إن مشهد الطاقة العالمي يتطور بوتيرة غير مسبوقة، ومع ذلك، فإن الحاجة الملحة إلى قوة حمولة أساسية موثوقة منخفضة الكربون، ومن بين أكثر التكنولوجيات التي ثبتت تلبيتها، هو مفاعل المياه المضبوط، الذي شكل العمود الفقري للأسطول النووي في العالم بأسره منذ عقود، ومع ذلك، فإن أساليب البناء التقليدية في المواقع ذات الحزم بالنسبة لمصانع كبيرة من الأسلحة النووية، قد تضررت منذ فترة طويلة بسبب تجاوز التكاليف، والتأخيرات في الجدول الزمني، والمتطلبات الرأسمالية.

ما هو البناء النموذجي في النباتات PWR؟

إن البناء المتنقل في سياق مفاعلات المياه المضللة يتجاوز بكثير مجرد التأهل السابق للأنبوب والصمامات، وهو فلسفة متكاملة للتصميم والتصنيع حيث تقسم محطة الطاقة النووية إلى وحدات مفصّلة ذات أسعار مصنعية تحتوي على نظم هيكلية وميكانيكية وكهربية وتحكمية، وتُبنى هذه الوحدات وتختبر وتُدقق في مواقع التجميع في وقت متوازي مع ذلك في النقل خارج الموقع.

وبالنسبة لمصنع PWR، فإن النهج النموذجي يلمس كل نظام رئيسي، إذ يمكن الجمع بين نظام التبريد المفاعلات، ومولدات البخار، وسفن المفاعلات في وحدة واحدة من وحدات الجزر النووية، ويمكن بناء مبنى الاحتواء نفسه من قطاعات كبيرة من الصلب أو الخرسانة (يسمى غالباً " الكان " )، ونظم موازين للزراعة مثل المولدات الكهربائية، وتبريد أجهزة نقل الوقود المستهلك، وتخزين الوقود المستهلك.

ومن المهم التمييز بين البناء النموذجي والمفهوم القديم لـ " المفاعلات المتعددة الوحدات " ، مثل المفاعلات النموذجية الصغيرة، التي تنتج عادة أقل من 300 ميغاواط. وهنا، نطبق تقنيات البناء النموذجية على محطات PWR الكبيرة التي تتجاوز 000 1 ميغاواط، مما يخفف من كفاءة إنتاج المصنع مع الاحتفاظ باقتصادات الحجم المتأصلة في الوحدات الأكبر حجماً، وهذا النهج المختلط الذي يجري حالياً في كوريا - 100.

مزايا التصميم النموذجي

إن فوائد البناء النموذجي لمصانع PWR ليست مجرد زيادة بل تحويلية، بل هي أيضاً دراسة المزايا الاستراتيجية الرئيسية التي تدفع الاستثمار في هذه المنهجية.

النشر السريع وتسريع التشييد

وعلى الرغم من أن الوقت هو المال، لا سيما في عالم الطاقة النووية الكثيفة رأس المال، فإن التشييد التقليدي في الموقع بالنسبة لجهاز كبير من أجهزة إعادة التأهيل يمكن أن يمتد من 7 إلى 12 سنة، ويمكن للبناء النموذجي أن يضغط هذا الجدول الزمني بنسبة تتراوح بين 30 و50 في المائة، وكيف؟ إن عائدات التصنيع في نفس الوقت مع الأعمال المدنية في الموقع، وفي حين يجري إعداد الأساس، فإن سفينة الضغط على المفاعلات ومولدات الوقود الجاهزة يجري تصنيعها في محطة ذات نطاق واسع.

تحسين مراقبة الجودة والسلامة

فالعمل في بيئة مصنعية يسمح بعمليات متسقة ومكررة للجودة، ويمكن الاحتفاظ بالعمل الماهر بصورة دائمة، والقيام بنفس المهام مع أدوات متخصصة، وجرائم، وبروتوكولات تفتيش، مما يزيل الكثير من التقلبات التي أدخلتها الأطقم العاملة في الموقع، والطقس، والظروف الميدانية، ويمكن التحقق من جودة المادة ذات الجودة العالية، على سبيل المثال، بإجراء اختبارات آلية على أساس الأشعة فوق الصوتية قبل أن تترك هذه الوحدة المصنع.

Scalability and Flexible Capacity Additions

يمكن أن يكون هناك تركيبة في إطار مصانع البيوتادايين والبيولوجيين المتحركين، أولاً، يمكن تصميم مصنع واحد بوحدات مفاعلية متطابقة متعددة، ويمكن أن تبنى مرفقاً واحداً، وتبدأ في توليد الطاقة، ثم تضيف وحدات إضافية بعد أن يصبح الطلب متاحاً أو التمويل، وتخفض هذه الاستراتيجية من حيث التراكم المخاطر الرأسمالية مقارنة بالحجز في استثمارات متعددة الأشكال، وتستبدل 80 نظاماً فردياً في إطار نموذج جديد للمصانع

كفاءة التكاليف والقدرة على التنبؤ

وفي حين أن تكاليف الهندسة الأولية وأدوات المصنع كبيرة، فإن البناء النموذجي يحسن في نهاية المطاف من اليقين في التكلفة، فالعمل في المصنع أكثر إنتاجية بكثير من العمل الميداني، مع انخفاض عدد حالات التأخير في الطقس أو السوقيات، ويقلل منحنى التعلم من نفس الوحدات التي تُبنى كل وحدة من الوحدات، من تكاليف الوحدات التي تُخفض على مدى برنامج متعدد الطائرات، وعلاوة على ذلك، فإن القدرة على تمويل التشييد في مراحل (تُبنى ويُخفض نموذج واحد قبل بدء التشغيل).

اعتبارات التصميم الخاصة بالنباتات الموحدة للزراعة والزئبق

"البناء المُتكرر لمصنع "بي أر يتطلب تخطيطاً دقيقاً من مرحلة التصميم المفاهيميّة الأولى" "وكما يذهب المحور، "لا يمكنك بناء مصنع مُحدّد" "إعتبارات التصميم التالية حاسمة

توحيد الطرائق

التوحيد هو حجر الزاوية للكفاءة النموذجية كل وحدة يجب أن تكون مصممة مع إعادة التفكير: الوصلات البينية المتطابقة، الأبعاد المتسقة، ونفس تسلسلات التجميع، هذا يتطلب الانتقال من تصميمات مصممة على موقع محدد، ومفردة، الهيئات التنظيمية مثل لجنة تنظيم الطاقة النووية التابعة للولايات المتحدة والوكالة الدولية للطاقة الذرية تعمل بنشاط مع الصناعة لوضع أطر موحدة للترخيص

إمكانية النقل واللوجستيات

وحدة نمائط مفيدة فقط إذا كان يمكن نقلها بأمان من المصنع إلى موقع المفاعل هذا يفرض قيوداً شديدة على حجم الوحدة وزنها وشكلها، النقل البري يقتصر على 4.3 متر تقريباً، و5 أمتار طولها، و30 متراً، مع وزن يصل إلى 100 طن تبعاً للوائح المحلية، وغالباً ما يسمح النقل بالسكك الحديدية بطول أطول، ويفرض حدوداً أكثر صرامة للوزن في كل محور.

التكامل بين الجوانب والتسامح في الجمعية

عندما تجتمع وحدات بناء المصنع في الموقع، يجب أن تكون وصلاتها متوافقة مع الدقة العالية للغاية، وهذا يتطلب نظاماً لإدارة البعد يتتبع كل جزء من جديد مرجعاً تنسيقياً واحداً، حيث أن جميع المواظب والأنابيب والكوندوات الكهربائية والوصلات الهيكلية يجب أن تكون مصممة بتسامح يتراكم بشكل صحيح بين عدة وحدات.

السلامة والتصميم السيزمي

ولا تخف متطلبات السلامة النووية لأن البناء هو أسلوب نمطي، بل يجب أن تُصمم وصلات الوحدات إلى الوحدات بحيث تصمد نفس الظواهر القائمة على التصميم (الزجاجات، وتأثير الطائرات، والفيضانات الخارجية الشديدة) كهيكل أحادي، وهذا يتطلب وجود وصلات هيكلية قوية تستخدم المنافذ الجاهزة، والتنقية العالية الارتداد، والاختلال المستمر في شكل مفاعلات هيكلية.

التحديات واستراتيجيات التخفيف

وعلى الرغم من وعده، فإن البناء النموذجي يطرح تحديات جديدة يجب إدارتها بفعالية، ومن الضروري معالجة هذه التحديات الرئيسية لتحقيق الفائدة الكاملة للنهج.

تكاليف الهندسة الأولى من نوع كيند

والاستثمار الأولي في التصميم الهندسي المفصل، وأدوات المصانع، وإنشاء العمليات هو أمر كبير، وبالنسبة للنموذج الأول من نوع واحد، يمكن أن تتجاوز هذه التكاليف بالفعل التكاليف التقليدية الناشئة عن العصي، وتعتمد حالة الأعمال التجارية على بناء وحدات متطابقة متعددة (استراتيجية الأسطول) بحيث تُستهلك أقساط تصنيع المواد الانشطارية على وحدات لاحقة.

سلسلة الإمدادات والقدرة على العمل

ويتطلب بناء مصنع نموذجي للزراعة والزئبق سلسلة توريد صناعية قوية قادرة على إنتاج مكونات كبيرة عالية الجودة من النوع النووي في جدول زمني يمكن التنبؤ به، ولا يشمل ذلك سفن ضغط المفاعلات ومولدات البخار فحسب، بل أيضاً وحدات فولاذية هيكلية، وخزائن كهربائية، ومراكب للهبوط، ووحدات للشبكة HVAC، ومعظم البلدان تفتقر حالياً إلى القدرة على صناعة دعم سرعة بدء تشغيل المصانع المزودة بالبديلات.

الموافقة والتفتيش على النظام

الأطر التنظيمية التي كتبت أصلاً لمصانع بناء الموقع لا تستوعب دائماً وحدات بناء المصنع، وعمليات التفتيش على اللحام، والمعاطف، والإنهاء الكهربائي يجب أن تحدث في المصنع، ومع ذلك فإن المنظمين غالباً ما يحتاجون إلى التحقق الموقعي، وهذا أدى إلى عدم الكفاءة حيث تكون المكونات التي يختبرها المصنع مفككة للتفتيش.

دراسات الحالة: نباتات العمل الموحدة

Westinghouse AP1000

وقد يكون هذا الرقم هو أفضل مثال معروف على وجود نظام متعدد الأطراف نموذجي كبير، وقد تم التصديق عليه من قبل لجنة التنسيق الوطنية، وهو يميز أكثر من 200 عنصر من العناصر النموذجية، بما في ذلك نموذج " هيكلي " لبناء نظام الاحتواء، ويستخدم نظام " ألف " نماذج فولاذية كبيرة لسفينة الاحتواء والهياكل الداخلية التي تجمعت باستخدام نهج " لبنة البناء " .

روزاتوم فير -1200

مبنى المفاعلات تم بناؤه باستخدام وحدات كبيرة معززة (حتى 300 طن لكل واحد) والتي تم تركيبها في موقع قريب مثل كتل كبيرة من الموصلات و هذا النهج سمح لـ (روزوم) بتقليص وقت البناء لوحدات (لينغراد الثاني) و (نوففورونيز الثاني) إلى أقل من 5 سنوات

"كوريا"

تصميم (كوريا) للبناء المتحرك كخيمة أساسية، ويستخدم التصميم مجموعة موحدة من الـ (سوبر-مول) للاحتواء، والمبنى المساعد، ومبنى توربيني، ونجاح برنامج (أ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.م.إ) مع 4 وحدات بُنيت في (كوريا الجنوبية) (شين كوري، شين هانول) ووحدات إضافية في تصميم (أوراكا)

التوقعات المستقبلية: استعراضات الملوثات العضوية الثابتة النموذجية المقبلة

ويجري الآن إدماج الدروس المستفادة من مشاريع الجيل الأول من تصميمات المفاعلات في الموجة التالية، كما أن تقنيات التصنيع المتقدمة مثل الطباعة 3D للأجزاء المعدنية، والربط الآلي، والتجمع الآلي، هي على استعداد لزيادة خفض التكاليف وتحسين النوعية، وبالإضافة إلى ذلك، فإن التواؤم الرقمية - النماذج الفيزيائية لمجمل النباتات من أجل التحقق من تسلسلات التجميع النباتية على أساس المحاكاة، مما يقلل من المخاطر.

على الجبهة التنظيمية، تقوم هيئة النقل الوطني وغيرها من السلطات بتطوير عمليات "الإستشعار الأولي" للوحدات الموحدة، حتى يتمكن المصنع من بناء وحدة معتمده بدون الحاجة إلى موافقة محددة على موقع معين، وهذا سيسمح بـ "الرخصة بالتصميم" و "الإنتاج العرضي" للوحدات النووية، كما أن صناعة الطيران تُصدّق على محرك لاستخدامه على أيّ إطار جوي.

وعلاوة على ذلك، فإن مفهوم " محطات الطاقة النووية القابلة للنقل " يكتسب مشققاً، حيث يمكن بناء وحدة كاملة من وحدات PWR - بما في ذلك تركيب المفاعلات الأساسية ونظام التبريد الأولي، وتغذيته، وتغلق في مصنع، ثم تنقل بالبخار أو السكك الحديدية إلى موقع ساحلي للتركيب، مما يقلل من البناء النووي في الموقع إلى الصفر تقريباً، مما يؤدي إلى إحداث ثورة في سرعة الانتشار.

وأخيراً، يجري استكشاف إمكانية إدماج عمليات إعادة الإدماج الموحَّدة في نظم الطاقة المتجددة (السول والريح) وتخزين الطاقة، ويمكن تشغيل أسطول من عمليات إعادة التأهيل الموحَّدة، ينتج كل منها نحو 000 1 ميغاواط، في شكل مزود بالتعبئة، يوفر الحمولة الأساسية المرنة اللازمة لتثبيت الشبكات ذات التغلُّب المتجدد العالي، ويعني التصعيد المتأصل في البناء النموذجي أن المرافق يمكن أن تضاهي طاقتها على السلع الأساسية.

خاتمة

والبناء المتنقل هو نهج تحويلي موجه نحو الإنتاج لبناء محطات مفاعلات مصفحة للمياه، إذ يمكن أن تحقق الصناعة، عن طريق تحويل جزء كبير من العمل من موقع بناء مبلّغ وغير متوقع إلى أرضية مصنعية جافة ومكررة، سرعة النشر، وتحسين النوعية، وتحسين القدرة على التنبؤ بالتكلفة، وفي حين أن الانتقال إلى بناء نظام الوحدات يتطلب استثماراً كبيراً في التوحيد القياسي للتصميم، واستخدام أدوات المصنع، وتطوير سلسلة الإمداد، فإن الدفع النووي واضح:

من وحدات الـ "آي بي 1000" الهيكلية إلى حلقات الـ "في" الخرسانية الـ "في" و "في.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ.إ...