من باب المجاملة اتحاد العلماء المهتمين ، المعادلة.
By إليوت نيجين

لطالما كان أنصار الطاقة النووية يميلون إلى التمني. بالعودة إلى عام 1954 ، اشتهر رئيس لجنة الطاقة الذرية لويس شتراوس وتوقع أن الكهرباء المولدة بالطاقة النووية ستصبح في النهاية "رخيصة جدًا بحيث لا يمكن قياسها". اليوم ، الطاقة النووية من بين أغلى اشكال الكهرباء.

خلف شتراوس في اللجنة الحائز على جائزة نوبل جلين سيبورج ، المتوقع في عام 1971 أن الطاقة النووية ستنتج تقريبًا كل كهرباء العالم بحلول عام 2000. اليوم ، حصة الطاقة النووية من الكهرباء في جميع أنحاء العالم هي فقط 10 في المئة. في الولايات المتحدة ، تنتج حوالي 20 في المئة، ويكافح حوالي ثلث أسطول البلاد من المفاعلات القديمة للتنافس مع مصادر الكهرباء الأرخص.

ومع ذلك ، هناك اهتمام متزايد بتوسيع دور الطاقة النووية لمعالجة تغير المناخ. كمصدر للكهرباء منخفض الكربون ، فإنه يتمتع بمزايا واضحة على الغاز الطبيعي والفحم. ولكن إلى جانب كونها مكلفة للغاية في البناء ، فإن المفاعلات التقليدية - التي تسمى مفاعلات الماء الخفيف لأنها تستخدم الماء العادي لتبريد النوى المشعة - تعاني من مشكلات خطيرة تتعلق بالسلامة والأمن وتولد نفايات مشعة يجب عزلها لمئات الآلاف من السنين .

أدخل تصميمات المفاعل "المتقدمة"

يروج بعض مطوري الطاقة النووية الآن بشجاعة لما يسمونه تصميمات المفاعلات "المتقدمة" كحل. على عكس مفاعلات الماء الخفيف ، تعتمد تصميمات غير الماء الخفيف على مواد أخرى غير الماء للتبريد ، بما في ذلك الصوديوم السائل والهيليوم والملح المصهور. يؤكد بعض المطورين أن هذه المفاعلات ، التي لا تزال في مرحلة المفهوم ، ستحل جميع المشكلات التي تصيب مفاعلات الماء الخفيف وستكون جاهزة للوقت الرئيسي بحلول نهاية العقد.

جذبت أغنية صفارات الإنذار لمفاعل نووي رخيص وآمن وآمن في المستقبل انتباه مسؤولي إدارة بايدن وبعض الأعضاء الرئيسيين في الكونجرس ، الذين يبحثون عن أي وجميع السبل للحد من انبعاثات الكربون. ولكن هل ما يسمى بالمفاعلات المتقدمة هو مجرد نسخة أحدث من التمني النووي؟ يشير تحليل شامل لاتحاد العلماء المهتمين (UCS) لمفاهيم مفاعلات الماء غير الخفيف قيد التطوير إلى أنها كذلك. وجد التقرير المؤلف من 140 صفحة ، الذي نُشر في منتصف مارس ، أن هذه التصميمات ليست أفضل - وفي بعض النواحي أسوأ بكثير - من مفاعلات الماء الخفيف العاملة اليوم.

السلامة والأمن والاستدامة

التقرير، "متقدم "ليس دائمًا أفضل، يقيّم إيجابيات وسلبيات ثلاثة أنواع رئيسية من مفاعلات الماء غير الخفيف: المفاعلات السريعة المبردة بالصوديوم ، والمفاعلات عالية الحرارة المبردة بالغاز ، والمفاعلات التي تعمل بالملح المنصهر. يصنف كل نوع على ثلاثة معايير رئيسية: السلامة ؛ مخاطر الانتشار النووي والإرهاب ؛ والاستدامة ، والتي تشير إلى مدى كفاءة استخدامهم لليورانيوم ومقدار النفايات النووية طويلة العمر التي يولدونها.

"إذا كانت الطاقة النووية ستلعب دورًا أكبر في معالجة تغير المناخ ، فمن الضروري أن تكون تصاميم المفاعلات الجديدة أكثر أمانًا ، وأكثر أمانًا ، وقابلة للمقارنة أو - أفضل من ذلك - خفض يقول مؤلف التقرير الدكتور إدوين ليمان ، الفيزيائي ومدير سلامة الطاقة النووية في جامعة كاليفورنيا في الولايات المتحدة ، "مخاطر الانتشار النووي والإرهاب النووي من أسطول المفاعلات الحالي". "على الرغم من الضجيج المحيط بهم ، لا يفي أي من المفاعلات التي تعمل بالماء الخفيف بجميع هذه المتطلبات."

في نهاية شهر مايو ، كان أسطول الطاقة النووية الأمريكي يتألف من 93 مفاعلًا يعمل بالماء الخفيف ، أي أقل بمقدار 11 مفاعلًا عن عام 2003. ويعزى تراجع الصناعة إلى عدد من العوامل ، لا سيما البنية التحتية القديمة وعدم القدرة على التنافس مع الغاز الطبيعي أيضًا. مثل الرياح والطاقة الشمسية ، والتي هي الآن أرخص مصدر للكهرباء في معظم دول العالم.

في محاولة لوقف تدهورها ، عززت الصناعة النووية الأمريكية "نهضة" في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، وفي عام 2000 ، قدم الكونجرس ما يقرب من 2005 مليار دولار من ضمانات القروض الفيدرالية للمفاعلات النووية الجديدة. أسفرت حملة العلاقات العامة التي تبلغ قيمتها ملايين الدولارات عن إنشاء مفاعلين جديدين فقط للمياه الخفيفة Westinghouse AP20 (في مقدمة الصورة أعلاه) ، والتي لا تزال قيد الإنشاء في جورجيا بسعر 1000 مليار دولار لكل منهما - ضعف التكلفة المقدرة - وتستغرق أكثر من ضعف الوقت المقدر للإنجاز.

بالنظر إلى هذا الكفاح لبناء مفاعلات الماء الخفيف ذات الحجم القياسي (1,000 ميغاواط) ، تحولت الصناعة إلى استراتيجيتين أخريين لمحاولة تأمين حصة أكبر في السوق: مفاعلات الماء الخفيف المعيارية الصغيرة ، والتي - بسبب اقتصادات النطاق - من شأنه أن ينتج كهرباء أكثر تكلفة من المفاعلات التقليدية ؛ ومفاعلات غير الماء الخفيف ، والتي تعتمد إلى حد كبير على مفاهيم غير مثبتة منذ أكثر من 50 عامًا.

مطالبات ضخمة

يلقي تقرير UCS نظرة فاحصة على الادعاءات غير المؤيدة التي قدمها مطورو البرامج حول هذه التصاميم التي لا تستخدم الماء الخفيف. مع القليل من الأدلة القوية ، أكد العديد من المطورين أنها ستكون أرخص وأكثر أمانًا وأكثر أمانًا من المفاعلات العاملة حاليًا ؛ سوف يحرق وقود اليورانيوم بشكل أكثر كفاءة ، وينتج نفايات مشعة أقل ، ويقلل من خطر الانتشار النووي ؛ ويمكن تسويقها قريبًا نسبيًا.

حظي أحد هذه المفاعلات ، وهو مفاعل Natrium السريع بقدرة 345 ميجاوات والمبرد بالصوديوم من TerraPower ، باهتمام إعلامي كبير في وقت سابق من هذا العام عندما وصفه مؤسس TerraPower بيل جيتس خلال مقابلات حول كتابه الجديد ، كيفية تجنب كارثة مناخية. في منتصف فبراير ، جيتس قال CBS's 60 دقائق أن مفاعل النتريوم سينتج نفايات نووية أقل وسيكون أكثر أمانًا وأرخص من مفاعل الماء الخفيف التقليدي.

قدم مؤسس TerraPower Bill Gates ادعاءات لا أساس لها حول مفاعل Natrium التابع لشركته في مقابلة مع مراسل CBS 60 Minutes أندرسون كوبر. (سي بي اس)

في الواقع ، وفقًا لتقرير UCS ، من المحتمل أن تكون المفاعلات السريعة المبردة بالصوديوم أقل كفاءة في استخدام اليورانيوم ولن تقلل من كمية النفايات التي تتطلب عزلًا طويل الأمد. قد يواجهون أيضًا مشكلات تتعلق بالسلامة لا تمثل مشكلة لمفاعلات الماء الخفيف. يمكن لمبرد الصوديوم ، على سبيل المثال ، أن يحترق عند تعرضه للهواء أو الماء ، وقد يواجه تصميم Natrium زيادات في الطاقة لا يمكن السيطرة عليها مما يؤدي إلى ذوبان النواة بسرعة.

يقول لايمان: "عندما يتعلق الأمر بالسلامة والأمن ، فإن المفاعلات السريعة المبردة بالصوديوم والمفاعلات التي تعمل بالملح المنصهر هي أسوأ بكثير من مفاعلات الماء الخفيف التقليدية". "قد يكون للمفاعلات ذات درجة الحرارة العالية المبردة بالغاز القدرة على أن تكون أكثر أمانًا ، ولكن هذا لا يزال غير مثبت ، وقد ظهرت مشاكل أثناء اختبارات سلامة الوقود الأخيرة."

المفاعلات السريعة لها عيب رئيسي آخر. ويشير التقرير إلى أن "المفاعلات السريعة تتطلب ، تاريخيًا" ، البلوتونيوم أو الوقود المعتمد على اليورانيوم العالي التخصيب ، وكلاهما يمكن استخدامه بسهولة في الأسلحة النووية ، وبالتالي ينطوي على مخاطر غير مقبولة من الانتشار النووي والإرهاب النووي. ستستخدم بعض المفاعلات السريعة ، بما في ذلك Natrium ، في البداية وقود يورانيوم منخفض التخصيب ، يُسمى اليورانيوم منخفض التخصيب عالي الفحص ، والذي يشكل خطر انتشار أقل من اليورانيوم عالي التخصيب ، ولكنه أكثر جاذبية للإرهابيين الذين يسعون للحصول على أسلحة نووية من وقود منخفض التخصيب كثيرًا تستخدمه مفاعلات الماء الخفيف الحالية.

جدول زمني غير واقعي

التوقيت هو أيضا قضية. يزعم بعض المطورين أنهم يستطيعون إثبات وترخيص ونشر مفاعلاتهم غير العاملة بالماء الخفيف على نطاق تجاري في أقل من ست سنوات ، مما يمكنهم من معالجة أزمة المناخ على المدى القريب. في الخريف الماضي ، على سبيل المثال ، أعطت وزارة الطاقة (DOE) شركة TerraPower و X-Energy ، المطورة لمفاعل "طبقة حصاة" ذات درجة حرارة عالية مبردة بالغاز ، 80 مليون دولار لكل منهما لبدء تشغيل الوحدات التجارية الأولى من نوعها بحلول عام 2027. في يونيو ، TerraPower أعلن أنها ستوقع مفاعلها التجريبي في وايومنغ. X-Energy ، في غضون ذلك ، سيكون على الأرجح حدد مصنعها التجريبي في محطة توليد كولومبيا في ولاية واشنطن.

من الفكرة إلى وحدة تجارية في ست سنوات؟ يوفر مفاعل الماء الخفيف Westinghouse AP1000 الجديد قصة تحذيرية. استغرق الأمر أكثر من 30 عامًا من البحث والتطوير والبناء قبل بناء أول واحد في الصين وبدأ في توليد الطاقة في عام 2018. وفقًا لتقرير UCS ، إذا تطلب المنظمون الفيدراليون مظاهرات السلامة اللازمة ، فقد يستغرق الأمر 20 عامًا على الأقل - ومليارات الدولارات كتكاليف إضافية - لتسويق مفاعلات الماء غير الخفيف ، ومرافق دورة الوقود المرتبطة بها ، والبنية التحتية الأخرى ذات الصلة.

يقول لايمان: "أحد تصميمات المفاعلات الجديدة التي يجري النظر فيها ، مفاعل" التكاثر والحرق "، يتمتع بأكبر قدر من الإمكانات لأنه لا يتطلب إعادة معالجة - أو إعادة تدوير - الوقود النووي المستهلك ، مما يشكل مخاطر انتشار غير مقبولة". لكن المفهوم لا يزال مثقلًا بالعقبات التقنية الكبيرة ومخاطر السلامة بسبب حقيقة أن الوقود سيبقى في المفاعل لفترة أطول من مفاعل الماء الخفيف ، مما يسمح بتكوين الغازات الانشطارية والضغط. قد يكون هذا هو السبب وراء تعليق TerraPower للعمل على تصميم مفاعل التكاثر والحرق لصالح Natrium ".

الخطوات التالية

قد تضطر لجنة التنظيم النووي (NRC) إلى تكييف بعض اللوائح عند ترخيص تقنيات المفاعل التي تختلف اختلافًا كبيرًا في التصميم عن الأسطول الحالي ، لكن لايمان يقول إن ذلك لا ينبغي أن يعني تخفيف المعايير التي تحمي الصحة والسلامة العامة. لم يجد أي مبرر للادعاء بأن المفاعلات "المتقدمة" ستكون أكثر أمانًا وأمانًا لدرجة أن المجلس النرويجي للاجئين يمكنه إعفائها من الضمانات الأساسية. على العكس من ذلك ، نظرًا لوجود العديد من الأسئلة المفتوحة حول هذه المفاعلات ، فقد تحتاج إلى تلبية متطلبات أكثر صرامة.

ويوصي التقرير بأن تقوم وزارة الطاقة بتعليق برنامجها التجريبي المتقدم للمفاعلات حتى يقرر المجلس النرويجي للاجئين ما إذا كانت اختبارات النموذج الأولي على نطاق واسع مطلوبة قبل أن يتم ترخيص أي تصميمات للنشر التجاري ، وهو ما يقول التقرير أنه ضروري. كما يدعو التقرير الكونجرس إلى مطالبة وزارة الطاقة بتشكيل لجنة مستقلة لمراجعة المزايا الفنية لجميع مفاعلات الماء الخفيف المقترحة والموافقة فقط على تلك المشاريع التي لديها احتمالية عالية للتسويق والتي من الواضح أنها أكثر أمانًا وأمانًا من المفاعلات. الأسطول الحالي.

أخيرًا ، يوصي التقرير بأن تنظر وزارة الطاقة والكونغرس في إنفاق المزيد من أموال البحث والتطوير على تحسين سلامة وأمن مفاعلات الماء الخفيف ، بدلاً من تسويق تصاميم مفاعلات الماء الخفيف غير الناضجة والمبالغ فيها.

يقول لايمان: "لسوء الحظ ، فإن مؤيدي تصميمات مفاعلات غير الماء الخفيف يبالغون بها كحل للمناخ ويقللون من مخاطر سلامتهم". "نظرًا لأنه يجب أن يستغرق الأمر ما لا يقل عن عقدين من الزمن لتسويق أي تقنية مفاعل نووي جديد إذا تم إجراؤها بشكل صحيح ، فإن المفاهيم غير المتعلقة بالمياه الخفيفة التي قمنا بمراجعتها لا تقدم حلاً على المدى القريب ولا يمكن أن تقدم حلاً طويل الأجل إلا إذا تم والمخاطر الأمنية معالجة كافية ". ويقول إن أي اعتمادات فيدرالية للبحث والتطوير ونشر تصاميم المفاعلات هذه "يجب أن تسترشد بتقييم واقعي للفوائد المجتمعية المحتملة التي قد تنتج عن استثمار مليارات الدولارات من دافعي الضرائب ، وليس على أساس التمني".

ظهرت نسخة من هذه المقالة في عدد ربيع 2021 الحفاز، المجلة الفصلية UCS.

كوينسمارت. Beste Bitcoin-Börse في أوروبا
المصدر: https://cleantechnica.com/2021/06/16/when-it-comes-to-nuclear-power-advanced-isnt-always-better/