تحاول شركات الطاقة النووية تقليص حجم المفاعلات إلى حجم حاويات الشحن في محاولة للتنافس مع البطاريات الكهربائية كمصدر للطاقة الخالية من الكربون.
ويستند السباق لتطوير “المفاعلات الدقيقة”، بقيادة وستنجهاوس، إلى فكرة أنها يمكن أن تحل محل مولدات الديزل والغاز التي يستخدمها كل شيء، من مراكز البيانات إلى المجتمعات النائية خارج الشبكة إلى منصات النفط والغاز البحرية.
قال جون بول، رئيس برنامج المفاعلات الدقيقة eVinci التابع لشركة Westinghouse: “في البداية، كانت الفكرة هي أن هناك أجزاء من الاقتصاد يصعب للغاية إزالة الكربون منها، وخاصة المجتمعات النائية التي تعتمد على الديزل القابل للنقل، وهو مكلف للغاية”. “لكن مستوى الاهتمام توسع بالفعل ونعتقد أن هذا سيكون مجال نمو كبير.”
تتمتع الصناعة النووية بنهضة حيث تبحث الحكومات وشركات التكنولوجيا الكبرى عن مصادر نظيفة للطاقة للوفاء بالتزاماتها المناخية. ويجري بالفعل تنفيذ عشرات المشاريع لتطوير مفاعلات معيارية صغيرة تصل طاقتها إلى نحو 300 ميجاوات.
تتمتع المفاعلات الصغيرة بإنتاج أصغر بكثير يصل إلى 20 ميجاوات، وهو ما يكفي لتزويد ما يقرب من 20 ألف منزل بالطاقة، ومن المرجح أن تعمل مثل البطاريات الكبيرة، مع عدم وجود غرفة تحكم أو عمال في الموقع. سيتم نقل المفاعلات إلى الموقع، وتوصيلها وتركها للعمل لعدة سنوات قبل إعادتها إلى الشركة المصنعة لها للتزود بالوقود.
حصلت شركة وستنجهاوس في ديسمبر على موافقة من الهيئات التنظيمية النووية الأمريكية لنظام التحكم الذي سيسمح في نهاية المطاف بتشغيل محطة eVinci بقدرة 8 ميجاوات عن بعد. يستخدم المفاعل، الذي يحتوي على الحد الأدنى من الأجزاء المتحركة، أنابيب مملوءة بالصوديوم السائل لسحب الحرارة من الوقود النووي ونقلها إلى الهواء المحيط، والذي يمكن بعد ذلك تشغيل توربين لإنتاج الكهرباء أو ضخه في أنظمة التدفئة.
وقال بول: “هدفنا هو أن نكون قادرين على العمل بشكل مستقل من موقع مركزي حيث يمكننا ببساطة مراقبة أسطول من المفاعلات المنتشرة في جميع أنحاء العالم”.
يستخدم المفاعل كميات صغيرة من وقود تريسو المطلي بالسيراميك، والذي تم تصميمه لتحمل درجات الحرارة القصوى دون الانصهار.
يعد eVinci أول مفاعل صغير يكمل الدراسات الهندسية لبرنامج اختبار – من المتوقع أن يبدأ في عام 2027 – في مختبر أيداهو الوطني في الولايات المتحدة، وقد وقعت شركة Westinghouse مؤخرًا صفقة مع شركة Core Power، وهي شركة بريطانية ناشئة تتطلع إلى تطوير الطاقة النووية. النباتات في البحر.
“إنها في طريقها للحصول على رخصة تشغيل من اللجنة التنظيمية النووية الأمريكية. . . وقال ميكال بوي، الرئيس التنفيذي لشركة Core Power: “نعتقد أن عام 2029 هو الوقت المناسب لذلك، وهو أقرب وقت لظهور أي شيء في السوق”. وأضاف أنه يأمل أن تتمكن الشركتان من البدء في بناء سجل الطلبيات في عامي 2027 و2028.
وقال بول إن اثنين من الأسواق المستهدفة لمفاعلات eVinci هما مراكز البيانات وصناعة النفط والغاز، سواء داخل البحر أو خارجه. وقال إن القدرة على تشغيل العديد من المفاعلات الصغيرة جنبًا إلى جنب ستجعل مراكز البيانات أكثر مرونة من مصدر واحد للطاقة.
وقال إيان فارنان، أستاذ الأرض والمواد النووية في جامعة كامبريدج، إنه من المحتمل أيضًا أن يتم استخدام المفاعلات الصغيرة في صناعة التعدين، خاصة للتنقيب عن الكوبالت والمنغنيز والمعادن المهمة الأخرى التي غالبًا ما توجد في مواقع نائية.
وقال إن المشكلة هي “أنه يتعين عليك قطع 1000 طن من الصخور مقابل طن واحد من المنتج”.
“سيغير هذا طريقة إدارة المنجم. حاليا نستخدم الديزل. وبصرف النظر عن التكلفة وكثافة الكربون، فإن الخدمات اللوجستية لتوصيل الديزل إلى المواقع النائية تجعل الكثير من هذه المناجم غير قابلة للحياة. إذا تمكنت من تركيب مفاعل يدوم من 10 إلى 20 عامًا، فستكون قد حصلت على مصدر طاقة جاهز.»
استأجرت شركة Nano Nuclear Energy المدرجة في بورصة ناسداك شركة Farnan للمساعدة في تصميم مفاعل صغير مبرد منخفض الضغط وتأمل في طرحه في السوق بحلول عام 2031.
وتشمل الشركات الأخرى التي أنشأت مواقع رائدة في صناعة المفاعلات الصغيرة الجديدة شركة BWX Technologies المدرجة في نيويورك، والتي تقوم بالفعل ببناء مفاعلات نووية للغواصات وحاملات الطائرات التابعة للبحرية الأمريكية، وشركة X-energy، التي جمعت 500 مليون دولار في سبتمبر من مستثمرين بما في ذلك أمازون وكين. غريفين، مؤسس صندوق التحوط القلعة.
تم اختيار الشركتين لمشروع بيليه، وهو مشروع قامت به وزارة الدفاع الأمريكية لإنشاء مفاعل نووي محمول يمكن نشره في أي موقع على متن طائرة وتشغيله لعدة سنوات قبل نقله.
لكن جي كلاي سيل، الرئيس التنفيذي لشركة X-Energy، قال إن سوق المفاعلات الدقيقة “لا تزال في طور النشوء”.
وقال: “ربما استثمرنا بقدر ما استثمرنا أي شخص آخر في هذا القطاع”. “ولكن عندما ينخفض الحجم، يصبح الاقتصاد أكثر تحديًا بكثير. يجب عليك الوصول إلى مستوى أكبر من الحجم حتى تصبح المفاعلات الصغيرة اقتصادية.
وقال بوي إن المفاعلات الدقيقة ستكون ذات أسعار تنافسية بمجرد زيادة خطوط الإنتاج. وأضاف: “إذا كان لديك سجل طلبيات يضم 60 إلى 120 مفاعلاً، فإنك ترى اقتصاد الأرقام”، قائلاً إن الهدف هو إنتاج الكهرباء بمبلغ يتراوح بين 100 و150 دولاراً لكل ميجاوات في الساعة.
وقال: “هذا ليس تنافسيًا على مستوى الشبكة، ولكنه تنافسي للغاية بالنسبة للموانئ والمحطات والمرافق البتروكيماوية ومواقع الجزر والمواقع النائية”. “إن تكلفة جلب الديزل والغاز إلى هذه الأماكن مرتفعة للغاية”.
وقال رونان تانجوي، قائد برنامج السلامة والترخيص في الرابطة النووية العالمية، إن هناك تساؤلات حول كيفية بناء ونقل وتشغيل المفاعلات الصغيرة بأمان.
لا يزال يتعين على الهيئات التنظيمية وضع قواعد حول ما إذا كان من الممكن تشغيل المفاعلات الدقيقة عن بعد وكيفية جعلها آمنة من الهجمات السيبرانية. وهناك حاجة أيضًا إلى قواعد حول نقلها، وخاصة عبر الحدود الوطنية، وما إذا كان ينبغي تزويدها بالوقود في المصنع أو في الموقع. ونظرًا لصغر حجمها، فإنها قد تشكل أيضًا هدفًا أسهل لسرقة الوقود النووي.
وقال وستنجهاوس إن نظام eVinci سيجتاز نفس اختبار تقييم تأثير الطائرات الذي ينطبق على المفاعلات الأكبر حجمًا، لكن تانجوي أشار إلى أن العديد من القواعد الحالية للمفاعلات إما “غير متناسبة أو غير قابلة للتطبيق على المفاعلات الدقيقة”. وأشار إلى أنه سيكون من الصعب للغاية إصابة مثل هذا الهدف الصغير عمداً بطائرة.
وقال: “من المرجح أن تصدر الوكالة الدولية للطاقة الذرية معايير سلامة عالية المستوى، وعادة ما يتم أخذها في اللوائح الوطنية”. “لن يكون الأمر سريعًا. إذا أراد الناس إنجاز الأمر، فنعم، يمكن أن يكون كذلك، ولكن هناك الكثير من العمل المتضمن.
