كيف يمكن للمفاعلات المعيارية الصغيرة توسيع الطاقة النووية في الولايات المتحدة

يمكن أن تصبح المحطات النووية أصغر حجما وأبسط وأسهل في البناء في المستقبل، مما قد يحدث ثورة في مصدر الطاقة الذي ينظر إليه بشكل متزايد على أنه حاسم للانتقال بعيدا عن الوقود الأحفوري.

تعد التصميمات الجديدة التي تسمى المفاعلات المعيارية الصغيرة، أو SMR باختصار، بتسريع نشر المحطات الجديدة مع تزايد الطلب على الكهرباء النظيفة من الذكاء الاصطناعي والتصنيع والمركبات الكهربائية.

وفي الوقت نفسه، تقوم المرافق في جميع أنحاء البلاد بإيقاف محطات الفحم كجزء من تحول الطاقة، مما يثير المخاوف بشأن فجوة إمدادات الكهرباء التي تلوح في الأفق. ويُنظر إلى الطاقة النووية كحل محتمل لأنها مصدر الطاقة الأكثر موثوقية ولا ينبعث منها ثاني أكسيد الكربون.

إن بناء مصانع كبيرة أمر مكلف للغاية ويستغرق وقتًا طويلاً. في جورجيا، شركة الجنوب قامت الولايات المتحدة ببناء أول مفاعلات نووية جديدة منذ عقود، لكن المشروع انتهى متأخراً سبع سنوات عن الموعد المحدد وبتكلفة تزيد على 30 مليار دولار.

ويبلغ حجم المفاعلات المعيارية الصغيرة، بقدرة طاقة تبلغ 300 ميجاوات أو أقل، حوالي ثلث حجم المفاعلات المتوسطة في الأسطول الأمريكي الحالي. الهدف هو بنائها في عملية مشابهة لخط التجميع، حيث يتم إخراج المصانع من المصانع في عدد قليل من القطع التي يتم تجميعها بعد ذلك في الموقع.

وقال دوج ترو، كبير المسؤولين النوويين في معهد الطاقة النووية، لشبكة CNBC: “إنها لدغة أصغر من منظور رأس المال”. “إنها مناسبة تمامًا لأشياء مثل استبدال محطة الفحم المتقاعدة، لأن حجم محطات الفحم عادةً ما يكون أكبر من مساحة تصميم المفاعل المعياري الصغير.”

ويتمثل التحدي في بناء أول مفاعل نموذجي صغير في الولايات المتحدة

ولا يوجد سوى ثلاث مفاعلات صغيرة الحجم (SMRs) عاملة في العالم، وفقًا لوكالة الطاقة النووية. وهناك مفاعلان في الصين وروسيا، الخصمان الجيوسياسيان المركزيان للولايات المتحدة. كما يعمل مفاعل اختبار في اليابان.

يتفق المسؤولون التنفيذيون في الصناعة النووية عمومًا على أن المفاعلات المعيارية الصغيرة لن تصل إلى المرحلة التجارية حتى ثلاثينيات القرن الحالي. جهد طموح من نوسكيل تم إلغاء نشر SMRs في موقع في ولاية أيداهو في العام الماضي، حيث تضخمت تكلفة المشروع من 5 مليارات دولار إلى 9 مليارات دولار بسبب التضخم وارتفاع أسعار الفائدة.

إريك كار، رئيس العمليات النووية في طاقة دومينيونوقال إن التحدي الأكبر الذي يواجه تسويق التكنولوجيا في الوقت الحالي هو إدارة تكاليف المشروع الأول من نوعه.

وقال كار لشبكة CNBC: “لا أحد يريد أن يكون الأول، ولكن يجب أن يكون هناك شخص ما”. “بمجرد تشغيله، سيكون مصدرًا رائعًا وموثوقًا للطاقة لشبكة الدولة بأكملها.”

تقوم دومينيون حاليًا بتقييم ما إذا كان من المنطقي بناء مفاعل نموذجي صغير في محطتها النووية نورث آنا في مقاطعة لويزا، فيرجينيا، شمال غرب ريتشموند. تشتمل منطقة خدمة المرافق على أكبر سوق لمراكز البيانات في العالم في مقاطعة لودون، على بعد أقل من 100 ميل شمال المصنع.

ومن المتوقع أن يرتفع الطلب على الكهرباء من مستودعات خوادم الكمبيوتر هذه لأن الذكاء الاصطناعي يستهلك المزيد من الطاقة. وفي حالة دومينيون، من المتوقع أن يتضاعف الطلب على الطاقة من مراكز البيانات إلى أكثر من الضعف ليصل إلى 6.4 جيجاوات بحلول عام 2030 وأربعة أضعاف ليصل إلى 13.4 جيجاوات في عام 2038.

وطلب دومينيون من شركات تكنولوجيا المفاعلات الصغيرة والمتوسطة (SMR) في يوليو/تموز تقديم مقترحات لتقييم جدوى تطوير مفاعل صغير في شمال آنا. وقال كار إن الاهتمام بعملية الاقتراح كان مرتفعا. وقال كار إن الأداة تعمل حاليًا مع البائعين للتأكد من فهمهم لاحتياجات Dominion ومعرفة التكنولوجيا التي قد تكون مناسبة.

“بالنسبة لحالتنا المحددة في Dominion، لدينا واجب تجاه مساهمينا للقيام بالشيء الصحيح، وعلينا أيضًا واجب تجاه عملائنا للتأكد من أننا قادرون على تلبية الطلب في هذا النمو، ولكن يتعين علينا تحقيق التوازن بين هذين الأمرين. قال كار: “المصالح”. على الرغم من أن دومينيون لم تلتزم ببناء مفاعلات صغيرة الحجم حتى الآن، إلا أن أحد سيناريوهات التخطيط يتصور تطوير ستة مفاعلات من هذا القبيل بدءًا من عام 2034.

كما أظهرت شركات التكنولوجيا التي تقود ازدهار مراكز البيانات اهتمامًا متزايدًا بالطاقة النووية نظرًا لموثوقيتها ودورها في مكافحة تغير المناخ. وقال كار إن شركة Dominion تجري مناقشات مع بعض العملاء حول إمكانية التعاون لجعل SMRs أقرب إلى الواقع.

وقال كار: “إننا نجري بعض المناقشات مع بائعي التكنولوجيا بالإضافة إلى العملاء الكبار الذين يأتون ويقولون: كيف يمكن أن يبدو هذا إذا عملنا جميعًا معًا”.

تحاول شركة Holtec International، وهي شركة تكنولوجيا نووية خاصة، إيجاد طريق للمضي قدمًا في هذه الصناعة على جبهتين. تعمل الشركة على إعادة تشغيل محطة Palisades النووية في ميشيغان، والتي ستكون المرة الأولى التي يعود فيها المصنع الذي توقف عن العمل إلى العمل.

وتخطط هولتيك أيضًا لتركيب مفاعلين صغيرين في باليساديس في أوائل ثلاثينيات القرن الحالي، مما سيضاعف قدرة المحطة على توليد الطاقة تقريبًا. وقالت كيلي تريس، رئيسة شركة هولتيك، دون الكشف عن الأسماء، إن ستة مرافق على الأقل مهتمة بالمشاركة في إعادة تشغيل باليساديس وبناء المفاعلات الصغيرة.

وقال تريس لشبكة CNBC: “إذا شاركوا، فيمكنهم تعلم كل تلك الدروس المؤلمة دون الحاجة إلى دفع ثمنها”. “وبعد ذلك، عندما يتم بناء المصنع في موقعهم، يتم إنشاء المصنع الثاني أو الثالث أو الرابع – والذي عادة ما يصبح أقل تكلفة بكثير بمجرد أن تتعلم كل الدروس.”

وقال تريس إنه بمجرد إنشاء أول SMR في Palisades، تخطط Holtec لبناء سجل طلبات “لتصنيع المكونات باستمرار للقيام بذلك لأي مصنع مطلوب”.

إن تصميم Holtec’s SMR عبارة عن مفاعل ماء مضغوط، وهي نفس التقنية المستخدمة في معظم المحطات العاملة حاليًا في الأسطول الأمريكي. وقال تريس: “ولكن مع بعض ميزات السلامة الأنيقة التي لا تتطلب عملاً بشريًا، ونتيجة لذلك، فإن التشغيل أبسط، ويتطلب عددًا أقل من الأشخاص، وتسهل صيانته”.

وقال “وقابلة للتكرار أيضًا. هدفنا هو أن تكون كل SMR هي نفسها بشكل أساسي”.

أكبر مشغل للمحطات النووية في الولايات المتحدة، كوكبة الطاقةوتستكشف أيضًا إمكانية بناء مفاعل صغير في إحدى منشآتها.

الاتجاه السائد في الصناعة هو تحديث المحطات الحالية بمفاعلات صغيرة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن المجتمعات مفتوحة بالفعل للطاقة النووية. وقالت كاثلين بارون، كبيرة مسؤولي الإستراتيجية في شركة كونستيليشن، إن الأراضي والمياه والاتصال بالشبكة والبصمة الأمنية اللازمة متاحة بالفعل.

قال بارون إن الفكرة تتمثل في العمل مع عميل مهتم بالتعاقد في إحدى محطات الطاقة الحالية التابعة لشركة Constellation اليوم، ثم العمل معهم لاستخدام المنشأة “لاستضافة SMR لتوفير طاقة نظيفة أكبر لذلك العميل في المستقبل”. “.

وقال بارون: “لن يحدث هذا إلا إذا كانت هناك سياسة حكومية داعمة شبيهة بما فعلته الدول فيما يتعلق بالرياح البحرية وكان هناك عملاء مهتمون بشراء حصة تلك المفاعلات”.

وقال كار من دومينيون إن تحول الطاقة سيتطلب في الوقت الحالي اتباع نهج شامل حيث يعمل الغاز الطبيعي كجسر نحو طاقة أنظف مع التخلص التدريجي من الفحم – حتى يتم تشغيل التكنولوجيا التالية.

وقال: “قد تكون تقنية SMR هي التكنولوجيا التالية”.