The Economics of Candu Reactor Refurbishment Versus New Construction

ويواجه قطاع الطاقة النووية العالمي لحظة حاسمة حيث تقترب عشرات المفاعلات التي بنيت خلال السبعينات والثمانينات من نهاية تراخيص التشغيل الأصلية، وبالنسبة لملاك مفاعلات شركة CANDU (كندا ديوتيروم أورانيوم)، فإن الخيار بين تمديد عمر مصنع قائم من خلال تجديد كبير وإنشاء مفاعل جديد هو نظام متعدد الأطقم للكهرباء يرسم على أساسه.

ما يجعل من CANDU التجديدات الاقتصادية المحددة

ومفاعلات البرمجيات، التي طورتها في الأصل الطاقة الذرية المحدودة في كندا، مفاعلات مياه ثقيلة مجهزة بالضغط تستخدم اليورانيوم الطبيعي كوقود ومياه ثقيلة كما هي مصممة على أساس أفقي، ومصممة لقناة الوقود - وهي مجموعة من أنبوب الضغط التي تحتوي على أحزمة الوقود - تختلف اختلافا جوهريا عن تصميمات مفاعلات المياه الخفيفة التي لا تخضع لها أبدا البُعد الخرساني التراكم:

ولذلك فإن التجديد يركز على " زرع القلب " في منتصف العمر بدلا من إعادة البناء الكامل، والنشاط الأساسي هو إزالة جميع أنبوب الضغط وأنبوب الكالاندريا والاستعاضة عنها، وهي عملية تتطلب إغلاق المفاعل لفترة تتراوح بين ثلاث وأربع سنوات لكل وحدة، كما أن المرافق تحل أيضا خلال هذه المرحلة الخارجية محل الأنابيب المغذية، وفحص المولدات الكهربائية في البخار، ووضع نظام حديث لمراقبة المواد الخطرة، ووضع أدوات السلامة في أماكن الطوارئ.

وهذا المشروع هو أول مفرق اقتصادي رئيسي، ويعزز الاستثمار الأصلي في إعداد الموقع، والربط بين النقل، وتبريد المياه، والتجاوزات، والكتلة الهائلة من الخرسانة والصلب التي تشكل مبنى المفاعلات، ويحافظ أيضا على اتفاقات العمل القائمة للمصنع، والتصاريح الأمنية، والمعرفة الضمنية للقوة العاملة العاملة، ولكن من الناحية التنظيمية، فإن المسار الرخيص لا يزال متينا.

مؤشرات تكاليف التجديد الحالية

وتأتي أكثر البيانات شمولا عن تكاليف تجديد اتحاد CANDU من أونتاريو، حيث قامت حكومة المقاطعة ووكالاتها بالتمديد المتزامن لعشرة مفاعلات في محطات توليد الطاقة النووية في دارلينغتون وبروس، وقد أكملت شركة أونتاريو توليد الطاقة في إطار برنامج " دارلنجتون " (DARLING) المعدل في عام 2020 بتكلفة تبلغ نحو 5.1 بليون دولار من وحدات تضخم " CAD2015 " ().

وفي موقع بروس باور - الذي يعمل كشراكة عامة - مشروع استبدال المكونات الرئيسية لست وحدات تحمل تكلفة إجمالية تقدر بـ 13 مليار ديناراً كويتياً (بدولارات عام 2020)، وفي حين أن هذه الأرقام كبيرة، فإنها أقل بكثير من تكلفة رأس المال خلال الليل لمفاعل نووي كبير جديد، وهو ما ترتب عليه أحدث دراسات توسيع دولية في نطاق يتراوح بين 500 5 و000 9 دولار من دولارات الولايات المتحدة بالنسبة لمجالات المياه الخفيفة المتقدمة 6،

ومن المهم أن تكلفة التجديد قد ثبت أنها أكثر قابلية للتنبؤ بها من تكلفة البناء الجديد، وقد تم إنجاز مشروع وحدة دارلنغتون الثاني في الجدول الزمني وفي حدود الميزانية التي تكسب الثقة من وكالات تقدير السندات والخزانة الإقليمية، ويعزى ذلك جزئيا إلى أن معظم تكاليف المشروع هي التصنيع وتركيب المكونات التي تُدفع في موقع تكون فيه الظروف المائية والسوقية الكبيرة.

الفوائد الاقتصادية للتجديد: وفورات خارج رأس المال

فالتركيز على الشيك الأمامي لا يفوت الصورة الاقتصادية الكاملة، إذ إن التجديد يولد الكهرباء في الشبكة عاجلا، ويتحمل تكاليف تمويل أقل، ويؤجل المسؤولية عن وقف التشغيل قبل ثلاثين عاما أو أكثر، وهنا تكمن المزايا الرئيسية في مقارنة مشروع جديد لبناء وحدة دعم البرامج.

  • (ب) حتى التجديد العالي في حوالي 500 4 دولار لكل كيلوات يمثل تقريباً نصف تكلفة الوحدة لمفاعل جديد مبني في ظروف السوق الحالية، مما يقلل من الأسهم والديون التي يجب رفعها، ويمر الخطر المالي من خلال دفع رسوم أو دافعي الضرائب.
  • Faster return to service.] A unit under its single mid-life refurbishment outage is offline for 36 to 48 months. A new nuclear plant typically takes 7 to 10 years from first concrete to grid connection, not including the 35 years of planning, licensing, and site preparation that precede it. earlier cash flows improve the net present value dramatically.
  • Re-use of regulatory approvals and site envelope.] The existing environmental assessment, site licence, and operating licence can be amended rather than created fromnch. Community acceptance is generally higher because local populations have lived along the station for decades and understand its socio —economic contribution.
  • Supply chain maturity.] The CANDU pressure tube and feeder replacement supply chain – involving specialized Canadian manufacturers such as BWXT Canada, SNC —Lavalin (now AtkinsRéalis), and various precision machining firms – has been revimized through the Darlington and Bruce already programs.
  • Deferral of decommissioning costs.] Every additional year of operation pushes the final shutdown date farther into the future, reducing the present value of the decommissioning trust liability. For a four —unit station, a 30year extension can shift the payment window by a generation, freeing up capital for other energy transition investments.

مقارنة التكاليف ذات المستوى من المشاريع العقارية

وعندما تدمج جميع هذه العوامل في حساب مركب للكهرباء، فإن تجديد الطاقة يأتي على درجة عالية من المنافسة، وقدرت الدراسات التي أجرتها الرابطة النووية الكندية والمجموعات الأكاديمية المستقلة مثل مركز أونتاريو للهندسة والسياسة العامة أن قدرة هذه الوكالة على تجديد الطاقة يمكن أن تتجاوز في كثير من الأحيان نطاقها 40 إلى 65 في المائة لكل نطاق من متوسطات الطاقة النووية (2023 دولارا) على افتراض أن معدلات الخصم النموذجية للمرافق الخاضعة للتنظيم.

كما أن برنامجي دارلنغتون وبروس يُعدان دليلا على توازن الآثار التجارية والتوظيفية، ومن المتوقع أن يحافظ تجديد عشرة مفاعلات على نحو 000 50 شخص في السنة من العمالة المباشرة وغير المباشرة، ومعظمها في مجالات الصناعات التحويلية والهندسة والتشييد الماهرة، ويعني عدم جواز تصدير هذه الوظائف أن المضاعف الاقتصادي يبقى إلى حد كبير في الاقتصاد الإقليمي والوطني، مما يعزز الدعم السياسي للنفقات.

How Refurbishment Affects Ratepayers and Utility Balance Sheets

ومن منظور الفائدة، فإن التجديد يوفر نموذجاً يمكن التنبؤ به لاسترداد التكاليف، وفي أونتاريو، يستخدم المكتب آلية تنظيمية " للتكلفة المحددة للمشروع " تنشر الاستثمار في التجديد على مدى 30 عاماً من عملية الإقراض بعد التجديد، مما يتفادى ارتفاع معدلات أسعار الصرف في أسعار الكهرباء ويجعل التكاليف متكافئة مع الفوائد التي يحصل عليها المستهلكون، ويمول برنامج " بروس باور " (BBBS) من خلال اتفاقات شراء الطاقة البديلة

وعلى النقيض من ذلك، فإن تمويل بناء جديد من وحدات التنسيق سيستلزم إما دعم الحكومة أو عقداً للاختلاف في الأسعار في خطر التشييد، إذ أن ارتفاع رأس المال في البداية وطول فترة البناء التي تصب فيها الفوائد سيزيد حتماً من تكلفة رأس المال، الذي يمكن أن يضيف، بالنسبة للمبنى الجديد، 30 في المائة إلى 50 في المائة إلى تكلفة الليل، كما أن راتبنغ في الولايات القضائية دون امتلاك الدولة القوي سيواجهان مخاطر كبيرة في الأسعار أثناء تأخيرات التشييد.

قضية تشييد نيو كوندو

وفي حين أن التجديد ضروري اقتصاديا للمواقع القائمة، فإنه ليس حلا عالميا، وقد يكون البناء الجديد هو السبيل الوحيد القابل للتطبيق في الظروف التي لا يوجد فيها مفاعل للتجديد، حيث يلزم التوسع السريع في القدرات، أو التي يرغب فيها بلد ما في إطلاق برنامج للطاقة النووية للمرة الأولى، كما يمكن لمفاعل غرينفيلد CANDU أن يستفيد من التحسينات التصاميمية التي لا يمكن إعادة استخدامها في بناء احتواء قديم.

فتصميم وحدة مكافحة المخدرات رقم ٦ )الجماعة الأوروبية - ٦( يتضمن مثلا سمات سلبية لتبريد الحوادث بعد وقوعها، ونظاما أكثر قوة لرش الاحتواء، وأحكاما تتعلق بحياة تصميم أطول من ٦٠ سنة دون تجديد رئيسي في منتصف العمر، وهذه التطورات يمكن أن تؤدي في نهاية المطاف إلى تضييق الفجوة في التكاليف التشغيلية عن طريق الحد من الخسائر في المياه وتواترها، غير أنه لم يتم بعد بناء أي وحدة من وحدات التصدير )ا( وعددها )٦(.

وسيؤدي تشييد اتحاد كوندو الجديد أيضا إلى مجموعة مختلفة من المخاطر الاقتصادية:

  • Higher overnight capital cost.] Estimates for a new twin —unit CANDU 6 station in a Western regulatory environment start at CAD 10 —15 billion for the first couple of units, translating to CAD 8,00012,000 per kilowatt until sequence —build benefits are realised.
  • Longer revenue — — —‐deferred period.] Capital is tied up for a decade or more with no cash return, exposing investors to interest rate volatile, electricity price risk, and regulatory changes.
  • First —of — — — — — ] Even using a proven reference design, reestablishing the detailed engineering and licensing for a new site involves tens of thousands of hours of professional work that must be paid for upfront.
  • Fuel cycle infrastructure.] While CANDU reactors are remarkably flexible on fuel (natural uranium, slightly enriched uranium, and even thorium blends), the market remains small compared with light water reactor fuel, and the heavy water inventory alone costs hundreds of millions of dollars per reactor.

وعلى الرغم من هذه العقبات، يمكن تبرير عمليات البناء الجديدة في سيناريوهات محددة، إذ إن توسيع أسطول الاتحاد الوطني للاستقلال التام لأندو الموجود في موقع مرخص به بالفعل - مثل مشروع دارلنجتون النووي الجديد المقترح (الذي أصبح الآن يزرع في المفاعلات النموذجية الصغيرة، ولكن في الأصل يتصور وحدة كاملة النطاق من وحدات الاتحاد المالي الأفريقي) - سيخفف من بعض المخاطر المحددة في الموقع، حيث أن مشاريع التصدير التي تدعمها الحكومة في مجال التمويل والضمانات السيادية قد تتغلب على

التحليل المقارن: التجديد ضد البناء الجديد في سيناريوهات محددة

وتبيّن المفاضلة مشروعين افتراضيين: السيناريو ألف: محطة وحيدة تابعة للوحدة أنشئت في عام 1990، وتدخل نافذة تجديد منتصف العمر في سن الخامسة والخمسين، وتتوفر للمصنع قاعدة قوية للترخيص، وتعمل في سوق ملغية للتسعير الكربوني، وستؤدي عملية التجديد إلى 000 4 دولار/كيلوواط بعد انقضاء فترة الاستحقاق الأولى على فترة الـ 000 30 سنة.

وفي الولايات القضائية التي لا تتوفر فيها الخبرة الفنية في مجال مكافحة المخدرات، تتحول الحسابات إلى بلد مثل المملكة العربية السعودية أو بولندا، يُنظر في برنامج للمياه الثقيلة، وسيواجه ارتفاعاً في التكاليف الأولى من نوعها، وتطوير سلسلة الإمداد، وتأجير المياه الثقيلة، والتدريب على القوة العاملة، وبالنسبة لها، فإن تشييد وحدة دعم البرامج القطرية الجديدة سيقارن بتكنولوجيات أخرى مثل البرنامج الفرعي 100، أو إعادة إنتاج المواد الكيميائية، أو المنتجات ذات الصلة، ولا يمكن أن يكون قابلاً للتطبيق إلا إذا كانت خصائص مفاعلات المياه الثقيلة على شبكة الإنترنت.

العوامل التي تُعطي التوازن في قرارات التجديد

وبالنسبة لمالكي الأصول والمخططين الحكوميين، نادرا ما يكون الاختيار بين التجديد أو استبداله هو تحقيق الاستخدام الأمثل للهندسة - الاقتصادية الخالصة، إذ تؤثر عدة عوامل خارجية تأثيرا كبيرا على القرار النهائي.

وفي كندا، من المقرر أن يرتفع سعر الكربون الاتحادي إلى 170 كل طن من ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2030، وهذا يؤدي إلى تحسين القدرة الاقتصادية للقدرات النووية الحالية، التي لا تنطوي أساسا على غازات الدفيئة.

Electricity market design.] In a deregulated or hybrid market, the revenue certainty for a new nuclear plant is difficult to achieve. Refurbished units, however, sit within existing power — regulated ratebase recovery, or contract — —-en-difference mechanisms that have already been established. Ontario’s long-Terred

وقد أدى تجدد أعمال تجديد السلع الأساسية في أونتاريو إلى تنشيط سلسلة إمداد محلية كانت مهاجعاً منذ استكمال آخر مفاعلات أونتاريو الجديدة في أوائل التسعينات، مما يجعل الشركات التي فقدت صناعات ومهندسين مؤهلين أكثر كفاءة.

(أ) كثيراً ما يكون تجديد المحطات الموجودة على أراضي الشعوب الأصلية التي تطل على فترة طويلة، دعماً مجتمعياً أقوى لأن المشروع يُصاغ كحارسة وثابتة وليس تعدياً جديداً، وقد شملت مبادرة بروس باور باور باور ميرك الاستثمار الكبير في البنية التحتية المحلية والشراكات مع موقع بناء أوجيتوي على ترخيص اجتماعي.

الآثار المترتبة على السياسات والتنظيم بالنسبة لاقتصادات التجديد

وتقوم السياسة الحكومية بدور حاسم في كندا، وقد قامت اللجنة الوطنية للتعاون فيما بين بلدان الجنوب بتبسيط عملية تجديد الترخيص لمشاريع التجديد، مما يتطلب حالة أمان خاصة بكل مشروع، ولكن يسمح بإعادة استخدام وثائق الموقع القائمة، وتشير ] الرابطة النووية العالمية إلى أن هذه الكفاءة التنظيمية تقلل من تكلفة الترخيص بالتجديد بنسبة 40 في المائة مقارنة بالقروض الجديدة.

كما أن المعاملة المالية للصناديق الاستئمانية التي تلغي التشغيل هي أمور هامة، ففي أونتاريو، تُحتفظ الصناديق التي تُلغى عن العمل في صناديق منفصلة ذات افتراضات عائد محافظة، وتؤجل التجديد توقيت الانسحاب، وتسمح للثقة بأن تنمو من خلال عائدات الاستثمار، وتخفض القيمة الحالية الصافية للمسؤولية النهائية، وعلى النقيض من ذلك، تتطلب عمليات جديدة تقديم مساهمات فورية إلى صندوق جديد من اليوم الأول، يفرض عبئا على التدفقات النقدية يضيف إلى التكاليف.

دراسات الحالة العالمية الحقيقية: النهضة الاستصلاحية في أونتاريو

وتُقدم تجربة برنامجي دارلنغتون وبروس للتجديد مختبرا اقتصاديا حيا. ]OPG’s Darlington Refurbishment[ كانت أول مشروعين مكتملي النطاق لإعادة تجديد أداء الشركة في منتصف العمر في كندا منذ مشروع بوينت ليبرو وولسونغ 1 في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

إن مشروع استبدال المكونات الرئيسية هو أكبر استثمار في البنية التحتية للقطاع الخاص في التاريخ الكندي، وهو مشروع ينفذه بروس باور للطاقة، واتحاد عمال الطاقة، سيمدد برنامج تجديد موارد الطاقة فترة الحياة لست وحدات بما يقدر بـ 30 إلى 35 سنة، وقد تم ترتيب التمويل من خلال اتحاد للمصارف الكهربائية المستقلة ذات الإطار الدائم، الذي تستند إليه اتفاقات شراء الطاقة.

وعلى الصعيد الدولي، يجري تطبيق نهج التجديد على مفاعلات الاتحاد في أماكن أخرى، وقد أكمل مفاعل التعبئة الأرجنتيني مشروعاً لتوسيع الحياة في عام 2019، وتقوم شركة الطاقة النووية في رومانيا بتقييم عمل مماثل لوحدة Cernavodă 1، وتعزز هذه الأمثلة أن الأسطول العالمي للزراعة الكيميائية - حوالي 30 مفاعلاً في سبعة بلدان - يمكن أن يظل في الخدمة في الجزء الأفضل من هذا القرن، مما يؤجل الحاجة إلى إنشاء وحدات جديدة ضخمة.

دروس من تجربة كينشان كندي الصينية

إن مفاعلي الصين في المرحلة الثالثة من كينشان، اللذين بنيا في أوائل العقدين، يمثلان منظورا متناقضا، وقد تم بناء هذه الوحدات كبنات جديدة في اقتصاد متنامٍ بسرعة بدعم حكومي قوي، حيث أن وقت بناءها الذي يبلغ نحو 6 سنوات للوحدة كان تنافسيا على الحقبة، وقد عملت هذه الوحدات بعوامل عالية من القدرة، غير أن اقتصاد دورة الحياة الذي كانت تتشكله الأسواق الصينية المنخفضة لرأس المال والنظام المصرفي الذي تملكه الدولة.

عندما يصبح البناء الجديد خياراً عملياً

ولا يمكن أن يستمر التجديد إلى أجل غير مسمى، وفي نهاية المطاف، فإن بناء الاحتواء نفسه، وهو الهيكل الخرساني المكثف الذي يغلق المفاعل، سيصل إلى نقطة يصبح فيها تجديد الترخيص المستمر غير قابل للثبات من الناحيتين التقنية والاقتصادية، وفي تلك المرحلة، يجب اتخاذ قرار بشأن القدرة البديلة، وقد يكون من الضروري بالنسبة للولايات القضائية التي تتوقع ارتفاعا حادا في الطلب على الكهرباء نتيجة لكهربة النقل والتدفئة والعمليات الصناعية، إضافة قدرة نووية جديدة للوفاء بأهداف الطاقة النظيفة.

ومن شأن بعض الزخم الاقتصادي الذي يولده اتحاد جزر كايمان الجديد أن يأتي من الاهتمام المتزايد بالمفاعلات النموذجية الصغيرة، وفي حين أن معدلات الارتداد ليست مماثلة لمحطات جديدة من محطات الاتحاد، فإن تطوير تصميم جديد منصة جديدة من طراز CANDU متطورة من قبل شركة أتكينزرايلي، يمكن أن يُسد الفجوة بين التجديد والتوليد القادم من تكنولوجيا المياه الثقيلة.

وبالإضافة إلى ذلك، حذرت الوكالة الدولية للطاقة ] أنه بدون تمديدات حياة الأسطول النووي الحالي، سيجد العالم صعوبة كبيرة في بلوغ أهداف انبعاثات صافية من ثاني أكسيد الكربون، حيث يشير تحديث خط الطريق الصفري الصافي لعام 2023 إلى أن إغلاق المصانع النووية قبل نهاية العمر سيزيد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المتراكمة بأكثر من 4 بلايين طن على الصعيد العالمي، وذلك أساساً بزيادة الاعتماد على الغاز الطبيعي(24).

الطرق التكنولوجية: من التجديد إلى التصميمات المتقدمة للشبكة

أما النظام الإيكولوجي لتكنولوجيا المياه الثقيلة الذي تطور من خلال التجديد، فيمكن أن يُنصب على تصميمات متقدمة من الاتحاد الوطني للاستقلال التام لأندو مثل شركة CANDU SMR أو الجماعة الأوروبية السادسة، حيث أن شركة أتكينزرايليس تقدم نسبة 300 ميغاواط من المياه الثقيلة التي تُعزز نفس هيكل قناة الوقود وسلسلة الإمداد بالضغط التي أعيد تجديدها، وتعتمد القدرة الاقتصادية على تصميمات SMR على نحو أقل.

توليفي والنظر في المسائل الاستراتيجية

ويمكن تلخيص اقتصاديات تجديد مفاعلات اتحاد الكاندو مقابل البناء الجديد كأفضلية واضحة للمفاعل الأول كلما كان هذا الاختيار قائماً، ويتيح التجديد متطلبات رأسمالية أقل، وإمكانية أعلى لتوقع التكاليف، وتسريع عملية تحقيق الإيرادات، وتقلل إلى حد كبير من حجم المخاطر مقارنة بمشاريع مفاعل المياه الثقيل في الحقول الخضراء، ويعزز البنية التحتية للمواقع المستهلكة بالكامل، وأطر تنظيمية مستقرة، وقوة عاملة معروفة جيداً بالمصنع.

ويواجه تشييد اتحاد جزر القمر الجديد، وهو يمتلك الجدارة الهندسية وإمكانية تحسين السلامة والكفاءة التشغيلية، توائماً في شكل احتياجات رأسمالية هائلة، وجداول زمنية طويلة للتشييد، ومنافسة واسعة النطاق من التكنولوجيات البديلة، بما في ذلك مفاعلات المياه الخفيفة المتقدمة والقابلات السريعة، وفي الأجل القريب إلى المتوسط، تخصص الموارد التقنية والمالية المحدودة للصناعة بشكل معقول لإبقاء الأسطول الحالي قيد التشغيل، وتشير الأدلة المستمدة من استراتيجية كندا المتعلقة بالقيمة.

ومن الواضح أن البلد الذي لا توجد لديه قدرة نووية قائمة سيجد أن إعادة التجديد غير ذي صلة؛ وبالنسبة له، فإن المقارنة ذات الصلة بين وحدة جديدة من وحدات الاتحاد وخيارات أخرى من عمليات تحميل القاعدة، ولكن بالنسبة للدول التي تستضيف بالفعل محطات الاتحاد الروسي - الأرجنتين، وكوريا الجنوبية، والصين، والهند، وباكستان - تشير المنطق الاقتصادي بقوة إلى زيادة عدد هذه الأصول إلى أقصى حد قبل الالتزام بحلقة جديدة للبناء.