عام

يمكن للمفاعلات النووية الآمنة الجديدة أن توقف تغير المناخ ، لكنهم يخشون البناء

في عام 2018 ، أبلغ العلماء عن الأخبار الصارمة: على الرغم من المخاوف المتعلقة بالاحتباس الحراري ، أنتج الفحم 38 ٪ من الكهرباء في عام 2017 - وهذا هو بالضبط نفس الشيء عند ظهور أول حالة تأهب للمناخ قبل 20 عامًا. الأسوأ من ذلك ، ارتفعت انبعاثات غازات الدفيئة بنسبة 2.7 ٪ في العام الماضي - وهي أكبر زيادة في سبع سنوات. أدى هذا الركود إلى حقيقة أنه حتى السياسيين والبيئيين بدأوا يعتقدون أننا بحاجة إلى المزيد من الطاقة النووية.

حتى علماء الأمم المتحدة الذين لم يبدوا حماسًافي الماضي ، يقولون اليوم إن أي خطة لإبقاء درجة حرارة الكوكب أقل من 1.5 درجة ستعتمد على قفزة كبيرة في استخدام الطاقة النووية. لكننا نتحرك في اتجاه مختلف. تخطط ألمانيا لإغلاق جميع المفاعلات النووية بحلول عام 2022 ؛ صوتت إيطاليا لمنع أي مشاريع مستقبلية في عام 2011. وحتى إذا كانت الطاقة النووية ستحظى بدعم الجمهور العام (وهذا لم يحدث) ، فمن المكلف إنتاجها: أغلقت العديد من المحطات النووية في الولايات المتحدة الأمريكية مؤخرًا ، لأنها لم تتمكن من منافسة الغاز الرخيص للغاز الصخري.

نوع جديد من المفاعلات النووية

"إذا ظل الوضع الحالي كما هو ،من المحتمل أن يتم إغلاق المزيد من محطات الطاقة النووية واستبدالها بشكل رئيسي بالغاز الطبيعي ، مما يؤدي إلى زيادة الانبعاثات ، "قال علماء قلقون في الاتحاد - الذين كانوا يعتبرون دائمًا شكوكًا في الطاقة النووية - في عام 2018. وفقا للعلماء ، إذا تم إغلاق جميع المحطات ، فإن انبعاثات الكربون ستزيد بنسبة 6 ٪.

في هذه اللحظة السؤال هو حوليقول إدوين ليمان ، القائم بأعمال مدير مشروع السلامة النووية في جامعة كاليفورنيا ، إن دعم الأنظمة الحالية لا يستحق كل هذا العناء. "السؤال الأكثر أهمية هو ما إذا كان نشر محطات جديدة للطاقة النووية خلال العقود القليلة القادمة سيكون واقعياً بالسرعة الصحيحة".

في أوائل عام 2018 ، كان فقط في أمريكا الشمالية75 مشروعًا فرديًا للانشطار النووي حاول الإجابة عن هذا السؤال. تنطوي هذه المشروعات على نفس نوع التفاعل مثل المفاعلات النووية التقليدية التي استخدمت لعقود - الانشطار ، أو الانشطار الذري.

واحدة من التقنيات الرائدة صغيرةمفاعل معياري (SMR): نسخة أصغر من أنظمة الانشطار النووي التقليدية ، والتي تعد بأن تكون أرخص وأكثر أمانًا. يحتوي NuScale Power ، ومقره في بورتلاند بولاية أوريغون ، على تصميم 60 ميجاوات ، وهو على وشك النشر. (يمكن أن ينتج عن التركيب المكلف العادي حوالي 1000 ميجاوات من الكهرباء).

يجب تثبيت NuScale 12 مفاعلات صغيرة لالحفاظ على احتياجات الطاقة من 46 منشأة في جميع أنحاء غرب الولايات المتحدة ، ومع ذلك ، سيتم تنفيذ المشروع إلا إذا وافق أعضاء المجموعة على تمويله بحلول نهاية العام. يظهر التاريخ أنه لن يكون سهلاً. في عام 2011 ، تلقى Generation mPower ، مطور SMR آخر ، عقدًا لبناء ما يصل إلى ستة مفاعلات مماثلة لـ NuScale. حصل على الدعم من مالكي الشركات Babcock & Wilcox ، أكبر منتجي الطاقة في العالم ، ولكن تم إنهاء العقد في أقل من ثلاث سنوات بسبب عدم وجود عملاء جدد. لا يوجد عملاء يعني أن السعر لن ينخفض ​​، مما يعني أن المشروع لن يتطور.

بينما يستخدم النهج NuScaleالمفاعلات النووية التقليدية مع تبريد المياه ، والحد منها ، ما يسمى أنظمة الجيل الرابع تستخدم مبردات بديلة. تقوم الصين ببناء مفاعل واسع النطاق يعمل بتبريد الصوديوم في مقاطعة فوجيان ، والذي سيتم تشغيله في عام 2023 ، وقد طورت TerraPower من واشنطن نظامًا لتبريد الصوديوم يمكن تشغيله بالوقود المستنفد أو اليورانيوم المستنفد أو اليورانيوم مباشرة من الأرض. دخلت TerraPower - التي استثمرها بيل غيتس - في اتفاق مع بكين لبناء محطة مظاهرة في عام 2022.

الجيل الرابع البديل الرابع ، مفاعل معالملح المصهور أكثر أمانًا من التصميمات السابقة ، لأنه يمكن أن يبرد ذاتيًا ، حتى لو كان النظام يفقد قوته تمامًا. تخطط شركة Terrestrial Energy الكندية لبناء محطة طاقة بقدرة 190 ميجاوات في أونتاريو ، وستنتج مفاعلاتها الأولى الطاقة بحلول عام 2030 بسعر يمكن مقارنته بالغاز الطبيعي.

قد يكون أحد مفاعلات الجيل الرابع قريبًاتدخل حيز التنفيذ. يمكن تشغيل المفاعلات المبردة بالهيليوم ، بدرجة حرارة عالية للغاية ، في درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة. تمتلك شركة الصين الوطنية النووية المملوكة للدولة نموذجًا أوليًا بسعة 210 ميجاوات في مقاطعة شاندونغ الشرقية - سيتم توصيلها بالشبكة هذا العام.

اندماج نووي حراري

كثير ، ومع ذلك ، نعتز بأمل النووية الحراريةالتوليف. تحاكي مفاعلات الاندماج النووي الحراري العملية النووية داخل الشمس ، حيث تدفع الذرات الأخف معًا وتحولها إلى ذرات أثقل ، وتطلق كميات هائلة من الطاقة على طول الطريق. على الشمس ، هذه العملية مدفوعة بالجاذبية. على الأرض ، يحاول المهندسون إعادة تهيئة ظروف الاندماج النووي الحراري مع درجات حرارة مرتفعة للغاية - تصل إلى 150 مليون درجة - لكنهم يجدون صعوبة في الحفاظ على البلازما اللازمة لدمج الذرات.

يتم تقديم أحد الحلول التي تم إنشاؤها بواسطة ITER ،كانت تعرف سابقًا باسم المفاعل التجريبي النووي الحراري الدولي ، والذي تم بناؤه منذ عام 2010 في كاراداش ، فرنسا. يحظى نظام الحبس المغناطيسي الخاص به بدعم عالمي ، ولكن التكاليف ارتفعت إلى 22 مليار دولار بسبب التأخير والنزاعات السياسية. تم تأجيل التجارب الأولى ، التي كانت مقررة أصلاً في عام 2018 ، حتى عام 2025.

فانكوفر العام الانصهار يستخدم مزيجالضغط البدني والمجالات المغناطيسية لإنشاء نبضات البلازما التي تستمر لملايين من الثانية. هذا النهج أقل تعقيدًا من منهج ITER ، مما يجعل النظام أرخص بكثير ، ولكن لا تزال هناك مشاكل فنية مرتبطة بتصنيع مكونات التيتانيوم يمكنها معالجة عبء العمل. ومع ذلك ، تتوقع جنرال فيوجن أن يتم نشر مفاعلاتها في غضون 10-15 سنة.

شركة كاليفورنيا TAE Technologies ، بينأمضت 20 عامًا في تطوير مفاعل انصهار يحول الطاقة مباشرة إلى كهرباء. هذه الشركة ، التي تلقت 500 مليون دولار من المستثمرين ، توقعت في يناير أن تكون قابلة للتطبيق لمدة خمس سنوات.

أي من هذه التقنيات ستنجح؟ يعمل الانشطار النووي المحسّن على تقليل النفايات النووية - بل إنه يستخدم كوقود - ويقلل بشكل كبير من فرصة حدوث مأساة ، كما هو الحال في فوكوشيما أو تشيرنوبيل. لكن هذه المفاعلات لم تحصل بعد على ترخيص في أي مكان باستثناء الصين وروسيا. كثيرون ببساطة لا يؤمنون بالشركات ، عندما يعدون أن التقنيات الجديدة ستكون قادرة على تجنب الأخطاء القديمة.

ومع ذلك ، فهي ليست مجرد سياسة: التكلفة هي أيضا تستحق النظر. يعد الانشطار النووي المحسن بقطع تكاليف الطاقة النووية الأولية الباهظة التكاليف عن طريق بناء مفاعلات يمكن بناؤها في المصنع ، وليس بناءً على الطلب. هذا ينبغي أن يقلل من التكلفة ، كما حدث مع طاقة الرياح والطاقة الشمسية. لكن الشركات الخاصة نادراً ما حققت النجاح من خلال استكمال هذه المشروعات: لقد تحقق أكبر النجاحات بفضل المخططات المركزية شديدة الخاضعة لسيطرة الدولة والتي تمتص المخاطر بسهولة أكبر.

يوافق كريس موري الرئيس التنفيذي لشركة General Fusionأن الانشطار النووي يواجه الكثير من الحواجز أمام النجاح. لديه خبرة: أسس mPower ، وهي شركة لإنتاج وحدات نووية صغيرة ، والتي تم تشكيلها في عام 2014. سيكون بناء المفاعلات التجميعية أكثر صعوبة ، لكن المجتمع سوف يقبلها بسهولة أكبر. هذا هو المكان الذي سيبدأ فيه ضخ رأس المال - المستثمرون واثقون من أن الشخص الذي سيقوم بعمل التوليف أولاً سيصبح غنيًا بشكل رائع.

ولكن هل يوجد في التوليف مساحة أكبر؟للمناورة؟ حقيقة أن النفايات المشعة ذات المستوى المنخفض والقصيرة العمر من التريتيوم لا تشكل تهديداً خطيراً ، صحيح أن الذوبان مستحيل. لكن التكاليف مرتفعة ، والشروط بعيدة جدًا - ITER أغلى بكثير من المخطط لها أصلاً ، ولن تكون جاهزة لمدة 15 عامًا على الأقل. في الوقت نفسه ، يرغب الكثيرون بالفعل في إغلاق ITER ، والناس لا يرون الفرق بين الانقسام والتوليف.

لا توجد ضمانات بأن الطاقة النووية ستصبح طاقة المستقبل. لكنها ستكون جيدة جدا ، هل توافق؟ أم لا؟ أخبرنا في محادثتنا في Telegram.