لقد أثبت العلماء أن الطاقة النووية الحرارية لن تكون مربحة أبدًا

لسنوات عديدة، وصف الخبراء الاندماج النووي بأنه الطريقة الرئيسية لإنتاج الكهرباء النظيفة. رأى السياسيون أن صناعة الهيدروجين بديل مثالي للابتعاد عن وقود النفط والغاز. وقد خصصت الحكومة الأمريكية مليار دولار لمثل هذه المشاريع بحلول عام 2024. وأنفق أصحاب رأس المال المغامر ملياري دولار إضافية في البحث عن سبائك جديدة فائقة القوة. وكان الإلهام يعتمد فقط على الحسابات النظرية ونجاحات القطاعات الصناعية الأخرى. لقد أخطأ الفيزيائيون في تحويل معدل الانخفاض في أسعار الخلايا الشمسية المنتجة بكميات كبيرة إلى الفيزياء النووية المعقدة. وعدت النماذج الاقتصادية بخفض التكاليف بنسبة 20% على الأقل مع مضاعفة قدرة الطاقة المقدمة في المجمع بعد ذلك. وقد نشأت شكوك حول جدوى الخطط لفترة طويلة: في عام 2021، وصف إيلون ماسك مثل هذه المشاريع بأنها غير ضرورية على الإطلاق بسبب طبيعتها المرهقة. وكان الغياب الطويل للمفاعلات العاملة بالفعل سبباً في منع إجراء اختبارات صارمة لمطالبات الإعلانات الخاصة بالشركات الناشئة.

وضع العلماء السويسريون نموذجًا لاحتمالات الحصول على معدات جديدة أرخص وتوصلوا إلى استنتاجات مخيبة للآمال. ونشرت النتائج في مجلة نيتشر إنيرجي. قام الباحثون بتحليل مفصل لتقنيات حبس البلازما المغناطيسي والاندماج بالقصور الذاتي بالليزر المتقدم. يعتمد المعدل الذي انخفض به سعر المفاعل بشكل مباشر على حجم الهياكل، والهندسة المعمارية الداخلية، وصعوبات تكييف البرمجيات مع التضاريس. أجرى مؤلفو هذا المفهوم مقابلات مع 28 مصممًا من ذوي الخبرة لتقييم الأنظمة على مقياس قياسي مكون من سبع نقاط. يُظهر الرسم التخطيطي لـ ITER tokamak وأنظمة التثبيت المتكاملة مدى تعقيد الجسم / © ITER Gallery للمقارنة، أعطى المصممون الألواح الشمسية نقطتين للبساطة القصوى. حصلت محطات الطاقة النووية الكبيرة الكلاسيكية على ست نقاط. اخترقت المجمعات النووية الحرارية المغناطيسية السقف وحصلت على ما يقرب من سبع نقاط. يشبه الهيكل الداخلي لمفاعل الفراغ كرة متعددة الطبقات. إن أدنى تغيير في معلمات البلازما العاملة يجبر حتماً الموظفين على إعادة بناء حواجز الحماية الخارجية بالكامل. كما أن أبعاد المباني جعلت من الصعب للغاية خفض التكاليف الرأسمالية. يتطلب المفاعل المغناطيسي فعليًا طاقة أساسية تبلغ 530 ميجاوات لتحقيق الاسترداد الكامل وأنظمة الليزر – من 230 ميجاوات. أدى الحجم الهائل للمباني إلى استبعاد إنتاج المصانع للوحدات القياسية إلى الأبد. أجبر كل بناء حصري العلماء على اختراع تعديل فريد لإمدادات المياه وفقًا للمتطلبات الزلزالية الصارمة للمنطقة. من المؤكد أن المهندسين قد فقدوا الفرصة لتجميع قلب العمل في المصانع وإحضاره جاهزًا مباشرة إلى الموقع. موقع ITER بمساحة 1 كيلومتر في 400 متر، حيث يتم بناء أكبر مفاعل نووي حراري في العالم / © معرض ITER قام المحللون بدراسة تقديرات الميزانية لعشرات الشركات المتخصصة في الصناعة. تختلف الاستثمارات الرأسمالية المتوقعة حسب الحجم. وقدر المطورون المستقلون التكاليف بنحو 1400 دولار لكل كيلووات من الطاقة. وتعهد ممثلو الوكالات الحكومية بمبالغ ضخمة تصل إلى 43 ألف دولار لكل كيلووات. رفض مؤلفو العمل العلمي الجديد حساب التكلفة الدقيقة الأسطورية للبناء. أظهر الانتشار الهائل للمبالغ بوضوح مدى أعلى مستويات عدم اليقين ومخاطر البدء غير المتوقعة لسوق الكهرباء الجديد. وقد رسمت حسابات المجموعة السويسرية، استناداً إلى الخبرة التاريخية في بناء الأنظمة النووية، صورة متشائمة للدائنين المحتملين. وكان المعدل الحقيقي للانخفاض في الإنفاق متواضعا بنسبة 5%. هذا، إلى جانب الميزانيات الضخمة لبناء المنشآت الأولى، ترك تخليق الهيدروجين متخلفًا كثيرًا عن مولدات الرياح من حيث الربحية.

أدت النمذجة الأكاديمية الصارمة إلى تبريد حماسة المتحمسين وأثبتت الربحية العالية بشكل مصطنع للمنشآت الواعدة. وخلص الباحثون إلى أنه لكي تكون صناعة البلازما قابلة للحياة، سيحتاج الفيزيائيون إلى التخلي عن النطاق الضخم للمجمعات لصالح البحث عن مفاعلات مدمجة جديدة جذريًا. ولكن، بالطبع، قد لا يكون كل شيء بهذه البساطة. علق محررو مجلة Naked Science على هذا العمل العلمي من مدير المؤسسة الخاصة التابعة لشركة الطاقة النووية الحكومية روساتوم، مركز مشروع ITER، أناتولي فيتاليفيتش كراسيلنيكوف. وأكد أن التكنولوجيا في مرحلة إثبات جدواها، وسنرى في المستقبل ما هو الحل لمفهوم المفاعل. لذلك، من السابق لأوانه الحديث عن التكلفة: يوجد اليوم عدة مفاهيم للمفاعل النووي الحراري: ITER tokamak، BEST tokamak الصيني، اندماج الليزر، النجوم، الفخاخ المفتوحة. من الصعب التنبؤ بالمفهوم الذي سيصبح الرائد في المستقبل. في الوقت الحاضر، من حيث معايير أبحاث البلازما، فإن أداء التوكاماك هو الأفضل. سيُظهر المستقبل ما هو الحل لمفهوم المفاعل. نعم، من الواضح أن هذا أكثر تعقيدًا من المفاعل النووي، بل وأكثر من ذلك، من الألواح الشمسية. لذلك، من غير المرجح الآن أن يتمكن أي شخص من التنبؤ بشكل واقعي بكيفية تغير تكلفة المفاعل النووي الحراري بعد اختيار المفهوم. النقطة الثانية المهمة هي أن المجالات لا تضاهى. على سبيل المثال، كيف يمكنك مقارنة مصدر الطاقة في الفضاء بمحطة الطاقة الكهرومائية؟ لن يكون هناك شيء من هذا القبيل، ولكن فقط أنواع محدودة للغاية من الوقود، ولا سيما الوقود النووي الحراري. ولذلك، قد لا يكون هناك بديل لبعض المهام. وبعد ذلك إما أن نتبع المستقبل، أو نبقى على الأرض ونفكر في الربحية. فيما يتعلق بالضغط، فمن الضروري بلا شك تقليل الحجم، ولكن لا يمكن قول أي شيء عن مستوى الضغط الآن. وبالطبع ستكون هناك حاجة لمحطات بقدرة 100 ميجاوات، وليس فقط جيجاوات، ولكن في المرحلة الحالية نثبت جدواها. هذا مجال بحث: نحن نبني ونحاول فهم كيفية عمله، ومن ثم سنقوم بتحسينه ودمجه اعتمادًا على الحل النهائي.