الصين تعتزم بناء مفاعل الثوريوم بالملح المنصهر في عام 2025

بعد توقف دام نصف قرن عاد الثوريوم إلى الخطوط الأمامية لأبحاث الطاقة النووية كمصدر للوقود. وفي عام 2025، تخطط الصين للبدء في بناء مفاعل تجريبي يعمل بالملح المنصهر المعتمد على الثوريوم في صحراء جوبي.

ومن المقرر أن يبدأ تشغيل مشروع المفاعل بقدرة 10 ميجاوات، الذي يديره معهد شنغهاي للفيزياء التطبيقية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، بحلول عام 2030، وفقًا لتقرير التأثير البيئي الصادر عن الأكاديمية في أكتوبر. يتبع المشروع نسخة تجريبية بقدرة 2 ميجاوات تم الانتهاء منها في عام 2021 وتم تشغيلها منذ ذلك الحين.

إن الجهود التي تبذلها الصين تضعها في طليعة مفاعلات توليد الوقود المعتمدة على الثوريوم، ومفاعلات الملح المنصهر. وتقوم العديد من الشركات في أماكن أخرى من العالم بتطوير خطط لهذا النوع من الوقود أو المفاعلات، ولكن لم تقم أي منها بتشغيلها بعد. قبل المشروع التجريبي الصيني، كان آخر مفاعل ملح مصهور قيد التشغيل هو تجربة مفاعل الملح المصهور التابع لمختبر أوك ريدج الوطني، والذي كان يعمل باليورانيوم. تم إغلاقه في عام 1969.

الثوريوم 232، الموجود في الصخور النارية والرمال المعدنية الثقيلة، أكثر وفرة على الأرض من النظير الشائع الاستخدام في الوقود النووي، اليورانيوم 235. لكن هذا المعدن الضعيف الإشعاع لا ينشطر بشكل مباشر، ولا يمكن أن يتعرض للانشطار، وهو انقسام النوى الذرية التي تنتج الطاقة. لذلك يجب أولاً أن يتم تحويله إلى اليورانيوم 233 القابل للانشطار. وهذا ممكن من الناحية الفنية، ولكن ما إذا كان اقتصاديًا وعمليًا هو أمر أقل وضوحًا.

تقدم مفاعل الثوريوم الصيني

تكمن جاذبية الثوريوم في قدرته على المساعدة في تحقيق الاكتفاء الذاتي من الطاقة عن طريق تقليل الاعتماد على اليورانيوم، خاصة بالنسبة لدول مثل الهند التي تمتلك احتياطيات هائلة من الثوريوم. لكن الصين قد تحصل عليه بطريقة مختلفة: فالعنصر عبارة عن نفايات ناتجة عن صناعة تعدين التربة النادرة الضخمة في الصين. ومن شأن تسخيرها أن يوفر إمدادات لا تنضب عمليا من الوقود. ووفقا لوكالة أنباء شينخوا التي تديرها الدولة، فإن مقاطعة قانسو الصينية لديها بالفعل تطبيقات بحرية وجوية في الاعتبار لإمدادات الطاقة المستقبلية هذه.

توجد تفاصيل فنية قليلة عن مفاعل الصين، ولم تستجب شركة SINAP لها IEEE الطيفطلبات للحصول على المعلومات. ويذكر تقرير الأثر البيئي الصادر عن الأكاديمية الصينية للعلوم أن قلب مفاعل الملح المصهور سيكون بارتفاع 3 أمتار وقطر 2.8 متر. وستعمل عند درجة حرارة 700 درجة مئوية، ويبلغ إنتاجها الحراري 60 ميجاوات، إلى جانب 10 ميجاوات من الكهرباء.

ويقول إن مفاعلات توليد الملح المصهور هي التصميمات الأكثر قابلية للتطبيق لوقود الثوريوم
تشارلز فورسبيرج، عالم نووي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. في هذا النوع من المفاعلات، يذوب فلوريد الثوريوم في الملح المنصهر في قلب المفاعل. ولتحويل الثوريوم-232 إلى وقود، يتم تشعيعه إلى الثوريوم-233، الذي يتحلل إلى مادة وسيطة، البروتكتينيوم-233، ثم إلى اليورانيوم-233، وهو مادة انشطارية. خلال عملية إنتاج الوقود هذه، تتم إزالة البروتكتينيوم من قلب المفاعل أثناء تحلله، ومن ثم يتم إعادته إلى القلب على شكل يورانيوم 233. ويحدث الانشطار، مما يؤدي إلى توليد الحرارة ومن ثم البخار، الذي يدفع التوربين لتوليد الكهرباء.

لكن العديد من التحديات تأتي مع استخدام الثوريوم. والأمر الأكبر هو التعامل مع خطر الانتشار. وعندما يتحول الثوريوم إلى اليورانيوم 233، يصبح قابلاً للاستخدام المباشر في الأسلحة النووية. يقول إدوين ليمان، مدير سلامة الطاقة النووية في اتحاد العلماء المهتمين في واشنطن العاصمة: “إنها ذات نوعية مماثلة للبلوتونيوم المفصول، وبالتالي فهي خطيرة للغاية”. إذا كان الوقود يدور داخل وخارج قلب المفاعل أثناء التشغيل، ويقول إن هذه الحركة تفتح طرقًا لسرقة اليورانيوم 233.

وقود الثوريوم يسحر قطاع الطاقة النووية

وتركز معظم المجموعات التي تعمل على تطوير مفاعلات الملح المنصهر على اليورانيوم أو مخاليط اليورانيوم كوقود، على الأقل في المدى القصير. تتعاون شركة ناتورا ريسورسيز وجامعة أبيلين كريستيان، وكلاهما في أبيلين بولاية تكساس، في إنشاء مفاعل بقدرة 1 ميجاوات يعمل بالملح المنصهر السائل، بعد حصولهما على تصريح بناء في سبتمبر من اللجنة التنظيمية النووية الأمريكية. تعمل شركة Kairos Power على تطوير مفاعل عالي الحرارة مبرد بالفلورايد والملح في أوك ريدج بولاية تينيسي، والذي سيستخدم وقود الجسيمات المتناحية ثلاثي البنية القائم على اليورانيوم (TRISO). ووقعت الشركة في أكتوبر صفقة مع جوجل لتوفير إجمالي 500 ميجاوات بحلول عام 2035 لتشغيل مراكز البيانات الخاصة بها.

لكن الصين ليست وحدها في تطلعاتها إلى الثوريوم. وقد أبدت اليابان والمملكة المتحدة والولايات المتحدة، بالإضافة إلى الهند، اهتماماً بالوقود عند نقطة أو أخرى. لا يبدو أن قضية الانتشار النووي تشكل عائقاً، وهناك طرق للتخفيف من المخاطر. على سبيل المثال، تهدف شركة كوبنهاجن أتوميكس الدنمركية حاليا إلى تطوير مفاعل يعمل بالملح المنصهر يعتمد على الثوريوم، ومن المقرر أن يتم تشغيله بقدرة 1 ميجاوات في عام 2026. وتخطط الشركة لإغلاقه باللحام حتى يتمكن اللصوص المحتملون من فتح مفاعل شديد الانفجار. النظام الإشعاعي للوصول إلى المواد الجاهزة للأسلحة. قامت شركة Clean Core Thorium Energy ومقرها شيكاغو بتطوير الثوريوم المخلوط واليورانيوم المخصب (بما في ذلك اليورانيوم عالي التخصيب منخفض التخصيب، أو HALEU)، والذي يقولون إنه لا يمكن استخدامه في سلاح. تم تصميم الوقود لمفاعلات الماء الثقيل.

ربما كانت العقبات السياسية والفنية قد أدت إلى تهميش أبحاث مفاعلات وقود الثوريوم والملح المنصهر إلى حد كبير على مدى العقود الخمسة الماضية، ولكن من المؤكد أن كلاهما قد عاد إلى طاولة الرسم.