Table of Contents
إن الضغط العالمي على كبح انبعاثات الكربون قد وضع الطاقة النووية في مرحلة الوسط كمصدر للطاقة موثوق به منخفض الكربون، وفي حين أن تصميمات المفاعلات المتقدمة المبتكرة تلتقط عناوين رئيسية، فإن التكنولوجيا المثبتة ذات المزايا الفريدة تكتسب بثبات هادئ بين واضعي السياسات والمرافق: مفاعل CANDU، حيث تسعى الدول إلى تحقيق أهداف صافية في مجال الطاقة، فإن السؤال ليس ما إذا كان للأجهزة النووية مستقبل، ولكن ما يمكن أن تحققه التكنولوجيات من مزيج صحيح من موثوقية الوقود، ومرونة في مجال الوقود، ومن المرونة في مجال الأمان.
ما هي ردود فعل "كوندو"؟
وقد أثبت الاتحاد الروسي، وهو مقياس لشبكة كندا لصناعة الديوتروم، أن هناك مجموعة من المفاعلات النووية التي تستخدم المياه الثقيلة (أكسيد الديوتروم) كمدير ومبرد، وخلافا لمفاعلات المياه الخفيفة المشتركة التي تتطلب اليورانيوم المثرى، فإن مفاعلا تابعا للوحدة يمكن أن يحافظ على سلسلة من التفاعلات مع اليورانيوم الطبيعي غير المثرى، وهذا أمر ممكن لأن المياه الثقيلة تستوعب أقل من النيوترونات.
والميزة المادية المحددة لمفاعل CANDU هي ترتيبه الأفقي لأنبوب الضغط، ولا يشكل هذا الجوهر وعاء ضغط ضخم واحد، بل وعاء من الكلاندريا منخفض الكساد يحتوي على مئات الأنابيب الأفقية التي تضغط من خلالها على مبردات المياه الثقيلة، كما أن مفاعل الوقود القصير والمضغوط، يُستبدل في هذه الأنابيب، بينما يظل المفاعل في متناول الطاقة العالية، ويُستخدم فيه مفاعلات الوقود البديلة.
إن دائرة المياه الثقيلة نفسها تفرض بعض المتطلبات الفريدة من البنية التحتية، إنتاج أكسيد الديوتروم كثيفة الطاقة، ويشكل جزءاً ملحوظاً من تكلفة المفاعل الأمامية، ويحتاج مفاعل نموذجي يبلغ 700 طن من الماء الثقيل، ويزيد من قيمة هذا المفاعل بمقدار عدة مئات من ملايين الدولارات، ولكن بعد أن يتم التكليف، فإن وحدة من وحدات الأشعة تحتية تُستخدم في شكل ثباتات مُستقطعة وثبطة
أهم مزايا تكنولوجيا الكاندو
خيارات تصميم (كوندو) تترجم إلى مجموعة من المزايا التشغيلية والاستراتيجية التي جذابة بشكل خاص في مشهد الطاقة المُنخفض الكربون
مرونة الوقود
إن القدرة على تشغيل اليورانيوم الطبيعي هي نقطة البداية فقط، ويمكن لمفاعلات الاتحاد أن تقبل مجموعة واسعة من المواد الانشطارية دون إجراء تعديلات كبيرة في المعدات، وقد نجح المشغلون في اختبار اليورانيوم المثرى قليلاً، واليورانيوم المسترجع من إعادة المعالجة، والوقود القائم على أساس الهرمونات، وحتى الوقود المختلط المستخرج من الأسلحة النووية الملغومة، مما يتيح لبلد ما أن يصمم دورة الوقود المستنفد على الموارد المحلية أو الشراكات الاستراتيجية في المفاعلات.
السلامة واستمرارية العمليات
إن السلامة في الطاقة النووية هي وظيفة لكل من النظم الهندسية والفيزياء الأساسية، حيث أن وحدة الأراضي الكندية تستفيد من عدة خصائص أمان سلبية، ويُقصد بالمعامل السلبي أن تُزيل الطاقة الكهربائية التي تُستهلك في حالة تغلي أو تضيع، فإن التخفيض الناتج عن ذلك في المواد التي تعتمد على الوقود، نادرا ما يُنشر رد الفعل دون تدخل بشري، وتوضع الأنابيب ذات الضغط الأفقي في حجم كبير من المياه الثقيلة في الكالاندريا، مما يؤدي إلى انخفاض في حجم الطاقة الكهربائية.
القدرة على معالجة المواد الخلوية
إن النموذج المتأصل لمفهوم وحدة الأسلحة الكيميائية يُقَدِّر نفسه إلى تصميمات أصغر حجماً ومصنعة ذات سعر مُصَرَّف، في حين أن وحدات البرمجيات التقليدية من 600 إلى 900 ميغاواط، فإن المهندسين يُصقلون مُعدّد مُعتمدة في مفاعلات مُحدّدة صغيرة من نوع CANDU، مما سيُولِّد نحو 300 ميغاواط (أو أقل) مع الحفاظ على المزايا الرئيسية:
القدرة العالية على مواجهة الكوارث
ويمكن لمفاعلات الاتحاد أن تحتفظ بعامل قدرة متوسط يزيد على 85 في المائة على مدى عقود بفضل إعادة الوقود والتصميم القوي للقوى العاملة، ويمكن للمشغلين أن يؤدوا التحميل من خلال تعديلات مستوى الموصلات ونظم الترجيح التي تسمح لمصانع الاتحاد بأن تفجر إنتاجها أو تخفض استجابة لطلبات الشبكة أو إشارات الأسعار، وفي الأسواق التي لها حصص عالية من الطاقة الشمسية والريحية، فإن هذا التحميل يجعل من المعدات قيمة.
نجاح الأسطول العالمي وتجديده
"أعداد "الوحدة الرومانية" تُظهر حالياً أكثر من 30 وحدة في العمليات أو إغلاق طويل الأجل في سبعة بلدان تمثل عقوداً من الخبرة العملية المشتركة الوحدات الكندية في "بروس باور" و"أونتاريو"
دور الجهات الفاعلة في نظام الطاقة المنزوعة الكربون
وتطالب شبكات الكهرباء بإزالة توليد الكربون الكثيف مع الحفاظ على الموثوقية، فالريح والشمس توفر حصصاً متزايدة من الكهرباء، ولكن تقلباتها تخلق حاجة إلى قدرة منخفضة الانبعاثات تكون ثابتة ومرسلة ويمكن أن تتسارع عندما تشرق الشمس وتهدأ الرياح، وقد تؤدي مفاعلات الكوندو، التي لها عوامل عالية في القدرة والقدرة على التحميل، إلى ملء هذا الدور دون رحمة.
بالإضافة إلى الكهرباء، يمكن لمفاعلات "كاندا" أن تولد حرارة عالية الحرارة لشبكات التدفئة في المقاطعات، والعمليات الصناعية، وإنتاج الهيدروجين، ويمكن أن يحسن الجيل بصورة كبيرة كفاءة الطاقة العامة، حيث أن الطلب على الهيدروجين ينمو في قطاعات يصعب كشفها مثل صناعة الفولاذ، وإنتاج الأمونيا، والنقل الثقيل، يمكن أن يصبح حجر الزاوية في الاقتصاد المنخفض الكربون.
إن مرونة المفاعلات التي تتميز بها هذه المفاعلات - وخاصة المتغيرات الأصغر حجما - تجعلها جذابة لإعادة تشغيل محطات الوقود الأحفوري المتقاعد، إذ توجد في العديد من مواقع محطات الفحم بالفعل ترابط قوي في مجال نقل المياه، ووصولها إلى قوة عاملة ماهرة، ويمكن أن يحافظ على وجود نظام مزود بالكميات في موقع البناء البني، وأن يعجل بالانتقال إلى الطاقة النظيفة دون الحاجة إلى موافقة جديدة على استخدام الأراضي.
التحديات التي تواجه انتشار القوات المسلحة الكونغولية
وعلى الرغم من خصائصها، فإن تكنولوجيا الكوندو لا تواجه تحديات، فالعقبة التي يشار إليها في أغلب الأحيان هي التكلفة الرأسمالية الأولية، إذ يتطلب مصنع كبير تقليدي من هذا النوع استثمارات كبيرة في مخزونات المياه الثقيلة، وأنبوب الضغط المتخصصة، وأجهزة إعادة الوقود، وفي حين أن تكاليف دورة الحياة تنافسية، فإن تأمين التمويل لمشروع متعدد البلونات يتطلب دعما سياسيا قويا وأطرا تنظيمية مستقرة، رغم أن جداول التشييد كانت أطول من المثالية.
ولا يزال التصور العام مسألة حساسة، فعقد الحوادث النووية العالية الجودة، رغم عدم وجود تكنولوجيا تابعة للوحدة، قد تركت قطاعات من السكان تحرس أي مبني نووي جديد، كما أن الاتصالات عبر الحدود، والمشاركة المجتمعية القوية، وسجلات الأمان التي يمكن إثباتها، هي أمور أساسية للحصول على ترخيص اجتماعي، بينما يخلق إنتاج المياه الثقيلة ثلاثية، وهو مشغل إشعاعي للهيدروجين يجب إدارته بعناية، أو تخزينه في بعض الحالات.
كما أن تصميمات المفاعلات التنافسية تُستخدم في حصة السوق، كما أن المفاعلات الكبيرة للمياه الخفيفة من ويستنغهاوس، وفرماتومي، وغيرها، فضلا عن انتشار مفاهيم العلاقات بين الأطراف ذات العلاقة بين المناطق، تحشد الميدان، ويجب أن تميز الوحدة نفسها تقنيا وتقنيا.
الابتكارات التكنولوجية والطريق إلى الأمام
فالابتكارات تتنفس حياة جديدة في منصة كندا، فإلى جانب مفهوم العلاقات بين الموظفين والإدارة، يقوم المهندسون بدمج نظم متقدمة للأجهزة الرقمية والتحكم تعزز رصد المفاعلات، والصيانة التنبؤية، والتشغيل المستقل، وقد يتضمن الجيل القادم من مفاعلات كندا وقوداً سلبياً يعتمد على التداول الطبيعي بدلاً من المضخات النشطة، ويزيدون هوامش الأمان أثناء انقطاع محطات الكهرباء، وتنتقل دورات الوقود المتقدمة من المفاعلات المعملية إلى النطاق التجريبي:
إن مشاريع التجديد هي نفسها اختبارات للابتكار، فالإعادة الكاملة لمفاعل CANDU - التي تمزق جميع أنبوب الضغط وأنبوب الكالاندريا - هي عملية ضخمة أدت إلى استحداث أدوات آلية جديدة، وتقنيات الحام الدقيق، ونهج إدارة المشاريع، والدروس المستفادة من برامج توليد الكهرباء في بروس بروس وأونتاريو - وهي برامج يمكن أن تبث فيها معلومات عن تصميم مشاريع جديدة قابلة للتكرار.
ومن الاتجاهات البحثية الواعدة بشكل خاص دورة الوقود التابعة للدوائر الاتحادية، التي ستتيح لمفاعل CANDU استخدام فوليتس الوقود المستهلك مباشرة من مفاعل مائي مكثف بعد المعالجة الحرارية والميكانيكية - دون فصل البلوتونيوم، وهذا النهج يقلل من مخاطر الانتشار ويقلل الحجم الإجمالي للنفايات العالية المستوى، وبينما يواجه هذا الجهاز الهوامش الهندسية والتنظيمية، فإن نشره الناجح سيغير من العوامل الاقتصادية لإدارة النفايات النووية.
التبني العالمي والقدرة السوقية
"أسطول "كاندا" حالياً يزيد على 30 وحدة في العمل أو إغلاق طويل الأجل في سبعة بلدان يمثل عقوداً من الخبرة التشغيلية المشتركة في "كندا" برامج إطراد الحياة في محطات "بروس ودارلينجتون"
إن الأسواق الناشئة في أوروبا الشرقية وأفريقيا وجنوب شرق آسيا توفر فرصا جديدة، وتدرس بولندا معدلات الخصوبة في منطقة الساحل كجزء من خطتها لاستبدال محطات الفحم، وقد أعربت تركيا وبنغلاديش عن اهتمامهما بالتكنولوجيا لتوليد الحمولة الأساسية، وبرنامج الهند لمفاعلات المياه الثقيلة التي تضغط على نطاق واسع، والتي نشأت عن تعاون مبكر مع اتحاد الصناعات التحويلية، وتظهر مدى قابلية تصميم الدول الرامية إلى بناء القدرة الصناعية المحلية على أساس تجريبي.
وقد بدأت آليات التمويل الدولي للمناخ وأحكام التصنيف الأخضر تشمل الطاقة النووية التي تبشر بالخير بالنسبة لصادرات اتحاد رابطات الموظفين المدنيين الدوليين، حيث أن البلدان تدرج في مساهماتها المحددة وطنياً بموجب اتفاق باريس، فإن الطلب على تكنولوجيا المفاعلات المثبتة والمرنة سيزداد، ومن المرجح أن يزداد سجل الأمان الاستثنائي الذي سجلته اللجنة الوطنية لمكافحة المخدرات ومنع حدوث ضرر خطير في الوقود في تاريخ الأسطول، مما يوفر أساساً صلباً للموافقة التنظيمية على الصعيد العالمي، بما في ذلك في بناء الدول لمصانعها النووية الأولى.
رأس المال الاقتصادي والسياساتي
وتقضي الاقتصادات في نهاية المطاف بما إذا كانت التكنولوجيا تزدهر في قطاع كثيف رأس المال مثل توليد الطاقة، وتكلفة الكهرباء المطورة من قبل اتحاد الاتصالات السلكية واللاسلكية قادرة على المنافسة مع مصادر منخفضة أخرى للكربون عندما يتم حساب أسعار الكربون في هذا القطاع، وتؤهل الضرائب المفروضة على الكربون في كندا والآليات المماثلة في أماكن أخرى مباشرة لتحسين حالة الأعمال التجارية بالنسبة للنوات النووية من خلال معاقبة المنافسين للوقود الأحفوري، وفي الولايات المتحدة، ينص قانون تخفيض القروض على الإنتاج النووي.
ولا تزال تكاليف إنتاج المياه الثقيلة بنداً يسلط النقاد الضوء عليه، ولكن البناء النموذجي والتقدم المحرز في استخراج الديوتريوم يمكن أن يقلل من هذا العبء، أما التصميمات الموحدة - فإما أن تكون مفاعلاً كاملاً من طراز 700-M We قد طورت من الـ CANDU أو 300-Mwe-would يتيح التصنيع التسلسلي، وأن تنشر نفس الوفورات في مجال التعلم التي تُشاهد في الطائرات أو بناء السفن، وإذا أمكن طلب عقد مشروع جذاب من السوق.
إن خطة عمل كندا الخاصة بالتبادل التجاري الخاص تشير صراحة إلى مفاهيم مفاعلات المياه الثقيلة وتلتزم بالتعاون في مجال الاستعداد التنظيمي والبحث وتطوير سلسلة الإمداد، وتشمل خريطة الطريق النووية للمملكة المتحدة تقييم معدل الارتحال في إطار برنامج المفاعلات النموذجية المتقدمة، وتقوم إستونيا وبولندا بدراسة خيارات المياه الثقيلة، ومن خلال مواءمة معدل التصلب المميت مع الاستراتيجيات الوطنية للهيدروجين، يمكن للحكومات أن تخلق تطوراً ثنائياً في القدرة على العمل.
بناء مستقبلي على قوة بروفين
إن مسار مفاعلات الاتحاد في عالم متدهور، يبدو أكثر فأكثر شكلاً من خلال مزيج من الموثوقية المتأصلة والابتكارات الناشئة، إذ أن الوحدات القائمة، التي تضاعف العمر في العمليات التي تمر بمرحلة منتصف القرن، ستواصل توفير أنواع ضخمة من الطاقة الخالية من الكربون، والوقت اللازم لزيادة تخفيض انبعاثات المواد الهيدروجينية من التدفئة والنقل، وفي موازاة ذلك، فإن الموجة الجديدة من المصانع التي تعمل على تكييف المولدات الكهربائية
وستحدد أوجه الحيطة المجتمعية والمختبرات الوطنية وموردو سلسلة الإمداد والمنظمون - العمل على إبطال الوعود التقنية إلى مشاريع ملموسة، وستحدد مفاعلات المراقبة الشاملة في المستقبل، بما يتجاوز نطاقها القياسي، ونموذج التكلفة، والحوار العام الجاري، ما إذا كانت التكنولوجيا يمكن أن تنتقل من أيكون كندي إلى حل عالمي منخفض الكربون، وإذا كانت ظروف السوق، وأطر السياسات، ومواءمة القبول الاجتماعي، فإنها يمكن أن تصبح حجر الزاوية في الدراسات الديمومة.