الطاقة النووية توفر أمن الطاقة مع زيادة توليد الكهرباء في عام 2021 على الرغم من الأزمات العالمية

ومع تفاقم أزمة الطاقة عام 2021 وارتفاع الطلب العالمي عليها بعد مرور أكثر من عامٍ على الجائحة، أثبتت الطاقة النووية فعاليتها وقدرتها على الصمود، لا سيما في فصل الشتاء. وعلى مدى السنوات الخمس الماضية، حددت المحطات النووية فترات الانقطاع لإعادة التزود بالوقود والصيانة وسط انخفاض الطلب خلال فصلي الربيع والخريف لضمان توفير الكهرباء في الشتاء. وتؤكِّد بيانات الانقطاع الواردة في نظام المعلومات عن مفاعلات القوى أنّ مُعامل توافر الطاقة  في أوروبا الغربية والشرقية كان مرتفعاً باستمرار، بنسبة تراوحت بين 83% و90% منذ عام 2017.

حالة الطاقة النووية واتجاهاتها. في أواخر عام 2021، بلغت القدرة العالمية لمحطات القوى النووية قيد التشغيل ما مجموعه 389.5 غيغاواط (كهربائي) تولِّدها 437 من مفاعلات القوى النووية العاملة في 32 بلداً. وأظهرت قدرة القوى النووية اتجاهاً تدريجيًّا للنمو خلال العقد الماضي، بما في ذلك 20.7 غيغاواط (كهربائي) في السعة المتزايدة من الوحدات الجديدة المتصلة بالشبكة أو تحسين المفاعلات الحالية.

وفي عام 2021، تراجعت القدرة العالمية لمحطات القوى النووية حوالي 3 غيغاواط (كهربائي) أو ما يساوي 1% مقارنةً بعام 2020، بينما ارتفع توليد الكهرباء بنسبة 4%. خلال هذه العام، استُخدم 397.6 غيغاواط (كهربائي) من مجموع القدرة العالمية لمحطات القوى النووية قيد التشغيل التي ولَّدتها 447 من مفاعلات القوى النووية لتوليد الكهرباء وساهمت في بيانات وتحاليل عام 2021.

طوال عام 2021، وفَّرت مفاعلات القوى النووية ما مجموعه 2653.1 تيراواط–ساعة من الكهرباء المنخفضة الانبعاثات والقابلة للتوريد، وهو ما يمثل نحو 10% من إجمالي توليد الكهرباء على الصعيد العالمي وزهاء ربع التوليد العالمي من الكهرباء المنخفضة الكربون. وللسنة الثانية على التوالي، تجاوزت قدرة الصين على توليد الكهرباء قدرة فرنسا، ما جعلها تحتل المرتبة الثانية في توفير الطاقة النووية بعد الولايات المتحدة. وقد بلغ توليد الطاقة النووية ذروته في أوروبا خلال عقد من الزمن، متجاوزاً عام 2020 بنسبة 6% ومستويات عام 2010 بحوالي 15%. وشهدت أمريكا الشمالية انخفاضاً في توليد الطاقة النووية ويعود ذلك لانخفاض الطلب وقدرة المفاعلات المسحوبة. ومع ذلك، يدلُّ الاتجاه التاريخي لتوليد القوى النووية على نمو مستمر على مدى السنوات الماضية، مع زيادة قدرها أكثر من 13% منذ عام 2012.

مشاريع البناء الجديدة. في نهاية عام 2021، كان ثمة 56 مفاعلاً بقدرة تزيد على 58.1 غيغاواط (كهربائي) قيد التشييد في 19 بلداً. وظلَّ اتجاه البناء الجديد ثابتاً في السنوات الأخيرة، لكن لا تزال آسيا هي المنطقة المهيمنة في بناء المفاعلات الجديدة، حيث تم توصيل ما مجموعه 70 مفاعلاً بقدرة تشغيلية بلغت 63.6 غيغاواط (كهربائي) بالشبكة منذ عام 2005. وفي عام 2021، استُهل بناء ستة مفاعلات، منها ثلاثة مفاعلات في الصين بقدرة تشغيلية بلغت 5.6 غيغاواط (كهربائي). واستُهل بناء مفاعلين ماء مضغوط في الهند. وبدأت الجمهورية التركية في أوروبا ببناء وحدة ثالثة على ساحل الشرق الأوسط فيما بدأت روسيا تشييد مفاعل نيوتروني سريع مبرَّد بالرصاص بقدرة تشغيلية بلغت 300 ميغاواط (كهربائي).

قدرة مضافة ووحدات وُصِّلت بالشبكة. في عام 2021، وُصّل المفاعل براكة-2 (1310 ميغاواط (كهربائي)) بالشبكة الكهربائية في الإمارات العربية المتحدة.

قدرات سُحبت وإغلاقات دائمة. في عام 2021، تمَّ إغلاق عشرة مفاعلات (8.7 غيغاواط (كهربائي)) بشكل دائم على مستوى العالم، ثلاثة منها في ألمانيا بقدرة تشغيلية بلغت 5.1 غيغاواط (كهربائي) وثلاثة أخرى في المملكة المتحدة. وأُغلق المفاعل الكهربائي الأول لباكستان الذي وُصِّل بالشبكة منذ خمسين عاماً. كما أُغلق مفاعلKursk-1  في روسيا بقدرة تشغيلية بلغت 925 ميغاواط (كهربائي) بعد 45 عاماً في الخدمة، تبعه مفـاعل Kuosheng-1 في تايوان، الصين بقدرة تشغيلية بلغت 985 ميغاواط (كهربائي).

أنواع المفاعلات قيد التشغيل. حتى نهاية عام 2021، تألَّفت قرابة 89.9% من قدرة القوى النووية التشغيلية من أنواع المفاعلات من الأنواع المهدَّأة والمبرَّدة بالماء الخفيف؛ و6.2% من أنواع المفاعلات المهدَّأة والمبرَّدة بالماء الثقيل، و1.9% من أنواع المفاعلات المبرَّدة بالماء الخفيف والمهدَّأة بالغرافيت، و1.6% من أنواع المفاعلات المبرَّدة بالغاز، و0.4% من أنواع المفاعلات السريعة المبرَّدة بفلز سائل يبلغ مجموع قدرتها 1.4 غيغاواط (كهربائي).

التطبيقات غير الكهربائية. في عام 2021، طبَّق 61 مفاعل قوى نووية في 10 بلدان كمية من الحرارة تعادل 2167.2 غيغاواط-ساعة من الكهرباء لدعم التطبيقات غير الكهربائية للطاقة النووية. واستُخدم أكثر من 89% من التطبيقات غير الكهربائية في أوروبا، مما أدى إلى توليد كمية من الحرارة تعادل 3007.4 غيغاواط-ساعة من الكهرباء لدعم تدفئة الأحياء السكنية من خلال 54 مفاعلاً. واستُخدمت نسبة 11% المتبقية من قبل 7 مفاعلات في آسيا بقدرة تشغيلية بلغت 1.5 غيغاواط كهربائي لتوليد كمية من الحرارة تعادل 249 غيغاواط-ساعة لدعم تحلية مياه البحر وحرارة المعالجة الصناعية.

العمر التشغيلي. في نهاية عام 2021، بلغت الخبرة التشغيلية التراكمية على مستوى العالم على مدار 67 عاماً أكثر من 19170 من سنوات تشغيل المفاعلات، من 637 مفاعلاً بقدرة إجمالية بلغت 479.9 غيغاواط (كهربائي) على امتداد 35 بلداً. من بينها تمَّ إغلاق 199 مفاعلًا بشكل دائم بقدرة بلغت 95.8 غيغاواط (كهربائي).

وأكثر من 66% من إجماليّ القدرة التشغيلية للمفاعلات (257 غيغاواط (كهربائي)، 289 مفاعلاً) قيد التشغيل منذ أكثر من 30 عاماً. وأكثر من 20% من القدرة التشغيلية النووية العالمية (91.2 غيغاواط (كهربائي)، 117 مفاعلاً) في الخدمة منذ أكثر من 40 عاماً، في حين أن 1.9% (7.3 غيغاواط (كهربائي)، 13 مفاعلاً) قيد التشغيل منذ أكثر من 50 عاماً. ويُبرز أسطول المفاعلات النووية المتقادم الحاجة إلى قدرة نووية جديدة أو ترقية القدرة النووية الحالية لتعويض حالات السحب من الخدمة المخطط لها والمساهمة في الحفاظ على أمن الطاقة في العالم واستدامتها بالإضافة إلى أهداف متعلقة بالتغيُّر المناخي. وتستثمر شركات الكهرباء والحكومات وأصحاب المصلحة الآخرون في برامج إدارة التشغيل والتقادم في الأجل الطويل لعدد متزايد من مفاعلات القوى النووية على مستوى العالم لضمان التشغيل المستدام والانتقال السلس إلى قدرات جديدة.

أداء الوحدات. حتى مع تقادُم أسطول المفاعلات النووية، تستمر محطات القوى النووية العاملة في إظهار مستويات عالية من الموثوقية والأداء بشكل عام. ومُعامل الأحمال، المشار إليه أيضاً باسم مُعامل القدرة، هو مخرجات الطاقة الفعلية لوحدة مفاعل ما مقسومةً على مخرجات الطاقة التي سيتم إنتاجها إذا ما تمَّ تشغيل المفاعل عند مخرجات القدرة المقدَّرة له (قوى الوحدة المرجعية) للسنة كاملةً. ويشير مُعامل الأحمال أو مُعامل القدرة المرتفع إلى أداء تشغيلي جيِّد. وفي عام 2021، بلغ متوسط مُعامل القدرة العالمي 85.6%، وهو ما يتماشى مع مُعامل الأحمال في السنوات الأخيرة. والمفاعلات بالماء المضغوط والمفاعلات المهدأة والمبردة بالماء الثقيل المضغوط كانت الأفضل من حيث الأداء منذ عام 2011، بمعامل قدرة متوسطة بلغت 82% و81% على التوالي.

وثمة مؤشر آخر يقيس أداء المفاعلات النووية هو مُعامل توافر الطاقة الذي يشير إلى نسبة الطاقة التي يمكن أن تنتجها القدرة المتاحة خلال فترة زمنية محددة، مقارنةً بالطاقة التي يمكن أن تنتجها قوى الوحدة المرجعية. وفي عام 2021، بلغ المتوسط المرجَّح لمُعامل توافُر الطاقة 77.6%، حيث نصف المفاعلات النووية أيضاً تعمل بمتوسط مرجَّح لمُعامل توافُر الطاقة يزيد على 86%. وغالباً ما يحاول مشغلو المحطات جدولة عمليات إعادة التزويد بالوقود والصيانة خلال مواسم انخفاض الطلب وذلك لزيادة توافر الطاقة إلى أقصى حد خلال مواسم ارتفاع الطلب عليها.

تظهر البيانات الواردة في نظام المعلومات عن مفاعلات القوى بأنَّ متوسط مدة الانقطاع الكامل عام 2021 كانت الأقل خلال العقد الماضي، بسبب أعمال الصيانة وأنشطة التفتيش بالإضافة إلى تحسين إدارة العمليات، وثقافة الأمان وسياسات الموظفين.

وبلغ متوسط أيام الانقطاع الكامل 24 يوماً عام 2021 مقارنة بـ 51 يوماً في 2020، ومعظمها كانت بسبب أعمال الصيانة أو التفتيش أو الإصلاح مع إعادة التزويد بالوقود. كما انخفضت مدة الانقطاعات غير المخطط لها لأسباب تتعلق بإدارة المحطات عام 2021، بمعدل بلغ 4 أيام مقابل 8 أيام عام 2020. والأسباب الرئيسية للانقطاعات غير المخطط لها هي مشاكل أو أعطال في المعدات. ولكن حالات الانقطاع غير المخطط لها التي وقعت لأسباب خارجية منها التحكُّم في تتبُّع الأحمال أو إيقاف التشغيل الاحتياطي بسبب تراجُع الطلب على الطاقة، انخفضت إلى معدل 4 أيام عام 2021 مقارنة بـ 9 أيام عام 2020. ودعم التشغيل المرن لمحطات القوى النووية احتياجات مشغِّلي الشبكة الكهربائية وأظهر قدرة الطاقة النووية على الاندماج في أنظمة الطاقة المستدامة في المستقبل، والتي من المُتوقع أن تعتمد بشكل كبير على تقنيات الطاقة المرنة.

لا تزال موثوقية وأمان مفاعلات القوى النووية في مستوى عالٍ بحسب البيانات. ويُظهر الرسم البياني أعلاه انخفاضاً تدريجيًّا في حالات الإيقاف اليدوي غير المخطَّط لها (لكل 7000 ساعة) وحالات الإيقاف التلقائي (لكل 7000 ساعة) (ما يعادل قرابة سنة واحدة) من التشغيل لكل وحدة منذ عام 2003. ويُعزى الانخفاض في عدد حالات الإيقاف غير المخطَّط لها إلى تاريخ من التحسُّن المستمر لعمليات المحطات وإدارة الصيانة.

وللاطلاع على مزيد من البيانات الإحصائية عن القوى النووية والرسومات ذات الصلة، يُرجى الرجوع إلى قاعدة بيانات نظام المعلومات عن مفاعلات القوى التابع للوكالة. وطوَّرت وتعهَّدت الوكالة نظامَ المعلومات عن مفاعلات القوى منذ عام 1969، بناء على معلومات من نظراء معيَّنين رسميًّا في بلدان حول العالم.

والبيانات المستمدة من نظام المعلومات عن مفاعلات القوى يستندُ إليها أيضاً منشوران سنويان تصدرهما الوكالة هما:

• Operating Experience with Nuclear Power Stations in Member States (OPEX)  [الخبرات التشغيلية بخصوص محطات القوى النووية في الدول الأعضاء] والذي يتضمن موجزاً تاريخيًّا للأداء خلال فترة عمر فرادى محطات القوى النووية والأرقام ذات الصلة.
• Nuclear Power Reactors in the World, Reference Data Series No. 2 (RDS-2)  [مفاعلات القوى النووية في العالم (العدد 2 من سلسلة البيانات المرجعية)] الذي يتضمن أحدث بيانات المفاعلات المتاحة للوكالة، ويقدِّم موجزاً للمعلومات بحلول نهاية عام 2019 بشأن مفاعلات القوى العاملة، وتلك التي هي قيد الإنشاء والمغلقة، بالإضافة إلى الأداء ومواصفات محددة.

وبالإضافة إلى ذلك، يستعرض The PRIS Nuclear Power Status infographics poster  [ملصق المعلومات البيانية عن حالة القوى النووية الخاص بنظام المعلومات عن مفاعلات القوى] بطريقة بصرية حالة القوى النووية في العالم. ويوجز هذا المنشور التغيرات التي طرأت على الحالة، والإحصاءات الإقليمية، والخبرات التشغيلية، وإحصاءات البلدان، إلى جانب عدد آخر من الحقائق الرئيسية.

ملحوظة:

المعلومات والبيانات الواردة للوكالة حتى 31 أيار/مايو 2021 تَرِدُ في هذا المنشور. وأيُّ تعديلات تَرِدُ في تاريخ لاحق متاحة في قاعدة بيانات نظام المعلومات عن مفاعلات القوى.