تواجه صناعة الطاقة النووية في الولايات المتحدة تطورًا رئيسيًا آخر: أول مفاعل من الجيل الجديد طورته مؤسسة خاصة ويستخدم تكنولوجيا مفاعل الماء غير الخفيف، وقد حقق تشغيلًا حاسمًا في الولايات المتحدة لأول مرة منذ أكثر من 40 عامًا وأكمل المعلم المهم المتمثل في "الإشعال" في مختبر أيداهو الوطني. يمثل هذا المفاعل الاختباري الصغير، المسمى Antares Nuclear Mark-0، خطوة جديدة في تطوير الطاقة النووية الغربية. وهو أيضًا أحد المفاعلات المتقدمة الأولى التي تحقق أهداف الأهمية الحيوية في إطار "برنامج المفاعل التجريبي" التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.
وفقا للمقدمة، حقق المفاعل الصغير Mark-0 ما يسمى "الحرجية الأولية" أو "الحرجية التي تعمل بالطاقة الصفرية" في 4 يونيو 2026. وهذا يعني أنه يتم التحكم في المفاعل إلى الحد الأدنى من مستوى الطاقة الكافي للحفاظ على تفاعل متسلسل نووي، ليس لغرض توليد أو تصدير الطاقة الحرارية، ولكن للتحقق من صحة المعلمات الحرجة مثل نموذج الفيزياء الحسابية للمفاعل، والهندسة الأساسية، وأداء قضيب التحكم، والنيوترونات الأولية. السلوك، دون الحاجة إلى إنتاج طاقة حرارية كبيرة وتدفقات تبريد نشطة. ويشبه المطلعون على الصناعة هذه الخطوة بـ "إشعال محرك السيارة بسلاسة لأول مرة". على الرغم من أن القوة ليست عالية، إلا أنها ذات أهمية أساسية للعمليات الشاملة اللاحقة.
يعكس هذا التطور بشكل مباشر هدف وزارة الطاقة في البرنامج التجريبي للمفاعل لإظهار التشغيل الحاسم لثلاثة تصميمات مفاعلات متقدمة على الأقل بحلول 4 يوليو 2026. ويهدف المشروع، الذي سيتم إطلاقه في عام 2025، إلى "تفكيك" صناعة الطاقة النووية الأمريكية التي ظلت راكدة لفترة طويلة. منذ سبعينيات القرن العشرين، وبسبب التغيرات في الرأي العام والضغوط السياسية والسعي لتحقيق أقصى قدر من الأمان، أصبحت العملية التنظيمية للموافقة على الطاقة النووية في الولايات المتحدة معقدة ومكلفة بشكل متزايد، مما يجعلها غير قابلة للتحمل بالنسبة للمشاريع التجارية، مما أدى إلى توقف المشاريع الجديدة تقريبًا. يتحقق المشروع التجريبي للمفاعل من النماذج الأولية للتكنولوجيا باستخدام عملية ترخيص السلامة والإشراف المستقلة التابعة لوزارة الطاقة في حرم المختبر الفيدرالي، وبالتالي تجاوز بعض الأعباء الأولية لمسار الترخيص التجاري التقليدي لهيئة التنظيم النووي (NRC) وتسريع التطبيق العملي لعدد من أنواع مفاعلات الجيل الجديد.
من بين المرشحين لهذا المشروع، تم وضع مفاعل R1 ومفاعله الاختباري الأمامي عديم الطاقة Mark-0 الذي طورته شركة Antares كمفاعلات صغيرة صلبة ذات درجة حرارة عالية مع نطاق مصمم لتوليد الطاقة يتراوح بين 100 كيلووات و1 ميجاوات. فكرة تصميمها المعياري هي: يتم توحيد وحدات المفاعل وتصنيعها في المصنع، ثم يتم نقلها ككل إلى موقع الطاقة للتركيب والتشغيل. يمكن توسيع سعة مصدر الطاقة حسب الحاجة عن طريق تكديس وحدات متعددة. وتستهدف هذه المفاعلات الصغيرة المنشآت النائية، والقواعد العسكرية، والسيناريوهات التي تتطلب مستوى عالٍ جدًا من أمن الطاقة واستمراريتها.
على مسار تكنولوجيا الوقود، يستخدم أنتاريس مزيجًا من جزيئات الوقود ذات الوفرة العالية والمنخفضة التخصيب (HALEU) وجزيئات الوقود المتناحية المحورية الثلاثية (TRISO). حجم الجسيم الواحد يقارب حجم "الذرة". الجزء الداخلي مصنوع من اليورانيوم 235 المخصب بنسبة 19.75% على شكل أوكسي كربيد اليورانيوم. يتم تغليف الجزء الخارجي بطبقات متعددة من طلاءات الكربون والسيراميك، ثم يتم ضغطه في قالب وقود أسطواني ويتم تحميله في الكتلة الأساسية. وبطبيعة الحال، يتمتع هيكل الوقود هذا بالقدرة على الحفاظ على سلامة الكسوة عند درجات حرارة عالية، مما يحسن الاستقرار الذاتي الأساسي ومقاومة الانهيار الأساسي.
وأشار التقرير إلى أن هذا التكوين يساعد في تحقيق "التنظيم الذاتي المتأصل" للمفاعل ويقلل بشكل كبير من خطر الانصهار في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة للغاية. بالإضافة إلى ذلك، يسمح التصميم بهيكل أساسي يشبه "القادوس" لإطلاق كريات الوقود أو كتل الوقود بشكل مستمر من الأعلى وتفريغ الوقود المحترق من الأسفل، مما يجعل عملية التزود بالوقود بسيطة ومستمرة نسبيًا.
ومن المزايا الفنية الأخرى لمفاعل أنتاريس هو نظام التبريد الخاص به. يتم تبريد المفاعل باستخدام أنابيب حرارة الصوديوم السائل: وهي عبارة عن سلسلة من الأنابيب الحرارية الفولاذية المغلقة المملوءة بالصوديوم السائل، دون الحاجة إلى مضخات أو أي أجزاء متحركة ميكانيكية. عندما يولّد قلب المفاعل الحرارة، يتبخر الصوديوم الموجود في أنبوب الحرارة وينقل إلى أعلى إلى المبادل الحراري. بعد التكثيف وإطلاق الحرارة هناك، يتم "امتصاصه مرة أخرى" إلى المنطقة الأساسية من خلال البنية الشعرية للجدار الداخلي، مما يشكل دورة سلبية. وفقًا للمعلومات التي كشفت عنها الشركة، حتى في حالة انقطاع الطاقة الخارجية تمامًا، يمكن لنظام التبريد السلبي لأنابيب الحرارة الاستمرار في التخلص من الحرارة المهدرة في قلب المفاعل، مما يوفر تكرارًا إضافيًا للسلامة في ظروف فقدان الطاقة.
وفي الوقت نفسه، تم تصميم أنتاريس منذ البداية لتلبية احتياجات النشر للجيش الأمريكي والقوات الجوية، لذا فهو يلبي المعايير العسكرية الصارمة من حيث الصلابة وقدرات النشر المتنقلة ومتطلبات التشغيل والصيانة. حاليًا، تم اختيار المفاعل ليتم نشره في قاعدة سان أنطونيو المشتركة في تكساس حوالي عام 2028 لتوفير أمن طاقة موثوق به للغاية للمنشآت العسكرية.
وقال وزير الطاقة الأمريكي كريس رايت في بيان: "إن إنجاز اليوم هو لحظة مهمة في تاريخ الطاقة النووية الأمريكية. ومن خلال وضع أول مفاعل أمريكي يطوره القطاع الخاص ويعمل بتكنولوجيا غير الماء الخفيف منذ أكثر من 40 عامًا في حالة حرجة، يُظهر أنتاريس ما يمكن القيام به عندما يتم إطلاق العنان لإمكانات الابتكار الأمريكي." وشدد أيضًا على أن إدارة ترامب ستواصل دعم "نهضة" الصناعة النووية الأمريكية لضمان حصول الشعب الأمريكي على إمدادات طاقة ميسورة التكلفة وموثوقة وآمنة للأجيال القادمة.
يعتبر النجاح الحاسم لـ Mark-0 في مختبر أيداهو الوطني بمثابة إشارة رئيسية في ترويج الولايات المتحدة لتسويق المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة وجيل جديد من أنواع المفاعلات المتقدمة. كما أنها توفر مثالاً واقعيًا للتحقق اللاحق من وحدات R1 التجارية وحتى المزيد من تقنيات الطاقة النووية المتقدمة الخاصة.