الجيل الثالث من مفاعلات الطاقة النووية

الجيل الأول من المفاعلات النووية بدأ تصميم وبناءه من بداية عام 1950، وأستمر حتى عام 1970، وكان متوسط قدرات هذا الجيل من المفاعلات 200 ميجاوات كهربى، أما الجيل الثانى من المفاعلات، فقد بدأ تصميمه وبناءه بداية من عام 1970 وأستمر حتى عام 1990، وهو تطوير للجيل الأول، مع زيادة قدرات هذه المفاعلات، والتى تراوحت ما بين 600 ميجاوات الى 1000 ميجاوات، ومع منظومة آمان ذات مستويات عالية.
نتيجة الدروس المستفادة من حادثة محطة "ثرى مايل أيلاند" بأمريكا عام 1979، وحادثة محطة "تشرنوبيل" بأوكرانيا عام 1986، وحادثة محطة "فوكوشيما" فى اليابان فى 11 مارس عام 2011، وكذا من خبرات 60 عام فى تشغيل وصيانة المفاعلات النووية، والتى انطوت على وجود عيوب وقصور فى نظم الآمان والتحكم، استدعى ذلك ضرورة تحديث التصميمات الخاصة بالمحطة النووية وخاصة نظم الآمان، وأدى ذلك الى تصميم الجيل الثالث من المفاعلات النووية بداية من عام 1990، وفى عام 1996 كانت بداية تشغيل محطة Kashiwazaki فى اليابان، فهى أول محطة يتم تشغيلها من الجيل الثالث، وهى ذات قدرة كهربية مقدارها1356 ميجاوات، وهى من نوع الماء الخفيف المغلى Advanced Boiling Water Reactor-ABWR.
التطوير الذى ادخل على تصميم المفاعلات النووية، هو فى مجالات تكنولوجيا الوقود، والكفاءة الحرارية، والبناء بنظام تركيب الوحدات سابقة التجهيز Modular، وأنظمة الأمان (ولا سيما استخدام الأنظمة السلببية Passive، بدلا من الأنظمة الإيجابية Active)، وكذا التصميم القياسى الموحد.
وقد أسس تصميم الجيل الثالث من المفاعلات على الملامح الرئيسية التالية:
تصميم قياسى موحد لكل نوع من المفاعلات، للإسراع وتسهيل عمليات إستخراج التراخيص، والتى بدورها تؤدى ايضا الى خفض تكلفة رأس المال وتقليل وقت البناء،
بناء تصميمى بسيط وأكثر متانة، يتيح سهولة التشغيل والصيانة، وتقليل مشاكل التشغيل،
إتاحية عالية، وزيادة عمر المحطة الى 60 عام،
تقليل فرص حدوث حوادث إنصهار قلب المفاعل 1x10-5،
فترة سماح كبيرة لتشغيل المحطة تحت السيطرة الآلية، لمدة 72 ساعة فى الفترة التى تلى إيقاف تشغيل المحطة، بحيث لا تحتاج الى تدخل المشغل،
تأثير ضئيل على البيئة،
مقاومة الأضرار الجسيمة، والتى من شأنها أن تسمح بإنتشار المواد المشعة جراء أصطدام الطائرات بالوعاء الحاوى،
ارتفاع معدلات احتراق الوقود النووى، مما يتيح استخدام الوقود بفاعلية أكثر، وتقليل كمية النفايات.
من أهم النقاط المضافة للجيل الثالث ، هو إضافة الحلول التكنولوجية المتمثلة فى استخدام نظم الأمان السلبية والتى لها تأثير إيجابى على آمان المحطة النووية. هذه الحلول السلبية تعمل ذاتيا، ولا تستخدم أى تحكم ايجابى (يعمل بالطاقة الكهربية أو الميكانيكية) أو تدخل من المشغل، وذلك من أجل زيادة الأمان، والنظم السلبية تستخدم الخواص (الظواهر) الطبيعية مثل الجاذبية الأرضية والمواد المقاومة لدرجات حرارة عالية، وكذا انتقال الحرارة بالحمل الحرارى الطبيعى.
مفاعلات الجيل الثالث من مفاعلات الماء الخفيف المضغوط والمغلى، يتم تسويقها حاليا فى السوق العالمى من خلال ستة مصادر وهى :
شركة "آريفا" الفرنسية Areva، لديها المفاعل .EPR
شركة وستنجهاوس الأمريكية، لديها المفاعل AP-1000.
شركة جنرال اليكتريك الأمريكية مع شركة هيتاشى اليابانية، لديها المفاعل .ABWR
شركة KEPCO الكورية الجنوبية، لديها المفاعل APR-1400.
شركة روس آتوم Rosatom الروسية، لديها المفاعل VVER-1000 .
شركة CGNPG الصينية، لديهم المفاعل ACPR-1000.
المفاعل EPR من شركة أريفا الفرنسية، وحاليا يوجد مفاعل تحت الإنشاء فى محطة Olkiluoto بفنلندا (بداية الإنشاء يوليو 2005، وذات قدرة كهربية صافى 1600 ميجاوات)، وآخر تحت الإنشاء فى محطة Flamanville بفرنسا (بداية الإنشاء ديسمبر 2007، وذات قدرة كهربية صافى 1630 ميجاوات)، ويوجد مفاعلين تحت الإنشاء فى محطة Taishan بالصين (بداية الإنشاءات أكتوبر 2009 وأبريل 2010، وذات قدرة كهربية صافى للمفاعل الواحد 1660 ميجاوات)، وهذا النوع من المفاعلات هو الوحيد من المفاعلات النووية الذى تم اعتماده فى المملكة المتحدة، ليتم بنائه فى محطة Hinkley Point (التعاقد تم على مفاعلين قدرة كهربية صافى للمفاعل الواحد 1660ميجاوات).
المفاعل AP-1000، من شركة وستنجهاوس الأمريكية، قدرة كهربية صافى 1117 ميجاوات، حاليا يوجد أربع مفاعلات تحت الإنشاء فى الصين، منهم مفاعلين فى محطة Sanmen (بداية الإنشاءات أبريل 2009 وديسمبر 2009،)، ومفاعلين فى محطة Haiyang (بداية الإنشاءات سبتمبر 2009 ويونيو 2009،) ، ويوجد أربع مفاعلات تحت الإنشاء فى الولايات المتحدة، حيث يوجد مفاعلين فى محطة Vogtle (بداية الإنشاءات فى مارس 2013 ونوفمبر 2013،)، ومفاعلين فى محطة Summer (بداية الإنشاءات فى مارس 2013 ونوفمبر 2013،).
المفاعل ABWR، من شركة جنرال اليكتريك الأمريكية مع شركة هيتاشى اليابانية، ذات قدرة كهربية 1350 ميجاوات، حاليا يوجد مفاعلين فى التشغيل منذ 1996، فى محطة Kashiwazaki فى اليابان، ويوجد مفاعل فى التشغيل منذ مارس 2006، فى محطة Shika فى اليابان، ومفاعل فى التشغيل منذ أبريل 2004، فى محطة Hamaoka اليابانية، ويوجد مفاعل تحت الإنشاء فى محطة Shimane فى اليابان منذ عام 2007، ويوجد مفاعلين تحت الإنشاء فى تايوان فى محطة Lungmen، منذ عام 1997، ويوجد ثلاث مفاعلات تحت الإنشاء منذ عام 2010 فى اليابان فى محطة Higashidori، ومفاعل تحت الإنشاء منذ عام 2010 فى اليابان فى محطة Ōma ، وهناك مخطط لإنشاء مفاعلين فى محطة South Texas ، فى الولايات المتحدة.
المفاعل APR-1400، من شركة KEPCO الكورية الجنوبية، ذات قدرة كهربية 1345 ميجاوات، وهو أول مفاعلين بدأ بنائهم فى الدول العربية فى دولة الإمارات، بداية الإنشاءات كانت عام 2013، ويوجد ثلاث مفاعلات تحت الإنشاء فى محطة Shin-Kori الكورية الجنوبية، منذ عام 2008 و 2009 و 2014، ويوجد مفاعلين تحت الإنشاء فى محطة Shin-Hanul الكورية الجنوبية، منذ عام 2012 و 2013.
المفاعلات الروسية VVER-1000، والتى تندرج تحت الجيل الثالث، سبق لنا وأن قمنا بإستعراض لهذه المفاعلات فى مقالة تحت عنوان - روسيا وتكنولوجيا الطاقة النووية (4).
المفاعل ACPR-1000، من شركة CGNPG الصينية، كان بداية ظهوره فى نوفمبر 2011، وحاليا يوجد مفاعلين تحت الإنشاء فى محطة Yangjiang الصينية، منذ سبتمبر وديسمبر عام 2013.
الجيل الثالث والجيل الثالث "+" من المفاعلات النووية، ستظل تهيمن وتسيطر على السوق العالمى لإنشاء وتشغيل محطات الطاقة النووية خلال السنوات الأربعين القادمة.
دول "أمريكا/اليابان" و"روسيا" و"فرنسا" و"الصين" و"كوريا الجنوبية" و"الهند" و"كندا"، هم الدول الفاعلة والرئيسية فى مجال تكنولوجيا محطات الطاقة النووية، ولتحسين وتقوية ثقافة الآمان والضمانات، سوف فدول العالم فى احتياج الى زيادة التعاون بين هذه الدول.
لتلبية احتياجات زيادة عدد السكان واحتياجات التنمية العالمية، فإن متطلبات الطاقة من المحطات النووية تقدر بحوالى 850 جيجاوات حتى عام 2050، ومن المتوقع أن يزداد الطلب لإستخدام اليورانيوم والثوريوم فى تشغيل محطات الطاقة النووية.
أشكركم لحسن متابعتكم، والى ان نلتقى فى مقالة جديدة أترككم فى رعاية الله وأمنه،،،