هاني عبيد
الحوار المتمدن-العدد: 8534 - 2025 / 11 / 22 - 20:35
المحور:
الصناعة والزراعة
الطاقة النووية والمياه
تحتاج عملية انتاج الكهرباء إلى كميات معينة من المياه. لأغراض انتاج البخار ولعمليات التبريد. وتعتمد هذه الكمية على تكنولوجيا التبريد المستخدمة. عند مقارنة استخدام المياه، من الضروري التمييز بين سحب المياه واستهلاكها: سحب المياه هو إجمالي كمية المياه المأخوذة من مصدر معين.
أما الاستهلاك فهو الجزء من تلك المياه الذي يتبخر أو لا يعود إلى مصدر المياه المحلي بأي شكل من الأشكال.
يعتمد استهلاك المياه في محطة الطاقة النووية على تقنية التبريد ونوع المفاعل والمناخ المحلي.
يُستخدم نظامان للتبريد، وهما:
نظام التبريد أحادي الدورة: حيث يتم سحب المياه من بحيرة أو نهر أو محيط قريب، ويتم تدويره مرة واحدة عبر المبادلات الحرارية للمحطة لتكثيف البخار، ثم يتم تصريفه مرة أخرى إلى مصدره بدرجة حرارة أعلى.
بإمكان محطة واحدة كبيرة سحب أكثر من 3.7 لتراً من المياه يوميًا.
من ناحية بيئية يُعدّ هذا النظام ضارًا بالحياة المائية. فقد تتعرض الأسماك والكائنات الحية الأخرى للأذى نتيجةً للانحشار (التعلق بشاشات سحب المياه) والانجراف (الدخول إلى نظام التبريد والتعرض للموت بسبب الحرارة أو الضغط). كما يمكن أن يتسبب التلوث الحراري الناتج عن المياه الدافئة المُصرّفة في إجهاد الأنواع المحلية.
التبريد بنظام الدورة المغلقة (إعادة تدوير المياه): حيث يتم تدوير المياه في دائرة مغلقة. بعد تكثيف البخار، تُرسل المياه الدافئة إلى أبراج التبريد، حيث يتم تبريده بواسطة تيار من الهواء. ثم تُعاد المياه المبردة إلى المكثف.
على الرغم من أن الحجم الإجمالي للمياه المسحوبة أقل بكثير من أنظمة التبريد ذات الدورة المفتوحة، إلا أنه يتم استهلاك كمية كبيرة من الماء عن طريق التبخر. يمكن أن تصل نسبة فقدان المياه إلى 5% بسبب التبخر أثناء عملية التبريد، وبالتالي يجب تعويض هذه المياه المتبخرة، والتي تظهر على شكل أعمدة بيضاء من أبراج التبريد، باستمرار باستخدام مياه إضافية من مصدر محلي.
أرقام استهلاك المياه
يمكن لمحطة طاقة نووية بقدرة 1600 ميجاوات في نظام الدائرة المغلقة أن تستهلك حوالي 173 مليون لتر من المياه يوميًا، مع فقدان ما يقرب من نصف هذه الكمية بسبب التبخر.
وقد وجدت دراسة أجرتها جامعة ستانفورد عام 2017 أن الطاقة النووية تستهلك حوالي 1500 لتر من المياه لكل ميجاوات/ساعة يتم توليدها.
مخاوف بشأن ندرة المياه: نظرًا لأن محطات الطاقة النووية تتطلب إمدادات كبيرة ومستمرة من المياه، فهي عرضة للجفاف وموجات الحر، مما قد يجبرها على خفض الإنتاج أو الإغلاق التام إذا انخفضت مستويات المياه بشكل كبير أو ارتفعت درجة حرارتها.
وكمثال نُبين كمية استهلاك المياه لمحطة نووية بقدرة 1000 ميجاوات (مفاعل كبير نموذجي):
نظام التبريد المباشر: السحب: 75–190 متر مكعب/ساعة، وكمية الاستهلاك: 1–2 مليون متر مكعب/سنة.
نظام أبراج التبريد: السحب: 1500–4000 متر مكعب/ساعة، وكمية الاستهلاك: 10–20 مليون متر مكعب/سنة. وهذا يعادل حوالي 1-2 لتر من الماء المستهلك لكل كيلوواط ساعة من الكهرباء المنتجة.
وحتى تكون الارقام واضحة أكثر سنفترض ان المحطة تعمل 24 ساعة يوميا، وباستخدام الارقام السابقة نجد أن الاستهلاك السنوي من المياه للمحطة النووية هو 27 مليون لترا من المياه لكل ميجاواط من القدرة التوليدية مقابل 17 مليون لترا للمحطات الاخرى. ان محطة نووية بقدرة 500 ميجاواط ستحتاج الى كمية من المياه تقدر بحوالي 13.5 مليون مترا مكعبا من المياه.
ان أحد الحلول الممكنة لتوفير مياه التبريد هو انشاء محطة نووية لتوليد الطاقة الكهربائية وتحلية مياه البحر. لقد استخدمت هذه التقنية بنجاح في كازاخستان واليابان والهند. ففي كازخستان فان المفاعل نوع BN-350 Fast Reactor ينتج 135 ميجاواط من الطاقة الكهربائية إضافة الى 80000 مترا مكعبا من المياه المحلاة، وتعتبر هذه أول محطة في العالم تنتج طاقة كهربائية ومياه عذبة. اما في اليابان فتمتلك البلاد العديد من وحدات تحلية المياه المتصلة بمحطات الطاقة النووية من نوع مفاعل الماء المضغوط (PWR). وتنتج هذه الوحدات حوالي 14000 متر مكعب من مياه الشرب يوميًا. اما في باكستان فإن محطة لتحلية المياه مرتبطة بمحطة كراتشي للطاقة النووية (KANUPP)، تستخدم المحطة تقنية التقطير متعدد المراحل لإنتاج 1600 متر مكعب من المياه يوميًا، مع وجود خطط للتوسع.
وهناك خطط لإنشاء مشاريع مشابهة في كل من الأردن والسعودية ومصر.
تختلف كمية الطاقة الكهربائية اللازمة لتحلية متر مكعب واحد من المياه حسب التقنية المستخدمة وحسب ملوحة المياه. لكن بشكل عام، تُعد تقنية التناضح العكسي (RO) هي الأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة حاليًا.
تعتبر عملية تحلية المياه باستخدام الطاقة الكهربائية عملية مكلفة، حيث يتم استهلاك 2.5-3.5 كيلوواط. ساعة من الطاقة الكهربائية لإنتاج متر مكعب من المياه باستخدام تقنية التناضح العكسي Reverse osmosis، وتصل إلى 2.27 كيلووات لكل متر مكعب في المملكة العربية السعودية.
اما في عمليات التحلية الحرارية (مثل التقطير متعدد المراحل Multistage flash) فان هذه العمليات تستهلك طاقة أكبر بكثير، وتتجاوز 5 كيلووات. ساعة لكل متر مكعب.
ينتج العالم اليوم 110 مليون مترا مكعبا من المياه المحلاة يومياً في محطات تحلية يتراوح عددها ما بين 16000 إلى 23000 محطة نعمل في جميع أنحاء العالم موجودة في 177 دولة. تستهلك محطات التحلية العالمية مجتمعةً ما لا يقل عن 75.2 تيراوات. ساعة. سنويًا وهو ما يعادل حوالي 0.4% من إجمالي استهلاك الكهرباء العالمي.
تعد محطة رأس الخير في المملكة العربية السعودية أكبر محطة تحلية مياه من حيث الطاقة الإنتاجية حيث قدرتها تساوي 2998000 متر مكعب يومياً، وتستخدم مزيجاً من تقنيات التحلية الحرارية (التقطير الوميضي متعدد المراحل) والتناضح العسي.
تتراوح تكلفة إنتاج المياه المحلاة في المحطات النووية بشكل عام بين 0.50 إلى 1.50 دولار أمريكي للمتر المكعب، وتعتمد التكلفة على عدة عوامل أساسية، مثل التقنية المستخدمة وحجم المحطة والموقع وتصميم المفاعل.:
ففي تقنية التناضح العكسي (RO) فإن الكلفة اقل وتتراوح بين 0.50 و0.94 دولار أمريكي للمتر المكعب.
وفي تقنية التقطير متعدد التأثيرات (MED) فإن التكلفة أعلى قليلاً، وتتراوح بين 0.60 و0.96 دولار أمريكي للمتر المكعب.
أما في تقنية التقطير الوميضي متعدد المراحل (MSF) فإن التكلفة هي الأعلى، وتتراوح بين 1.18 و148. دولار أمريكي للمتر المكعب.
الخليج العربي: تتراوح التكلفة الكلية لإنتاج متر مكعب واحد من المياه المحلاة في الخليج عمومًا بين 0.40 و0.60 دولار أمريكي، وهو أقل من المتوسط العالمي.
محطات التحلية التي تعمل بالوقود الأحفوري: تكون تكاليف التشغيل فيها أعلى بسبب ارتفاع أسعار الوقود، مما يجعل تحلية المياه بالطاقة النووية خيارًا أكثر تنافسية على المدى الطويل.
نصفها في الشرق الاوسط، وأكبرها تنتج 4454 ألف مترا مكعبا في اليوم. أن تكلفة المتر المكعب للمياه المحلاة يبلغ في اسرائيل نصف دولار، بينما يبلغ في سنغافورة 49 سنتا.
ان تكلفة انتاج المتر المكعب من المياه المحلاة باستخدام الطاقة النووية تختلف باختلاف التقنية المستخدمة وموقع المحطة والفرضيات الاقتصادية ونوع المفاعل المستخدم، وبمكن تلخيص نتائج الدراسات والحسابات كما يلي:
تبلغ الكلفة الانتاجية باستخدام تقنية التناضح العكسي من 0.6 الى 0.94 دولارا للمتر المكعب. اما التكلفة باستخدام تقنية MED فتبلغ 0.7 الى 0.96 دولارا للمتر المكعب. وتشير بعض الدراسات الى ان تكلفة انتاج المتر المكعب باستخدام تقنية MED مقرونة باستخدام المفاعل النووي هي في حدود 0.5 دولارا للمتر المكعب.
ولأغراض الدراسات في مرحلة التخطيط يمكن اعتماد ان الكلفة هي بحدود دولار للمتر المكعب.
التخطيط لاستخدام الطاقة النووية
أصدرت الوكالة الدولية للطاقة النووية في عام 2007 كتابا يتضمن الاعتبارات التي يجب أخذها بعين الاعتبار للبدء في برنامج الطاقة النووية. إن الفترة اللازمة من أخذ القرار حتى تشغيل المحطة النووية تقدر من 10 الى 15 سنة، وتشمل هذه الفترة المراحل التالية:
أولا: الاعتبارات التي يجب أخذها بعين الاعتبار قبل البدء باعتماد البرنامج النووي.
ثانيا: الاعمال التحضيرية للبدء بعملية الانشاءات المتعلقة بالمحطة بعد اعتماد القرار من المستويات السياسية.
ثالثا: النشاطات المتعلقة بتشغيل المحطة.
تتضمن المرحلة الاولى تطوير واقرار إطار شامل تشريعي – قانوني للاستخدام السلمي للطاقة النووية من حيث الأمان والضمان لهذا الاستخدام وفق القانون والتشريعات الدولية، وكذلك الآفاق التجارية والاقتصادية المتعلقة بالمواد النووية. يضاف الى ذلك الأمور المتعلقة بالموارد البشرية والتمويل المالي للمشروع، بحيث تتم كل هذه النشاطات بشفافية ووضوح وبالتعاون الكامل مع المنظمات الدولية وعلى رأسها المنظمة الدولية للطاقة النووية. إن ختام هذه المرحلة يكون بإقرار برنامج المشروع النووي الذي يغطي شمولية عملية التشغيل وتفكيك المحطة بعد انتهاء عمرها التشغيلي وعملية المراقبة والتحكم بالفضلات النووية.
من الأمور المهمة في هذا البرنامج تحضير الكادر البشري الهندسي – الاداري لتشغيل المحطة النووية. ولتشغيل مثل هذه المحطات يتطلب تدريب كادر يشري يتراوح بين 200 الى 1000 شخص من مختلف التخصصات الهندسية والادارية. ويضم هذا الكادر مهندسين نوويين وكهربائيين وميكانيكيين وكيميائيين وفيزيائيين ومهندسي سلامة وآمن ومهندسي اشعاعات نووية ...الخ. ويتطلب تدريب هذا الكادر فترة ثلاث سنوات تدريبا متخصصا وذلك بعد الحصول على الشهادة الجامعية الاولى في التخصص. ويفضل ان يتضمن عقد بناء المحطة النووية فصلا يتعلق بمسؤولية المزود للطاقة النووية في تدريب وتحضير الكادر الفني اللازم لتشغيل المحطة. وبموازه هذا الامر لا بد من تطوير برامج التدريس الجامعي الأكاديمي بحيث يتم تخريج جامعيين في المجال النووي والمجالات المتعلقة بهذا الاختصاص.
إما على مستوى الفني – الهندسي فهناك الدراسات الهندسية المتعلق بالنظام الكهربائي، ووضعية البنى التحتية في البلد المعني. فعلى المستوى الهندسي فلا بد من الاحمال المستقبلية والنظام الكهربائي لتحديد الاستطاعة التوليدية للمفاعل بحيث لا تزيد قدرة المفاعل عن 10 الى 15% من الاستطاعة التوليدية للنظام الكهربائي. أما البنى التحتية فلا بد من تحضير هذه البنى لتتوائم مع إدخال التكنولوجيا النووية الى البلد المعني. ويشمل ذلك الطرق والمواصلات وكيفية نقل المواد النووية وفضلاتها عليا ووسائل الحماية اللازمة، وكذلك تطوير وسائل مكافحة الحرائق التي قد تحدث في المحطات النووية والمواد اللازمة لذلك وطرق تخزينها وطرق الحماية من الاشعاعات والاجهزة والمعدات المستخدمة في هذا المجال وغير ذلك من الأمور الضرورية في مجال الطاقة النووية.
من المراحل المهمة في هذا البرنامج مرحلة المفاوضة مع مزود التكنولوجيا النووية. ويشمل ذلك الاتفاقيات المتعلقة بالوقود والتشغيل والصيانة والتدريب ونقل الفضلات النووية وتفكيك المحطة بعد انتهاء عمرها التشغيلي وتنظيف الموقع ووسائل الامان والسلامة اثناء نقل الوقود أو الفضلات أو أثناء التشغيل. ولا بد أن تتضمن الاتفاقيات اسعار شراء الكهرباء بالجملة من مشغل المحطة وكيفية زيادة الاسعار اثناء العمر التشغيلي للمحطة.
والسليم للمحطات النووية. وهذا هو الشرط الرئيسي الذي يجعل استخدام الطاقة النووية أمرا واقعيا، تستفيد منه شعوب هذه المنطقة في دفع عجلة التقدم والتنمية والتي ستنعكس منافعها على جميع الشعوب.
الآفاق المستقبلية
رغم القيود التي عانت منها الصناعة النووية في العقود الأخيرة تحت ضغط الرأي العام العالمي إلا أنها بدأت تتعافى. وتُشير الدراسات إلى أنها ستشكل الضمان لتلبية احتياجات العالم من الطاقة الكهربائية لأنها تتوافق وضوابط التنمية المستدامة وتخفيض نسب غازات الدفيئة مستقبلاً.
لقد أدى التطوير العلمي والهندسي المتقدم من تغيير الاستطاعة التقليدية للمفاعلات النووية بحيث أصبح ممكناً تصنيع مفاعلات نووية باستطاعة صغيرة لتلبية متطلبات الطاقة للدول الصغيرة والتجمعات السكانية في المناطق النائية. فمحطة BWRX-300 من شركة GE Vernova Hitachi (GVH) ليست مجرد فكرة أو خطة أو عرض تقديمي، بل هي الآن قيد الإنشاء. وقد تم اختيار تصميمها، القائم على تقنيات مجربة، لتكون المشروع الرائد في العالم الغربي، حيث يجري العمل على بناء أول وحدة BWRX-300 في كندا. ومن المتوقع اكتمال بناء الوحدة الأولى بنهاية عام 2029، ودخولها مرحلة التشغيل التجاري بنهاية عام 2030.
كذلك فإن أحد الاتجاهات الحديثة استخدام محطات طاقة نووية عائمة موجودة على السفن لتزويد الطاقة الكهربائية للمدن في مناطق القطب الشمالي. ففي روسيا هناك محطة نووية عائمة تُسمى "أكاديميك لومونوسوف" لتزويد مدينة بيفيك النائية في الشمال القطبي بالطاقة والتي حلت محل محطة طاقة كانت تعمل بالفحم الحجري.
أما بيل غيتس فقد بدأت شركته تيرا باور في أعمال بناء في ولاية وايومنغ لمحطة طاقة نووية من الجيل الثاني والتي يُعتقد بأنها ستحدث ثورة في صناعة توليد الكهرباء من الطاقة النووية.
بدأ بيل جيتس وشركته للطاقة أعمال البناء في موقعهما بولاية وايومنغ لمحطة طاقة نووية من الجيل التالي، يعتقد أنها ستُحدث ثورة في كيفية توليد الطاقة. سيتم تركيب مفاعل نووي متطور يستخدم الصوديوم بدل الماء في التبريد
يقع الموقع بجوار محطة نوتون للطاقة التابعة لشركة باسيفيك كورب، والتي ستتوقف عن حرق الفحم في عام 2026، والغاز الطبيعي بعد عقد من الزمن. تعمل هذه المفاعلات النووية دون انبعاث غازات دفيئة تُسبب الاحتباس الحراري، وتخطط باسيفيك كورب للحصول على طاقة خالية من الكربون من المفاعل، وتقول إنها تدرس حاليًا مقدار الطاقة النووية التي ستُدرجها في خططها طويلة المدى.
الخاتمة
توفر الطاقة خياراً استراتيجيا للدول منخفضة ومتوسطة الدخل لمواجهة تحديات الطاقة وخاصة في الدول التي تفتقر إلى مصادر طاقة تقليدية.
إن هذا الخيار قابل للتطبيق في هذه الدول، بشرط توافر الأطر التنظيمية والتمويل الدولي والتعاون التقني.
وتوصي هذه الدراسة بضرورة تبني سياسات تشجيع الاستثمار في البنية التحتية وتدريب الكوادر، مع مراعاة أعلى معايير الأمان والسلامة والشفافية لضمان التنمية المستدامة.
References
[1] International Atomic Energy Agency (IAEA), "Nuclear Energy Data 2025," Vienna, 2025.
[2] World Nuclear Association (WNA), "Nuclear Power in the World Today," 2025.
[3] Energy, Electricity and Nuclear power Estimates for the period up to 2050. Ref, data series N0. 1.
[4] H. Obeid, "الطاقة النووية وحادثة تشرنوبل," الجمعية العلمية الملكية, 2023.
[5] U.S. Energy Information Administration, "International Energy Outlook 2025," Washington D.C., 2025.
[6] US National regulatory commission.
#هاني_عبيد (هاشتاغ)
ترجم الموضوع
إلى لغات أخرى - Translate the topic into other
languages
الحوار المتمدن مشروع
تطوعي مستقل يسعى لنشر قيم الحرية، العدالة الاجتماعية، والمساواة في العالم
العربي. ولضمان استمراره واستقلاليته، يعتمد بشكل كامل على دعمكم.
ساهم/ي معنا! بدعمكم بمبلغ 10 دولارات سنويًا أو أكثر حسب إمكانياتكم، تساهمون في
استمرار هذا المنبر الحر والمستقل، ليبقى صوتًا قويًا للفكر اليساري والتقدمي،
انقر هنا للاطلاع على معلومات التحويل والمشاركة
في دعم هذا المشروع.
كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية
على الانترنت؟
|
ارسل هذا الموضوع الى صديق
|
حفظ - ورد
|
بحث
|
إضافة إلى المفضلة
|
للاتصال بالكاتب-ة
اليوتيوب
لينكدإن
تيلكرام
تمبلر
بلوكر
الموبايل
