على مر السنين، واجه القطاع النووي العديد من الصعوبات، كالتكاليف الباهظة وانعدام ثقة الجمهور في أعقاب كوارث مثل تشيرنوبيل وفوكوشيما. ولكن، اعتبارًا من أبريل 2025، بدأت المفاعلات المعيارية الصغيرة (SMRs) تُظهر بوادر واعدة كحلٍّ لهذه المشكلات. تهدف هذه الأجهزة النووية الصغيرة إلى معالجة العديد من مشاكل المفاعلات التقليدية. ومع وجود 440 مفاعلًا عاملًا وقدرة نووية عالمية تبلغ حوالي 390 جيجاوات ، فإنّ التوجه نحو خفض الانبعاثات الكربونية يُعيد إحياء الاهتمام بالطاقة النووية. علاوة على ذلك، تُشير الوكالة الدولية للطاقة الذرية إلى أن 19 دولة تُطوّر أكثر من 80 تصميمًا للمفاعلات المعيارية الصغيرة . تتناول هذه المقالة إمكانات المفاعلات المعيارية الصغيرة وفوائدها وعيوبها وتطبيقاتها المستقبلية في قطاع الطاقة.

ما هي المفاعلات المعيارية الصغيرة؟

المفاعلات المعيارية الصغيرة هي مفاعلات انشطار نووي مصممة لتكون أصغر بكثير من المفاعلات التقليدية، حيث تتراوح قدرتها الكهربائية عادةً بين 5 و300 ميغاواط كهربائي لكل وحدة، أي ما يعادل ثلث أو أقل من قدرة محطات الطاقة النووية التقليدية التي غالبًا ما تتجاوز 1,000 ميغاواط كهربائي. وعلى عكس نظيراتها الأكبر حجمًا، تُبنى المفاعلات المعيارية الصغيرة مع مراعاة مبدأ المعيارية، ما يعني إمكانية تصنيع مكوناتها في المصانع وشحنها إلى مواقع التجميع. ويتناقض هذا النهج مع البناء المخصص في الموقع للمفاعلات التقليدية، والذي غالبًا ما يؤدي إلى تأخيرات وتجاوزات في التكاليف.

تتنوع تصاميم المفاعلات المعيارية الصغيرة تنوعًا كبيرًا، بدءًا من مفاعلات الماء المضغوط (PWRs) - وهي النوع الأكثر شيوعًا اليوم - وصولًا إلى مفاهيم الجيل الرابع المتقدمة مثل مفاعلات الملح المنصهر والمفاعلات المبردة بالغاز. بل إن بعض المفاعلات المعيارية الصغيرة مصممة لأغراض تتجاوز توليد الكهرباء، مثل تحلية المياه أو التدفئة الصناعية، التي تُقاس بالميغاواط الحراري (MWt) . إن صغر حجمها ومرونتها يجعلانها خيارًا واعدًا لمجموعة واسعة من التطبيقات، مما أثار اهتمامًا متجددًا بالطاقة النووية كمصدر طاقة منخفض الكربون.

وعد المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة

يمكن تخفيف العوائق المالية التي تواجهها محطات الطاقة النووية التقليدية، والتي غالبًا ما تتجاوز تكلفتها 10 مليارات دولار ويستغرق إنجازها أكثر من عشر سنوات، باستخدام مفاعلات وحدات صغيرة. على سبيل المثال، ارتفعت تكلفة توسعة محطة فوجتل في جورجيا بشكل كبير من 14 مليار دولار إلى أكثر من 35 مليار دولار بحلول عام 2024. بفضل الإنتاج الضخم واقتصادات الحجم، يمكن للمفاعلات النووية الصغيرة أن تخفض التكاليف إلى ما بين 3,000 و5,000 دولار للكيلوواط، مقارنةً بـ 10,000 دولار للمفاعلات الأكبر. تتيح البنية الوحداتية لهذه الأنظمة زيادة إنتاج الطاقة تدريجيًا، مما يفيد شركات المرافق غير القادرة على صيانة محطات الطاقة الضخمة أو تلك التي تواجه زيادة في الطلب على الكهرباء.

تُعدّ السلامة إحدى المزايا الرئيسية التي توفرها المفاعلات المعيارية المدمجة. وتكمن ميزتها الفريدة في اعتمادها على الجاذبية للعمل في حالات الطوارئ بدلاً من الأنظمة الآلية أو التدخل البشري. وتستفيد تصاميم متنوعة من تدابير السلامة السلبية. ففي عام 2022، على سبيل المثال، وافقت هيئة التنظيم النووي الأمريكية على تصميم التبريد الذاتي لشركة NuScale Power، والذي يمكنه العمل بأمان دون طاقة خارجية لمدة تصل إلى 30 يومًا أثناء فترة التوقف . تتميز المفاعلات المعيارية المدمجة بأبعاد قلب أصغر، مما يقلل من كميات المواد المشعة، وبالتالي يقلل من نطاق الكوارث ويعيد ثقة الجمهور في الطاقة النووية.

تُتيح المفاعلات المعيارية الصغيرة توليد الطاقة في المناطق الريفية والمواقع الصناعية، وكذلك في المناطق ذات شبكات الكهرباء المحدودة، نظرًا لكفاءتها العالية مقارنةً بالمفاعلات الكبيرة في هذه المواقع. وتعتزم شركة أونتاريو لتوليد الطاقة في كندا استبدال محطات الوقود الأحفوري القديمة بمفاعلات معيارية صغيرة بحلول عام 2029 لتوفير الطاقة النظيفة للمناطق الشمالية من البلاد. كما تُجري شركتا جوجل ومايكروسوفت دراساتٍ حول استخدام المفاعلات المعيارية الصغيرة لتشغيل مراكز البيانات كثيفة الاستهلاك للطاقة.

اقرأ أيضاً: أمثلة وتطبيقات الطاقة النووية

التقدم الحالي وأمثلة من العالم الحقيقي

تمتلك روسيا والصين أكبر عدد من المفاعلات النووية الصغيرة العاملة. ففي قرية بيفيك النائية، تُزوّد ​​محطة أكاديميك لومونوسوف الروسية، وهي محطة طاقة نووية عائمة تضم مفاعلين نوويين صغيرين بقدرة 35 ميغاواط لكل منهما ، الطاقة والحرارة منذ عام 2020. ولإثبات جدوى التصاميم المتطورة، ربطت الصين مفاعلها النووي الصغير HTR-PM، وهو مفاعل نووي صغير عالي الحرارة ومبرد بالغاز بقدرة 210 ميغاواط، بشبكة الكهرباء في عام 2021. تُظهر هذه المشاريع المبتكرة أن المفاعلات النووية الصغيرة يُمكن أن تُحقق نجاحًا، ولكن لا تزال هناك تحديات في توسيع نطاقها دوليًا.

تجلّى الدعم الفيدرالي القوي في مارس 2025 عندما أعادت وزارة الطاقة الأمريكية طرح طلب تمويل بقيمة 900 مليون دولار لدعم تطوير ما يصل إلى مفاعلين معياريين صغيرين متطورين يعملان بالماء الخفيف. وتعتزم شركة هولتك إنترناشونال إنشاء مفاعلين معياريين صغيرين بقدرة 300 ميغاواط لكل منهما في محطة باليسيدز بولاية ميشيغان بحلول عام 2030 ، بينما تسعى شركة نوسكيل باور إلى بناء أول مفاعل معياري صغير تجاري في ولاية أيداهو، بقدرة 77 ميغاواط لكل وحدة. ونتيجةً لهذه التطورات، من المرجح أن تُصبح المفاعلات المعيارية الصغيرة جزءًا متزايد الأهمية من مزيج الطاقة في الولايات المتحدة في وقت قريب.

التحديات المواجهة

على الرغم من جدواها المحتملة، لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت المفاعلات المعيارية الصغيرة قابلة للتطبيق. فبسبب ضعف البنية التحتية لسلاسل التوريد أو ارتفاع تكلفة بعض السلع، لم يعد بالإمكان تبرير التكاليف الباهظة التي رافقت التوقعات الأولية. ووفقًا لتقرير IDTechEx لعام 2023 ، قد لا تُساهم المفاعلات المعيارية الصغيرة إلا بنسبة 2% من الكهرباء العالمية بحلول عام 2043، مما يُشير إلى معدل تبني أبطأ مما توقعه المؤيدون. ولكي تتمكن هذه المفاعلات من منافسة مصادر الطاقة المتجددة كطاقة الشمس والرياح، التي انخفضت أسعارها إلى ما بين 30 و50 دولارًا أمريكيًا لكل ميغاواط/ساعة، يلزم استثمار كبير وتوحيد المعايير.

لا تزال اللوائح التنظيمية تُعقّد الأمور بالنسبة للمفاعلات المعيارية الصغيرة، إذ يتطلب اجتياز أي تصميم جديد لعمليات التفتيش الشاملة المتعلقة بالسلامة والترخيص عدة سنوات. ورغم حصول تصميم شركة NuScale على موافقة هيئة التنظيم النووي الأمريكية، سيظل على مطورين آخرين مواجهة تحديات مماثلة. وفي عام 2022، أطلقت الوكالة الدولية للطاقة الذرية مبادرة التنسيق والتوحيد القياسي النووي لتعزيز مبادرات التوحيد القياسي العالمية التي من شأنها تسهيل وتسريع نشر المشاريع النووية.

لم يتقبل عامة الناس هذا الحل بشكل كامل بعد. فالخصائص الأكثر أمانًا للمفاعلات النووية الصغيرة لا يمكنها القضاء على الآثار المستمرة الناجمة عن الحوادث النووية التاريخية. علاوة على ذلك، لا تزال معالجة النفايات المشعة تُمثل مشكلة، على الرغم من أن المفاعلات النووية الصغيرة تُنتج نفايات أقل لكل وحدة كهرباء مقارنةً بالمفاعلات الكبيرة. من الصعب وصف قصة المفاعلات النووية الصغيرة كأبرز مصادر الطاقة النظيفة، لأن المستودعات الجيولوجية العميقة والحلول الأخرى لا تزال قيد النقاش في العديد من الدول.

اقرأ أيضاً: محطات الطاقة النووية في جورجيا: تأثيرها على الموارد المائية

خاتمة

في الصناعة النووية، تُعدّ المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة إنجازًا هامًا بفضل سلامتها ومرونتها وإمكانية توفيرها في التكاليف مقارنةً بالمفاعلات التقليدية. تُظهر الأمثلة التشغيلية في الصين وروسيا، إلى جانب الخطط في الولايات المتحدة ودول أخرى، مدى رواج المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة. مع ذلك، يجب حلّ القضايا الاقتصادية والقانونية والاجتماعية لضمان نجاحها. يمكن أن تلعب المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة دورًا رئيسيًا في مبادرة إزالة الكربون العالمية.

اقرأ أيضاً: ما هي مصادر الطاقة النووية؟