كان دور الطاقة النووية في تحقيق مستقبل خالٍ من الانبعاثات، إلى جانب مصادر الطاقة النظيفة الأخرى، قضية مثيرة للجدل.
ومع توقع زيادة الطلب على الطاقة، وخاصة الطلب على الطاقة النظيفة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، تشهد الطاقة النووية نهضة حيث تدرك البلدان والصناعات أن المصادر المتجددة وحدها لن تكون قادرة على تلبية هذا الطلب.
تنتج الطاقة النووية نحو 10% من كهرباء العالم، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.
وتولد الطاقة النووية طاقة خالية من الكربون أكثر من طاقة الرياح والطاقة الشمسية مجتمعتين، ومع ذلك، لا يزال البعض يشعر بالقلق بشأن السلامة والتكلفة.
ويتمثل التحدي الكبير الآخر للطاقة النووية في إدارة نفاياتها. فالوقود المستنفد يظل مشعًا لآلاف السنين، ولكن يمكن تخزينه بشكل فعال في حاويات تحت الأرض أو فوقها.
أنواع مختلفة من التقنيات النووية المتقدمة
وتتراوح التقنيات النووية المتقدمة بين الاندماج النووي والمفاعلات النووية المعيارية الصغيرة إلى الوقود النووي وإدارة النفايات، ويمكنها أن تساعد في معالجة بعض المخاوف بشأن السلامة والتكلفة.
وفي حين يُطلَق على الاندماج النووي في كثير من الأحيان لقب الكأس المقدسة للطاقة، فإنه أيضًا في المراحل الأولى من التنفيذ. وعلى النقيض من ذلك، تتحرك المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة بسرعة نحو النشر التجاري.
وتشمل المجالات الأخرى التي يتحرك فيها الابتكار بسرعة الوقود النووي وإدارة النفايات: حيث يمكّن الوقود المتقدم المحطات القائمة والمحطات الجديدة من توليد المزيد من الطاقة الخالية من الكربون مع زيادة السلامة؛ ويمكن لأساليب إدارة النفايات الجديدة تقليل الحجم وإعادة استخدام بعض ما تبقى.
الاندماج النووي
يحظى الاندماج النووي بقدر كبير من الاهتمام العام بسبب إمكاناته المذهلة.
يحاكي الاندماج العملية التي تغذي الشمس، مما يخلق طاقة هائلة بدون انبعاثات كربونية أو نفايات مشعة طويلة الأمد.
وفقًا للرابطة النووية العالمية، يوفر الاندماج مصدرًا للطاقة لا نهاية له تقريبًا مع انبعاثات تقترب من الصفر.
على عكس الطاقة النووية التقليدية (الانشطار)، التي تقسم الذرات، فإن الاندماج النووي يجمع ذرات أصغر حجماً لتكوين ذرات أثقل.
على سبيل المثال، تتحد ذرتا هيدروجين لتكوين الهيليوم، مما يؤدي إلى إطلاق قدر أكبر كثيراً من الطاقة مقارنة بالانشطار.
العقبات والتحديات
ولكن العقبة الرئيسية حاليا تتمثل في جعل الاندماج النووي ينتج طاقة أكبر مما يستهلك.
ووفقا لوزارة الطاقة الأميركية، من الصعب استدامة تفاعلات الاندماج النووي بسبب الحرارة والضغط الشديدين اللازمين لدمج الذرات.
ويعتقد العديد من الخبراء أن الاندماج النووي لا يزال على بعد عقدين أو ثلاثة عقود من الزمان قبل أن يصبح قابلا للتطبيق تجاريا، رغم أن بعض الشركات الناشئة تهدف إلى إنشاء محطات وتشغيلها بحلول ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين.
ويساعد الذكاء الاصطناعي الباحثين في تسريع تقدم الاندماج النووي من خلال نمذجة وتحليل الأنظمة المعقدة.
المفاعلات المعيارية الصغيرة
المفاعلات النووية الصغيرة المعيارية تشكل مجالاً واعداً آخر للطاقة النووية المتقدمة.
وهي تستخدم تكنولوجيا الانشطار، لذا فهي ليست رائدة مثل الاندماج النووي، ولكنها أقرب إلى التحول إلى واقع.
ويتوقع العديد من الخبراء والمستثمرين أن تصبح المفاعلات النووية الصغيرة المعيارية جاهزة للعمل بحلول عام 2030.
وتقول الوكالة الدولية للطاقة الذرية إن هناك أكثر من 80 تصميما للمفاعلات النووية الصغيرة قيد التطوير في جميع أنحاء العالم، وتستهدف الكهرباء والتدفئة وتحلية المياه والبخار الصناعي.
وتبشر المفاعلات النووية الصغيرة التي تستخدم أساليب البناء المعيارية بأن تكون أصغر وأبسط وأسرع في البناء من المحطات النووية التقليدية الضخمة.
كما تبشر بفوائد كبيرة من حيث تعزيز ميزات السلامة السلبية.
وبالإضافة إلى ذلك، تستطيع المفاعلات النووية السريعة استخدام الوقود المستنفد من محطات الطاقة القائمة وتوفير حل مستدام لقضية النفايات.
كما يمكن أن تساعد المفاعلات النووية الصغيرة في الحد من انبعاثات الكربون في الصناعات الثقيلة نظرًا لقدرتها على التواجد بالقرب من مصدر الطلب.
وبالتالي، يمكن إنشاؤها في المناطق النائية التي تفتقر إلى البنية الأساسية للشبكة.
مشكلة النفايات النووية
التكنولوجيا الجديدة قد تساعد أيضاً في معالجة مشكلة النفايات النووية.
إن كمية النفايات صغيرة نسبياً لأن الوقود النووي كثيف للغاية ولا يتطلب إنتاج كميات هائلة من الكهرباء سوى كمية ضئيلة جداً منه.
وفي المتوسط، يبلغ حجم النفايات الناتجة عن مفاعل يزود شخص ما باحتياجاته من الكهرباء لمدة عام حجم الطوب تقريباً.
ولا يتجاوز وزن النفايات عالية المستوى خمسة جرامات ـ أي ما يعادل وزن ورقة تقريباً.
ولكن حتى مع حجمها الصغير، تظل النفايات مصدر قلق رئيسي بالنسبة للعامة، حيث قد يستغرق تحللها آلاف السنين.
وتعمل الشركات الناشئة المبتكرة على تطوير أساليب لتقليص حجم النفايات النووية ودرجة سميتها.
ويزعم البعض أنهم قادرون على تقليص الوقت الذي تستغرقه النفايات للتحلل من نصف مليون عام إلى أقل من 500 عام.
كيف يمكن لهذه التقنيات أن تساهم في تعزيز التحول في مجال الطاقة؟
المستثمرون يضخون الأموال في هذه التقنيات النووية المتقدمة، وهي تتقدم بسرعة.
ولكن طرحها في السوق سوف يتطلب سياسات ولوائح جديدة، ولابد أن تكتسب صناعة الطاقة النووية ثقة الجمهور من خلال معالجة المخاوف بشأن التكلفة والسلامة والنفايات.
لقد أقام المنتدى الاقتصادي العالمي شراكة مع أصحاب المصلحة في مختلف أنحاء النظام البيئي النووي، بما في ذلك مطورو التكنولوجيا والمؤسسات المالية والمرافق العامة وكبار مستهلكي الطاقة والمنظمات الحكومية، وسوف ينشر قريبًا إطار عمل لتسريع نشر المفاعلات النووية المتقدمة والمفاعلات الصغيرة المعيارية.
ويهدف الإطار إلى أن يكون أداة تنسيق للقادة في مختلف أنحاء النظام البيئي النووي للتنسيق بشأن الإجراءات والاستراتيجيات لتسريع نشر المفاعلات النووية المتقدمة والمفاعلات الصغيرة المعيارية عبر تسع مجالات ذات أولوية.
وفي الوقت نفسه، يعمل المنتدى أيضاً على دعم نهج أكثر تكاملاً في التعامل مع حلول الطاقة، بما في ذلك الطاقة النووية المتقدمة، والوقود النظيف، والهيدروجين، وإزالة الكربون. ولن تتمكن أي تقنية منفردة من حل أزمة الطاقة؛ بل سوف يتطلب الأمر مزيجاً من الحلول.
وسوف تتبنى المناطق والصناعات والشركات المختلفة استراتيجياتها الخاصة، ولكن يتعين عليها أن تعمل معاً.
ويمكن لمنصات مثل مجتمع حلول الطاقة المتقدمة التابع للمنتدى أن تساعد في تسريع هذا التعاون وتسريع نشر التقنيات الجديدة من عقود إلى سنوات، مثل الوقود النظيف والهيدروجين والطاقة النووية المتقدمة وتخزين وإزالة الكربون.
يتعاون المجتمع مع قادة الصناعة الذين يقودون قطاعات رائدة من نظام الطاقة لتشكيل رؤية وسرد صناعة حلول الطاقة المتقدمة، ودعم الشراكات بين المبتكرين وشركات الطاقة الكبرى ومستخدمي الطاقة والمستثمرين، وإعلام صناع السياسات.
كما يساعد على زيادة ثقة الجمهور في حلول الطاقة المتقدمة، وجاهزية التكنولوجيا، والطلب وحالات العمل مع تمكين التعاون وإعلام السياسات.
