مركز بيغن السادات BESA – تطوير المفاعلات النووية الصغيرة المحمولة: تكافل عسكري مدني
مركز بيغن السادات للدراسات الإستراتيجية – بقلم المقدم / (احتياط) د. رافائيل أوفيك *– 27/5/2020
ورقة وجهات نظر مركز BESA رقم 1584 ، 27 مايو 2020
ملخص تنفيذي :
تعمل وزارة الدفاع الأمريكية مع الشركات الأمريكية في العام الماضي على مشروع لتطوير نموذج أولي لمفاعل مفاعل نووي محمول ، وهو جهاز مخصص للاستخدام من قبل الجيش الأمريكي في سيناريوهات أمنية حول العالم. تشارك وزارة الطاقة الأمريكية أيضًا في المشروع ، بهدف توفير الكهرباء للمواقع النائية التي يصعب ربطها بالشبكة. وبالتالي يمثل المشروع التكافل بين التطور التكنولوجي العسكري والمدني.
اكتسبت العلاقة التكافلية بين الجوانب العسكرية والمدنية للتطور التكنولوجي زخمًا في الولايات المتحدة بعد نهاية الحرب العالمية الثانية. كان هذا واضحًا بشكل خاص بين التطبيقات في مجالات الاتصالات والحوسبة والفضاء الجوي ، ولكنه كان موجودًا أيضًا في مجال التكنولوجيا النووية. تم تقديم بعض المشاريع التكنولوجية على أنها ذات استخدام مزدوج من أجل تبرير تكلفة تطويرها.
أحد الأمثلة على تكافل الطاقة النووية كان تطوير مفاعلات توليد الطاقة النووية. بحلول عام 1956 ، بعد أكثر من عقد من تدمير مدينتي هيروشيما وناغازاكي اليابانيتين بالقنابل النووية ، كانت محطة كالدر هول للطاقة النووية في المملكة المتحدة ، والتي كان لديها أربعة مفاعلات تنتج كل منها 60 ميجاوات من الكهرباء (MWe) ، قيد التشغيل. ومع ذلك ، اعتبارًا من ديسمبر 2019 ، كان 443 من مولدات الطاقة النووية تعمل في جميع أنحاء العالم ، بإجمالي إنتاج يبلغ 395 جيجاوات كهربائية (GWe) – بمتوسط إنتاج يبلغ حوالي 900 ميجاوات لكل مفاعل.
بدأ تطوير الدفع النووي في الولايات المتحدة في وقت مبكر من أواخر الأربعينيات ، بعد نهاية الحرب العالمية الثانية وبداية الحرب الباردة. كان الهدف هو دفع الغواصات العسكرية ، لذلك تركز الجهد على تطوير مفاعلات صغيرة.
كان الشخص الذي قاد برنامج الغواصات النووية التابع للبحرية الأمريكية هو الأدميرال (اليهودي) الأدميرال هيمان ريكوفر. كانت أول غواصة نووية أمريكية يتم بناؤها هي نوتيلوس ، التي تم إطلاقها في البحر عام 1955. كان مفاعلها المركب ، S2W ، نوعًا من الماء المضغوط بقوة 10 ميجاوات. تم تصنيعها من قبل Westinghouse.
سرعان ما اتبعت الاتحاد السوفييتي حذوها ، وفي عام 1958 تم إطلاق أول غواصة تابعة للبحرية السوفيتية. في السنوات التي تلت ذلك ، استخدمت موسكو الدفع النووي على حاملات الطائرات وكذلك كسارات الجليد.
(بالنسبة للبلدين ، كانت الطائرات قصة أخرى. على الرغم من أن الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي بدأوا خلال الحرب الباردة مشاريع قاذفات تعمل بالطاقة النووية لتعزيز الردع النووي ، لم تنتج أي طائرات تشغيلية تعمل بالطاقة النووية).
كما بدأت العديد من البلدان الأخرى في تطوير مفاعلات صغيرة (وإن لم تكن متنقلة) لأغراض مختلفة. في السبعينيات من القرن الماضي ، قدمت كندا بعض النماذج الأولية من مفاعل SLOWPOKE الصغير (تجربة الطاقة المنخفضة الآمنة K [ج]). تم استخدام بعضها للبحث ، ولكن تم تصميم نموذج SLOWPOKE-3 ، مع خرج حراري 2 إلى 10 ميجاوات ، لتسخين المناطق الباردة.
تم تطوير مفاعل صغير آخر ، نوع CAREM-25 ، في الأرجنتين في الثمانينيات. تم تصميم أول نموذج لها بإخراج 27 ميجاوات لكل من توليد الكهرباء وتحلية المياه.
تدير روسيا الآن العديد من المفاعلات الصغيرة. الأقدم هو 11 MWe EGP-6 ، الذي تم إنشاؤه في سيبيريا ومن المتوقع أن يتم إغلاقه قريبًا.
لم يظهر تطور المفاعلات الدقيقة إلا في العقد الماضي في الولايات المتحدة وأوروبا الغربية. في السنوات الأخيرة ، كان هناك اتجاه عالمي لتطوير المفاعلات الدقيقة لتوليد الطاقة التي يمكن نقلها عن طريق البر. يكون ناتج الطاقة المتوقع لهذه المفاعلات في حدود بضعة ميجاوات إلى بضع عشرات ميجاوات.
تعتزم وزارة الدفاع الأمريكية تصنيع نموذج أولي لمفاعل متطور متحرك متقدم في مختبر أيداهو الوطني. والغرض منه هو ضمان إمدادات الطاقة المستقبلية للجيش الأمريكي. من المتوقع أن يكون هذا المفاعل الصغير صلبًا للغاية وعالي الأمان وكفاءة عالية وقادرًا على العمل دون توقف لمدة 10 سنوات تقريبًا دون الحاجة إلى التزود بالوقود. هذه الخصائص ستجعل المفاعل مناسبًا للاستخدام في المناطق النائية حيث يصعب إمداد الكهرباء عبر الشبكة أو حيث تكون تكلفة الإمداد عالية.
بالنسبة للجيش الأمريكي ، فإن المفاعل مخصص للاستخدام خلال الأحداث الأمنية في أي مكان في العالم حيث يتعين على القوات الأمريكية الانتشار. سوف تمكنهم من تقليل اعتمادهم على شبكات الكهرباء المحلية التي يمكن أن تكون عرضة للانهيار خلال الأزمة المعنية.
المفاعل الذي تهتم به وزارة الدفاع سيولد من 1 إلى 10 ميجاوات من الطاقة ، مما يتيح الطاقة لآلاف المنازل دون الحاجة إلى صيانة مستمرة للمفاعل. يمكن أيضًا إيقاف تشغيله أو إعادة تشغيله على الفور. ووفقًا لوزارة الدفاع ، “سيمكن مفاعل نووي آمن وصغير ومتنقل الوحدات من حمل إمدادات طاقة نظيفة لا نهاية لها تقريبًا ، مما يتيح توسيع واستمرارية العمليات لفترات طويلة في أي مكان على الكوكب.”
بدأ مشروع المفاعل الصغير الملقب بـ Pele في يناير 2019 بمبادرة من مكتب القدرات الاستراتيجية (SCO). ستشرف اللجنة التنظيمية النووية الأمريكية على سلامة وأمن المشروع. وفقًا لـ Jay Dryer ، الرئيس التنفيذي لمنظمة شنغهاي للتعاون: “تخاطر الولايات المتحدة بالتنازل عن قيادة تكنولوجيا الطاقة النووية لروسيا والصين … من خلال استعادة القيادة التكنولوجية ، ستكون الولايات المتحدة قادرة على توفير أحدث تقنيات الطاقة النووية المتقدمة”.
من وجهة نظر وزارة الدفاع ، يعد تطوير المفاعلات الدقيقة أمرًا ضروريًا ، حيث يستهلك نظام الدفاع الأمريكي الآن حوالي 30 تيراواط / ساعة من الكهرباء في السنة وحوالي عشرة ملايين جالون من الوقود يوميًا – وهي الكميات التي من المتوقع أن تنمو.
كما ورد في مارس ، اتصلت وزارة الدفاع بثلاث شركات أمريكية لهذا المشروع: BWX Technologies و Westinghouse Government Services و X-Energy. بعد فترة تطوير مدتها سنتان ، سيتم اختيار واحد لبناء وعرض النموذج الأولي. سيتم منحهم ما بين 13 مليون دولار و 15 مليون دولار. ستختلف المفاعلات الدقيقة التي ستقدمها الشركات إلى وزارة الدفاع عن بعضها البعض من الناحية التكنولوجية من حيث نوع المفاعل ، ونوع الوقود النووي ، وربما أيضًا ناتج الطاقة المتوقع.
بالإضافة إلى وزارة الدفاع ومنظمة شنغهاي للتعاون ، ستشارك وزارة الطاقة الأمريكية بالإضافة إلى وكالات حكومية أخرى في مشروع بيليه.
هناك دافع لمنظمات وأنظمة الطاقة النووية الأخرى في الولايات المتحدة وفي الخارج لإحراز تقدم في مجال تطوير المفاعلات الدقيقة. إنهم مهتمون بتوفير الطاقة لمجموعة واسعة من المستهلكين ، وخاصة في المجال السكني ، وخاصة في المناطق النائية. يأملون ليس فقط في توفير الكهرباء ولكن أيضًا في تدفئة المناطق الباردة وإنتاج مياه الشرب.
من المتوقع أن تتمتع المفاعلات النووية الدقيقة بميزة من حيث إنتاج الوحدات ، والتي يمكن أن تضمن معايير عالية الجودة. في القطاع المدني ، قد يقدمون أيضًا مساهمة قيمة في تخفيض سعر الكهرباء للمستهلكين. ويرجع ذلك إلى أنه من المتوقع أن تكون تكاليف إنتاج وتشغيل المفاعلات الصغيرة منخفضة مقارنة ببناء وتشغيل محطات الطاقة النووية الكبيرة التي تنتج مئات الميجاوات من الكهرباء. كما يتوقع توفيرًا للمستهلكين المتصلين بشبكة الكهرباء.
ميزة رئيسية أخرى للمفاعلات الدقيقة هي أنه من المتوقع أن تكون أكثر أمانًا. إذا حدث خلل في مفاعل صغير ، فسيكون التلوث الإشعاعي البيئي منخفضًا نسبيًا.
على عكس المفاعلات الدقيقة الموصوفة أعلاه ، سجلت شركة
Lockheed Martin Corporation براءة اختراع في 2018 لتصميم ثوري لمفاعل Fusion Compact محمول صغير بما يكفي ليتم تركيبه على شاحنة. تم تصميم نسخة واحدة لإنتاج ما يكفي من الكهرباء لتشغيل مدينة تضم 100000 شخص. إذا تم تطوير هذا المفاعل بنجاح ، فإن الطاقة التي ينتجها ستكون نظيفة ، مما يعني أنها ستكون خالية من منتجات الانشطار المشع. وفقًا لتوقعات لوكهيد ، يجب أن يصل مشروع تطوير المفاعل إلى الإنتاج التجاري في النصف الأول من هذا العقد.
* المقدم (احتياط) الدكتور رافائيل أوفيك ، باحث مشارك في مركز BESA .
