تحديث حول المفاعلات الصغيرة المعيارية (SMR) – لا يزال مستقبل الطاقة النووية

أحلام ومخاوف الطاقة النووية

الطاقة النووية موضوع مثير للجدل.

أولاً، لأسباب منطقية، بسبب جانب السلامة، فكارثة تشيرنوبيل أو فوكوشيما تذكرنا بما يمكن أن يحدث عندما تفشل.

ثانيًا، بسبب الارتباط الأقل منطقية بالأسلحة النووية، وكذلك الخوف من أي إشعاع، غالبًا ما يُقوى من خلال الثقافة الشعبية والخيال العلمي.

كما يُنظر إليها كمنافس للطاقة المتجددة “الحقيقية” مثل الرياح والطاقة الشمسية، وبديل ضعيف لها.

مع ذلك، هي مصدر طاقة قوي جدًا، في الواقع، إنها الأكثر كثافة المتاحة للحضارة البشرية حيث يمكن لقطعة صغيرة واحدة من اليورانيوم أن تحل محل مئات اللترات من النفط، طن من الفحم، أو 17,000 قدم مكعب من الغاز.

المصدر: Energy.gov

كما أنها مصدر طاقة منخفض الكربون جدًا، مما يجعل بعض الناشطين المناخيين يعيدون النظر في وجهة نظرهم تجاه النووية. وهذا صحيح بشكل خاص لأن الطاقة النووية قادرة على توفير الطاقة الأساسية بغض النظر عن ظروف الطقس أو وقت اليوم، وهو ما تستطيع المصادر المتجددة تحقيقه فقط من خلال حدائق بطاريات ضخمة.

النووية الجديدة

مؤخرًا، ظهر جيل جديد من المدافعين والمهندسين عن الطاقة النووية، مستعدين لانتقاد المسار الذي سلكته الصناعة حتى الآن. شكاواهم من الطاقة النووية في وضعها الحالي تنقسم إلى نقطتين: الحجم والوقود.

هل الصغر جميل؟

عادةً ما تكون محطات الطاقة النووية مشاريع ضخمة. الإنتاج يكون بالغيغاواط، والاستثمارات المطلوبة بعشرات المليارات، ووقت البناء بالسنوات إن لم يكن بالعقود. وهذا يسبب بعض المشكلات:

• صعوبة العثور على تمويل خارج الدعم الحكومي، بسبب الفجوة الزمنية الضخمة بين بدء المشروع وتاريخ أول إنتاج للطاقة.
• ليس مناسبًا للدول الصغيرة أو المناطق النائية، ويتطلب إلى حد ما تعديل شبكة الطاقة بأكملها لتتناسب مع محطة الطاقة النووية.
• عند حدوث خلل، بدلاً من حادث محلي، يمكن أن يتحول إلى كارثة على مستوى القارة.
• كل مشروع ضخم هو تصميم تجريبي مخصص، مما يمنع الصناعة من تطوير أي نوع من التوحيد في عملية الإنتاج.

تظهر هذه النقطة الأخيرة بشكل خاص بعد فشل محطات الطاقة المركزية الكبيرة في العقود القليلة الماضية، مما أدى إلى تجميد الصناعة فعليًا. بل وتسبب في تدميرها الكامل (وربما الدائم) في دول مثل ألمانيا.

كلما كان حجم محطة الطاقة أكبر، زاد إنتاج الطاقة في موقع واحد. وهذا يجعل تبريد المفاعل أكثر صعوبة وخطورة إذا حدث خلل.

لذا يتحول الانتباه الآن إلى المفاعلات الصغيرة المسماة SMR (المفاعلات الصغيرة المعيارية). سيتم إنتاجها على شكل سلسلة، مثل السفن أو الآلات، ونقلها بالشاحنات إلى موقع محطة الطاقة. الجزء المعياري يأتي من حقيقة أن محطة طاقة نووية تعتمد على SMR ستضم 4-20 مولد طاقة “معياري”، كل واحد منها متطابق مع الآخر.

هناك أيضًا اتجاه لتطوير مفاعلات دقيقة لتطبيقات متخصصة مثل الحرارة الصناعية، القواعد العسكرية، المجتمعات النائية، أو حتى قواعد القمر.

المصدر: IAEA

التصاميم والوقود الخاطئ؟

التصاميم

نقاش آخر هو حول تصميم المحطات نفسها. يجادل بعض المتخصصين بأن التصاميم المبردة بالماء أقل أمانًا بطبيعتها، لأنها تتطلب تدفقًا مستمرًا للماء، وتعتمد على نظام معقد من المضخات والأنابيب، وهو ما فشل في حادث فوكوشيما.

يتم تطوير تصاميم تبريد مختلفة، مع التركيز على السلامة السلبية، لضمان أن يبرد المفاعل دون أي تدخل خارجي إذا حدث خلل.

اختيار الوقود

ينتقد آخرون التركيز على اليورانيوم كوقود. لأسباب فيزيائية أساسية، تم تفضيل هذا الوقود على البدائل لأن الطاقة المنتجة من اليورانيوم تُنتج البلوتونيوم. والبلوتونيوم هو مكون أساسي في الأسلحة النووية.

في الفترة من 1950 إلى 1980، عندما ولدت معظم الصناعة النووية، كان يُنظر إلى ذلك كـ “ميزة”. كان ذلك بعد الحرب الباردة، واعتبرت العديد من الدول أن الحاجة إلى مواد الأسلحة النووية ضرورية لأمنها الخاص. وهذا الأمر أقل قبولًا اليوم في الرأي العام، خاصةً مع تهديد الانتشار النووي والإرهاب.

بالإضافة إلى ذلك، يُعد اليورانيوم وقودًا أكثر خطورة بطبيعته، مع مخاطر أكبر لسلاسل تفاعلية خارجة عن السيطرة. لذا فإن العديد من المتحمسين للنووية والشركات الناشئة يدعون الآن إلى استكشاف مفاعلات الثوريوم بدلاً من ذلك.

عقبة في الابتكار

لو سألت أي متخصص قبل سنة أو سنتين فقط، لكان معظمهم سيقول إنهم يشعرون أن المفاعلات الصغيرة المعيارية ستكون مستقبل الصناعة النووية.

“مع المفاعلات الصغيرة المعيارية، فتحنا طيفًا كاملًا من العملاء.”

المدير التنفيذي لشركة رولز رويس

ولكن مع الإلغاء الأخير لمشروع الطاقة الخالية من الكربون لشركة Nuscale، أثار هذا السؤال عما إذا كانت المفاعلات الصغيرة المعيارية يمكن أن تكون تنافسية من حيث التكلفة مع الطاقة المتجددة والنووية التقليدية. أو النووية ككل، بالنظر إلى تجاوز التكاليف بمليارات الدولارات للمحطات النووية “التقليدية” التي تم افتتاحها مؤخرًا في فنلندا والولايات المتحدة.

قد يكون هذا الارتفاع في التكاليف مقلقًا إذا لم يكن وضعًا مماثلًا لكامل صناعة الطاقة، بما في ذلك المتجددة.

لقد بحثنا هذا الأمر بمزيد من التفصيل في مقالتنا “انهيار الطاقة المتجددة 2023“. لتلخيص سريع، عانى مصنعو توربينات الرياح والألواح الشمسية، وكذلك بناة محطات الطاقة النووية، من مجموعة من المشكلات:

• ارتفاع تكاليف السلع مثل المعادن والخرسانة والطاقة، جميعها مطلوبة للمشاريع الصناعية.
• التضخم العام، الذي يزيد من تكلفة العمالة الماهرة.
• اضطرابات سلاسل الإمداد، بسبب الجائحة، المشكلات في خطوط التجارة الدولية، وحرب التجارة والعقوبات بين الغرب وروسيا والصين.
• ارتفاع أسعار الفائدة، مما يزيد بشكل كبير من تكاليف المشاريع الرأسمالية المكثفة مثل توليد الطاقة.

كل هذه الظواهر تضر بقدرة منتجي الطاقة، جميع منتجي الطاقة، على توفير محطات بتكلفة منخفضة كما كان مخططًا لها مسبقًا. ولكن ما لم نخطط للتوقف عن استخدام الطاقة من الآن فصاعدًا، فإن هذا أمر سيتطلب إعادة تسعيره.

الوقود الأحفوري أو المتجدد أو النووي، جميعها ستصبح الأغلى في بيئة اقتصادية ذات تضخم مرتفع وأسعار فائدة مرتفعة. لذا فإن رد فعل الأسواق لاختيار المتجددات والمفاعلات الصغيرة المعيارية بسبب ارتفاع التكاليف في هذا السياق ليس عقلانيًا حقًا.

ما زال البدء فقط

القلق بشأن إلغاء محطات التجريب ربما يفتقد الفكرة الأساسية. كان مشروع الطاقة الخالية من الكربون، بحكم تعريفه، مشروعًا تجريبيًا.

من المتوقع أن تأتي تخفيضات تكلفة المفاعلات الصغيرة المعيارية مقارنة بالمشاريع النووية الأخرى من مصدرين:

1. إطفاء تكاليف البحث والتطوير على مدى عشرات ومئات محطات الطاقة المتطابقة.
2. سير عمل ثابت لخط التجميع، مما يسمح بالتحسين واقتصاد الحجم.

لذا من المحتمل أن تكون أي مفاعل صغير معياري مكلفًا إلى حد ما في أول 5 أو حتى 10 محطات طاقة. فقط عندما يصل إلى سرعته الكاملة ستظهر الفوائد الاقتصادية للتصميم. وهذا مشابه للطريقة التي تكلف فيها سيارة نموذج أولي أكثر لكل وحدة مقارنةً بطراز مُثبت ومنتج على نطاق واسع.

هذه ظاهرة معروفة أيضًا في الصناعات المبتكرة، تُسمى “وادي الموت”. بين كل مرحلة، هناك ذروة من الحماس، تليها ذروة من التشاؤم. المستثمرون الذين يركزون على الأجل الطويل والاستثمارات العامة يحملون الصناعات المبتكرة عبر هذه الفترات السلبية ويعززون التقدم على المدى البعيد.

المصدر: ThirdDerivative.org

وحتى إذا ثبت أن تصميم Nuscale المحدد مكلف جدًا، فإن ذلك يوضح شيئًا ما عن الملح المنصهر، الثوريوم، وقود HALEU، أو بارجات الطاقة النووية (انظر المزيد أدناه).

بشكل عام، يبدو أن الصناعة بدأت تبتكر مرة أخرى، على الأرجح نتيجة لأزمة الطاقة التي أطلقتها الحرب في أوكرانيا. مع تصاعد التوترات في الشرق الأوسط، ليس من غير المحتمل تكرار أزمة الطاقة في السبعينات، مما سيعيد تأثيرها على الصناعة النووية، ويجعل دولًا مثل فرنسا تولد 70٪ من كهربائها عبر الطاقة النووية.

اختيار مبتكري المفاعلات الصغيرة المعيارية

هذه المقالة تستعرض بعض تصاميم المفاعلات الصغيرة المعيارية المبتكرة،قائمة كاملة يمكن العثور عليها على موقع الجمعية النووية العالمية.

شركة نو سكيل للطاقة (SMR)

(SMR )

نو سكيل هي رائدة في نوع جديد من تصاميم المفاعلات النووية يُسمى المفاعلات الصغيرة المعيارية (SMRs).

يمكن نقل التصميم الرئيسي لنو سكيل بالشاحنات وسيولد 77 ميجاواط كهربائي لكل وحدة، مع إمكانية وجود ما يصل إلى 12 وحدة لكل محطة طاقة مكتملة لتصل إلى ما يقرب من 1 جيجاواط من القدرة الاسمية.

المصدر: NuScale

هذا التصميم صغير بما يكفي لتطبيقه في موقع محطة فحمية مُعطلة، مما يسمح بإعادة استخدام جميع البنية التحتية الأمنية وشبكة الكهرباء الموجودة بالفعل. كما أن نو سكيل كانت أول مفاعل صغير معياري يحصل على شهادة من لجنة التنظيم النووي الأمريكية (NRC).

لقد أمنت الشركة بالفعل عقودًا في رومانيا. كما أنها تنظر إلى أكثر من 15 عميلًا محتملًا آخر ملتزمًا بنشر المفاعلات الصغيرة المعيارية وأكثر من 120 عميلًا محتملًا. بالإضافة إلى ذلك، هناك عملاء صناعيون مثل مصانع الصلب الذين يسعون إلى خفض انبعاثات الكربون في عملياتهم وتأمين مصادر طاقة رخيصة وموثوقة.

ومع ذلك، هي في مركز التساؤلات حول الجدوى الاقتصادية للمفاعلات الصغيرة المعيارية، بعد إلغاء مشروع الطاقة الخالية من الكربون مع نظام الطاقة البلدية المتحد في يوتا (UAMPS) بسبب زيادة التكاليف. انخفض سعر سهم الشركة بشدة بعد الخبر، رغم أنه تعافى جزئيًا منذ ذلك الحين.

جنرال إلكتريك (GE) / هيتاشي (HTHIY)

(GE )

تعمل جنرال إلكتريك، بالتعاون مع هيتاشي، على تطوير مفاعل صغير معياري BWRX-300. تستفيد من خبرة الشركتين في الطاقة النووية لإنشاء هذا المفاعل بقدرة 300 ميجاواط.

المصدر: GE

تم اختيار جنرال إلكتريك لمشاريع مفاعلات صغيرة معيارية تجريبية في كندا من قبل شركة توليد الطاقة في أونتاريو وشركة ساسك باور في ساسكاتشوان.

في الولايات المتحدة، لديها اتفاقية مع هيئة وادي تينيسي وتجري مناقشات مع عدة شركات مرافق أخرى.

على الصعيد العالمي، تم اختيارها لأسطول من 79 مفاعلًا صغيرًا معياريًا في بولندا، لتُنفذها شركة أورلين بحلول عام 2038. كما تم اختيارها في إستونيا، وجمهورية التشيك، والسويد، وتجرى مناقشات في المملكة المتحدة وبقية العالم لمزيد من المبيعات.

إن نجاح جنرال إلكتريك/هيتاشي في الترويج لمفاعل BWRX-300 مثير للإعجاب وقد يكون أفضل نجاح دولي في صناعة المفاعلات الصغيرة المعيارية. من المحتمل أن شعبية التصميم لا تستند فقط إلى هندسته، بل إلى سمعة الشركات الأم، شبكة تأثيرها، وكذلك اليقين في الدعم المالي المتاح، مقارنةً بالشركات الناشئة الصغيرة.

شركة رولز-رويس القابضة (plc) (RYCEY)

رولز-رويس ليست مجرد صانع للسيارات الفاخرة، بل هي أيضًا رائدة في مجال الطيران (وخاصة محركات الطائرات) وتكنولوجيا الهندسة المتقدمة.

تسعى الشركة لتصبح الرائدة البريطانية في تكنولوجيا المفاعلات الصغيرة المعيارية. يوفر تصميمها 470 ميجاواط لكل وحدة.

المصدر: Rolls Royce

تجري رولز-رويس مناقشات حول نشر مفاعلاتها الصغيرة المعيارية في هولندا. كما تجري مناقشات في السويد وفنلندا، وكذلك في جمهورية التشيك (بما في ذلك مع شركة تصنيع السيارات سكودا)، وفي بولندا.

يبدو أن رولز-رويس تركز بشكل أساسي على الأسواق الأوروبية والتطبيقات الصناعية، وربما يكون ذلك خيارًا ذكيًا بالنظر إلى أزمة الطاقة المستمرة التي يواجهها القارة. أزمة قد تزداد سوءًا مع احتمال إغلاق قناة السويس لاستيراد الطاقة، وهو ما ناقشناه في مقالتنا “مشكلات إمدادات الوقود الأحفوري – أزمة الشحن والطاقة المتوقعة“.

Westinghouse: Cameco (CCJ) and Brookfield Renewable Partners L.P. (BEP)

(BEP )

كانت شركة وستنغهاوس للطاقة النووية رائدة في الطاقة النووية الأمريكية منذ بداية الصناعة. تم الاستحواذ عليها مؤخرًا بشكل مشترك من قبل شركة تعدين اليورانيوم كايميكو (49٪) وشركة الخدمات منخفضة الكربون الضخمة BEP (51٪)، وهي جزء من شركة الاستثمار الأكبر Brookfield (BN)، التي تدير 850 مليار دولار.

تصميم AP300 SMR من وستنغهاوس هو نسخة مصغرة من مفاعلات AP1000 التقليدية. حاليًا، هناك 4 مفاعلات AP1000 تعمل في الصين، مع 6 أخرى تحت الإنشاء في الصين و2 في جورجيا، الولايات المتحدة (مشروع فوغتل في جورجيا أصبح مشهورًا أيضًا بالتأخيرات وتجاوزات التكاليف)، بالإضافة إلى مشروع لـ 3-6 مفاعلات في بولندا و6 في الهند.

بقدرة طاقة تبلغ 990 ميجاواط، يوازن هذا التصميم بين المفاعلات التقليدية و”المصغرة”.

المصدر: Westinghouse

نظرًا لأنه غير مدرج مباشرة، سيحتاج المستثمرون في وستنغهاوس إلى اتخاذ قرار ما إذا كانوا مهتمين بالتعرض لنشاط الطاقة المتجددة لشركة BEP، أم بنشاط تعدين اليورانيوم لشركة كايميكو.

مع ذلك، تُعد وستنغهاوس عملاقًا في الطاقة النووية، ذات تاريخ طويل في وضع المعايير للصناعة، لا سيما تصميم الماء المضغوط الذي سيهيمن على الصناعة النووية لعقود.

تيرا باور

الشركة الخاصة المدرجة تدعمها بشكل ملحوظ شركة بيل غيتس. بينما تسعى الشركات الكبرى وNuscale إلى تحسين التصميم التقليدي لمحطات الطاقة النووية عبر تغيير الحجم وطريقة الإنتاج، تسعى تيرا باور إلى تغييره جذريًا.

ابتكارها الرئيسي هو مفاعل ملح منصهر، تستفيد الشركة منه في شراكة مع جنرال إلكتريك-هيتاشي لتطوير مفاعل ناتريوم، مفاعل بقدرة 345 ميجاواط. من المتوقع نشر التقنية في محطة فحمية تتقاعد في وايومنغ. كما تعمل على تصميم مفاعل كلوريد ملحي سريع (MCFR).

تعمل الأملاح المنصهرة كوقود، حيث تحتوي العناصر المشعة، وكوسيلة تبريد. قد يجعل ذلك المفاعل أكثر أمانًا بطبيعته، حيث أن درجات الحرارة المرتفعة تؤدي إلى تمدد الأملاح، مما يقلل تلقائيًا من التفاعل النووي، ويؤدي إلى خفض درجات الحرارة.

سيسمح ذلك أيضًا بإعادة الوقود بشكل مستمر بدلاً من إيقاف المفاعل كل 18-24 شهرًا. كما يمكنه قبول وقود اليورانيوم بمستويات مختلفة من الإثراب، مما يجعله أكثر مرونة.

نظرًا لأن النيوترونات لا تُبطأ كما في المفاعل النووي التقليدي، فإن ذلك يجعل التفاعل أكثر كفاءة بكثير.

المصدر: Terrapower

حتى هذه الابتكارات الجذرية في صناعة محافظة وحذرة للغاية لا تكفي لتيرا باور. إنها تطور “الهدف طويل الأمد” لتصميم مفاعل الموجة المتنقلة (TWR®)، الذي يمكنه العمل على يورانيوم غير مخصب لقرون، ويكون أكثر كفاءة بـ30 مرة من التصاميم التقليدية.

صناعة الطاقة النووية، الحذرة من تكرار أخطاء ذوبان المفاعلات السابقة، تشكك بشدة حاليًا في أي تصاميم جديدة جذرية. قد يكون لهذا تأثير إيجابي وسلبي على تيرا باور.

من ناحية، قد يخلق نهجهم الجذري والمبتكر تصميمًا فريدًا وأكثر أمانًا. ومن ناحية أخرى، قد يواجهون صعوبة في إقناع الجهات التنظيمية النووية القلقة بقبول إطلاق تجريبي لمفاعلاتهم النووية.

تيرستريال إنرجي

شركة أخرى تعمل بالأملاح المنصهرة هي تيرستريال إنرجي، مع مفاعلها المتكامل للملح المنصهر.

تدعي الشركة أنها تحل مشكلة رئيسية في تصاميم مفاعلات الملح المنصهر تتعلق بعمر متوسط المهدئ الجرافيتي. من خلال جعل نواة المفاعل وحدة متكاملة بالكامل، يصبح من السهل استبدالها، مع عمر افتراضي يبلغ 7 سنوات.

يستفيد هذا التصميم أيضًا من نفس مزايا مفاعلات الملح المنصهر الأخرى، مثل السلامة الأفضل والكفاءة الأعلى بفضل درجات الحرارة المرتفعة.

مولتكس إنرجي

مولتكس هي شركة بريطانية تطور مفاعلًا يحرق النفايات النووية، وهو نوع من المفاعلات يُعرف أيضًا باسم مفاعل الملح المستقر – حارق النفايات (SSR-W) في بوينت ليبرو في كندا.

يمكن للتصميم تغيير إنتاج الطاقة بسرعة، مما يجعله ملائمًا تمامًا لتكملة مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة.

“هذه التقنية النووية المتقدمة لديها مرونة محطات الطاقة التي تعمل بالغاز، لكنها تولد الكهرباء بتكلفة أقل وبدون انبعاثات كربونية،”

MoltexFLEX

المفاعل لا يحتوي على أجزاء متحركة ويبرد بشكل سلبي، مما يتطلب إشرافًا أقل بكثير مقارنةً بالمفاعل التقليدي.

نظرًا لأن مولتكس يعتمد على النفايات النووية، لا يمكنه أبدًا استبدال التصاميم القياسية أو المفاعلات الصغيرة المعيارية بالكامل. ومع ذلك، يمكنه أن يشغل مكانًا فريدًا في إنتاج طاقة رخيصة مع تقليل النفايات النووية وتوفير مصدر طاقة منخفض الكربون سريع الاستجابة ومرن عند الطلب.

روساتوم

شركة روساتوم النووية الحكومية الروسية كانت رائدة في الصناعة لعقود. كانت واحدة من أول من طور شيئًا مشابهًا لمفاعل صغير. حاليًا، لا يبدو أنها تركز حقًا على تطوير المفاعلات الصغيرة المعيارية، باستثناء الطاقة النووية البحرية.

الفكرة التي تم تنفيذها بالفعل هي تركيب محطة طاقة نووية أصغر على سفينة، مشابهة لتلك التي تشغل الغواصات النووية أو حاملات الطائرات. يمكن بعد ذلك نشر هذه المحطة العائمة في المناطق التي تحتاجها، وفي حالة روسيا غالبًا المدن والمواقع الصناعية على المحيط القطبي الشمالي.

يمكن أيضًا إنتاج هذا التصميم على شكل سلسلة في أحواض بناء سفن مخصصة لديها خبرة في بناء سفن حربية تعمل بالطاقة النووية.

المصدر: Power Technology.com

مع عيش 80٪ من سكان العالم في المناطق الساحلية، قد يصبح هذا التصميم شائعًا. في الوقت الحالي، النموذج التجاري المتصور هو أن روساتوم ستمتلك وتدير بارجة الطاقة، وتبيع الكهرباء، بما في ذلك في الدول الأجنبية.

كما يوفر مستوى معينًا من المرونة، مع إمكانية نقل محطة الطاقة إلى مناطق تضربها كوارث مثل الأعاصير، أو إلى مناطق نائية ذات بنية تحتية طاقة قليلة.

سيابورغ

مفهوم روساتوم للبارجة النووية / محطة الطاقة العائمة ليس فريدًا لروسيا، ومع الوضع الجيوسياسي، من غير المرجح أن يكون التصميم الروسي شائعًا في الدول الغربية وحلفائها في المستقبل القريب.

هنا تدخل الشركة الدنماركية سيابورغ. تطور الشركة مفاعلًا ملحيًا منصهرًا مدمجًا يكون أيضًا محطة طاقة عائمة بقدرة تصل إلى 800 ميجاواط.

المصدر: Seaborg

تصميم سيابورغ القائم على البحر يجعل مفاعلاته مناسبة للدول الساحلية، مع مناقشات جارية مع إندونيسيا والنرويج.

تعمل سيابورغ أيضًا مع الرائد العالمي في بناء السفن سامسونج هيفي إندستريز لتطوير محطات طاقة نووية عائمة مدمجة مع محطات هيدروجين وأمونيا.

لذا قد تصبح سيابورغ جزءًا أساسيًا من اقتصاد يعتمد على الهيدروجين والأمونيا المدفوعين بالطاقة النووية، كما هو موضح في مقالتنا ” الوقود الهيدروجيني الآخر – أفضل 5 أسهم أمونيا خضراء “.

إكس-إنرجي

ابتكار إكس-إنرجي في الطاقة النووية هو استخدام نوع مختلف من الوقود غير اليورانيوم المخصب التقليدي، وهو وقود TRISO-X.

يستخدم وقود TRISO-X “يورانيوم منخفض الإثراب عالي التحليل” (HALEU)، مما يسمح بفترات تشغيل أطول، مما ينبغي أن يقلل التكاليف. كما ينبغي أن يدمج التصميم نظام الح containment داخل الوقود نفسه، مما يزيد بشكل كبير من مستوى الأمان.

مفاعل Xe-100 هو مفاعل مبرد بالغاز عالي الحرارة (HTGR)، تصميم بقدرة 80 ميجاواط يُعتبر جزءًا من الجيل الرابع من محطات الطاقة النووية. تدعي هذه المفاعلات وجود محيط أمان يبلغ 400 متر (مقابل 10 أميال للتصاميم التقليدية).

قد تتمتع تصاميم إكس-إنرجي بمزايا تقنية، لكنها قد تكون عرضة للمشكلات الجيوسياسية. يُزود الوقود HALEU إلى الولايات المتحدة في الغالب من قبل روساتوم الروسية، وقد يكون ذلك مهددًا بسبب الحرب في أوكرانيا. قد تستغرق الإمدادات البديلة من شركة سنتروس الأمريكية أو أورانو الفرنسية ما يصل إلى 5-10 سنوات للتطوير، مما يعرض إمداد الشركة بالوقود النووي للخطر.

أعلنت الشركة في أكتوبر 2023 أنها أنهت اتفاقها مع شركة SPAC Ares Acquisition لتصبح إكس-إنرجي مدرجة في البورصة.

الصين

لفترة طويلة كانت الصين مستوردة لتقنية النووية من روسيا والغرب، لكنها أصبحت بسرعة رائدة في الابتكار داخل الصناعة.

تستضيف البلاد 55 محطة طاقة نووية نشطة، ولديها 22 تحت الإنشاء و70 أخرى مخطط لها. في المجموع، أعلنت في عام 2021 عن طموحها لبناء 150 محطة طاقة جديدة.

كما حققت أول إنتاج تجاري في العالم لمفاعل نووي من الجيل الرابع في ديسمبر 2023.

إلى جانب محطات الطاقة الكبيرة التقليدية، تطور الشركات الصينية أيضًا مفاعل ثوريوم مبرد بالهواء سيكون مناسبًا للمناطق الجافة التي لا تتوفر فيها مياه كافية لتصاميم الماء المضغوط التقليدية.

كما يتم تطوير تصميم مدمج للملح المنصهر بالثوريوم لتشغيل سفن الحاويات دون أي انبعاثات كربونية أو الحاجة لإعادة التزود بالوقود. قد يجعل ذلك حلم السفن النووية التجارية، الذي تم تخيله لأول مرة في برنامج “الذرة من أجل السلام” في الستينات، سفينة سافانا الأمريكية، حقيقة. وربما رمزيًا، تم الإعلان عن إيقاف سافانا الأمريكية في يناير 2023.

سافانا الأمريكية – المصدر: ANS

كوبنهاجن أتوميكس

تسعى الشركة الدنماركية إلى بناء مفاعل ملح منصهر يعمل بالثوريوم يتناسب مع حاويات قياسية بطول 40 قدمًا.

تدعي الشركة إمكانية توفر مفاعلها تجاريًا مقابل 100,000 دولار أو للإيجار مع توفير 100 ميجاواط من الطاقة الحرارية، بدرجة حرارة 560°C. من المتوقع أن يكون المنتج التجريبي الأول في عام 2025.

المصدر: Copenhagen Atomics

بحلول عام 2028، تتوقع الشركة أيضًا بناء أول حارق نفايات لها. سيكون قادرًا على معالجة النفايات المشعة التي قد تستمر 100,000 سنة وتحويل فترة خطرها إلى 300 سنة فقط مع إنتاج الطاقة.

مع تركيزها على جميع الابتكارات النووية المتقدمة في آن واحد (الثوريوم، الأملاح المنصهرة، حارق النفايات، مفاعل بحجم الحاوية)، من المحتمل أن تكون كوبنهاجن أتوميكس واحدة من أكثر الشركات الناشئة طموحًا في الصناعة النووية. لذا فإن نجاحها أو فشلها المستقبلي سيعتمد على مدى سرعة تغير الإطار التنظيمي لاستقبال تصاميم نووية جذرية جديدة، أكثر من مجرد الإنجازات التقنية للشركة.