أحد صفحات التقدم العلمي للنشر
الطاقة المتجددةالعلوم البيئية

الخيار النووي

الخيار النووي(*)

يمكن لتنامٍ ثلاثي الاتجاهات للطاقة النووية أن يسهم إلى حد بعيد في درء تغيرات

 الطقس من خلال تجنب انبعاثات بليون إلى بليوني طن من الكربون سنويا.

<M.J.دوتش> ـ <J.E.مونيز>

 

 

 

نظرة إجمالية 


يتوقع ازدياد معدل الاستهلاك العالمي للكهرباء ليصل إلى160% في العام 2050.

سيساعد بناء مئات المحطات الطاقة النووية على مواجهة زيادة الطلب على الطاقة من دون حدوث انبعاثات جديدة وكبيرة لثنائي أكسيد الكربون.

يتطلب سيناريو المستقبل محطات اقتصادية جديدة وخطة لتخزين النفايات والحد من انتشار الأسلحة النووية.

 

تغذي الطاقة النووية سدس كمية كهرباء العالم. فإضافة إلى طاقة المياه (التي تغذي أكثر بقليل من السدس)، تعتبر الطاقة النووية حاليا المصدر الرئيسي للطاقة «الخالية من الكربون». وقد عانت التقانة النووية صعوبات جمة، ترسخت في أذهان عامة الناس من خلال حادثتي تشرنوبل وثري مايل أيلاند، لكن المحطات النووية قد برهنت حاليا على موثوقية وكفاءة مميَّزتين. كما أن بمقدور مخزون العالم الوفير من اليورانيوم تأمين الوقود اللازم لأسطول من المفاعلات التي قد يكون عددها أكبر بكثير مما هو حاليا وعلى مدى 40 إلى50 عاما من عمر هذه المفاعلات.

ومع ازدياد القلق حول ظاهرة الاحترار العالمي وما يصاحب ذلك من احتمالية تنظيم انبعاثات غاز الدفيئة (الاحتباس الحراري)(1)  بطريقة ما، فمن غير المدهش أن نرى الحكومات ومزودي الطاقة في الولايات المتحدة الأمريكية وفي أمكنة أخرى يفكرون جديا في بناء عدد كبير من محطات الطاقة النووية. لكن بدائل الوقود الأحفوري (المستحاثي) لها مشكلاتها هي الأخرى. فالغاز الطبيعي يبدو جذابا في عالم يتحتم فيه تقييد الكربون، لأنه يحتوي على نسبة قليلة من هذا الأخير مقارنة بأنواع الوقود الأحفوري الأخرى، وأن محطات الطاقة المتقدمة ذات تكلفة تأسيسية منخفضة. لكن تكلفة الكهرباء المنتجة تعتبر حساسة جدا لأسعار الغاز الطبيعي، التي أضحت في السنوات الحالية غير مستقرة، بل ومرتفعة بشكل كبير. وعلى النقيض من ذلك، فإن أسعار الفحم منخفضة نسبيا ومستقرة، إلا أن الفحم يعتبر أكثر مصادر الكهرباء توليدا للكربون. إن إمكانية أسر ثنائي أكسيد الكربون وفصله، التي تزيد إلى حد كبير من تكلفة الإنتاج، يجب أن يُدلّل عليها وأن يجري تطبيقها على نطاق واسع إذا كان لابد للكهرباء المنتَجة من الفحم أن تنمو بشكل كبير من دون انبعاث كميات غير مسموح بها من الكربون إلى الجو. وتثير هذه الاهتمامات الشكوك حول إمكانية توظيف استثمارات جديدة في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم أو بالغاز.

ويشير ذلك كله إلى احتمال حدوث انتعاش نووي. وبالتأكيد، فقد جرى عالميا إضافة أكثر من 20000 ميگاواط من الطاقة النووية منذ عام 2000، غالبيتها في الشرق الأقصى. ومع ذلك فعلى الرغم من الاهتمام الواضح بين الإدارات الأساسية للمرافق النووية، لم يتم تأكيد أي طلبية في الولايات المتحدة الأمريكية. والعوائق الأساسية لبناء محطات طاقة نووية جديدة هي التكلفة التأسيسية الباهظة، وكذلك الغموض الذي يحيط بإدارة النفايات النووية. إضافة إلى ذلك فقد أثار التوسع العالمي للطاقة النووية مخاوف أن تتسارع الطموحات المتعلقة بالأسلحة النووية في بعض البلدان وقد تنمو بشكل غير مقصود.

وفي عام 2003 تشاركنا في إعداد دراسة مهمة بالمعهد MIT بعنوان «مستقبل الطاقة النووية»، جرى فيها تحليل ما يجب أن يتم للحفاظ على الخيار النووي. فقد وضعت الدراسة سيناريو يتضاعف فيه توليد الطاقة النووية عالميا ثلاث مرات ليصل إلى مليون ميگاواط في عام 2050، وبذلك نحمي العالم من انبعاثات تراوح بين 0.8 و 1.8 بليون طن من الكربون سنويا، وذلك تبعا لنوع وقود محطات الطاقة غازا كان أو فحما حجريا. وعلى هذا النحو، فإن الطاقة النووية ستسهم بشكل كبير في الحد من انبعاثات غاز الدفيئة، وهذا يتطلب تفادي نحو بضعة بلايين الأطنان من الكربون سنويا حتى عام 2050(2).

 

دورة الوقود(**)

 

إذا كان للطاقة النووية أن تتنامى بهذا القدر، فما هو نوع المحطات النووية التي يتعين بناؤها؟ أحد الاعتبارات الرئيسية هي دورة الوقود، التي يمكن أن تكون إما مفتوحة أو مغلقة. وفي دورة الوقود المفتوحة، التي تعرف أيضا بدورة المرور لمرة واحدة(3)، يُحرق الوقود لمرة واحدة في المفاعل ثم يخزن الوقود المستهلك (المستنفد)(4)  في مستودعات جيولوجية. ويحتوي الوقود المستهلك على الپلوتونيوم الذي يمكن استخلاصه كيميائيا وتحويله إلى وقود للاستخدام في محطة نووية أخرى. ويجري تنفيذ ذلك في دورة وقود مغلقة، يدافع البعض عنها [انظر: «استخدام أذكى للنفايات النووية»،العلوم، العددان2/1(2006) ، ص 4].

 

http://oloommagazine.com/images/Articles/2006/11-12/42.gif

إن الحكومات والمرافق العامة جادء بالنظر في بناء العديد من المنشآت الجديدة للطاقة النووية، وذلك للمساعدة على تلبية الحاجة المتزايدة إلى الكهرباء.

 

حاليا تستعمل بعض البلدان، مثل فرنسا على الخصوص، دارة وقود مغلقة، حيث يفصل فيها الپلوتونيوم عن الوقود المستهلك، ومن ثم يجري ثانية حرق مزيج الپلوتونيوم وأكاسيد اليورانيوم. ويمكن أن يتضمن خيار طويل الأمد إعادة تكرير كافة عناصر ما بعد اليورانيوم (فالپلوتونيوم على سبيل المثال يعتبر عنصرا من عناصر ما بعد اليورانيوم)، وربما يكون ذلك في ما يسمى بمفاعلٍ سريع(5). وبهذه المقاربة، يجري التخلص تقريبا من كافة مكونات النفايات التي تعيش طويلا جدا، وبذلك ينتهي الجدل حول النفايات النووية. إلاّ أن ذلك يتطلب قدرا كبيرا من البحث والتطوير، ومواجهة تحديات فنية واقتصادية مهيبة.

إن إعادة تكرير النفايات كي تصبح قابلة للاستعمال ضمن دارة مغلقة تبدو عملية رائعة؛ إذ تُستعمل مواد خام أقل لإنتاج القدر نفسه من خرج output الطاقة، وتجري معالجة مسألة تخزين النفايات الطويلة الأمد، نظرا لوجوب تخزين كميات أقل من المواد المشعة عدة آلاف من السنين. ومع ذلك، فإننا نعتقد أن الدورة المفتوحة ستبقى المفضلة لعدد من العقود القادمة. أولا، لأن الوقود المعاد تكريره هو أغلى من اليورانيوم الأصل. ثانيا، لأن هناك كميات ضخمة من اليورانيوم وبتكلفة معقولة يمكنها تأمين التضاعف الثلاثي في توليد الطاقة النووية عالميا، الذي نتصور أن يتم باستخدام دورة وقود المرور لمرة واحدة على مدى كامل عمر أسطول المفاعلات (ويراوح لكل محطة ما بين 40 و50 سنة تقريبا).  ثالثا، إن الفائدة البيئية من تخزين النفايات الطويلة الأمد تُقابل بأخطار بيئية قصيرة الأمد تنتج من تشغيل معامل تصنيع الوقود وإعادة المعالجة المعقدة والخطرة جدا. وأخيرا، إن إعادة المعالجة التي تتم في دورة الوقود المغلقة تنتج الپلوتونيوم الذي يمكن تحويله ليستعمل في الأسلحة النووية.


إن نمط المفاعل الذي سيستمر في الهيمنة مستقبلا على الأقل لعقدين أو ربما أكثر من ذلك، هو مفاعل الماء الخفيف الذي يستخدم الماء العادي (على نقيض الماء الثقيل الذي يحتوي الديتريوم) كمبرد ومهدئ؛ إذ إن الغالبية العظمى من المحطات العاملة حاليا في العالم هي من هذا النمط، مما يجعل منه تقانة مكتملة ومفهومة تماما.

 

 

 لقد أضيف عالميا أكثر من000  20  ميگاواط من الطاقة النووية منذ عام 2000.

 

 

تُقسم تصاميم المفاعلات إلى أجيال. فالنماذج الأبكر من المفاعلات، التي بنيت في الخمسينات وبداية الستينات، كانت في الأغلب من نوع واحد. وعلى العكس من ذلك، كانت مفاعلات الجيل الثاني ذات تصاميم تجارية وبنيت بأعداد كبيرة بدءا من أواخر الستينات وحتى أوائل التسعينات. وتضمنت تصاميم الجيل الثالث بعض التحسينات للوصول إلى تقانة أفضل للوقود وأمان سلبي(6)، بمعنى أن المفاعل يغلق نفسه فور وقوع حادثة من دون الحاجة إلى تدخل المشغل. وقد بُني أول مفاعل من الجيل الثالث في اليابان عام 1996. أما مفاعلات الجيل الرابع فهي مفاعلات ذات تصاميم جديدة يجري حاليا إعدادها، كالمفاعلات ذات طبقة الوقود الحصوية(7)  والمفاعلات السريعة المبردة بالرصاص [انظر: «الجيل التالي من الطاقة النووية»،مجلة العلوم، العددان  6/5(2002)، ص 4]. إضافة إلى ذلك، هناك مفاعلات الجيل الثالث اللاحق(8)  وهي ذات تصاميم مشابهة لتصاميم الجيل الثالث لكن ميزاتها المتقدمة قد طُوِّرت بشكل أفضل. أما مفاعلات الجيل الرابع، ويمكن استثناء مفاعلات الغاز العالية الحرارة (وأحد أمثلتها المفاعل ذو طبقة الوقود الحصوية)، فهي بعيدة بضعة عقود من الزمن عن كونها المرشحة لتنتشر تجاريا بشكل كبير. ولتقويم السيناريو الخاص بنا حتى عام 2050، فقد تصورنا بناء مفاعلات الماء العادي من الجيل الثالث اللاحق.

يقدم المفاعل النموذجي ذو طبقة الوقود الحصوية إمكانية مهمة لمحطات طاقة نموذجية. فعوضا عن بناء محطة طاقة ضخمة ذات 1000  ميگاواط، يمكن بناء محطة تتكون من عدة مفاعلات نموذجية يُنتج كل واحد منها نحو 100ميگاواط. ويمكن لهذه المقاربة أن تكون محط اهتمام البلدان النامية بشكل خاص وبعض البلدان الصناعية التي تكون أنظمتها الرقابية النووية غير منضبطة، وذلك لكون التكلفة التأسيسية منخفضة إلى حدٍّ كبير. صحيح إن المحطات الكبيرة التقليدية ذات ميزة اقتصادية، حيث تتصف بأنها ذات تكلفة منخفضة للكيلوواط الواحد من استطاعة المحطة، لكن هذه الميزة قد تسهل منافستها إذا أمكن بشكل فعال إنتاج أعداد كبيرة من النماذج. وتخطط جنوب إفريقيا للبدء في عام 2007 ببناء محطة تجريبية باستطاعة 110 ميگاواط من النمط ذي طبقة الوقود الحصوية، على أن يتم الانتهاء منها بحلول عام 2011؛ كما تُخطط لبناء نماذج تجارية باستطاعة 165 ميگاواط لتركيبها في عام 2013، وذلك بأمل بيع هذه النماذج عالميا، وبشكل خاص في إفريقيا كلها.

 

تخفيض التكاليف(***)

 

بناء على الخبرة السابقة، فإن الكهرباء الناتجة من محطات الطاقة النووية الجديدة هي حاليا أغلى بكثير من تلك الناتجة من محطات الطاقة الجديدة التي تستعمل الغاز أو الفحم. وقد قدرت دراسة المعهد MIT التي أجريت عام 2003أن مفاعلات الماء الخفيف الجديدة سوف تنتج الكهرباء بتكلفة 6.7 سنت لكل كيلوواط ساعي. ويتضمن ذلك الرقم كافة تكاليف المحطة على مدى فترة عمرها الافتراضي؛ كما يتضمن بعض البنود مثل تحقيق عائد مقبول للمستثمرين. بالمقارنة ومع اعتبار نفس الافتراضات، فقد قدرنا أن محطة الفحم الجديدة سوف تنتج الكهرباء بتكلفة 4.2 سنت لكل كيلوواط ساعي. أما تكلفة محطة طاقة  جديدة تعمل على الغاز فستكون حساسة جدا لسعر الغاز الطبيعي وستكون بحدود 5.8 سنت لكل كيلوواط ساعي بحسب الأسعار الحالية للغاز (وهي بحدود 7 دولارات لكل مليون وحدة حرارية BTU).

سيشكك البعض في صحة تقدير تكلفة الطاقة النووية، آخذين بالحسبان التفاؤل الزائد في الماضي، والادعاءات السابقة في الأيام المبكرة من أن الطاقة النووية «ستكون أرخص بكثير من أن يتم تسعيرها.» لكن تحليل المعهد MITمقيد بتجارب سابقة وأداء حقيقي لمحطات قائمة، وليس بوعود من الصناعة النووية. وسيتساءل البعض أيضا عن الارتيابات المتضمنة في توقعات هذه التكاليف. لكن الشيء المهم هو أن التقديرات قد وضعت الخيارات الثلاثة ـ النووي والفحم والغاز ـ في السياق نفسه، ومن ثم لا يوجد سبب لتوقع بعض الأمور الطارئة وغير المحتملة والتي يمكنها ترجيح أحدها على الآخر. وأكثر من ذلك، عندما تقرر شركات الاستثمار والتشغيل نوع محطة الطاقة التي ترغب في بنائها، فستعتمد قراراتها على مثل هذه التقديرات.

ويمكن لعوامل عديدة أن تخفض تكلفة الخيار النووي إلى أقل من الرقم الأساس، أي 6.7 سنت لكل كيلوواط ساعي. وإن تخفيضا قدره 25% في تكاليف البناء سوف يخفض تكلفة إنتاج الكهرباء إلى 5.5 سنت لكل كيلوواط ساعي.  كذلك فإن تقليص زمن البناء للمحطة من خمس إلى أربع سنوات وإجراء تحسينات على تشغيل وصيانة المحطة يمكنهما تقليص التكلفة بمقدار 0.4سنت لكل كيلوواط ساعي. أما كيف يتم تمويل المحطة، فإن ذلك يعتمد بشكل كبير على القوانين والأنظمة التي تحكم موقع المحطة. فتخفيض التكلفة التأسيسية لمحطة نووية لتكون مماثلة لمحطة فحم أو غاز سوف يردم الهوة مع محطة الفحم (4.2 سنت لكل كيلوواط ساعي). وجميع هذه التخفيضات في تكلفة المحطة النووية تبدو معقولة ـ وبشكل خاص إذا تمكنت الصناعة من بناء عدد كبير لبعض التصاميم النموذجية ـ ولكنه لم يبرهن على ذلك حتى الآن.

 

 

 

دورات الوقود المفضلة(****)


يفضل المؤلفان دورة الوقود المفتوحة لعدد من العقود القادمة: يحرق اليورانيوم مرة واحدة في مفاعل حراري، ويخزن الوقود المستهلك في مستودع النفايات (الممر الأحمر). وبعض البلدان تستخدم حاليا دورة مغلقة يتم فيها استخلاص الپلوتونيوم من الوقود المستهلك، حيث يمزج مع اليورانيوم لإعادة استخدامه في مفاعل حراري (غير مبين في الشكل).

وقد تصبح الدورة المغلقة المتطورة (الممر الأبيض) ممكنة ومفضلة في المستقبل القريب؛ إذ يمكن إعادة معالجة الپلوتونيوم والعناصر الأخرى (الأكتينيدات)، وربما اليورانيوم الموجود في الوقود المستهلك ومن ثم استعماله في مفاعلات حارقة خاصة مما يساعد على تخفيض كبير في كمية النفايات التي تتطلب أن تُخزن لأمد طويل.

 

http://oloommagazine.com/images/Articles/2006/11-12/41%20.gif

 

وتصبح الطاقة النووية مفضلة اقتصاديا بشكل مميز إذا جرى تسعير انبعاثات الكربون [انظر الإطار في الصفحة 17]. وسوف نشير إلى ذلك بضريبة الكربون، لكن آلية التسعير لا تتطلب أن تكون على هيئة ضريبة. ففي أوروبا يوجد نظام يجري فيه تبادل رُخَص انبعاث الكربون في سوق مفتوحة. ففي بداية عام 2006 ، كانت الرخص تباع بأكثر من 100 دولار لكل طن من الكربون المنبعث (أو 27 دولارا لكل طن من ثنائي أكسيد الكربون)، مع أن السعر قد انخفض حاليا إلى النصف تقريبا. (في الواحدة المترية يكافيء الطن الواحد 1.1طن أمريكي). إن ضريبة قدرها 50 دولارا لكل طن من الكربون سترفع تكلفة توليد الكهرباء من الفحم إلى 5.4 سنت لكل كيلوواط ساعي. وعند ضريبة 200  دولار لكل طن من الكربون، قد يصل سعر الفحم إلى رقم خيالي وهو 9 سنتات لكل كيلوواط ساعي. إن أسعار الغاز أفضل بكثير من الفحم، فهي ستزداد إلى 7.9سنت لكل كيلوواط ساعي إذا كانت الضريبة 200  دولار. ويمكن للمحطات المزودة بالوقود الأحفوري تجنب ضريبة الكربون المفترضة من خلال أسر الكربون وفصله، لكن تكلفة ذلك قد تساعد بالطريقة نفسها التي تتأتى عن الضريبة [انظر: «هل يمكننا دفن الاحترار العالمي؟»،مجلة العلوم، العددان11/10 (2005) ، ص 44].

http://oloommagazine.com/images/Articles/2006/11-12/40.gif

أضحت أنشطة محطة تخصيب اليورانيوم في ناتانز بإيران مصدر قلق في السنوات الحالية، لأن بالإمكان استخدام هذه المنشأة للحصول على يورانيوم لأسلحة نووية. ويمكن لاتفاقية عالمية ـ تستطيع من خلالها البلدان «المستثمرة» استئجار الوقود النووي من البلدان «المزودة»، مثل الولايات المتحدة الأمريكية، عوضا عن بناء محطات تخصيب خاصة بها ـ أن تخفف مخاطر انتشار الأسلحة النووية.

 

ونظرا إلى انقضاء سنوات عديدة لم تنْشأ فيها محطة نووية في الولايات المتحدة الأمريكية، فإن الشركات التي قد تنشئ بعض أولى المحطات الجديدة ستواجه تكاليف إضافية لن يُفرض على إدارات المرافق اللاحقة تحملها، مع خطر إضافي ناجم عن العمل عبر سيرورة ترخيص جديدة. وللمساعدة على تجاوز تلك العقبة، تضمّن قرار سياسة الطاقة لعام 2005 عددا من الشروط المهمة، ومنها الائتمان الضريبي (وقدره 1.8  سنت لكل كيلوواط ساعي) على محطات الطاقة النووية الجديدة على مدى السنوات الثماني الأولى من تشغيلها. وينطبق هذا الائتمان الضريبي، الذي يدعى أحيانا محفز التحريك الأولي، على أول 6000  ميگاواط من المحطات الجديدة التي ستبدأ بالعمل. وقد تشكل العديد من اتحادات المؤسسات المالية الكبرى (الكونسورتيوم) للإفادة من هذه المحفزات الجديدة.

إدارة النفايات(*****)

 

إن العقبة الكبيرة التي تواجهها النهضة النووية هي مشكلة إدارة النفايات. فحتى اليوم، لا يوجد في العالم بلد تمكن من تطبيق نظام للتخلص الدائم من الوقود المستهلك والنفايات المشعة المنتجة من محطات الطاقة النووية. وتعتبر طريقة التخلص الجيولوجي هي المفضلة والأكثر انتشارا، حيث يتم دفن النفايات في غرف تحت سطح الأرض بعمق مئات الأمتار. والهدف من ذلك هو منع تسرب النفايات خلال آلاف السنين، وذلك باستخدام مجموعة من الحواجز الهندسية (مثل حاويات النفايات) والجيولوجية (كبنية الصخور الطبيعية حيث حُفرت الغرفة، والمميزات الموافقة لحوض هيدرُلوجي). وتدعم الدراسات التي أجريت على مدى عقود من الزمن خيار التخلص الجيولوجي، حيث يفهم العلماء جيدا السيرورات والحوادث التي يمكنها نقل النكليدات المشعة(9)  من  المستودعات إلى المحيط الحيوي. وعلى الرغم من هذه القناعة العلمية، فإن سيرورة الموافقة على الموقع الجيولوجي تظل محفوفة بالمصاعب.

وأحد أهم المعالم في هذه الحالة هي المنشأة المقترحة في جبل يوكا في نيکادا والتي مازالت قيد الدراسة لعقدين من الزمن؛ إذ وجد في الموقع مؤخرا كميات كبيرة من الماء أكثر من المتوقع. وقد بدا من غير الواضح إن كانت هيئة التنظيم النووي (NRC) ستمنح رخصة للموقع.

إن التأخير في حل مشكلة إدارة النفايات (حتى لو اعتمد، فمن غير المحتمل أن يبدأ جبل يوكا باستقبال النفايات قبل عام 2015) قد يعقِّد الجهود لبناء محطات طاقة جديدة. قانونيا، كان على الحكومة أن تبدأ بنقل الوقود المستهلك من مواقع المفاعلات إلى مستودعات التخزين بحلول عام 1998. وقد أدى الفشل في تحقيق ذلك إلى مزيد من التخزين المحلي في مواقع متعددة، ومن ثم إلى مشكلات لازمت ذلك، سواء بين الجوار والقرى والولايات.

 

 

إلى المستقبل(******)

 

في العقود القادمة سيزداد الطلب العالمي على الكهرباء بشكل كبير (في الأسفل). ولتلبية هذا الطلب يتعين بناء الآلاف من محطات الطاقة الجديدة. وسيكون أحد أهم العوامل في تحديد نوع المنشآت التي ستبنى هي التكلفة التقديرية للكهرباء المنتجة (في اليمين). ولن تبنى المحطات النووية بأعداد كبيرة إن لم تكن منافسة اقتصاديا مع المحطات التي تعمل على الفحم والغاز. وإذا أمكن جعل المحطات النووية منافسة، عندها يمكن لإنتاج الطاقة النووية عالميا أن يتضاعف ثلاث مرات في الفترة من عام 2000 إلى عام 2050، وقد جرى تقدير هذا السيناريو في دراسة المعهد MIT (في الأسفل).

 

http://oloommagazine.com/images/Articles/2006/11-12/001%20copy.gif
 

تعتمد التكلفة التقديرية لمحطات الطاقة الجديدة التي ستبنى على عوامل عدة؛ فضريبة انبعاثات الكربون يمكنها زيادة تكاليف الفحم والغاز. ويمكن لتكلفة الطاقة النووية أن تنخفض بشكل مقبول لكن من خلال خطوات لم يُبرهن عليها بعد.

 

http://oloommagazine.com/images/Articles/2006/11-12/001.gif
 

قيد البناء: محطة طاقة نووية باستطاعة 1600 ميگاواط من النوع المتطور (الجيل الثالث اللاحق) في أولكيلوتو، فنلندا.

 

http://oloommagazine.com/images/Articles/2006/11-12/Copy%20of%20001%20copy.gif
 

استهلاك الكهرباء

يتوقع أن يزداد الاستهلاك العالمي للكهرباء بحدود  160%بحلول عام2050. ويعتمد هذا التوقع (الأخضر) على تقديرات الأمم المتحدة للسكان، حيث ُيفترض أن استهلاك الفرد سيزداد في البلدان المتقدمة بنحو واحد في المئة سنويا. وقد افترضت معدلات زيادة أعلى للبلدان النامية وهي تلحق بمستوى استهلاك العالم المتقدم.

 

http://oloommagazine.com/images/Articles/2006/11-12/Copy%20(2)%20of%20001%20copy.gif
 

من سيمتلك الطاقة؟

يتوقع سيناريو المعهد MIT أن الولايات المتحدة الأمريكية ستنتج نحو ثلث المليون ميگاواط من الكهرباء التي سيجري توليدها بالطاقة النووية في عام 2050، وأن باقي الدول المتقدمة ستنتج ثلثا آخر.

 

وقد تكون فنلندا الدولة الأولى التي تبني موقعا للتخزين الدائم لنفاياتها النووية العالية النشاطية. فقد بدأت في موقع أولكيلوتو Olkiluoto، الموقع المخصص لمفاعلين نوويين، أعمال الحفر (المسح المدني) لمنشأة أبحاث تحت الأرض تدعى أونكالو Onkalo، تمتد نحو نصف كيلومتر تحت الأرض. وستتضمن دراسة مشروع أونكالو بنية الصخور وتدفقات المياه الجوفية، وستختبر تقانة التخلص من النفايات تحت الأرض في ظروف عميقة فعليا. وإذا سارت جميع الأمور كما هو مخطط لها وجرى الحصول على الرخص الحكومية اللازمة، فمن الممكن وضع الحاويات الأولى من النفايات في عام 2020. وسيكتمل المخزن بحلول عام 2130، حيث ستمتليء ممرات الوصول وتغلق بإحكام. لقد جرى تمويل المنشأة من تحصيل الضرائب التي وضعت على سعر الطاقة النووية الفنلندية منذ أواخر السبعينات.

ولمواجهة مشكلة إدارة النفايات في الولايات المتحدة الأمريكية، على الحكومة أن تتحمل المسؤولية عن الوقود المستهلك المخزَّن على امتداد الدولة وأن تجمعه في موقع تخزين حكومي متوسط الأجل أو أكثر، إلى أن يتم بناء منشأة للتخلص الدائم منه. ويمكن تخزين النفايات بشكل مؤقت آمن وأمين لفترة أطول. ويتعين على هذا التخزين المؤقت الممتد، ربما لمدة قد تطول إلى 100 سنة، أن يكون جزءا مكملا من استراتيجية التخلص من النفايات. فمن بين الفوائد الأخرى لذلك، هي رفع الضغط عن الحكومة والصناعة كي لا يأتيا بحل متسرع للتخلص من النفايات.

 

طرح النفايات النووية(*******)


تتقدم فنلندا في مشروعها حول تقصي التخلص من النفايات النووية تحت الأرض في أولكيلوتو. ووفقا للخطة، سيتم تعليب قضبان الوقود المستهلك في حاويات كبيرة مصنوعة من غلاف داخلي من الحديد لتأمين المقاومة الميكانيكية وغلاف خارجي سميك من النحاس لمقاومة الصدأ. وسيتم وضع الحاويات في فجوات حفرت في أرضيات النفق ويحيط بها الطمي لمنع تدفق الماء المباشر إلى الحاويات. ويمكن للمنشأة أن تبدأ باستقبال النفايات من مفاعلات فنلندا النووية الأربعة في عام 2020.


http://oloommagazine.com/images/Articles/2006/11-12/Untitled-1%20copy.gif

 

وفي أثناء ذلك، على وزارة الطاقة ألا تتخلى عن جبل يوكا، بل عوضا عن ذلك عليها أن تعيد تقييم ملاءمة الموقع تحت مختلف الظروف وأن تعدل خطة المشروع كلما تطلب الأمر ذلك. فإذا ما تنامت الطاقة النووية عالميا ووصلت إلى واحد مليون ميگاواط فستتولد نفايات عالية المستوى الإشعاعي ووقود مستهلك في دورة الوقود المفتوحة لتملأ منشأة بحجم جبل يوكا كل ثلاثة أعوام ونصف. وفي محكمة الرأي العام، ستكون هذه الحقيقة عقبة ضخمة لتنامي الطاقة النووية، وفي الوقت نفسه إنها مشكلة يمكن، بل يجب، حلها.

تهديد الانتشار(********)

 

بالتلازم مع البرنامج الوطني لإدارة النفايات الذي حُدِّد للتو، على رئيس الولايات المتحدة الأمريكية أن يستمر في الجهود الدبلوماسية لتكوين نظام عالمي لجميع البلدان المزوِّدة للوقود النووي والبلدان المستخدمة له؛ إذ يمكن للبلدان المزوِّدة مثل أمريكا وروسيا وفرنسا والمملكة المتحدة أن تبيع الوقود الطازج للبلدان المستخدمة ذات البرامج النووية الصغيرة وأن تتعهد بإزالة الوقود المستهلك من عندها. وفي المقابل، يمكن للدول المستخدمة أن تمتنع عن بناء منشآت لإنتاج الوقود. ويمكن لهذه الإمكانية أن تقلص بشكل كبير مخاطر انتشار الأسلحة النووية، ذلك أن الأخطار الرئيسية للانتشار لا تتضمن محطات الطاقة النووية ذاتها بل محطات معالجة الوقود وتخصيبه. وخير مثال على ذلك المشكلة الحالية مع برنامج إيران لتخصيب اليورانيوم. وفي عالم يمكن للطاقة النووية أن تتنامى باتجاهات ثلاثية الأبعاد، أضحى من الضروري أن يكون هناك برنامج يمكن من خلاله تأجير الوقود للمستثمرين، لأن مثل هذا التنامي سيتضمن حتما انتشار محطات الطاقة النووية إلى بعض البلدان التي هي مبعث قلق في هذا الشأن.

 

 

 يتعين أن يكون مستودع النفايات المؤقت الممتد جزءا لا يستغنى عنه من استراتيجية التخلص من النفايات.

 

 

إن مفتاح نجاح هذه المقاربة هو أن يصبح إنتاج الوقود لبرامج الطاقة النووية الصغيرة غير مبرر اقتصاديا. وتشير هذه الحقيقة إلى واقع السوق الذي انقسم فيه العالم إلى دول مزودة وأخرى مستخدمة. إن تطبيق نموذج المزود/المستخدم يتمثل إلى حد كبير، وإن لم يكن بالأمر السهل، في موضوع صياغة الحالة الراهنة لتكون دائمة من خلال اتفاقيات جديدة يمكنها تعزيز الوقائع والحقائق التجارية وتقويتها.

ومع أن النظام المقترح يتصف بميزة الجذب الذاتي للبلدان المستخدمة ـ كونها ستحصل على مصدر تزودٍ مضمون من الوقود الرخيص وأنها لا تتحمل عبء مشكلة التعامل مع النفايات ـ يتعين تقديم حوافز أخرى لأن البلدان المستخدمة ستوافق على الذهاب إلى أبعد مما تتطلبه اتفاقية حول انتشار الأسلحة النووية. وعلى سبيل المثال، لو كان هناك نظام عالمي قيد التنفيذ لتبادل أرصدة الكربون الائتمانية، عندها يمكن للبلدان المستخدمة التي تلتزم بقواعد استثمار الوقود أن تُعطى أرصدة ائتمانية مقابل محطاتها الجديدة من الطاقة النووية.

وإيران هي المثال الأكثر وضوحا اليوم لدولة يودُّ العالم بأسره رؤيتها «كدولة مستثمرة» بدلا من منتجة لليورانيوم المخصب. لكنها ليست القضية الصعبة الوحيدة؛ فهناك دولة أخرى يتعين مواجهة برنامجها بشكل مباشر وهي البرازيل، حيث هناك محطة قيد الإنشاء من المفترض أن تؤمن الوقود لمفاعلين نوويين فيها. ويتطلب الأمر مقاربة متسقة نحو بلدان مثل إيران والبرازيل إذا ما أريد للطاقة النووية أن تنمو عالميا من دون أن تتفاقم مشكلات الانتشار.

مستقبل التيراواط(*********)

 

إن تيراواط ـ أي 1 مليون ميگاواط ـ من الطاقة «الخالية من الكربون» هو المقياس اللازم للتأثير في تخفيض انبعاثات ثنائي أكسيد الكربون بشكل كبير عند منتصف هذا القرن. وباستعمال المصطلحات التي استخدمها سوكولو وپاكالا(10)، فإن هذه المساهمة ستقابل واحدا إلى اثنين من «أسافين الاستقرار» السبعة. فالوصول إلى إنتاج تيراواط واحد من الطاقة النووية بحدود عام 2050هو تحد في حد ذاته، ويستلزم تعبئة نحو 2000 ميگاواط كل شهر. كما يستدعي ذلك توفير استثمارات تأسيسية بحدود 2 تريليون دولار على مدى عدة عقود. وخلال العقد القادم أو نحو ذلك، يتعين تخفيض تكلفة المحطات النووية وإدارة النفايات النووية وممانعة الانتشار في نظام دورة وقود دولية. وسيتمثل المعيار الحرج بالدرجة التي يتم فيها تسعير انبعاثات ثنائي أكسيد الكربون الناتج من استعمال الوقود الأحفوري في كل من العالم الصناعي وفي الاقتصادات الكبيرة المتنامية، مثل الصين والهند والبرازيل.

إن اقتصادات الطاقة النووية لم تعد العامل الأوحد في تحديد استعمالاتها المستقبلية. فالقبول الجماهيري فتح الباب على مواضيع الأمان والنفايات النووية، ويبقى مستقبل الطاقة النووية في الولايات المتحدة الأمريكية ومعظم أوروبا محل تساؤل. ففيما يتعلق بالأمان من الضروري أن يتم تعزيز قوانين هيئة التنظيم النووي (NRC) وتطبيقها بشكل دقيق، وهذا ما لم يتحقق دائما.

في السيناريو المطور كجزء من دراسة قام بها المعهد MIT، تبين أن على الولايات المتحدة الأمريكية أن تضاعف طاقتها النووية العاملة ثلاث مرات تقريبا ـ إلى نحو 300000  ميگاواط ـ إذا ما أريد للتيراواط أن يتحقق عالميا. أما مصداقية مثل هذا السيناريو فستحددها بشكل كبير في العقد القادم درجة تطبيق الحوافز المحركة الأولية الواردة في قانون سياسة الطاقة لعام 2005، ومقدرة الحكومة على البدء بنقل الوقود المستهلك من مواقع المفاعلات ومن خلال فيما إذا كانت السيرورة السياسية الأمريكية ستنتج منها سياسة تغيّر المناخ(11)  التي ستحد بشكل كبير من انبعاثات ثنائي أكسيد الكربون.

 

المؤلفان


John M. Deutch – Ernest J. Moniz


هما أستاذان في المعهد MIT وترأسا دراسة أجريت في عام 2003 وعنوانها «مستقبل الطاقة النووية»، وحاليا يترأسان دراسة لهذا المعهد حول «مستقبل الفحم». وقد شغلا عدة مناصب حكومية؛ فقد كان >دوتش< مدير أبحاث الطاقة ومساعد وزير الطاقة (خلال الفترة 1980 – 1977) ولاحقا نائب وزير الدفاع (1995-1994) ومدير المخابرات المركزية (1996-1994)، وكان <مونيز> أستاذا مساعدا للعلوم في مكتب العلوم وسياسات التقانة (1997 – 1995) ومساعد وزير الطاقة (2001 – 19977).

 مراجع للاستزادة

 

The Future of Nuclear Power. Stephen Ansolabehere et al. Massachusetts Institute of Technology, 2003
http://web.mit.edu/nuclearpower/


Making the World Safe for Nuclear Energy. John Deutch, Arnold Kanter, Ernest Moniz and Daniel Poneman in Survival, Vol. 46, No. 46, No. 4, pages 65-79; December 2004.
www.iiss.org/publications/survival


Generation IV Nuclear Energy Systems: 
http://gen-iv.ne.doe.gov/


Pebble Bed Modular Reactor: 
www.pbmr.co.za


Posiva home page (Onkalo waste management project):
www.posiva.fi/englanti/


U.S. Nuclear Regulatory Commission: 
www.nrc.gov

 

(*)THE NUCLEAR OPTION
(**)The Fuel Cycle
(***)Reducing Costs

(****)Preferred Fuel Cycles
(*****)Waste Management

(******)Into the Future

(*******)Nuclear Waste Disposal

(********)The Threat of Proliferation

(*********)The Terawatt of Future

(1) greenhouse gas emissions
(2) انظر:A Plan to Keep Carbon in Check” by Robert H. Socolow – Stephen W. Pacala; Scientific American, September 2006″
(3) one-through cyclee (التحرير)

(4) spent fule أو وقود مستنفذ

(5) fast reactor 

(6) passive safety

(7) pebble-bed reactors

(8) generation IIl+ reactors

(9) radionuclides

(10) Socolow and Pacala 

(11) climate change policy

 

http://oloommagazine.com/Images/none.gif
http://oloommagazine.com/Images/none.gif
تسوق لمجلتك المفضلة بأمان

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى