موجات الحر تضغط على شبكات الكهرباء الأوروبية مع مواجهة المحطات النووية نقصاً في المياه

تواجه محطات الطاقة النووية في جميع أنحاء أوروبا تحديات تشغيلية حادة مع ارتفاع درجات الحرارة في الصيف وتراجع إمدادات المياه، مما يعيق قدرتها على تبريد المفاعلات بأمان. ويُضطر مشغلو المنشآت في جميع أنحاء القارة إلى تقييم خيارات خفض إنتاج الطاقة أو الإغلاق التشغيلي الكامل مع وصول مصادر المياه الطبيعية الحيوية لإدارة الحرارة في المفاعلات إلى مستويات منخفضة للغاية.

ويسلط هذا الوضع الضوء على هشاشة البنية التحتية الأساسية للطاقة في أوروبا أمام التغير المناخي خلال فترات ذروة الطلب على الكهرباء، عندما تكون الشبكات بالفعل تحت ضغط متزايد من أحمال التكييف والتبريد.

## تصاعد الحرارة يضغط على توليد الطاقة النووية وفقاً لتغطية أعدها Joe Wilkins، تصل شركات الطاقة إلى حدودها الفنية حيث تؤثر الحرارة المحيطة بشدة على توفر ودرجة حرارة إمدادات المياه المطلوبة للمنشآت النووية. تعتمد محطات الطاقة النووية على تدفقات مستمرة من المياه الباردة المسحوبة من الأنهار أو البحيرات أو المناطق الساحلية المجاورة لامتصاص الحرارة الزائدة الناتجة خلال العملية الحرارية لإنتاج الكهرباء. وعندما ترتفع درجات الحرارة الإقليمية وتؤدي ظروف الجفاف الممتدة إلى انخفاض تدفقات الأنهار، غالباً ما تصبح المياه المتبقية شحيحة للغاية أو دافئة جداً لتلبية احتياجات أنظمة تبريد المفاعلات بفعالية.

وللحفاظ على معايير السلامة والالتزام بالتوجيهات التنظيمية الصارمة، يراقب مديرو المحطات عن كثب درجة حرارة المياه المسحوبة وكذلك المياه المفرغة مرة أخرى في النظم البيئية المحلية. ومع تفاقم الظروف البيئية، يواجه المشغلون قرارات معقدة بشأن استقرار الشبكة وعتبات السلامة. وتأتي إمكانية إيقاف منشآت التوليد الرئيسية عن الخدمة في اللحظة نفسها التي يرتفع فيها الطلب الوطني على الطاقة، مما يخلق تحديات مضاعفة لشبكات توزيع الكهرباء.

## آليات التبريد الحراري للمفاعلات تولد محطات الطاقة النووية الكهرباء من خلال الانشطار الذري الخاضع للسيطرة، والذي ينتج عنه طاقة حرارية هائلة. وتحول هذه الحرارة الماء إلى بخار عالٍ الضغط، والذي يدير التوربينات لإنتاج الطاقة. وبمجرد مرور البخار عبر التوربينات، يجب تبريده وتكثيفه ليعود إلى شكل سائل قبل العودة إلى دورة المرجل. وتعتمد عملية التكثيف هذه على دورة تبريد ثانوية تسحب كميات المياه مباشرة من المسطحات المائية الخارجية.

وعندما تنخفض مصادر المياه الخارجية عن الحد الأدنى المباشر للكميات المطلوبة أو تتجاوز المعايير الحرارية المحددة مسبقاً، تنخفض كفاءة عملية التكثيف. وتؤدي المياه المسحوبة الدافئة إلى تقليل قدرة امتصاص الحرارة في دورة التبريد الثانوية، مما يسبب ارتفاع درجات الحرارة التشغيلية الداخلية نحو الحدود التنظيمية للسلامة. ويمكن أن يؤدي التشغيل في ظل ظروف حرارية عالية إلى تدهور المعدات، وانخفاض كفاءة التوليد، والمخاطرة بعدم الامتثال لمعايير السلامة الذرية.

وبموجب بروتوكولات التشغيل القياسية، عند الاقتراب من عتبات التبريد، يقوم مهندسو المحطة أولاً بخفض قدرة توليد المفاعل لتقليل كمية الحرارة المنتجة. ومع ذلك، وكما تشير تغطية Joe Wilkins، تبدو الظروف الحالية في أوروبا شديدة القسوة لدرجة أن التخفيضات الجزئية في القدرة قد لا تكون كافية، مما يجبر المشغلين على التفكير في إيقاف تشغيل المفاعلات بالكامل حتى تنخفض درجات الحرارة البيئية.

## اللوائح البيئية وصحة الأنهار بعيداً عن المتطلبات الهندسية الداخلية، يجب على المنشآت النووية الامتثال للوائح بيئية صارمة مصممة لحماية النظم البيئية المائية. وعندما تكتمل دورة مياه التبريد داخل المحطة، يتم تفريغها مرة أخرى في النهر أو البحيرة المصدر عند درجة حرارة مرتفعة. وتفرض الأطر البيئية حدوداً قانونية صارمة على درجات الحرارة القصوى للتفريغ لمنع التلوث الحراري، الذي يمكن أن يلحق ضرراً بالغاً بالثروة السمكية المحلية، ويدمر الموائل المائية، ويزيد من نمو الطحالب السامة.

وخلال فترات الجفاف أو انخفاض تدفق الأنهار، تكون الكميات الأصغر من المياه الطبيعية أقل قدرة على امتصاص الانبعاثات الحرارية دون التعرض لارتفاعات حادة في درجات الحرارة. ونتيجة لذلك، حتى لو احتفظت المحطة بقدرة ميكانيكية كافية للتشغيل، فإن القيود التنظيمية على درجات حرارة التفريغ يمكن أن تفرض قانوناً تخفيضات فورية في الإنتاج أو إغلاقاً تاماً لمنع الأضرار البيئية بالمجاري المائية المحلية.

تخلق هذه الحمايات البيئية معضلة تشغيلية واضحة خلال موجات الحر الشديدة. فبينما تسعى سلطات الطاقة إلى تعظيم توليد الكهرباء للحفاظ على إمدادات الشبكة، تفرض الضمانات البيئية القانونية تقليص الإنتاج في بعض من أكبر منشآت التوليد الأساسية في القارة.

## الهشاشة الهيكلية في أمن الطاقة الإقليمي يكشف الإغلاق المحتمل للقدرات النووية عن هشاشة أوسع نطاقاً عبر شبكة الطاقة المتكاملة في أوروبا. فالتوليد النووي يعمل كمصدر أساسي لكهرباء الحمل الأساسي في العديد من الدول الأوروبية، حيث يوفر طاقة مستقرة تدعم التردد والاستقرار العام للشبكة. وبخلاف الطاقة الشمسية التي تنتج خلال ساعات النهار، أو طاقة الرياح التي تعتمد على أنماط الطقس المحلية، أُعدت المنشآت النووية لتقديم إنتاج منتظم ومتوقع.

وعندما تجبر القيود الحرارية المفاعلات النووية على التوقف عن العمل، يجب على مشغلي الشبكات تدبير مصادر طاقة بديلة بسرعة لتجنب العجز في الإمدادات. وفي كثير من الحالات، يتوجب تعويض النقص في إنتاج الطاقة النووية من خلال تشغيل محطات الغاز الطبيعي أو استيراد الكهرباء من الشبكات الوطنية المجاورة. وتؤدي هذه الإزاحة إلى ارتفاع أسعار الطاقة بالجملة وزيادة انبعاثات الكربون مؤقتاً، مما يعاكس الأهداف البيئية الإقليمية.

وبما أن موجات الحر الشديدة غالباً ما تمتد عبر دول أوروبية متعددة في الوقت نفسه، فإن ترتيبات مشاركة الطاقة الإقليمية تواجه ضغوطاً شديدة. وعندما يشهد عدة مشغلي شبكات نقصاً متزامناً في التوليد إلى جانب ارتفاع الطلب المحلي، تعمل خطوط النقل عبر الحدود بالقرب من قدرتها الاستيعابية القصوى.

## التكيف المستقبلي للبنية التحتية أدت المشكلة المتكررة لنقص مياه التبريد إلى توسيع نطاق النقاش بين محللي الطاقة والجهات التنظيمية وشركات المرافق بشأن المرونة طويلة الأجل لتوليد الطاقة الحرارية. وتشير التوقعات المناخية إلى أن درجات الحرارة المرتفعة صيفاً، وفترات الجفاف الممتدة، وانخفاض تدفقات الأنهار الموسمية، من المرجح أن تتكرر عبر غرب ووسط أوروبا في العقود القادمة.

واستجابة لهذه الظروف، تدرس شركات المرافق والشركات الهندسية تعديلات هيكلية محتملة لتكييف البنية التحتية النووية. وتشمل الحلول المقترحة إنشاء أبراج تبريد ذات دورة مغلقة تستهلك مياهاً أقل، وبناء أنابيب سحب بحرية للوصول إلى مياه المحيط الأكثر برودة، وتثبيت أنظمة تبريد صناعية لخفض درجات حرارة المياه المسحوبة اصطناعياً. ومع ذلك، فإن تعديل المحطات الداخلية الحالية ينطوي على تكاليف رأسمالية عالية وجداول زمنية ممتدة للحصول على الموافقات التنظيمية.

وإلى أن يتم تنفيذ التعديلات الهيكلية واسعة النطاق، تظل سلطات الطاقة الإقليمية معتمدة على التعديلات التشغيلية المؤقتة، وتقليص التوليد، وإدارة المخاطر الموسمية للتعامل مع فترات الضغط الحراري العالي.

تستند هذه المقالة إلى تغطية صحفية أصلية أعدها Joe Wilkins.