الطاقة
المفاعلات الصغيرة المعيارية في أمريكا الشمالية: المشاريع والجداول الزمنية والجهات الفاعلة
ازدهار المفاعلات الصغيرة المعيارية في أمريكا الشمالية
منذ بضع سنوات، تم تمجيد المفاعلات الصغيرة المعيارية (SMRs) كأمل مستقبل الطاقة النووية، خاصة في الدول الغربية، حيث ارتفعت تكلفة بناء المفاعلات النووية التقليدية بشكل مستمر خلال العقود الأخيرة.
يرتبط ذلك إلى حد كبير بحدود محطات الطاقة النووية الكبيرة:
- صعوبة الحصول على تمويل حكومي، بسبب الفجوة الزمنية الضخمة بين بدء المشروع وتاريخ إنتاج الطاقة الأول.
- عدم ملاءمتها للدول الصغيرة أو المناطق النائية، وتتطلب إلى حد ما تعديل شبكة الطاقة بأكملها لتتناسب مع محطة الطاقة النووية.
- عند حدوث عطل، قد يتحول الحادث من حادث محلي إلى كارثة على مستوى القارة.
- كلما كبرت المحطة، زادت كمية الطاقة المنتجة في موقع واحد، ما يجعل تبريد المفاعل أكثر صعوبة وخطورة إذا حدث خلل.
كل مشروع ضخم هو تصميم تجريبي مخصص، مما يعيق الصناعة عن تطوير أي نوع من التوحيد في عملية الإنتاج. بدلاً من ذلك، اكتسب مفهوم المفاعلات الصغيرة (SMRs) أو المفاعلات الأصغر كثيرًا (الميكرو رياكتورز) زخماً.
المصدر: IAEA
على عكس محطات الطاقة النووية التقليدية، تتمتع المفاعلات الصغيرة بمرونة أكبر ويمكن بناؤها في مواقع محطات الطاقة الحرارية السابقة، حيث تتوفر بالفعل التخطيط وربط الشبكة بالمقاس المناسب.
ميزة أخرى للمفاعلات الصغيرة هي إمكانية إنتاجها على شكل سلاسل، مثل الشاحنات أو السفن، بدلاً من التصاميم الفريدة المخصصة التي تفضلها الصناعة عادة. نظريًا، ينبغي أن يحقق ذلك وفورات حجم وتخفيضًا في التكلفة.
حتى وقت قريب، كان الغرب وأمريكا الشمالية متأخرين في مجال الطاقة النووية، حيث كانت دول مثل روسيا والصين مسؤولة عن معظم مشاريع محطات الطاقة النووية الجديدة.
المصدر: The Economist
بفضل المفاعلات الصغيرة، يتغير المشهد بسرعة، وتظهر الآن قائمة طويلة من المفاعلات النووية في جميع أنحاء أمريكا الشمالية (وأوروبا أيضًا). بحلول عام 2050، تتوقع الشركات الرائدة في الصناعة أن تكون أمريكا الشمالية أهم سوق للمفاعلات الصغيرة، لذا قد يتضاعف النجاح المبكر في المنطقة خلال العقود القادمة.
المصدر: GE Vernova
التصاميم المتعددة للمفاعلات الصغيرة المعيارية
إذا كان لجميع المفاعلات الصغيرة بعض الخصائص المشتركة، مثل الحجم، وانخفاض مخرجات الطاقة، والقابلية للتجميع، فإنها قد تختلف بشكل كبير في المفهوم والتصميم.
يمكن تصنيفها إلى عدة فئات بحسب التقنية النووية المستخدمة. النوع الأكثر شيوعًا هو المفاعلات المبردة بالماء.
المصدر: NEA
نظرًا لصغر حجمها، يمكن أيضًا استخدام المفاعلات الصغيرة في التطبيقات الصناعية، حيث يُستَخدم الحرارة المنتجة مباشرةً من قبل منشأة صناعية كبيرة بدلاً من تحويلها إلى كهرباء. يفتح ذلك سوقًا جديدًا للطاقة النووية، ويمكن أن يساعد في تقليل انبعاثات الكربون في الأنشطة الصناعية مثل إنتاج المواد الكيميائية أو التعدين.
المصدر: NEA
المفاعلات الصغيرة المائية المخففة (PWR/BWR)
هذا هو أبسط نوع من المفاعلات الصغيرة بالمقارنة. بدلاً من استغلال فرصة إعادة التصميم لتقديم مفهوم جديد، يعيد هذا النوع استخدام تقنية مجربة ومختبرة، أحيانًا تعود إلى عقود مضت، ويُكيفها إلى مقياس أصغر. عادةً ما تكون مبردة بالماء.
تكمن ميزة هذا النهج في عدم الحاجة إلى اختراع عجلة جديدة، والاعتماد على الخبرة المتراكمة في الصناعة النووية. ينبغي أن يعزز ذلك السلامة، كما يستفيد من سلاسل الإمداد النووية القائمة، ويسرّع عمليات الموافقة من قبل هيئات السلامة والسلطات المحلية.
مع ذلك، يعني ذلك أيضًا أن كل قيود أو عيوب المفاعلات السابقة قد تُنقل إلى هذه التصاميم إلى حد ما.
الجيل الرابع: مفاعلات الملح المنصهر، والغاز الهيليوم، والمعادن السائلة
بدلاً من استخدام الماء المضغوط الشائع في المفاعلات النووية، يستخدم هذا التصميم أملاحًا أو معادن منصهرة، غالبًا ما تحتوي على الوقود النووي أيضًا.
هذه التصاميم أحدث وأقل إثباتًا.
من المحتمل أيضًا أن تكون أكثر أمانًا على المدى الطويل، حيث إن هذه المفاعلات الصغيرة أكثر مقاومة للانصهار مقارنة بالمفاعلات التقليدية.
الميكرو رياكتورز ذات الأنابيب الحرارية “الحالة الصلبة”
يستخدم هذا التصميم أنابيب حرارية عالية الحرارة (HTHPs) لإزالة الحرارة بشكل سلبي من نواة صلبة المصفوفة، مما يلغي الحاجة إلى تحريك الماء أو الملح أو المعدن المنصهر لتبريد المفاعل.
يسمح ذلك بتصميم مدمج، أمان ذاتي عالي، وكفاءة مرتفعة دون الحاجة إلى حلقات تبريد مضخة تقليدية.
دورات وقود الثوريوم (MSR/HTGR)
باستخدام الثوريوم بدلاً من اليورانيوم، تستعمل هذه المفاعلات وقودًا يصعب تحويله إلى أسلحة نووية. الثوريوم أيضًا وقود أكثر أمانًا، حيث يصعب أو يستحيل حدوث تفاعل سلسلة غير مسيطر عليه. بالإضافة إلى ذلك، ينتج عنه نفايات نووية أقل بكثير.
مع ذلك، هو نوع وقود مختلف تمامًا، وتفتقر الخبرة العامة إلى إنتاجه ومعالجته.
لذلك، رغم أنه الأكثر ابتكارًا وإمكانيةً واعدة، فإن هذا النوع من التصاميم سيتطلب على الأرجح أكبر جهود البحث والتطوير وأطول فترة للحصول على الموافقات.
المفاعلات الصغيرة ذات الطيف السريع وإغلاق دورة الوقود
صُممت هذه المفاعلات لتعمل بالوقود النووي المتبقي من المفاعلات التقليدية. وهذا يجعلها مثيرة للاهتمام خاصة إذا استمرت الطاقة النووية في النمو وزادت كمية النفايات.
من خلال “إغلاق دورة الوقود”، تسمح هذه المفاعلات باستخدام أكثر كفاءة لليورانيوم المستخرج.
مع ذلك، فإن هذه التصاميم عادةً ما تكون أحدث وأقل فهمًا، مما يؤدي إلى تكاليف تطوير أعلى وتأخيرات في الموافقات.
تطور المفاعلات الصغيرة المعيارية في كندا
حاليًا، تمتلك كندا 14 مشروعًا للمفاعلات الصغيرة المعيارية، منها 8 في مرحلة ما قبل الاستثمار. من بين هذه المشاريع المتقدمة، تهيمن شركتا X-Energy وGE Energy.
X-Energy
تسعى X-Energy إلى بناء مفاعل غاز عالي الحرارة Xe-100 في ألبرتا، مصمم لإنتاج حرارة 565°C وبخار لقطاعات الصناعة والنفط والغاز في ألبرتا. سيكون هذا أول مفاعل نووي في ألبرتا.
هناك أيضًا مشروع Xe-100 مخطط له في أونتاريو، لكن لم ترد أخبار هامة منذ الإعلان الأول في 2022.
GE Vernova Hitachi
تقدم GE Vernova Hitachi Nuclear، المُصنّع لمعظم محطات الطاقة النووية التقليدية التي تُشغل في أمريكا الشمالية، لكندا تصميم BWRX-300 لكل من ساسكاتشوان وأونتاريو.
مشروع أونتاريو من GE Vernova (مشروع دارلينغتون للطاقة النووية الجديدة) من المتوقع أن يكون أول مفاعل صغير تجاري يعمل في أي دولة من دول مجموعة الـ G7. في المجموع، من المتوقع أن يُبنى 4 مفاعلات صغيرة، بطاقة إنتاجها تفوق محطات الطاقة التقليدية عند الانتهاء.
“تجري حاليًا جهود التخطيط والترخيص للثلاث مفاعلات الصغيرة التالية، وقد وفّرت الحكومة الإقليمية 55 مليون دولار كندي في مارس لدعم تطوير الخطط لهذه الوحدات الثلاث.”
Ontario Power Generation (OPG)
أخرى
تجري Westinghouse أيضًا محادثات حول ميكرو رياكتورها eVinci في ساسكاتشوان وأونتاريو.
تمت مناقشة مشاريع أخرى لكنها لم تُؤكد بعد بناؤها، ولا سيما مع ARC Clean Technology، NuScale (SMR )، Terrestrial Energy (IMSR ).
تطور المفاعلات الصغيرة المعيارية في الولايات المتحدة الأمريكية
الشركات نفسها التي تعمل في كندا تتطلع أيضًا إلى السوق الأمريكية، إلى جانب عدد من الشركات الأخرى ذات الأهمية.
GE-Hitachi
تسعى GE-Hitachi إلى بناء BWRX-300 في إنديانا، ضمن ائتلاف تقوده هيئة وادي تينيسي (TVA) الذي قدم طلبًا للحصول على تمويل بقيمة 800 مليون دولار أمريكي من برنامج الجيل الثالث+ للمفاعلات الصغيرة التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.
“تشمل ائتلاف TVA شركة Bechtel، BWX Technologies، Duke Energy، Electric Power Research Institute، GE Hitachi Nuclear Energy (GEH)، شركة American Electric Power، Indiana Michigan Power، Oak Ridge Associated Universities، Sargent & Lundy، Scot Forge، وغيرها من المرافق ومطوري المشاريع النووية المتقدمة، بالإضافة إلى ولاية تينيسي.”
NuScale
تدعم TVA أيضًا NuScale، مع الإعلان في سبتمبر 2025 عن برنامج نشر 6 جيجاواط من المفاعلات الصغيرة بالتعاون مع الشركة. سيُنشر البرنامج عبر 7 ولايات، ما يجعله أكبر برنامج نشر مفاعلات صغيرة في تاريخ الولايات المتحدة.
يأتي ذلك مع إمكانية أن تقوم NuScale بنشر مفاعلها الصغير في ويسكونسن بالتعاون مع Dairyland Power.
X-Energy
في الوقت نفسه، تبني X-Energy مفاعلًا صغيرًا لشركة Dow Chemical في تكساس، وتخطط لنشر 12 من مفاعلات Xe-100 في ولاية واشنطن بحلول عام 2030 (مشروع Cascade) جزئيًا لخدمة مراكز بيانات أمازون، وتوجد أيضًا في مرحلة ما قبل الاستثمار في ماريلاند.
“قبل عام واحد، وضعنا خطة مع أمازون لإعادة تصور طريقة تقدمنا بالمشاريع الطاقية الجديدة في الولايات المتحدة، وكيفية تزويد التقنيات مثل الذكاء الاصطناعي بالطاقة التي تدفع اقتصادنا إلى الأمام.
إن حجم هذا العمل تاريخي، ونحن محظوظون بوجود شركاء عالميين المستوى مثل أمازون وEnergy Northwest في هذا الجهد.”
Oklo
سام ألتمان، المعروف بصفته مؤسس OpenAI، مرتبط ارتباطًا وثيقًا بشركة المفاعلات الصغيرة Oklo، الذي تنحى عن منصب رئيس مجلس الإدارة في أبريل 2025. تطور Oklo مفاعلات صغيرة تعمل بالوقود النووي المتبقي/المعاد تدويره (مفاعل سريع).
تم اختيار الشركة لثلاثة مشاريع ضمن برنامج تجريبي للمفاعلات التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.
حاليًا، تطور Oklo مفاعل الاختبار Aurora في ولاية أيداهو، وقد اختارت شركة البناء والهندسة الأمريكية Kiewit Corporation كمنفّذ. تستهدف Oklo تشغيل Aurora تجاريًا في أقرب وقت ممكن بين عامي 2027 و2028.
لقد أكملنا معالم رئيسية قبل البناء، بما في ذلك أعمال توصيف الموقع في أيداهو، بالتعاون مع وزارة الطاقة الأمريكية ومختبر أيداهو الوطني.
تجلب Kiewit القوة التنفيذية وخبرة تسليم المشاريع الضرورية بينما نتقدم إلى هذه المرحلة التالية.
Jacob DeWitte، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Oklo
السوق الرئيسي الآخر لـ Oklo، وهو أمر غير مفاجئ نظرًا لارتباطه بـ OpenAI، هو تزويد مراكز البيانات بالطاقة.
قامت Oklo بالفعل بالتعاون مع مزودين غير معلنين لمراكز البيانات لتوفير ما يصل إلى 750 ميجاواط من الطاقة، بعد اتفاقيات سابقة مع Equinix وPrometheus لتوفير 500 ميجاواط و100 ميجاواط من الطاقة النووية على التوالي. إجمالًا، يبلغ حجم خط أنابيب عملاء الشركة حوالي 2.1 جيجاواط.
Kairos
قد تكون مراكز البيانات المفتاح لتسريع نشر المفاعلات الصغيرة، بالإضافة إلى كونها مجموعة ضغط قوية لتسريع الموافقات التنظيمية.
وقعت Google اتفاقية مع Kairos لتوفير نشر ما يصل إلى 500 ميجاواط من 6-7 مفاعلات صغيرة لمركز بياناتها، مع بدء النشر الأولي في 2030.
تسعى Kairos أيضًا إلى نشر محطة التجربة Hermes 2 في تينيسي، مع بدء الإنشاء في مايو 2025، مؤكدًا الدور المهم لتينيسي وTVA في نشر المفاعلات الصغيرة في الولايات المتحدة.
TerraPower
المشروع الرائد لشركة TerraPower هو محطة نووية تجريبية تستخدم الملح المنصهر في كيمرر، وايومنغ. وهي أيضًا مفاعل سريع، وشهد المشروع وضع أسس البناء في 2024.
تسعى الشركة المدعومة من بيل غيتس أيضًا إلى إنتاج نظائر طبية لعلاج السرطان، لا سيما استخراج الأكتينيوم-225 من الثوريوم-229.
الأكتينيوم-225 مادة نادرة عالميًا، ما يحد من استخدامها في علاج السرطان ويجعل سعرها يصل إلى 29 مليار دولار للغرام الواحد.
NuCube
ستستضيف ولاية يوتا مفاعل الاختبار الخاص بـ NuCube، وهو مفاعل صغير يستخدم تصميمًا صلبًا. من المتوقع أن يصبح هذا المفاعل التشغيلي بحلول عام 2026.
يركّز هذا التصميم على إنتاج درجات حرارة مرتفعة جدًا، حيث تتجاوز الحرارة 1000 درجة مئوية (1830 درجة فهرنهايت).
“إنه المفاعل الوحيد القادر على المنافسة مع الغاز الطبيعي لعملاء الصناعة ذات درجات الحرارة العالية.
يمكن للتقنية توفير كهرباء تنافسية من حيث التكلفة ويمكن تشغيلها بشكل مستقل عن شبكات الطاقة القائمة، ما قد يكون تحولًا جذريًا للمناطق الريفية في ولايات مثل يوتا.”
Cristian Rabiti – المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة NuCube Energy
Westinghouse
تركّز Westinghouse على ميكرو رياكتورها eVinci، وتستعد لاختبار في عام 2026 في مختبر أيداهو الوطني، مع خطط لنشر تجاري بحلول 2029 (بما في ذلك في كندا).
Westinghouse هي أيضًا مُصنّعة لمحطات الطاقة النووية التقليدية، بما في ذلك تصميمها الرائد AP1000، مع مشاريع جارية في جميع أنحاء العالم: 18 مفاعلًا جديدًا سيُضاف إلى الـ 6 المشغلة بالفعل بحلول ثلاثينات القرن الحالي.
تُعد اليوم شركة مشتركة بين شركة تعدين اليورانيوم Cameco (CCJ ) وشركة المرافق Brookfield Energy Partners (BEP ).
ARC
إلى جانب كندا، وقعت ARC Clean Technology مذكرة تفاهم لدعم مواقع توليد الطاقة الخاصة بـ Nucleon Energy قيد التطوير في تكساس أيضًا.
تتعاون الشركة أيضًا مع Deep Atomic لاستكشاف فرص النشر عبر أمريكا الشمالية. Deep Atomic هي شركة سويسرية تقدم تصميم MK60 مفاعل ماء خفيف مخصص لتوفير الطاقة والتبريد لمراكز البيانات. كل وحدة MK60 تولد ما يصل إلى 60 ميجاواط كهربائي وتوفر 60 ميجاواط إضافية من سعة التبريد.
الخلاصة
هناك انفجار حقيقي في مشاريع المفاعلات الصغيرة المعيارية في جميع أنحاء أمريكا الشمالية. الدعم السياسي النشط والتشريعات الصديقة وضعتا بعض الولايات والمنظمات في الصدارة، مثل أونتاريو وTVA.
تُعد GE Vernova-Hitachi، X-Energy، NuScale، وOklo من بين أبرز منتجي المفاعلات الصغيرة عندما يتعلق الأمر بإطلاق تصاميم جديدة بأسرع ما يمكن. كما أن Westinghouse في موقع جيد في السباق، مع تركيزها أيضًا على الميكرو رياكتورز.
تدخل العديد من الشركات الأخرى المجال أيضًا، مع ميزات فريدة قد تمكنها من اقتناص حصة من هذا السوق المتنامي، مثل التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية لـ NuCube.
في الوقت نفسه، لا ينبغي لازدهار المفاعلات الصغيرة أن يُغفل عن إرث محطات الطاقة التقليدية. فهي تشهد أيضًا انتعاشًا، مع الحاجة إلى طاقة منخفضة الكربون للتطبيقات الصناعية ومراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، مما أعاد إحياء صناعة كادت أن تُهمل بعد كارثة فوكوشيما.
بشكل عام، يبدو أن مستقبل الطاقة النووية مشرق، سواءً كان ذلك عبر المفاعلات الصغيرة أو التقليدية. سيساعد ذلك الصناعة ككل، حيث تتقاطع سلاسل الإمداد لكلا التصميمين، ويمكن أن يساهم حجم الإنتاج الأكبر في خفض التكلفة عبر وفورات الحجم.
الاستثمار في المفاعلات الصغيرة المعيارية والطاقة النووية
Brookfield Energy Partners – Westinghouse
(BEP )
تُعد Westinghouse Nuclear رائدة في مجال الطاقة النووية الأمريكية منذ بداية الصناعة. تم الاستحواذ عليها مؤخرًا بشكل مشترك من قبل شركة تعدين اليورانيوم Cameco (49٪) وشركة المرافق الضخمة منخفضة الكربون BEP (51٪)، وهي جزء من مجموعة Brookfield الاستثمارية (BN)، التي تدير أصولًا بقيمة 850 مليار دولار.
تصميم AP300 SMR من Westinghouse هو نسخة مصغرة من مفاعلات AP1000 التقليدية.
حاليًا، تعمل 4 مفاعلات AP1000 في الصين، وهناك 6 أخرى قيد الإنشاء في الصين و2 في جورجيا، الولايات المتحدة (مشروع Vogtle في جورجيا مشهور أيضًا بالتأخيرات وتجاوزات التكلفة)، بالإضافة إلى مشروع يضم 3-6 مفاعلات في بولندا و6 مفاعلات في الهند.
بقدرة طاقة كهربائية تبلغ 330 ميجاواط (990 ميجاواط طاقة حرارية)، يُعد تصميم AP300 SMR جسرًا بين المفاعلات التقليدية و”الصغيرة”، لكنه لا يزال يمثل ربع حجم AP1000 الأكبر، الذي يبلغ 1,200 ميجاواط.
المصدر: Westinghouse
تدخل Westinghouse أيضًا سوق تخزين الطاقة، من خلال إنتاج بطاريات حرارية ضخمة مصنوعة من الخرسانة. يمكن أن تكون هذه البطاريات قوية لتخزين حرارة نووية عندما يكون الطلب على الطاقة منخفضًا، أو لتخزين فائض الطاقة المتجددة خلال النهار، أو حتى في الصيف لتوفير الطاقة للشتاء القادم.
إلى جانب الطاقة النووية، تُعد BEP أيضًا رائدة في الطاقة المتجددة، حيث تمتلك ما يقرب من 40 جيجاواط من القدرة الإنتاجية وتستهدف 10 جيجاواط من المشاريع الجديدة سنويًا حتى عام 2030، مع خط أنابيب يضم أكثر من 65 جيجاواط في مرحلة متقدمة.
حوالي 75٪ من إجمالي خط أنابيب BEP البالغ 200 جيجاواط يقع في الأسواق المتقدمة، ويُقدَّر أن القيمة الكلية للمؤسسة تبلغ نحو 100 مليار دولار.
المصدر: Brookfield Renewable Partners
نظرًا لأنها غير مدرجة مباشرةً في البورصة، سيتعين على المستثمرين الذين يرغبون في الحصول على حصة من Westinghouse أن يقرروا ما إذا كانوا يفضلون التعرض لنشاط الطاقة المتجددة لشركة BEP أو نشاط تعدين اليورانيوم لشركة Cameco.
(يمكنك قراءة المزيد عن BEP في التقرير المخصص للشركة، وعن Cameco في تقرير آخر.)
مع ذلك، تُعد Westinghouse عملاقًا في مجال الطاقة النووية، ذات تاريخ طويل في وضع المعايير للصناعة، لا سيما تصميم الماء المضغوط الذي سيطر على الصناعة النووية لعقود.
قد تكرر الشركة هذا النجاح مرة أخرى مع AP1000، وتصميم AP300 SMR، وميكرو رياكتور eVinci.
(يمكنك العثور على تقاريرنا المخصصة عن الشركات الأخرى المذكورة في هذه المقالة، لا سيما NuScale و GE Vernova)
أحدث أخبار وأسهم Brookfield Energy Partners (BEP) وتطوراتها
