أثر مفاعلي كاندو بشأن أمن الطاقة الكندية الاستقلال

ويشكل مفاعل كندا الكوندو أحد أكثر الإنجازات الهندسية التي ترتبت على ذلك في البلد - وهو نظام نووي مزدهر يوفر حصة كبيرة من الكهرباء في البلد مع إدماج الاستقلال الاستراتيجي في البنية الأساسية للطاقة، وهو نظام طور من خلال الاستثمار المستمر في العلم والهندسة، وينقسم تصميم " كوندا ديوتيريوم أورانيوم " إلى " ، إلى " مدخل " الطاقة الكهربائية " السائد، مما يخلق مسارا فريدا من كندا لتقليل القدرة على مواجهة التجارة.

ما هي ردود فعل "كوندو"؟

ومفاعل CANDU هو مفاعل مكثف للمياه الثقيلة يستخدم وقود ثاني أكسيد اليورانيوم الطبيعي والمياه الثقيلة )أكسيد الديوتروم( كمدير ومبرد على حد سواء، وخلافا لمفاعلات المياه الخفيفة التي تتطلب اليورانيوم المثرى، تحتفظ وحدات وحدة التزود بالوقود ذات القدرة العالية على السلاسل باليورانيوم في تركيبتها الطبيعية - ٠,٧ في المائة من اليورانيوم - ٥٣٢.

وتُعرِّف سمتان للتوقيع نهج وحدة التنسيق الوطني: على إعادة الإمداد بالطاقة الكهربائية، وهيكل للضغط على الوحدات، وتُقدِّم آلات الوقود الآلي إلى قنوات فردية بينما يظل المفاعل في متناول كامل الطاقة، ويُستعاض عن واحد أو اثنين من الحزمات في وقت من الطرف الآخر من القناة، ويُلغي هذا الأمر الحاجة إلى إغلاق دوري لتحميل النواة، مما يؤدي إلى عوامل عالية جداً في مجال تفكيك المركبات، تتجاوز نسبة 90 في المائة سنوياً.

Historical Development of the CANDU Program

وقد عادت أصول برنامج اتحاد رابطات الموظفين المدنيين الدوليين إلى أوائل الخمسينات، حيث كان مجتمع البحوث النووية في كندا مركز في مختبرات نهر شالك - معترفاً بأن البلد يفتقر إلى مرافق الإثراء المحلية، وقد قام العلماء والمهندسون تحت قيادة هارولد إي. جونز، و دبليو بي لويس، وآخرون بتخطيط الطريق الطبيعي المائي - المتوسط لعام 1962، وهو أول وحدة بيانية، وهو مفاعل " دوغلاس " .

وفي السبعينات والثمانينات، تسارع الانتشار التجاري في محطة بيكرينغ الأربعة ومحطة بروس للتوليد النووي في بحيرة هورون، التي أصبحت في نهاية المطاف أحد أكبر المرافق النووية في العالم، وتطورت أونتاريو هيدرو على تكنولوجيا الكوندو لتفكيك الفحم وتلبية الطلب المتزايد بسرعة، وتطورت محطات لاحقة في دارلينغتون، ومؤسسة بروس نيت في نيو برونزويك للصادرات.

المؤسسات التقنية: لماذا الماء الثقيل ومواد اليورانيوم الطبيعي

إن اختيار الماء الثقيل كمدير للشبكة هو حجر الأساس في تكنولوجيا وحدة التوحيد القياسي، فالماء العادي يستوعب عدداً كبيراً جداً من النيوترونات للحفاظ على تفاعل متسلسل مع اليورانيوم الطبيعي في مفاعل للطاقة العملي، فالماء الثقيل الذي يُستعاض عنه بكل ذرة الهيدروجين بالماء الخالي من اليورانيوم، ويستوعب عدداً أقل بكثير من النيوترونات، وهذا الاقتصاد الجديد يتيح استخدام اليورانيوم الطبيعي ويحقق نسباً للوقود تولد(24).

وتمنح وقود اليورانيوم الطبيعي مزايا استراتيجية كبيرة، وتمتلك كندا بعض أغنى رواسب اليورانيوم في العالم، تتركز في حوض آثاباسكا في شمال ساسكاتشوان، ونظرا لعدم الحاجة إلى اتخاذ أي خطوة في مجال التخصيب، فإن دورة الوقود الأمامية لا تزال محلية تماما: التعدين، والتكرير، وتحويلها إلى مسحوق اليورانيوم العالي التباعد، والتبشير، وتفتيشها كلها تحدث داخل كندا، وبصورة رئيسية عن طريق مفاعلات الكامائية والأصغرة.

ويوفِّر تجديد الطاقة الكهربائية على نحو إضافي الاستقلال التشغيلي، ففي مفاعل الماء الخفيف، يحدث عادة انقطاع قسري لإعادة الوقود كل 12 إلى 24 شهراً، ويتطلب تخطيطاً مفصلاً وموظفين كبيرين في الموقع، كما أن وحدات وحدة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات توزع هذا العمل بشكل متساو طوال العام، مما يتيح قوة عاملة أكثر استقراراً ويقلل من طلبات الصيانة القصوى، كما أن القدرة على تصفية القدرة الأساسية على تشغيل محطات توزيع الوقود ذات الميكانيكية الطويلة الأجل.

الاقتصاد النيوتروني ودورات الوقود المتقدمة

كما أن البيئة الغنية بالنيوترونات في كندا تجعلها مناسبة بشكل فريد لاستكشاف دورات الوقود المتقدمة، ويمكن للمفاعل أن يحرق اليورانيوم المعاد تدويره من الوقود المستهلك في مفاعل الماء الخفيف، بل وحتى الوقود الموجود على أساس الفرسان، الذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من النفايات الطويلة الأجل ويوسع نطاق توافر الموارد الاختياري، وفي حين أن كندا لم تتاجر بعد في هذه الدورات، فإن الدراسات في المختبرات النووية الكندية والجامعات قد أظهرت أن مصانعي النفايات المضافة يمكن أن يكيفها.

الأثر على أمن الطاقة الكندية

أما فيما يتعلق بأمن الطاقة، فإن توافر إمدادات الطاقة وموثوقيتها وقابليتها للتحمل، وتعرّض الأمة لتعطل الإمداد، كما أن مفاعلات الاتحاد المركزي للكهرباء كانت محورية في نظام أونتاريو للكهرباء منذ عقود، كما أن وحدات أونتاريو التي تضم أسطولا نوويا في بيكيرينغ ودارلينغتون، وإمدادات بروس روتينيا تتراوح بين 50 في المائة و 60 في المائة من الطاقة الكهربائية في المقاطعة، وهي أكبر مصدر وحيد.

وفي نيو برونزويك، توفر محطة لوبروفو في بوينت ما يقرب من ثلث الكهرباء في المقاطعة، مما يعطي المقاطعة مصدرا محليا للطاقة الصفرية الكربونية التي تعطلها ضد التقلبات في سوق الكهرباء الإقليمية وتكلفة الوقود الأحفوري المستورد، وعلى الرغم من أن هذه المساهمة صغيرة بالقيمة المطلقة، فإنها تجعل نيو برونزويك واحدا من الولايات القضائية العالمية ذات الأسلحة النووية العالية وتظهر كيف يمكن لوحدة واحدة من وحدات الاتحاد المركزي أن تغير الطاقة بدرجة كبيرة.

فبعد الجيل المباشر، أعطت تكنولوجيا الكوندو كندا مجموعة كبيرة من المهن التقنية - المهندسين النوويين، والفيزياء الصحية، والحرفيين المهرة، والمهنيين التنظيميين - الذين يشكلون أصولاً وطنية في حد ذاته، وتعترف اللجنة الكندية للسلامة النووية على الصعيد الدولي بإطارها التنظيمي الصارم القائم على العلم، وهذه القدرة المؤسسية تعني أن كندا تستطيع إدارة مشاريع نووية معقدة، من التجديد إلى الانطلاق، دون أن يكون لها وجود خبراء استشاريين أجانب.

تعزيز استقلال الطاقة من خلال دورة الوقود

أما نظام كندا الخاص بالطاقة النووية فهو مرتبط ارتباطاً فريداً بدورة الوقود في الاتحاد، إذ إن احتياطيات اليورانيوم في البلد، التي تقدر بأكثر من 000 560 طن من أكسيد اليورانيوم يمكن استردادها اقتصادياً، هي أكبر أرنب في العالم، وراء كازاخستان وأستراليا فقط، وتُعد الألغام الرئيسية مثل بحيرة السيغار، ونهر ماك آرثر، وتنتج بحيرة الأرنب ركازاً عالي الجودة يتدفق إلى المصافي الكندية ومرافق التحويل في مسحوق أونتاريو.

وتمتد سلسلة الإمداد هذه إلى نسيج الوقود، إذ يمكن أن يتحول مرفق تحويل ميناء الأمل في كاميكو ومركزات اليورانيوم في عملية مصفاة نهر البليند إلى مسحوق أوروبا أوروبية من طراز Cramicgrade، الذي يُضغط بعد ذلك إلى فوليتس ويتجمع في مصانع تصنيع في أونتاريو، كما أن عدداً صغيراً من المستودعات يُصنع من أجل الحد الأدنى من أسواق البحث والتصدير.

كما أن نهاية دورة الوقود الخلفية تؤدي دوراً في معادلة الاستقلال، إذ أن وقود الساندو المستعمل يخزن في مرافق مبللة وجافة قوية في كل موقع من مواقع المفاعلات، تحت إشراف المجلس الوطني للسلام، وفي حين أن مستودعاً اقتصادياً عميقاً لا يزال قيد التطوير - فإن الخطة الاختيارية لإدارة النفايات النووية قد تمضي قدماً - وقد ثبت أن تخزين النفايات في المستقبل آمن وتقني على الرغم من أن النهج الكندي لا يتطلب إعادة التجهيز

Environmental and Climate Benefits

وتحتاج أهداف المناخ الكندية إلى إزالة كربون عميق في جميع القطاعات الاقتصادية، ونظام الكهرباء هو حجر الأساس الذي يمكن أن تُنقِّل عليه قطاعات أخرى، مثل النقل والصناعة، وتُستخدم مفاعلات كندا دون أن تُشغِّل الوقود الأحفوري، وتُنتج ما يتراوح بين 12 و15 غراماً من ثاني أكسيد الكربون في كل كيلوواط ساعة على مدى فترة دورة حياتها، وتُخضِعُ في شكل دورات حرارية، وتُمُرُصَّصَّصَّر على نحو 100 مرة

ولا تقتصر الميزة البيئية على الكربون، لأن محطات النيتروجين الكندية تحتاج إلى توربينات كبيرة من البخار تبرد من قبل أو إعادة تدوير مياه التبريد، ولا تطلق ثاني أكسيد الكبريت أو أكسيد النيتروجين أو الزئبق أو المادة الجسيمية التي تغذي الهواء أثناء فترة توليد الفحم، كما أن تحسين نوعية الهواء في أونتاريو قد ترجم إلى فوائد قابلة للقياس في مجال الصحة العامة، بما في ذلك انخفاض عدد الإصابات في المستشفيات.

الأبعاد الاقتصادية والصناعية

وقد كانت مؤسسة CANDU محركاً لمدة عقود من العمالة العالية المهارات والابتكار الصناعي، حيث يعمل القطاع النووي في كندا مباشرة على أكثر من 000 30 شخص، حيث كانت الوظائف غير المباشرة والمحفزة التي تدفع هذا الرقم إلى نحو 000 76 سنة، كما أن مشاريع التجديد في دارلينغتون ومشاريع توليد الطاقة الكهربائية ذات التكلفة العالية تشمل استبدال أنبوب الضغط وأنبوب التوليد، ونظم التبريد، والتحكم الرقمي، تمثل آلافاً من المشاريع.

Skills Retention and Supply Chain Resilience

كما أن حملات التجديد الجارية قد أوجدت حافزا قويا للحفاظ على المهارات النووية وتعميقها في جميع أنحاء كندا، حيث أن العمال الذين اكتسبوا خبرة في مشاريع بيكرينغ وبروس في مرحلة مبكرة يدربون الآن مجموعات جديدة من أنواع الإنتاج في مجال الضغط، وتصميم الأدوات، وضمان الجودة، وهذه الذاكرة المؤسسية لا يمكن استبدالها، كما أن كندا لا تدير أسطولها الخاص بها فحسب، بل أيضا لتقديم الخبرة إلى مشغلي مفاعلات المياه الثقيلة.

وفيما وراء بوابات النبات، تصل سلسلة الإمداد بشبكة CANDU إلى المجتمعات المحلية في جميع أنحاء البلد، وتنتج شركات التصنيع المتخصصة أنبوب ضغط (Cameco, BWXT Canada)، ومولدات البخار (BWXT Canada, Laker Energy Products)، وأدوات التفتيش، وتؤمن الشركات الهندسية مثل هاتش، وأتكينسرايليس، وشركة Kinectrics التصميم، وتحليل الأمان، واختبار المكونات.

أما فيما يتعلق بالصادرات، فقد بيعت مفاعلات اتحاد جزر كايمان إلى الأرجنتين والصين والهند وباكستان ورومانيا وكوريا الجنوبية، وفي حين أن حصة السوق العالمية من هذه الأسلحة متواضعة، فإن قدرة التكنولوجيا على استخدام اليورانيوم الأصلي دون إثراء قد استأنفت لدى عدة دول، كما أن كندا تحصل على إيرادات من مبيعات المياه الثقيلة وخدمات الوقود والعقود الهندسية، إلا أن شعبة مبيعات مفاعلات شركة AECL في الخارج تباع في عام 2011؛

International Security and Non-Proliferation Contributions

إن دور اتحاد رابطات الموظفين المدنيين الدوليين في مجال استقلال الطاقة يمتد إلى الحكم النووي العالمي، حيث إن دورة الوقود في اليورانيوم الطبيعي تلغي الحاجة إلى تخصيب اليورانيوم، وهو تكنولوجيا يمكن استخدامها أيضا لإنتاج اليورانيوم العالي التخصيب للأسلحة، ومن خلال توفير مفاعل قابل للاستمرار تجاريا يعمل بدون إثراء، فقد وفرت كندا طريقا لمفاعلات الطاقة الكهربائية أقل ازدواجية في الاستخدام، وقد تم تحقيق جميع صادرات الاتحاد الكندي للأسلحة النووية في إطار ضمانات الوكالة الدولية للطاقة الذرية الكاملة.

كما أن السمة المتعلقة بإعادة الوقود في مجال الطاقة الكهربائية، وإن كانت في المقام الأول ميزة تشغيلية، تساعد أيضا في المحاسبة المادية لأن حركة الوقود مستمرة ويمكن تعقبها في وقت قريب من الواقع، كما أن المشغلين والمنظمين لديهم رؤية واضحة في المواقع وحرق كل مجموعة، وقد وضع المجلس الوطني للسلام في كندا بعض من أكثر مبادئ الضمانات شمولا في العالم، كما أن محطات التفتيش التابعة لنظام مراقبة الأسلحة التقليدية في كندا تستضيف الوكالة الدولية للطاقة الذرية.

التحديات والنزعات العنصرية

ولا يكتمل أي تحليل لمساهمة اتحاد رابطات الموظفين المدنيين الدوليين في أمن الطاقة دون الاعتراف بالتحديات التي تواجهها التكنولوجيا، ويؤدي استخدام المياه الثقيلة إلى ارتفاع حجم النفايات المشعة المنخفضة والمتوسطة الحجم، بما في ذلك موصلات المبردات والمبردات التي تعمل بالتريتيوم، وهي النظير الإشعاعي للهيدروجين، وتنتج بكميات صغيرة عن طريق تفعيل النيوترونات من الديتريوم، ويجب أن تدار بعناية.

إن التكلفة الرأسمالية للتشييد وإعادة التجديد الجديدين للوحدة ذات أهمية كبيرة، ففي حين أن التجديد يوفر قيمة ممتازة للأصول الموجودة، فإن بناء مصنع جديد للوحدة اليوم سيواجه منافسة واسعة النطاق من التصميمات النووية الأخرى ومن الغاز الطبيعي الذي يلتقط الكربون، في سياقات سوقية معينة، وإن كانت الدائرة السادسة قادرة على المنافسة من حيث التكلفة في حقبة إنتاجها، ولكن الصناعة العالمية قد انتقلت مؤخراً إلى مفاعلات وقودية موحدة أكثر.

إن القبول العام هو تحد آخر، فالطاقة النووية تواجه على نطاق أوسع سخرية تتعلق بالنفايات والحوادث والتجاوزات في التكاليف، كما أن حصن الاتحاد، وتغذية اليورانيوم الطبيعي، لا يفهم دائما على نحو جيد خارج الدوائر التقنية، ويضم الخطاب العام أحيانا " الماء الثقيل " مع مخاطر غير مدعومة بالأدلة، وقد استثمرت منظمات مثل المجلس الوطني للثقافة والصناعة النووية بشكل كبير في أنشطة التوعية المجتمعية، ولكن الاحتفاظ برخصة الاجتماعية للعمل يتطلب استمرارا.

الآفاق المستقبلية: تمديدات الحياة، والمعدلات المتوسطة الأجل، والاقتصاد الهيدروجيني

ومع سعي كندا إلى تحقيق هدفها المتمثل في صافي الانبعاثات من حيث العدد الإجمالي بحلول عام 2050، فإن الأسطول الحالي من الاتحاد الوطني للاستقلال التام لأندو سيضطلع بدور موسع، وسيعقب ذلك مشروع استبدال مكوناته الرئيسية بروس الذي بدأ في عام 2023، ومن المتوقع أن يستمر إلى عام 2030، وهذه الاستثمارات، إلى جانب تجديدات التراخيص الجارية، يمكن أن تشهد العديد من وحدات البناء التي تعمل في عام 2060.

وفي موازاة ذلك، تنتقل كندا عمداً إلى مفاعلات نموذجية صغيرة، وقد اختارت شركة " جي هيتاشي BWRX-300 " ، باعتبارها أول شركة لها على نطاق الشبكة، وهي تقوم على أساس النسق الهندسي، وتضع خططاً لنشر الأسطول في ساسكاتشوان، ألبرتا، وفي أماكن أخرى، بينما تحافظ هذه الشركات على تصميمات المياه الخفيفة، وليس على وحدات الاستهلاك، والمعرفة المؤسسية من عقود من الكفاءة البرمجية في مجال الإمداد، والقوى العاملة الماهرة،

وثمة حدود مثيرة أخرى هي استخدام الحرارة والكهرباء النووية لإنتاج الهيدروجين، إذ إن محطات الاتحاد الوطني للاستقلال التاميل تنتج بالفعل كميات كبيرة من البخار عند درجات حرارة متوسطة، وقد درست بعض الدراسات المفاهيمية استخدام حرارة الكوندو في إنتاج الهيدروجين الحراري أو العالي التأقلم، وإذا ما تم تطوير هذه التصاميم، فإنها ستتيح لمصانع الاتحاد أن تخدم الشبكة فحسب، بل أيضاً برامج جديدة لتنويع الهيدروجين.

The Geopolitical Context

إن استقلال الطاقة قد أخذ على نحو عاجل في عام 2020، حيث أن التوترات الجيوسياسية واضطرابات العرض قد أظهرت مدى هشاشة أسواق الطاقة العالمية، وقد أبرزت خامات أوروبا التي تحل محل الغاز الطبيعي الروسي القيمة الاستراتيجية للجيل النووي المحلي، فكندا، التي ينتج فيها اليورانيوم الوافر، وتركة إنتاج المياه الثقيلة، وتقليد العمليات النووية العميقة، هي في وضع نادر: مصدرها الرئيسي للشحنات الكهربائية الأساسية

وهذا الاحتواء الذاتي يعني أن أزمة الوقود الدولية، سواء كانت ناجمة عن الجزاءات أو المنازعات التجارية أو اختناقات النقل، ستترك أكبر وحدات توليد الكهرباء في كندا غير ممسودة أساسا، وعلى النقيض من ذلك، يجب على الولايات القضائية التي تعتمد على اليورانيوم المثرى أو مكونات المفاعلات الأجنبية المزودة بالوقود أن ترصد باستمرار المشهد الجغرافي السياسي، وبالتالي فإن مساهمة اتحاد الجمارك الكندية في الأمن الوطني ليست مجرد اختبارات؛ بل هي أيضاً ذات طابع ملموس.

الخلاصة: قنبلة دائمة من الاستقلال الذاتي الكندي

وتمثِّل مفاعلات الاتحاد الوطني لكوت ديفوار أكثر بكثير من خيار تقني؛ فهي تجسد استراتيجية وطنية مدروسة لتأمين الكهرباء المنخفضة التكلفة والموثوقة والمنخفضة الكربون باستخدام الموارد التي تراقبها كندا، ومن خلال موصلات الطاقة الثقيلة إلى مناجم اليورانيوم في ساسكاتشوان، ومن آلات معالجة الوقود الآلي إلى حلقات العمل التي تُستبدل فيها المولدات البخارية، فإن دورة الحياة الكاملة للشبكة تُجسَّد في الصناعة الكندية والممارسة التنظيمية.