من الفحم إلى الاندماج: علامة فارقة في الانتقال الطاقوي
تم اختيار محطة West Burton السابقة في نوتينغهامشير، التي احترقت فيها الفحم لتوليد الكهرباء من عام 1966 حتى إغلاقها في عام 2023، كموقع أول محطة لتوليد الطاقة بالاندماج النووي في المملكة المتحدة. يشير الإعلان إلى تحول محوري في برنامج Spherical Tokamak for Energy Production — المعروف باسم STEP — من مرحلة بحث وتصميم طويلة الأجل إلى التخطيط الفعلي للبناء.
أعلن اللورد Patrick Vallance، وزير الدولة للعلوم والبحث والابتكار بالمملكة المتحدة، عن تعيين شريك في البناء وبدء عملية إعادة تأهيل قدرها 200 مليون جنيه إسترليني (266 مليون دولار) لموقع West Burton — الاستثمار الأولي الذي سيحول موقع البنية التحتية الفحمية المخفي إلى منشأة أبحاث نووية عالمية المستوى ومرفق لتوليد الطاقة في المستقبل.
برنامج STEP
STEP هو جهد المملكة المتحدة الرئيسي لتطوير محطة اندماج نووي قابلة للتطبيق تجاريًا بحلول عام 2040 تقريبًا. على عكس مشروع ITER الدولي في فرنسا — الذي يهدف إلى إثبات الجدوى العلمية للاندماج النووي على توكاماك كبير — تم تصميم STEP بشكل صريح لإنتاج محطة طاقة نموذجية تولد صافي الكهرباء. إنها طموح هندسي وتجاري، وليس علميًا بحتًا.
يختلف تصميم توكاماك الكروي في قلب STEP عن هندسة توكاماك التقليدية المستخدمة في ITER. يتمتع توكاماك كروي بحجرة بلازما أكثر إحكاما وكروية بدلاً من شكل الكعكة الحلقي لتصميم تقليدي. تمتلك المملكة المتحدة خبرة عميقة في بحث توكاماك الكروي من خلال Culham Centre for Fusion Energy، الذي قام بتشغيل جهاز MAST Upgrade — وبرنامج STEP يستفيد مباشرة من هذه الخبرة.
لماذا West Burton؟
اختيار موقع محطة طاقة فحمية سابقة ليس من قبيل الصدفة. توفر مواقع توليد الطاقة الصناعية أصول البنية التحتية — اتصالات الشبكة الكهربائية وأنظمة تبريد المياه وإمكانية النقل الثقيل والعلاقات المجتمعية مع التوظيف في قطاع الطاقة — التي ستتطلب سنوات ورأسمال كبير لتأسيسها في موقع جديد. يعتبر الاتصال الموجود بشبكة National Grid الكهربائية بالجهد العالي في West Burton ذا قيمة خاصة؛ فربط محطة طاقة جديدة بالشبكة مهمة لوجستية وتنظيمية كبرى يبسطها موقع West Burton بشكل كبير.
البعد الرمزي مهم أيضًا. كان الفحم أساس الطاقة للثورة الصناعية، وتقوم بريطانيا بإيقاف محطات الفحم بشكل منهجي كجزء من التزاماتها بتحقيق صافي انبعاثات صفرية. إن وضع طاقة الاندماج على موقع فحمي سابق ينشئ سردية من التسلسل الطاقوي التي اعتمدتها الحكومة وبرنامج STEP بشكل متعمد.
الجدول الزمني للاندماج النووي
الهدف المتمثل في توليد طاقة اندماج تجاري بحلول عام 2040 طموح وفقًا لمعايير تطوير البنية التحتية الطاقوية واسعة النطاق. تتمتع محطات الانشطار النووي بجداول زمنية بناء نموذجية تتراوح بين 10 و 15 سنة من الموافقة إلى التوليد الأول للطاقة، وتعرض الاندماج تحديات هندسية إضافية — التحكم بالبلازما وتربية التريتيوم والمواد التي يمكن أن تتحمل قصف نيوتروني مكثف — التي لا تواجهها محطات الانشطار.
يلاحظ النقاد المتعلقون بهدف عام 2040 أن الاندماج النووي وصف تاريخيًا بأنه على مسافة 30 سنة في الـ 70 سنة الماضية. يجادل المؤيدون بأن العقد الماضي شهد المزيد من التقدم في علوم وهندسة الاندماج النووي أكثر من الأربعة السابقة، مدفوعة بالتقدم في تكنولوجيا المغناطيسات فائقة التوصيل ذات درجة الحرارة العالية التي تتيح تصاميم توكاماك أكثر إحكاما وقوة.
المنافسة العالمية
المملكة المتحدة ليست وحدها في السعي للاندماج النووي وفق جدول زمني معجل. تستهدف الولايات المتحدة والصين وكوريا الجنوبية وعدة شركات اندماج خاصة — بما في ذلك Commonwealth Fusion Systems و TAE Technologies و Helion Energy — جميعها توليد طاقة اندماج تجاري على جداول زمنية بين عام 2030 و 2045. يوفر برنامج STEP للمملكة المتحدة دخول يدعمه الحكومة يتسم بمصداقية في ما يصبح سباقًا عالميًا للاندماج النووي يتمتع بأبعاد أمنية طاقوية وتطور اقتصادي.
تم إعداد هذا المقال بناءً على تقارير من Interesting Engineering. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on interestingengineering.com