الطاقة النووية العائمة: أفق جديد للطاقة البحرية

حقوق الطبع والنشر محفوظة لـ phonlamaiphoto/AdobeStock

لعقود طويلة، احتلت الطاقة النووية العائمة مكانة هامشية في نقاشات الطاقة - فهي مجدية تقنياً، وجذابة استراتيجياً، ولكنها هامشية تجارياً. أما اليوم، فإن الضغوط المتضافرة المتمثلة في خفض انبعاثات الكربون، وأمن الطاقة، ومحدودية الأراضي، وارتفاع الطلب على الكهرباء، وندرة المياه، تجعل من الطاقة النووية العائمة خياراً أكثر جدية لصناع السياسات، وشركات المرافق، والبنية التحتية.

توفر الطاقة النووية العائمة مصدراً محتملاً للكهرباء والحرارة الموثوقة والمنخفضة الكربون (وعند الإمكان، المياه المحلاة) للمواقع التي تكون فيها أنظمة الطاقة التقليدية مكلفة أو كثيفة الكربون أو من المستحيل بناؤها من الناحية الفيزيائية.

تبرز أقوى الحالات في المناطق الساحلية النائية والدول الجزرية الصغيرة النامية. في هذه السياقات، لا يقتصر التحدي على إزالة الكربون فحسب، بل يشمل أيضاً التكلفة العالية للوقود المستورد، وهشاشة سلاسل التوريد، وصعوبة توسيع نطاق البنية التحتية للشبكة الكهربائية.
يمكن تصنيع محطة الطاقة النووية العائمة (FNPP) في حوض بناء السفن، وسحبها إلى الموقع، وربطها بالقرب من الشاطئ، وتوصيلها بالشبكة المحلية، وصيانتها أو استبدالها أو إيقاف تشغيلها لاحقًا مع إحداث اضطراب أقل في الأرض مقارنة بمحطة كبيرة على اليابسة.

يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية بالنسبة للدول الجزرية الصغيرة النامية. فكثير من هذه الجزر لا تزال تعتمد على استيراد الديزل أو زيت الوقود، وتواجه تقلبات في أسعار الكهرباء، ومساحة محدودة لمحطات توليد الطاقة واسعة النطاق. وفي الوقت نفسه، تُعدّ هذه الدول في طليعة الدول المتضررة من تغير المناخ، وغالبًا ما تواجه ندرة في المياه العذبة. ويمكن للطاقة النووية العائمة أن توفر طاقة نظيفة ومستقرة دون استنزاف الأراضي الشحيحة، مع دعم استدامة المياه من خلال تشغيل عمليات تحلية المياه بالحرارة الزائدة. وبالنسبة للدول الجزرية الصغيرة النامية، حيث يرتبط أمن الطاقة وأمن المياه ارتباطًا وثيقًا، فإن هذه القدرة على الاستخدام المزدوج تُحسّن بشكل كبير الجدوى الاقتصادية للطاقة النووية العائمة.

مقدمة في الطاقة النووية العائمة

محطات الطاقة النووية العائمة هي وحدات توليد طاقة نووية مثبتة على عوامات أو منصات، وتُنشر بالقرب من مراكز الطلب الساحلية. توفر هذه المحطات طاقة كهربائية أساسية موثوقة مع الحد الأدنى من انبعاثات الكربون التشغيلية. وعلى عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، فهي لا تعمل بشكل متقطع، وهو أمر بالغ الأهمية في الشبكات الصغيرة أو الضعيفة حيث يصعب تحقيق التوازن بين مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة. عادةً، يمكن تصنيعها جزئيًا أو كليًا في بيئات أحواض بناء السفن الخاضعة للرقابة، مما يقلل من مخاطر الإنشاء ويسهل تكرارها. والجدير بالذكر أنها لا تتطلب مساحات شاسعة من الأراضي البكر. وأخيرًا، يمكنها الاستفادة من الحرارة المهدرة في العمليات الصناعية أو تحلية المياه.

يشمل المشهد النووي العائم اليوم تقنيات مُستخدمة ومفاهيم ناشئة. محطة أكاديميك لومونوسوف النووية العائمة الروسية هي المحطة الوحيدة العاملة حاليًا، وتقع في بيفيك في القطب الشمالي الروسي. تستخدم المحطة تقنية مفاعلات مستمدة من خبرة روسيا الطويلة في كاسحات الجليد النووية وأنظمة الدفع البحرية. ومن بين المحطات الجاهزة للتشغيل أيضًا محطة بايم النووية العائمة الروسية، والمقرر تشغيلها في منطقة بايمسكايا للخامات عام 2028.

تستكشف جهات فاعلة أخرى، بما في ذلك الولايات المتحدة والدنمارك وكوريا الجنوبية والصين، حلول المفاعلات العائمة. يعتمد بعضها على مفاعلات الماء المضغوطة المدمجة، مستفيدةً من خبرة المفاعلات البحرية والتكنولوجيا النووية الراسخة. بينما يعتمد البعض الآخر على مفاهيم متقدمة مثل مفاعلات الملح المنصهر، والمفاعلات المبردة بالغاز ذات درجة الحرارة العالية، ومفاعلات الطيف السريع، والمفاعلات المعيارية الصغيرة.

بحسب تحليل المؤلف، يوجد حاليًا 118 تصميمًا أو نموذجًا أوليًا لمفاعلات محطة فوكوشيما دايتشي النووية على مستوى العالم (الشكل 1). ويتطور السوق عبر مسارات متوازية متعددة، تشمل: أنظمة التبريد المائي المألوفة نسبيًا والمُصممة للنشر على المدى القريب؛ والمفاعلات البحرية التي تستفيد من خبرة أنظمة الدفع وكاسحات الجليد؛ وأنظمة درجات الحرارة العالية وأنظمة الأملاح المنصهرة التي تستهدف التدفئة الصناعية والتوليد المشترك للطاقة؛ وتصاميم الطيف السريع ذات إمكانية دورة وقود طويلة الأجل؛ والمفاعلات الصغيرة المُصممة للأحمال الأصغر حجمًا أو البعيدة أو ذات الأهمية البالغة. ويكتسب هذا الأمر أهمية تجارية بالغة، إذ أن أنواع المفاعلات المختلفة تستلزم حالات أمان مختلفة، ودورات وقود مختلفة، ودرجات حرارة تشغيل مختلفة، وأسواق استخدام نهائية مختلفة، ومسارات ترخيص مختلفة.

الشكل 1. تصاميم محطات الطاقة النووية - حسب نوع التكنولوجيا. المصدر: تحليل المؤلف

تعتمد القيمة التجارية لهذه التصاميم أيضًا على أنواع منتجات الطاقة التي يمكنها توفيرها (الشكل 2). غالبًا ما يُناقش استخدام الطاقة النووية العائمة كتقنية لتوليد الطاقة، ولكن العديد من المفاهيم مصممة للاستخدامات المتعددة الأوسع نطاقًا، بما في ذلك التدفئة وتحلية المياه. وهذا أمر بالغ الأهمية للجزر والموانئ والمناطق الساحلية النائية والمجمعات الصناعية حيث لا يُمثل الطلب على الكهرباء سوى جزء واحد من تحديات البنية التحتية.

الشكل 2. تصاميم محطات الطاقة النووية العائمة - حسب القدرة الإنتاجية. المصدر: تحليل المؤلف.

يُظهر هذا التحليل للإنتاج أن تقييم الطاقة النووية العائمة لا ينبغي أن يقتصر على أساس التكلفة لكل ميغاواط. ففي بعض الأسواق، قد تعتمد جدوى المشروع على تنويع مصادر الإيرادات، مثل مبيعات الكهرباء، وإمدادات التدفئة، وتحلية المياه، وخدمات الطاقة الصناعية، ومدفوعات مرونة الشبكة، أو عقود القدرة طويلة الأجل.

سوق الشبكات اللاسلكية الصغيرة الأوسع

تعتمد معظم مفاهيم محطات الطاقة النووية الحالية على تصميمات المفاعلات المعيارية الصغيرة. هذه المفاعلات أصغر حجماً من محطات الطاقة النووية التقليدية ذات القدرة الإنتاجية بالجيجاوات، وتوفر العديد من المزايا. يوجد 83 تصميماً للمفاعلات المعيارية الصغيرة في مراحل تطوير أو نشر مختلفة حول العالم (الشكل 3). وتشمل هذه المفاعلات المبردة بالماء، والمفاعلات المبردة بالغاز ذات درجة الحرارة العالية، ومفاعلات طيف النيوترونات السريعة المبردة بالمعادن السائلة، ومفاعلات الأملاح المنصهرة، والمفاعلات الدقيقة.

الشكل 3. تصاميم المفاعلات النووية الصغيرة والمتوسطة الحجم حول العالم حسب فئة التكنولوجيا. المصدر: الوكالة الدولية للطاقة الذرية. 2022. كتيب الوكالة الدولية للطاقة الذرية حول المفاعلات النووية الصغيرة والمتوسطة الحجم 2022.

توفر المفاعلات النووية الصغيرة والمتوسطة مزايا عديدة مقارنةً بمحطات الطاقة النووية التقليدية واسعة النطاق. فالتصاميم المعيارية تُسهّل خفض التكاليف من خلال التكرار وتراكم الخبرة التشغيلية، مما يُوسّع نطاق الفوائد ليشمل عمليات التسليم المرتبطة بها، إلى جانب تصميم المفاعل. كما تُتيح أساليب البناء المعيارية تصنيع مكونات المفاعل مسبقًا في مصانع خارج الموقع، مما يُحقق مستويات إنتاجية أعلى ومراقبة جودة مُحسّنة مقارنةً بأساليب البناء التقليدية في الموقع.

تتيح المرونة أيضًا إضافة طاقة تدريجية بناءً على الطلب. بالنسبة لأسواق الطاقة البحرية، تُعد هذه المرونة ذات أهمية تجارية كبيرة، حيث قد لا يحتاج العملاء إلى محطة طاقة أساسية كبيرة واحدة، بل إلى مصدر طاقة منخفض الكربون قابل للتطوير والتوسع، يمكن ملاءمته لاحتياجات شبكة جزيرة، أو مجمع صناعي، أو منجم ناءٍ، أو ميناء، أو محطة تحلية مياه، أو مركز طاقة بحري.

تُعدّ دورات التزود بالوقود جزءًا هامًا من القيمة المضافة. فبحسب التصميم، قد لا تحتاج المفاعلات النووية الصغيرة العائمة إلى التزود بالوقود إلا كل ثلاث إلى سبع سنوات، مع وجود بعض المفاهيم المتقدمة التي يجري تطويرها بدورات وقود تمتد إلى 30 عامًا. بالنسبة للدول التي تعتمد حاليًا على واردات منتظمة من الوقود الأحفوري، يُتيح هذا مسارًا نحو مزيد من الاستقلال في مجال الطاقة وتقليل التأثر بتقلبات أسعار الوقود.

والأهم من ذلك، أن المخزونات الأساسية الأصغر تقلل من مخاطر التعرض للإشعاع سواء في الموقع بالنسبة للعمال أو خارجه عن طريق الحد من العواقب المحتملة للحوادث ومتطلبات منطقة التخطيط للطوارئ.

تحديد الأسواق ذات الأولوية للطاقة النووية العائمة

بدأ التحليل بمجموعة بيانات تغطي 252 دولة وإقليمًا، ثم ركز على 128 سوقًا تم تحديدها من خلال الفحص الأولي باعتبارها ذات إمكانات لنشر الطاقة النووية العائمة. وبناءً على إجمالي درجات الإطار السياسي والاقتصادي، تستحق 75 دولة وإقليمًا مزيدًا من الدراسة (الشكل 4).

الشكل 4. شاشة سوق الطاقة النووية الفرنسية بناءً على درجات الإطار الاقتصادي والسياسي المرجحة. المصدر: تحليل المؤلف. الدول والأقاليم في الربع العلوي الأيمن حققت درجات لا تقل عن 1.5 في كلا البُعدين، وبالتالي تستحق مزيدًا من الدراسة.

تمثل هذه النتيجة معيارًا متوازنًا لقابلية الاستثمار، وليست مجرد خريطة بسيطة للفرص التقنية. قد تُظهر بعض الأسواق طلبًا قويًا على الطاقة العائمة، لكنها لا تستوفي المعايير المطلوبة إما بسبب الظروف السياسية أو الاقتصادية. في المقابل، تجمع الدول التي تستوفي المعايير بين قدرة اقتصادية كافية وإطار سياسي يدعم تطوير المزيد من المشاريع.

ضمن المجموعة الأوسع التي تضم 75 دولة وإقليمًا تستحق مزيدًا من الدراسة، تُشكّل 14 سوقًا مجموعة فرعية ذات أولوية أعلى، حيث تبلغ درجات الإطار الاقتصادي والسياسي فيها 2.0 أو أعلى. تجمع هذه الدول بين قدرة اقتصادية أقوى نسبيًا وظروف سياسية وتنظيمية أكثر ملاءمة، مما يجعلها مناسبة لإجراء تقييم أعمق للجدوى، وإشراك المستثمرين، وفحص جاهزية المشاريع. وبالتالي، فإن النتيجة ليست قائمة نهائية مختصرة للاستثمار، بل هي مسار استثماري ذو جدوى تجارية يشمل الدول التالية:

• الجزائر
• مصر
• فرنسا
• غانا
• الهند
• أندونيسيا
• المكسيك
• سلطنة عمان
• المملكة العربية السعودية
• جنوب أفريقيا
• كوريا الجنوبية
• السويد
• المملكة المتحدة
• فيتنام

التحديات التجارية وتساؤلات الاستثمار

قد تكون الحجج المؤيدة لمحطات الطاقة النووية العائمة قوية، لكن العقبات لا تزال كبيرة. تشمل هذه العقبات تراخيص الطاقة النووية، واللوائح البحرية، والأمن المادي، وخطط الاستجابة للطوارئ، وإدارة الوقود المستهلك، والتأمين، وأنظمة المسؤولية، والقبول الشعبي، وربطها بشبكة الكهرباء، والقدرة التمويلية. أما بالنسبة للنشر الدولي، فيبرز تحدٍ إضافي، إذ قد تُبنى المحطة في بلد، وتُشغلها جهة من بلد آخر، ثم تُنشر في بلد ثالث. وهذا يثير تساؤلات سياسية وقانونية وتنظيمية معقدة.

من وجهة نظر المستثمرين، تكمن المسألة الأساسية في إمكانية تحويل محطات الطاقة النووية العائمة إلى منتج بنية تحتية قابل للتكرار بدلاً من كونها مشروعاً ضخماً مصمماً خصيصاً. فإذا ما قللت عمليات التصنيع في أحواض بناء السفن، والتوحيد القياسي، والنشر المعياري من مخاطر الإنشاء، فقد تصبح محطات الطاقة النووية العائمة أكثر جاذبية من محطات الطاقة النووية التقليدية في أسواق معينة. ويبقى إثبات ذلك على نطاق تجاري واسع أمراً ضرورياً.

أما بالنسبة لشركات النفط والغاز البحرية، فإن نموذج التنفيذ مألوف. فالأصول العائمة، والبناء المعياري، وعمليات السحب، والتركيب البحري، والعمليات طويلة الأجل، كلها جزء من القدرات الأساسية لهذا القطاع. والسؤال الرئيسي ليس ما إذا كان بإمكان صناعة النفط والغاز البحرية بناء ونشر مثل هذه المنصات، بل ما إذا كان النظام البيئي التنظيمي والسياسي والمالي سينضج بالسرعة الكافية لدعم مشاريع قابلة للتمويل.

بشكل عام، تستحق الطاقة النووية العائمة الاهتمام. قد لا تصبح حلاً متاحاً على نطاق واسع بين عشية وضحاها، ولكن مع ازدياد البحث عن بنية تحتية متينة ونظيفة ومرنة للطاقة، فإن الطاقة النووية العائمة لديها القدرة على أن تصبح واحدة من أهم القطاعات الجديدة ذات الأهمية الاستراتيجية في مجال الطاقة البحرية.

مصادر

1. الوكالة الدولية للطاقة الذرية
2. مبادرة التهديد النووي
3. مكتب تحليل الصناعة والتنافسية، لجنة التجارة الدولية الأمريكية
4. لوفيرينغ، جيه آر، أ. يب، وت. نوردهاوس. 2016. "التكاليف التاريخية لبناء مفاعلات الطاقة النووية العالمية". سياسة الطاقة 91: 371-382
5. الهندسة النووية الدولية
6. معهد آر بي سي للعمل المناخي