل البيئات التي يصعب وصول الإنسان إليها، في حين توفر أنظمة الاستشعار الذكية وإنترنت الأشياء الصناعية مراقبة مستمرة لجميع مراحل دورة الوقود النووي، بدءًا من استخراج الخام وحتى تشغيل المفاعل وإدارة الوقود المستهلك.

ويؤدي دمج هذه التقنيات مع منصات تحليل البيانات الضخمة إلى إنشاء منظومة رقمية متكاملة قادرة على دعم اتخاذ القرار بصورة آنية، ورفع كفاءة التشغيل، وتعزيز الأمن والسلامة. ومن منظور نظرية التحول الحضري الرقمي الذكي ، فإن دورة الوقود النووي لا ينبغي النظر إليها باعتبارها سلسلة من العمليات الصناعية المنفصلة، بل باعتبارها نظامًا سيبرانيًا فيزيائيًا مترابطًا (Cyber-Physical System) يتكامل مع البنية التحتية الوطنية للطاقة والمياه والنقل والاتصالات والاقتصاد الرقمي. ووفق هذا التصور، تتحول جميع مراحل دورة الوقود النووي إلى منظومة ذكية تعتمد على البيانات والذكاء الاصطناعي والتحليلات التنبؤية والتوائم الرقمية، لتصبح جزءًا من منصة وطنية موحدة تدعم المدن الذكية والدولة الذكية، وتسهم في تحقيق أمن الطاقة، والاستدامة البيئية، والتنمية الاقتصادية، وتعزيز القدرة الوطنية على الابتكار والتنافسية العالمية.