تقدمت الأبحاث الجارية في تحويل الطاقة النووية على نطاق صغير لزيادة الأمان بشكل كبير مع تطوير مفاعلات مبردة بالصوديوم وتكنولوجيا الملح المصهور النووية.

 

 

في حين أن التكنولوجيا ممكنة التنفيذ ، لا تزال هناك حاجة للتفاوض للحصول على المرور عبر العديد من القنوات والموانئ على الصعيد الدولي.

مقدمة

يعود تاريخ دفع السفن النووية إلى منتصف الخمسينيات من القرن الماضي عندما طورت الولايات المتحدة الغواصة نوتيلوس . بحلول أواخر عام 1959، استجاب الاتحاد السوفيتي لتحدي الدفع النووي بإطلاق كاسحة الجليد لينين. 

 

منذ ذلك الوقت، تم ربط جميع السفن البحرية التي تعمل بالطاقة النووية بشكل مباشر أو غير مباشر بجيش أو بحرية وطنية. تقدم التطورات الحديثة في التكنولوجيا النووية إمكانية لتطبيق الدفع التجاري.

 

ودفعت المخاوف البيئية بشأن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في القطاع البحري إلى البحث والتطوير في العديد من أنواع الوقود البديلة وتقنيات دفع السفن.

 

بينما تحافظ أنواع الوقود البديلة مثل غاز البترول المسال ووقود الميثانول على تشغيل محركات الاحتراق الداخلي ، فإن أنواع الوقود الأخرى مثل الهيدروجين والأمونيا المعاد معالجتها تحافظ على تشغيل خلايا الوقود التي تنتج الكهرباء.

 

بعض إصدارات الجيل الجديد من الطاقة النووية صغيرة الحجم تحل مشكلة مفاعلات التبريد بالماء عالي الضغط أو غاز الهليوم عالي الضغط. يعتمد القبول الواسع النطاق للسفن التجارية التي تعمل بالطاقة النووية على طمأنة السكان بأمان أكبر للتكنولوجيا النووية المعاصرة.

مخاوف نووية

أثارت الحوادث النووية مثل فوكوشيما "اليابان" وثري مايل آيلاند "الولايات المتحدة" وتشرنوبيل "الاتحاد السوفياتي - روسيا" وتخزين قضبان الوقود النووي شبه المستهلك معارضة عامة لتوسيع الطاقة النووية. بينما يتم تبريد المفاعلات النووية التقليدية بالماء، فإن غاز الهليوم الذي يتم ضخه عند ضغط عالٍ يبرد بعض المفاعلات الحديثة ذات درجة الحرارة العالية.

وحسبما ذكر موقع "The Maritime Executive" فإن الإخفاقات الهيكلية في المفاعلات عالية الضغط المبردة بالماء أو المبردة بالغاز لها آثار كارثية.

تعمل التطورات الأخيرة على حل مشكلة الضغط عن طريق تبريد المفاعل بمعدن سائل يذوب تحت 210 درجة فهرنهايت "98 درجة مئوية" ويبقى سائلاً عند 1470 درجة فهرنهايت "800 درجة مئوية" أثناء الضغط الجوي.

 

 

تتضمن التكنولوجيا النووية الفريدة الأخرى إضافة مادة نووية إلى الملح المصهور ، والذي يحل أيضًا المخاوف بشأن تبريد المفاعلات النووية بالبخار أو الغاز عالي الضغط. تصبح المادة النووية الملحية سائلة عند حوالي 750 درجة فهرنهايت "400 درجة مئوية" وتكون صلبة أقل من درجة الحرارة هذه. بعض التقنيات النووية المتطورة بما في ذلك أنواع الملح المصهور قادرة على إعادة معالجة الوقود النووي شبه المستهلك.

 

أي تمزق في المفاعل النووي الملح المصهور سيؤدي إلى انخفاض في درجة الحرارة وتصلب الوقود النووي الملح المصهور ، مما يعزز سلامته وملاءمته لدفع السفن التجارية.

 

كفاءة تحويل الطاقة

 

يتطلب إنتاج الهيدروجين الأخضر طاقة كهربائية لتحقيق التحليل الكهربائي ، وفصل الهيدروجين عن الأكسجين بنسبة 65 في المائة إلى 75 في المائة من كفاءة التحويل. تقوم خلايا وقود الأكسيد الصلب بتحويل الهيدروجين إلى طاقة كهربائية بكفاءة 55٪ إلى 65٪، مع كفاءة تحويل الطاقة الإجمالية من الكهرباء إلى الكهرباء بحوالي 45٪ إلى 50٪. يمكن لمحطة الطاقة النووية أن تنتج طاقة كهربائية بكفاءة 36 في المائة من قضيب الوقود إلى خط النقل، مما ينتج عنه كفاءة إجمالية تبلغ 18 في المائة من محطة الطاقة عبر الهيدروجين وخلية الوقود إلى مروحة السفينة.

 

يمكن استخدام الطاقة النووية بشكل غير مباشر لإنتاج الأمونيا والميثانول، مع خسائر في كفاءة تحويل الطاقة.

 

يؤدي توليد الطاقة النووية المباشر على متن سفينة إلى تجاوز الفاقد في الكفاءة في إنتاج أي من الهيدروجين أو الأمونيا أو الميثانول.

 

في حين أن حرارة العادم منخفضة الدرجة من محطة الطاقة النووية الأرضية يمكن أن تسهم في إنتاج الميثانول، إلا أن الطاقة مطلوبة لزراعة وحصاد المحاصيل اللازمة لإنتاج الميثانول، يسمح الاستخدام المباشر للطاقة النووية لدفع السفن التجارية باستخدام الأراضي الصالحة للزراعة لإنتاج الغذاء لإطعام السكان، بدلاً من زراعة المحاصيل لإنتاج الوقود الحيوي. على مدار العمر التشغيلي للسفينة، سيكون هناك احتمال أن تكون تكلفة السفينة التي تعمل بالطاقة النووية تنافسية مقابل التقنيات الأخرى الخالية من الكربون.

 

الموانئ وقناة السويس

 

دفعت الضغوط العامة والمخاوف بشأن السلامة العديد من المدن الساحلية على الصعيد الدولي إلى حظر دخول السفن التي تعمل بالطاقة النووية إلى الموانئ.

 

في الوقت الحالي، تمنع هيئة قناة السويس السفن التي تعمل بالطاقة النووية من الإبحار عبر قناة السويس.

ولم تسمح هيئة قناة السويس لسفينة تعمل بالطاقة النووية بالمرور عبر القناة إلا في حالات نادرة جدًا وبفضل المفاوضات الحكومية الدولية. قد يؤدي التهديد بحدوث انهيار على متن سفينة طاقة نووية أثناء الإبحار عبر القناة إلى إغلاق القناة وخسارة هائلة في إيرادات هيئة القناة.

سفن السحب

تسمح هيئة قناة السويس للسفن المقطوعة بالمرور عبر القناة.

 

وعادة ما يكون هناك بعض الإخطار المسبق والتفاوض عندما تسحب سفينة صغيرة مثل القاطرة سفينة كبيرة عبر القناة.

وفي بعض الأحيان، تقوم سفينة كبيرة بقطر سفينة أصغر بكثير عبر القناة وتوفر هذه السابقة أساساً محتملاً للنقاش والتفاوض في المستقبل مع هيئة قناة السويس.

 

وقد ينطوي الاحتمال المستقبلي على سفينة صغيرة تولد طاقة كهربائية أثناء سحبها بواسطة سفينة أكبر بكثير تسحب كابل سحب يحمل أيضًا كبلات الطاقة الكهربائية المصاحبة.

 

يمكن إبطال مفاعل نووي الملح المصهور قبل وصول سفينة تعمل بالطاقة النووية إلى مداخل قناة السويس، وسيتم ربط سفينة المولدات الكهربائية المقطوعة بكل سفينة نووية معطلة عن طريق سحب كابل وكابلات طاقة مترابطة، مما يوفر طاقة دافعة والتحكم في الملاحة للسفينة الكبيرة.

 

وستدعم الطاقة الكهربائية من السفينة الصغيرة المقطوعة الدفع والتحكم في الملاحة للسفينة الكبيرة.

 

في حين أن هذه العملية ممكنة من الناحية الفنية، إلا أنها لم تعمل أبدًا عبر قناة السويس وستتطلب توجيهًا سياسيًا من هيئة قناة السويس.

 

طاقة البطارية المدمجة

 

هناك إمكانية لتكنولوجيا البطاريات للحفاظ على الدفع منخفض السرعة وملاحة السفن على طول 120 ميلاً من قناة السويس.

 

وستوفر نفس البطاريات دفعًا قصير المدى والتحكم في الملاحة عندما تصل السفن التجارية التي تعمل بالطاقة النووية إلى الموانئ التي تتطلب إلغاء تنشيط مفاعلات الملح المصهور على متن كل سفينة تجارية نووية وتغادرها.

 

بدلاً من ذلك، ستتصل سفن البطاريات القائمة على الموانئ عبر كابل السحب وكابلات الطاقة المترابطة لتوفير الطاقة الدافعة والملاحة للسفن التجارية الكبيرة التي تعمل بالطاقة النووية والتي تصل وتغادر مع مفاعلات الملح المصهور المعطلة.

 

ستحتاج سلطات الموانئ في العديد من الدول وهيئة قناة السويس إلى النظر في الاحتمال المستقبلي لوصول السفن التجارية العاملة بالطاقة النووية إلى الميناء والمطالبة بالعبور عبر قناة السويس.

 

ستحتاج كل من سلطات الموانئ وهيئة قناة السويس إلى التأكد من الأمان النسبي للتكنولوجيا النووية ذات الملح المصهور مقارنة بالتكنولوجيا النووية السابقة. من المرجح أن تواجه جميع السلطات ضغوطًا عامة لضمان السلامة في الموانئ وعلى طول قناة السويس.

 

ستحتاج شركات الشحن التي تفكر في مستقبل سفن الحاويات الضخمة التي تعمل بالطاقة النووية إلى التفاوض مع هيئة قناة السويس وسلطات الموانئ على الصعيد الدولي.

الاستنتاجات

الخطط جارية في كوريا الجنوبية لتطوير سفينة تجارية تعمل بمفاعل نووي ملح منصهر. إنه أحد خيارات التكنولوجيا حيث تنتقل صناعة الشحن الدولية إلى انبعاثات منخفضة الكربون وانبعاثات كربونية منخفضة.

من المحتمل أن يكون هناك نقاش مستقبلي مع هيئة قناة السويس فيما يتعلق بالسفن التجارية التي تعمل بالطاقة النووية والتي تحتاج إلى عبور بين البحر الأبيض المتوسط ​​والبحر الأحمر، وكذلك مناقشة مستقبلية مع سلطات الموانئ على الصعيد الدولي.