ما مستقبل الطاقة النووية وكيف ستتم إدارتها؟

تلاشت كل وعود الخمسينات بأن الطاقة النووية ستزودنا عمليًا بكل احتياجاتنا.

ما مستقبل مصدر الطاقة العنيفة المعقدة و الباهظة؟!

في الساعة الرابعة والربع بعد ظهر يوم الجمعة 11 مارس 2011، اصطدم تسونامي بطول 14 مترًا فوق سطح البحر بالحائط الدفاعي لمحطة فوكوشيما داييتشي- Fukushima Daiichi للطاقة النووية.

غير أن الحائط الدفاعي كانت مصممًا فقط لحماية المصنع من الموجات المعتادة على الساحل الشرقي لليابان والتي لا تزيد عن 5.7 متر.

ما تبع ذلك هو مأساة أبرزت التحدي الكبير المتمثل في السيطرة، إدارة مخاطر الطاقة النووية وهو مصدر قوي ومعقد ومكلف للطاقة.

أغلقت إمدادات الكهرباء الخاصة بفوكوشيما داييتشي بعد الزلزال الذي بلغت قوته 9.0 درجة والذي تسبب في حدوث موجات التسونامي قبل ساعة تقريبًا من أحداث ذلك اليوم.

ولذلك، كان تبريد المفاعلات – الذي يحتاج إلى وقف ارتفاع درجة الحرارة – يعتمد على مولدات الديزل – مولدات الطوارئ نتيجة توقف إمداد الطاقة من المفاعل نفسه – .

ولكن موجة بطول 14 متر أوقفت معظم هذه المولدات بسبب اختلاط ماء المحيط بوقود الديزل لمولدات الطوارئ. ومن ثم حدث انصهار لثلاثة مفاعلات نتيجة لذلك.

تسبب الزلزال وأمواج المد العاتية – التسونامي – إلى مصرع ثلاثة عمال بالمصنع، وما يقرب من 16 ألف شخص من سكان المنطقة.

وقد تم إجلاء أكثر من 100 ألف شخص من محيط المكان، ومازال المصنع يخضع لمشروع تنظيف كبير ومضطرب تقدر تكلفته بحوالي 100 مليار دولار أمريكي.

يقول ويليام ماغوود الرابع، المدير العام لوكالة الطاقة النووية التابعة لمنظمة التعاون والتنمية في الميدان الاقتصادي: «كنت في اللجنة التنظيمية النووية الأمريكية خلال كارثة فوكوشيما».

«أي شخص في منظمتنا في ذلك اليوم أحس بالخطر ليس على اليابان وحدها، بل كما لو كان الأمر في الولايات المتحدة. لقد أخذنا الأمر بشكل شخصي جدًا».

لقد كافح القائمين على الطاقة النووية منذ فترة طويلة لإقناع المتشككين، المتخوفين من الحوادث والأخطار طويلة الأجل للنفايات المشعة.

تتفاقم هذه القضايا الآن مع قوى السوق التي تفضل حاليًا الوقود الأحفوري الرخيص، مثل الغاز الطبيعي، بسبب ارتفاع تكلفة تركيب محطات طاقة نووية جديدة. هل سيظل إنقسام الذرة؟ هل ستبقى الطاقة النووية على قيد الحياة في القرن الحادي والعشرين؟

ملصق طاقة وليد لمرة واحدة

وأضاف ماغوود، بعد فوكوشيما، احتشد أبناء هذه الصناعة للمعركة، مشيرًا إلى أن المنظمين والفنيين يعملون منذ ذلك الحين على السلامة النووية وتصميم المحطات للحيلولة دون وقوع حادث مماثل مرة أخرى.

ولكن من المهم عدم التقليل من تأثير فوكوشيما على الصناعة النووية.

وكنتيجة للكارثة، قررت ألمانيا التخلص التدريجي من الطاقة النووية بحلول عام 2022.

وكانت بعض الأماكن القريبة من فوكوشيما جغرافيًا أكثر انزعاجًا من الحادث.

وحتى كوريا الجنوبية، التي أمضت سنوات في بناء صناعة الطاقة النووية، تنظر الآن في تقليص حجمها.

والرأي العام تجاه الطاقة النووية في اليابان نفسها قد اهتز بشدة أيضًا.

يتذكر روبرت رابيير في شركة الطاقة الخضراء للابتكارات المتقدمة النظيفة: «لقد كنت في هاواي بعد حادث فوكوشيما وكانت هناك مخاوف شديدة من تأثرنا بالإشعاع، إذا سألتم في هاواي عما إذا كانوا يريدون محطة نووية، فإنهم يقولون:« بالتأكيد لا، ولا حتى في أي مكان قريب ».

لقد اختلف الأمر تمامًا عن حقبة الخمسينيات، عندما قالت الأفلام الترويجية عن الطاقة النووية للناس أنها قد توفر إمدادات طاقة لا نهاية لها عمليًا. بل إنها يمكن أن تقوم بشكل روتيني بتشغيل السفن والطائرات والقطارات، وليس فقط محطات الطاقة العملاقة التي تزود المدن بكاملها.

لقد كان الوقت الذي كانت فيه الطاقة النووية لا يزال ينظر إليها نظريًا كمصدر هائل للطاقة، كان العلماء يعرفون بالفعل قوة الانشطار النووي. و بدت إمكاناتها كأنها بلا نهاية.

لكن اليوم، يبدو أن الطاقة النووية لن تستريح أبدًا. فقد صوت السويسريون مؤخرًا لحظر محطات الطاقة النووية والاستثمار في الطاقة المتجددة بدلًا من ذلك، وهو ما يدل على أن الطاقة المتجددة في بعض الأسواق على الأقل تفوز جماهيريًا.

بيد أن العديد من البلدان لم تتخل بأي حال عن الطاقة النووية.

بعض الدول لم ترتدع بعد وتخطط الصين هذا العام للانتهاء من بناء خمسة مفاعلات جديدة وبدء العمل على ثمانية مفاعلات أخرى.

فرنسا لا تزال تعتمد اعتمادًا كبيرًا على الطاقة النووية لأنها توفر ما يقرب من 75٪ من طاقتها. ووافقت المملكة المتحدة مؤخرًا على بناء محطة هينكلي بوينت – Hinkley Point C، وهي محطة تبلغ 3.2 جيجاوات، والتي ستكون أكبر محطة في البلاد من حيث القدرة على توليد الطاقة.

ويجادل أولئك الذين يجدون أن فصل الطاقة النووية فكرة سيئة؛ بمن فيهم عالم المناخ السابق في ناسا جيمس هانسن-James Hansen أن عدم ثبات الطاقة المتجددة يجعل من الصعب جدًا على البلدان الكبيرة والمتقدمة الاعتماد عليها بمفردها.

وقال البروفسور الراحل السير ديفيد ماكاي- David MacKay، المستشار العلمي السابق في المملكة المتحدة، إن الرياح والطاقة الشمسية والكتلة الحيوية من المصادر النباتية ستحتاج إلى تغطية مساحات شاسعة من اليابسة والبحر في بريطانيا – وتكلف كثيرًا – لتمدنا بالطاقة المطلوبة.

ولا تزال هذه الإسقاطات موضع نقاش، ولكن أولئك الذين يدعمون الطاقة النووية يعتقدون أنها عمليًا الطريقة الوحيدة لتوفير الطاقة التي يمكن الاعتماد عليها لتغذية الأحمال – الحد الأدنى من متطلبات الطاقة في بلد ما – دون انبعاثات مفرطة من الكربون أو أشكال أخرى من التلوث.

ولا تزال الطاقة النووية تعاني من مشكلة في الصورة. يقول مراقبون محليون مثل رابير يمكن تصميم المحطات لتكون أكثر أمانًا مما هي عليه اليوم.

ويدعو إلى النظم الآمنة، حيث أن الفقدان الكارثي للطاقة والمولدات الاحتياطية لن يمنعا المفاعلات من تبريد نفسها – قلب المفاعل – أو الدخول في حالة تشغيل أكثر أمنًا. ويجري حاليًا إجراء دراسات حول المفاعلات المبردة بالملح المنصهر في معهد شنغهاي للفيزياء التطبيقية، على سبيل المثال.

من الناحية النظرية، فإنها لا يمكن أن تعاني من الإنصهارات الكارثية التي يمكن أن تحدث في التصاميم التقليدية.

وذلك لأن الوقود في المفاعل يذوب في الملح المنصهر، الذي يصل إلى درجات حرارة عالية جدًا حوالي 700 درجة سيليزية، مع تمدد هذا الوقود أثناء الانشطار النووي، يتم دفع بعض منه إلى مسار دائري بعيدًاعن التفاعل الرئيسي الذي يحافظ على التحقق من الأنشطة النووية داخل المفاعل.

كلفة باهظة

وربما يكون هناك قلق أكثر إلحاحًا للكثيرين في هذه الصناعة، وهو ارتفاع تكلفة الطاقة النووية عند مقارنتها بالبدائل الرخيصة، وخاصة الغاز الطبيعي الذي تحطم سعره مؤخرًا. ففي الولايات المتحدة علی سبيل المثال، أفادت التقارير مؤخرًا بأن تكلفة الطاقة لكل كيلو وات ساعة من محطة نوویة جدیدة أعلی ب 2 سنت من محطة الغاز الطبیعیة الجدیدة.

هذا فرق كبير بما فيه الكفاية لردع المستثمرين، وخاصة لأن المرافق النووية الجديدة تكلف أكثر بكثير من بناء محطات الغاز الطبيعي.

ويرى أنصار الطاقة النووية مثل ماثيو والد- Matthew Wald في معهد الطاقة النووية في الولايات المتحدة أن أهداف خفض انبعاثات الغازات الدفيئة يجب أن تقترن بالاستثمار في البنية التحتية النووية.

ويشرح ماثيو «نحن لا نوافق على عمل السوق لأن الهواء النقي من بين الفوائد التي يريدها السوق ولكن لا يتم تحمل تكلفته حاليًا، في بعض الولايات الأمريكية هناك هدف واضح للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون«.

ويشير إلى أن منظمات النقل الإقليمية للشبكات (التي تقرر كيف يتم توجيه إمدادات الكهرباء بين الولايات) في الولايات المتحدة يمكن، على سبيل المثال، ضبط أسعار الكهرباء على أساس انبعاثات الكربون حتى تصبح الموارد الأنظف أكثر قدرة على المنافسة. ومع ذلك، من المرجح أن يحتاج ذلك الكثير من الإرادة السياسية.

ويقول ماغوود أن السوق مختل خاصةً في العديد من البلدان المتقدمة، وذلك بسبب الموقف القصير الأجل لهؤلاء الذين يتطلعون إلى استثمارات الوقود الأحفوري. ويشير إلى أن هذا التأثير قد ساعد على وقف المواد النووية، على الرغم من أنه يعترف بالتكلفة العالية للغاية لبناء محطات جديدة. ويمكن أن تستمر المحطات ما بين 50 و 100 سنة في النهاية، ولكنها لا تزال صعبة الاستيعاب بالنسبة للمستثمرين، وذلك بفضل مصادر الطاقة كالمعدات الجديدة التي تعمل بالغاز التي تبدو رخيصة نسبيًا من حيث تكلفة تركيبها.

على سبيل المثال: هينكلي بوينت سي، أحدث مشروع نووي في المملكة المتحدة، يمكن أن ينتهي بتكلفة 37 مليار جنيه استرليني (47 مليار دولار) لبناء وتشغيل، كما يقدر البعض.

تحدي تفكيك منظومة الطاقة النووية

إن تكلفة تفكيك مصنع مرة واحدة لم يعد بالإمكان استخدامها لتوليد الكهرباء. قد يستغرق التفكيك عقود ويتسبب بالعديد من المخاطر الخاصة بالسلامة بسبب الإشعاع وتعقيد الأبنية.

وقد ساعدت كيم جارفيس- Kym Jarvis، عالمة و متعهدة في شركة فيريديان كونسولتانتس-Viridian Consultants ، على تطوير تكنولوجيا جديدة قد تساعد أولئك الذين يعملون في مثل هذه الظروف على إنهاء محطات الطاقة النووية في المستقبل.

يطلق عليه اسم (فيريدي سكوب – Viridiscope ) وهو يسمح بقطع صغيرة من جدار خرساني يتم إزالته – أو تذويبه – باستخدام الليزر، حتى يمكن بعد ذلك تحليله إشعاعيًا. ويمكن حتى استخدامه بواسطة روبوت للوصول بسرعة للمناطق الأعلى من دون الحاجة إلى إقامة السقالات. وسيتم اختبار فيريدي سكوب في خمسة مواقع نووية في المملكة المتحدة بحلول ربيع عام 2018.

تعمل جارفيس وزملاؤها على أدوات من هذا القبيل و يأملون أن تجعل عملية إنهاء الخدمة أكثر أمنًا وأسرع. ومن شأن ذلك أن يحافظ على جاذبية الطاقة النووية في القرن الحادي والعشرين، ولكنها تلاحظ أن الصناعة النووية، تقليديًا، لا تعتمد على تكنولوجيات جديدة بسرعة كبيرة.

قالت جارفيس «إنها لا تتقبل الابتكار والتغيير بشكل جيد وأعتقد أنها تعرف ذلك – أي صناعة الطاقة النووية – ، لقد لاحظنا خلال ال 12 او ال 18 شهرًا الماضية أن الرغبة في الابتكارات الجديد أصبحت أفضل بكثير«.

ولكن هناك كل أنواع العوائق عند العمل في هذا المجال المعقد للغاية ذلك أن الشركات في أماكن أخرى لم تفكر في التطوير.

تقول جارفيس، أحد الأمثلة على ذلك: «هناك احتمال أن تصبح معداتنا ملوثة، ولا يمكننا أبدًا أن نعيدها مرة أخرى – ولا يمكننا الحصول على قيمة التأمين الخاصة بها».

ضرورة تخيض الأسعار

تقول كيرستي غوغان – Kirsty Gogan الناشطة البيئية في (الطاقة من أجل الإنسانية)، إن تكلفة البنية التحتية النووية يجب أن تنخفض. وتقترح مفاعلات أو مكونات مفاعلات يمكن أن تنتج بسهولة أكبر وبكميات كبيرة في المصانع مما يخفض تكلفتها.

وقد تم مؤخرًا اقتراح مفاعلات أصغر حجمًا (نموذجية) كوسيلة محتملة لتحقيق ذلك. ولعلها ستساعد المنشآت النووية على البقاء كخيار أكثر استدامة في القرن الحادي والعشرين.

الشركات التي تقف وراء تطوير هذه الأجهزة، بما في ذلك نوسكيل- NuScale، تجادل بأنها ستكون أسهل في الإنتاج والتركيب وربما أيضًا أكثر أمانًا لأن التصميمات ستكون مفهومة جيدًا في الصناعة.

هناك إمكانية أن تكون أسهل في التصدير إلى بلدان أخرى وكذلك شحنها إلى الأسواق الناشئة. ولكن هناك سلبيات.

لا تزال هذه المفاعلات المنقولة الأصغر حجمًا والأكثر سهولة في التركيب تحتاج إلى احتوائها بأمان، وستكون تكلفة بناء حاويات متعددة للمفاعلات الصغيرة في مواقع متعددة كبيرة جدًا.

ومن ناحية أخرى، فإن احتواء أكثرمن مفاعل في موقع واحد يمكن أن يجعل المشروع قابلًا للمقارنة من حيث التكلفة والتعقيد لتصاميم المفاعلات الكبيرة القائمة، على حد قول البعض.

الحاجة إلى تصميم جديد للمفاعلات

غير أن البحث في تصميم المفاعلات الجديدة لا يزال مستمرًا. وثمة خيار آخر هو مفاعل الموجة المسافرة -Travelling Wave Reactor (TWR) ، الذي من شأنه أن يستخدم اليورانيوم المحذوف؛ وهو ناتج ثانوي لعملية التخصيب فعلى عكس المفاعلات التقليدية (يزيد التخصيب نسبة اليورانيوم 235 في المادة بحيث يمكن استخدامه في المفاعلات التقليدية). في هذا المفاعل يتم إدراج كمية صغيرة من اليورانيوم 235، التي هي قادرة على الخضوع للانشطار النووي، داخل كتلة من اليورانيوم 238. ويعتقد أنصاره أن هذا يجعله أكثر كفاءة وأكثر موثوقية كمصدر للطاقة.

يقول جون جيلاند- John Gilleland، المدير الفني الرئيسي لشركة تيرابور- TerraPower: «يبدأ هذا النوع من المواد في إنتاج المواد الانشطارية، ويستهلك هذا الوقود عند تراكمه»، مشيرًا إلى أن ذلك قد يقلل من الحاجة إلى محطات التخصيب. وهذا يمكن أن يجعل سلسلة إمدادات الوقود النووي أبسط وأقل تكلفة. وأضاف «إن هذا يستمر إلى ما لا نهاية».

في الواقع، يمكن أن يستمر رد الفعل لبضعة عقود. يقول جيلاند أن تيرابور في وضع يمكنها من بدء بناء مفاعل شغال في غضون سنتين من الآن.

كيف يمكن التصرف مع النفايات النووية?

بالطبع قضية التخلص من النفايات النووية لا تزال مثارة. فالوقود النووي -على سبيل المثال قضيب من اليورانيوم – يصبح نفاية ذرية عندما تتعرض ذراته للقصف بالنيوترونات. بعض هذه الذرات داخل القضيب تنكسر خلال هذه العملية، فتغير العنصر مكونة نظائر جديدة مشعة للغاية.

هذا الوقود المستنفد والمواد المشعة تبقى خطيرة لآلاف السنين.

ويتفق كثير من الخبراء على أن المستودعات الجيولوجية العميقة، التي يمكن أن تدفن فيها حاويات النفايات المغلقة بإحكام داخل الخرسانة والصخور، هي الحل الأفضل. وفنلندا وألمانيا هما دولتان تدفعان قدمًا بخططهما بهذا الشكل.

غير أن الاستقرار الطويل الأجل لمثل هذه المعدات لم يجر اختباره قط، وهو أمر يمكن أن يثير القلق بالنسبة لأولئك الذين يعيشون بالقرب منها.

وقد لا يكون سوق الطاقة على المدى القصير مواتيًا للطاقة النووية في بعض الأماكن الآن، ولكن دعاة الطاقة النظيفة بدأوا في اتخاذ هذه الصناعة تحت جناحهم. وهناك حالة جيدة في ولاية كاليفورنيا، حيث دعا المتظاهرون مؤخرًا إلى محطة ديابلو كانيون للطاقة النووية أن تظل مفتوحة.

ولا تزال تكاليف فتح مصنع جديد باهظة، وهناك مخاطر استثمارية كثيرة في هذه النوعية من المشاريع؛ ومن ثم فإن رغبة الصناعة في أن تضع الحكومات سياسات صديقة للطاقة النووية.

ولكن المتحمسين لديهم فكرة جيدة. محطة الطاقة النووية تدوم أطول بكثير من العديد من البنية التحتية للطاقة المتجددة مثل توربينات الرياح.

بالإضافة إلى ذلك، إذا تم تصميمها وإدارتها بعناية، فإنها يمكن أن تكون في الواقع مصدرًا نظيفًا وآمنًا جدًا لإمدادات الطاقة. بالنسبة للكثيرين، هذا فقط ما يحتاجه المستقبل.

يقول والد: «إنكم تبنون بنية تحتية يمكن أن تستمر لمدة 80 عامًا، يجب أن تفكروا بعمق أكبر».

• ترجمة : مصطفى العدوي
• تدقيق: رؤى درخباني
• تحرير: محمد سمور

المصدر