كسر عنق الزجاجة في الطاقة النووية: كيف يعيد تحويل الثوريوم إلى يورانيوم تشكيل أمن الطاقة العالمي

حققت الصين ما سعت إليه برامج الطاقة النووية الغربية لعقود—إثبات التحويل المستمر من الثوريوم إلى اليورانيوم في مفاعل ملح منصهر تشغيلي. يمثل هذا الإنجاز لحظة فاصلة في تكنولوجيا الطاقة النووية من الجيل القادم، وله تداعيات عميقة على الاستقلالية الطاقوية العالمية واستراتيجيات تقليل الكربون.

الاختراق التقني: ما الذي يميز هذا الأمر

نجح مفاعل الثوريوم الملحي التجريبي (TMSR)، الذي بناه معهد الفيزياء التطبيقية في شنغهاي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (SINAP) في صحراء جوبي، في التحقق من عملية تحويل الوقود التي تحول الثوريوم-232، وهو عنصر متوفر بكثرة، إلى يورانيوم-233—مادة قابلة للانشطار قادرة على استدامة الانشطار النووي. منذ تحقيقه الحرج التشغيلي في أكتوبر 2023، كان المفاعل يولد طاقة حرارية موثوقة ويُنتج في الوقت ذاته بيانات تجريبية تؤكد هذا التحول.

على عكس المفاعلات النووية التقليدية التي تعتمد على قضبان وقود اليورانيوم الصلبة، يستخدم TMSR وقودًا سائلًا معلقًا في ملح فلوريد منصهر. هذا التصميم ذو الوظيفتين يعمل كمصدر للوقود ووسيلة تبريد، مما يتيح تحميل الوقود بشكل مستمر دون إيقاف العمليات. ووفقًا لي تشينغنوان، نائب مدير معهد الفيزياء التطبيقية في سيناب، فإن هذا النهج يعزز بشكل كبير كفاءة الوقود مع تقليل إنتاج النفايات المشعة طويلة العمر بشكل كبير—معالجًا أحد أكثر المخاوف البيئية إلحاحًا في صناعة النووي.

لماذا يهم الثوريوم أكثر من أي وقت مضى

يرتكز الاختراق في المفاعل على دورة ذاتية الاستدامة: حيث يمتص الثوريوم النيوترونات داخل المفاعل نفسه ويتحول إلى يورانيوم-233، الذي يشارك بعد ذلك في سلسلة التفاعل الانشطارى. تعني عملية “الاحتراق أثناء التهجين” أن تجديد الوقود يحدث داخليًا، مما يلغي الحاجة إلى التصنيع الخارجي المكلف ويخلق إمكانات طاقة غير محدودة تقريبًا من حمولة ثوريوم واحدة.

بالنسبة للصين تحديدًا، تعالج هذه التقنية نقطة ضعف حاسمة في الطاقة. فالبلاد تستورد حاليًا أكثر من 80 بالمئة من يورانيومها، مما يعرض قطاعها النووي للتوترات الجيوسياسية وتقلبات أسعار السلع. بالمقابل، الثوريوم أكثر وفرة بكثير على الأراضي الصينية. وتقديرات محافظة تضع احتياطيات الصين من الثوريوم بين 1.3 و1.4 مليون طن، مع تركيزات في منجم بايان أوبو بمونغوليا الداخلية تكفي لتزويد البلاد بالطاقة لأكثر من ألف سنة.

المزايا المقارنة على البنية التحتية النووية التقليدية

المفاعلات الملحية من الجيل الرابع التي تعمل على دورة وقود الثوريوم تقدم مزايا متعددة من حيث السلامة والكفاءة. فهي تعمل تحت ضغط جوي بدلاً من الحاجة إلى حاويات ضغط عالية، وتستخدم أملاحًا كيميائية مستقرة تحبس المواد المشعة وتقلل بشكل كبير من مخاطر الانفجار والتسرب. يمثل هذا الهيكل المعماري المختلف تمامًا تحولًا نمطيًا عن تصاميم مفاعلات الماء الخفيف التي هيمنت على الطاقة النووية العالمية منذ خمسة عقود.

ويؤكد جدول التطوير نفسه قدرة الصين على التنفيذ. بدأ البناء في 2018، وحصل على موافقة وزارة البيئة للتشغيل في 2022، وحقق أول حرج في أكتوبر 2023، ووصل إلى القدرة التشغيلية الكاملة بحلول منتصف 2024، وأكمل أول تجربة تحميل وقود ثوريوم في العالم قبل نهاية العام. تدير الصين حاليًا أكثر من مفاعل نووي قيد الإنشاء من جميع الدول الأخرى مجتمعة، وتتقدم جداول البناء بسرعة تقارب ضعف وتيرة المنافسين الغربيين.

السياق الأوسع: لماذا يهم هذا لمستقبل الطاقة

بينما استكشفت الولايات المتحدة وفرنسا واليابان مفاهيم مفاعلات الثوريوم، لم ينجح أي منها في الانتقال من المرحلة التجريبية إلى التشغيل الفعلي. يمثل TMSR الصيني أول عرض مستدام ومُنتج للبيانات على مستوى العالم. هذا يضع الصين كقائد فعلي في مجال تكنولوجيا لطالما اعتبرها الغرب مستقبل أمن الطاقة، لكنه فشل مرارًا وتكرارًا في تجاريها.

أما الجانب الاقتصادي، فيعزز هذا المسار. على مدى الخمسين عامًا الماضية، ارتفعت تكاليف بناء المفاعلات النووية في الولايات المتحدة بشكل كبير، بينما خفضت الصين تكاليف البناء بنسبة تقارب النصف. يمنحها هذا الميزة من حيث التكلفة، إلى جانب التقدم التكنولوجي المستمر، فجوة متزايدة في تطوير البنية التحتية النووية بين الصين والدول الغربية.

بدأت الأكاديمية الصينية للعلوم برنامج TMSR في 2011 كجزء من استراتيجية وطنية شاملة لتطوير أنظمة طاقة مستدامة وتحقيق خفض انبعاثات الكربون. يمثل النجاح في تحويل الثوريوم إلى يورانيوم علامة نضوج لهذا الاستثمار الذي استمر عقدًا من الزمن في تكنولوجيا الانشطار المتقدمة، مع تطبيقات فورية لتوليد الطاقة وإمكانات طويلة الأمد للصناعات الحرارية والتأمين على الوقود عبر آسيا وخارجها.