روساتوم تطور مشروعًا لمحطة نووية هندسية ومصنع هيدروجين

تعمل شركة الطاقة النووية العملاقة روساتوم الروسية -حاليًا- على تطوير مشروع لمحطة طاقة نووية هندسية (إي إن بي إس) تحتوي على مفاعل عالي الحرارة مُبرَّد بالغاز (إتش تي جي آر) ومحطة لإنتاج الهيدروجين.

ويُمثّل المشروع مرحلة جديدة في تطوير المفاعلات المبردة بالغاز وتقنيات الهيدروجين.

وشهدت الحقبة السوفيتية تطوير محطات مشابهة لمحطة الطاقة النووية الهندسية، منها -على سبيل المثال- مفاعل تجريبي سوفيتي التصميم من طراز (إي بي تي يو 15)، ومحطة تجريبية (إي بي تي يو-تي إس 50) مع مفاعل (في جي آر 50)، حسبما أوردته النشرة الإخبارية لشركة روساتوم (rosatomnewsletter).

وصُمِّمت هذه المحطات لتوليد الكهرباء وتكييف المواد الناجمة عن الإشعاع، كالبولي إيثيلين والخشب وما إلى ذلك، وفق معلومات اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

تطوير مستمر

في سبعينيات القرن الماضي، طُوّر مفاعل تجريبي عالي الحرارة مبرَّد بالغاز من طراز (في جي 400) لتوليد الكهرباء والطاقة الحرارية العالية.

وأعقب ذلك تطوير مفاعلات عالية الحرارة مُبرَّدة بالغاز، مثل مفاعل (في جي إم 200) ذي القاعدة الحجرية ووحدة توليد الكهرباء (إم في جي آر-جي تي) المزودة بتوربينات غازية ذات دورة مغلقة.

حينذاك، طوّر المهندسون السوفيت التصميم التصوّري لمفاعل توليد الكهرباء الصغير (في تي جي آر 10) ومبادئ الجمع بين التقنيات النووية والهيدروجينية، بهدف استعمال الهيدروجين المنتج بالطاقة النووية بصفته مصدرًا للطاقة للصناعة والنقل والمنازل.

في ثمانينيات القرن الماضي، تبنّت الحكومة السوفيتية برنامجًا وطنيًا لاقتصاد الهيدروجين، الذي ينص على تطوير مفاعلات عالية الحرارة مُبرَّدة بالغاز للتطبيقات والعمليات كثيفة الاستعمال للطاقة.

على سبيل المثال: جرى تعديل تصميم مفاعل (في جي 400) لإنتاج أسمدة الأمونيا، وكان من المرتقب بناء 5 محطات باستعمال مفاعلات عالية الحرارة مُبرَّدة بالغاز، ولكن الخطط تعطلت بسبب انهيار الاتحاد السوفيتي.

• روساتوم تعلن موعد إنتاج الهيدروجين من محطة "كولسكايا" النووية

واستمرت فكرة بناء المفاعلات عالية الحرارة المبرَّدة بالغاز في التطور، وصولًا إلى تطوير مفاعل بقدرة 600 ميغاواط يعمل بدورة توربينات غازية مباشرة، خلال المدة 1998-2012.

وشاركت في التطوير شركة جنرال أتوميكس الأميركية، وفراماتوم الفرنسية وفوجي إلكتريك اليابانية، وانتعش المشروع بفضل التعاون بين الشركات الروسية المتخصصة.

الحالة الراهنة

أصبح تطوير محطة الطاقة النووية الهندسية المتقدمة، التي تحتوي على مفاعل عالي الحرارة مبرّد بالهيليوم ومحطة للهيدروجين في مرحلة التصميم الهندسي الشامل، حاليًا، واُختير موقع لهذه المحطة.

ويتمثّل الاختلاف الرئيس بين تصميم محطة الطاقة النووية الهندسية الحالي عن التصميمات السابقة في أن محطة إنتاج الهيدروجين أصبحت جزءًا لا يتجزأ من المحطة النووية، لذلك، فإن المنتج النهائي للمحطة لن يكون الحرارة بل الهيدروجين، الذي يمكن تخزينه ونقله وبيعه إلى العملاء.

وكان على المهندسين اتخاذ عدة خيارات صعبة، على سبيل المثال، قرروا عدم استعمال أي تكنولوجيا أجنبية في محطة الطاقة النووية الهندسية واختيار التكنولوجيا الروسية فقط.

لهذا السبب، جرى اختيار عملية إصلاح الميثان بالبخار المحايدة كربونيًا بدلًا من التحليل الكهربائي بصفته طريقة مفضلة لإنتاج الهيدروجين.

وتميزت روسيا بإتقان عملية إصلاح الميثان بالبخار منذ مدة طويلة، إذ إن البلاد لديها الكثير من غاز الميثان والمياه اللازمة لهذه العملية.

• روساتوم تؤسس شركة لتطوير وسائل النقل العاملة بالهيدروجين في روسيا

ويوجد خيار آخر يجب اتخاذه بشأن ما إذا كان سيجري استعمال دائرة وسيطة لنقل الحرارة إلى محطة الهيدروجين، وتقرر فصل دوائر إنتاج الهيدروجين ودوائر المفاعل بدائرة هيليوم متوسطة، لأسباب تتعلق بالسلامة.

ومن الأسئلة، التي يجب الإجابة عنها، هو طريقة تصميم المفاعل ودوائر إنتاج الهيدروجين، إذ لا يمكن لأي حادث في محطة الهيدروجين أن يلحق الضرر بالمفاعل.

قدرات محطة الطاقة النووية الهندسية

من المفترض أن يكون للمفاعل عالي الحرارة المبرّد بالغاز قدرة حرارية تبلغ 200 ميغاواط، وستكون محطة الهيدروجين قادرًة على إنتاج 110 آلاف طن من الهيدروجين سنويًا.

وبالنظر إلى أن محطة الطاقة النووية الهندسية ستحتوي على 4 مفاعلات عالية الحرارة مُبرَّدة بالغاز، وبالتالي 4 محطات هيدروجين، فإن القدرة الإجمالية للمحطة ستكون 800 ميغاواط من الطاقة الحرارية، و440 ألف طن من الهيدروجين سنويًا.

وستكون درجة حرارة الهيليوم 330 درجة مئوية عند مدخل المفاعل، و850 درجة مئوية عند المخرج.

وبالنسبة إلى تصميم عناصر الوقود لتلبية متطلبات السلامة المتأصلة، يجب أن يكون المفاعل قادرًا على الإغلاق دون تشغيل أنظمة الإغلاق، كما أن إزالة الحرارة المتبقية من المفاعل المغلق لا تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي أو مشاركة الموظفين.

ويتمثل الشرط الآخر في جعل المفاعل أكثر قوة بالنظر إلى قدرات تصنيع أوعية المفاعل الحالية، ونتيجة لذلك، اختار المطورون استعمال مجموعات الوقود من النوع الكتلي.

آفاق مشروع روساتوم

من المتوقع أن يصل مشروع محطة الطاقة النووية الهندسية إلى مرحلة الاستثمار في عام 2024، إذ سيجري إعداد التصميم الفني لوحدة المفاعل وإعلان النيات والوثائق الأخرى بحلول ذلك الوقت.

ومن المقرر الانتهاء من مراحل التصميم والترخيص لمشروع محطة الطاقة النووية الهندسية في عام 2028، يليها بناء الوحدة الأولى، التي من المتوقع الانتهاء منها في عام 2032، ومن المقرر بناء الوحدات المتبقية في عام 2035، وفق المعلومات التي رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

وتندرج محطة الطاقة النووية الهندسية أحد المشروعات الاستثمارية التي تنفذها شركة روس إنرغو أتوم (التابعة لشركة روساتوم) في سياق تطوير التقنيات النووية والهيدروجينية لتطبيقات إنتاج الهيدروجين واستهلاكه على نطاق واسع.

وبصرف النظر عن محطة الطاقة النووية الهندسية، تطور شركة روس إنرغو أتوم طرق التحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين بالكهرباء من محطات الطاقة النووية، حسبما أوردته النشرة الإخبارية لشركة روساتوم (rosatomnewsletter).

وتُعدّ محطة التحليل الكهربائي النموذجية التجريبية المزودة بغشاء تبادل أنيوني بقدرة 50 نيوتن متر مكعب/ساعة جاهزة للتجارب.

وفي عام 2025، تخطط محطة كولا للطاقة النووية لتشغيل منشأة اختبار بقدرة 200 نيوتن متر مكعب/ساعة لإنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي.

اقرأ أيضًا..

• إنتاج الوقود من الطحالب الخضراء يبشر بمستقبل طاقة مستدام (مقال)
• استحواذ إكسون موبيل على بايونير.. أنس الحجي يكشف 3 مخاطر كبيرة (تقرير)
• قطاع الطاقة في شرق المتوسط يعاني من حرب غزة.. مصر ولبنان في المقدمة