شركة أمريكية تجري اختباراً عالي الحرارة لمفاعل نووي دقيق بقدرة 250 كيلوواط بدون مضخات في ولاية يوتا

يجري مطور الطاقة النووية المتقدمة NuCube Energy جولة جديدة من التجارب غير النووية لتقنيته الخاصة بالمفاعلات المبنية في المصانع في ولاية يوتا. وتتعاون الشركة مع علماء في مختبر سان رافائيل للطاقة وجامعة برايغن يونغ، باستخدام التسخين الكهربائي لمحاكاة ظروف التشغيل داخل نظام الانشطار الدقيق NuSun المخطط له. وتتركز هذه التجارب مباشرة على ما إذا كان بإمكان الطاقة النووية المعيارية الصغيرة تحقيق إزالة الكربون من عمليات الإنتاج كثيفة الاستهلاك للطاقة. وتعتمد معظم محطات الطاقة النووية التجارية على مضخات نشطة وخزانات ضخمة لإدارة درجة حرارة القلب. وفي حال تعطل الأجزاء الميكانيكية أو انقطاع الكهرباء، قد يتوقف تدفق المبرد بسرعة.

تصميم مبتكر لمفاعل نووي بدون مضخات

تتبنى NuCube نهجاً مختلفاً جذرياً، حيث تشغل مفاعلاً صلباً مبرداً بالكامل بأنابيب حرارية محكمة الإغلاق. وتنقل هذه الأنابيب المعدنية المغلقة الحرارة بعيداً عن القلب عبر مبادئ فيزيائية أساسية، مما يلغي الحاجة إلى مضخات ميكانيكية، وأوعية ضغط كبيرة، وشبكات أنابيب معقدة. والنتيجة هي تصميم آمن يمنع انصهار الوقود عبر مبادئ فيزيائية أساسية، ويقلل بشكل كبير من تكاليف التصنيع والعقبات التنظيمية.

ولإثبات قدرة القلب على تزويد مصنع فعلي بالطاقة، يستخدم الباحثون فرناً حثياً مطوراً بقدرة 250 كيلوواط. ويمكن لهذا الجهاز الكهربائي توليد حرارة شديدة وقابلة للتحكم دون الحاجة إلى وقود مشع. وبفضل هذا الإعداد غير النووي، يمكن للفنيين اختبار أجهزة تحويل الطاقة الحساسة بأمان تحت ضغوط تشغيل واقعية. وتوفر هذه المنصة للمهندسين بيئة منخفضة المخاطر لمراقبة انتقال الحرارة، إلى أن يتم تحميل أي مواد نووية نشطة في الوحدات التجارية. وتشمل الأهداف الرئيسية للتجارب في يوتا تخليق الهيدروجين النظيف والإنتاج الكيميائي. وكلا المجالين يتطلب كميات كبيرة من الحرارة العالية المستمرة، التي يصعب على مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح أو الطاقة الشمسية توفيرها بمفردها.

تطبيقات عملية لمنصة الاختبار

سيختبر الفريق أيضاً توربينات توليد طاقة مدمجة تعمل بدورة برايتون باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج. ويستخرج هذا النظام المتقدم كهرباء من الطاقة الحرارية تفوق بكثير الدوائر البخارية التقليدية، مما يجعل التركيب ككل أكثر كفاءة. ويرتبط هذا الاختبار المحلي مباشرة بأبحاث عبر الحدود. فقد تعاونت NuCube سابقاً مع المختبرات النووية الكندية لدراسة تحمل الأنابيب الحرارية للإجهاد في درجات حرارة تتجاوز 900°م (1,652°ف). وستغذي النماذج الحسابية المحدثة مباشرة بالنتائج الفعلية المكتسبة في يوتا. وستبني هذه البيانات مجتمعة القضية التقنية للأمان التي تحتاجها الهيئات التنظيمية قبل ترخيص الوحدات التجارية للاستخدام العام الواسع.

وصف الرئيس التنفيذي Cristian Rabiti المشروع بأنه عمل أساسي مهم لدفع الطاقة النووية عالية الحرارة نحو التطبيق العملي. وقال: "يسعدنا توسيع تعاوننا مع USREL و BYU، لتعزيز البنية التحتية اللازمة لإظهار كيف يمكن لتقنية مفاعل NuCube عالي الحرارة تلبية احتياجات الطاقة الواقعية". واختتم Rabiti قائلاً: "ستتيح منصة الاختبار الجديدة في USREL التحقق الفعال من تحويل الطاقة والتطبيقات الحرارية الصناعية، مما يدعم اتجاهنا نحو النشر التجاري للكهرباء والطاقة الحرارية الموثوقة والخالية من الكربون".

تمثل أنشطة الاختبار الحالية الخطوة التشغيلية التالية للاتفاقية الرسمية الموقعة في مايو 2025 مع مكتب تطوير الطاقة في ولاية يوتا. وتضع هذه الاتفاقية إطاراً لاستكشاف وضع مفاعل توفره NuCube في موقع سان رافائيل. وتهدف الشراكة إلى نقل التصميم المعياري من المحاكاة إلى الشبكة الكهربائية الأمريكية.

تأثير التكنولوجيا النووية بدون مضخات على مستقبل الطاقة

تمثل تقنية المفاعل النووي الدقيق بدون مضخات من NuCube Energy تحولاً مهماً في صناعة الطاقة النووية، حيث تعزز السلامة وتخفض التكاليف من خلال إلغاء الاعتماد على أنظمة التبريد التقليدية. ولا تستطيع هذه التقنية الجديدة تلبية احتياجات الطاقة الحالية فحسب، بل ستلعب أيضاً دوراً محورياً في مجالات تتطلب حرارة عالية مثل تخليق الهيدروجين النظيف والإنتاج الكيميائي. ومع تزايد الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة، سيعزز نجاح هذه التقنية أهمية الطاقة النووية في مزيج الطاقة المستقبلي، ويمهد الطريق لتحقيق هدف الكهرباء الخالية من الكربون.