وتجري شركة رولز رويس محادثات في مرحلة مبكرة مع العملاء التجاريين المحتملين لمفاعلها النووي الصغير المزمع، وهي تكنولوجيا تأمل أن توفر الطاقة أيضًا للمهام الفضائية.
وقال جيك طومسون، مدير المشاريع النووية والخاصة الجديدة في شركة رولز رويس، إن الشركة تستكشف فرص نشر المفاعل “عبر مراكز البيانات والتعدين والمجتمعات النائية”.
تشتهر شركة رولز رويس بمحركات طائراتها المدنية وببناء المفاعلات التي دفعت غواصات البحرية الملكية على مدى العقود الستة الماضية، إلى الاستفادة من خبرتها النووية.
ومع تزايد الاهتمام العالمي بالمفاعلات الصغيرة بسرعة، تعتقد الشركة أن هناك دراسة جدوى للمفاعلات الصغيرة للتطبيقات الأرضية والفضائية.
وقال طومسون، الذي عمل مهندسًا نوويًا في الشركة لمدة 18 عامًا: “من المتوقع أن تزداد الطلب على الطاقة بسرعة – وسيحتاج العالم بشكل أساسي إلى كل ما يمكننا توفيره”.
بالمقارنة مع المفاعلات المعيارية الصغيرة (SMRs) التي تشهد طلبًا من مجموعات التكنولوجيا مثل Google لتوفير كهرباء منخفضة الكربون لمراكز البيانات، تستخدم المفاعلات النووية الصغيرة تقنيات مختلفة ولها إنتاج طاقة أقل بكثير. كما أن حجمها الصغير يجعلها قابلة للنقل.
بالنسبة لرولز رويس، العمل منفصل عن الوحدة التي تتطلع إلى بناء أسطول من الطائرات الصغيرة والمتوسطة، بما في ذلك في المملكة المتحدة.
بدأت شركة رولز رويس العمل على تكنولوجيا المفاعل الصغير قبل ثلاث سنوات ونصف، وتعاونت مع وكالة الفضاء البريطانية في عام 2021 لدراسة كيفية استخدام الطاقة النووية كجزء من استكشاف الفضاء.
وقال طومسون إن التركيز في شركة رولز رويس كان على كيفية صنع مفاعل “صغير جدًا، صغير بما يكفي بحيث يمكنك تحميله على صاروخ وإرساله إلى الفضاء”.
وقال طومسون إن الطاقة النووية يُنظر إليها على أنها “عامل تمكين أساسي” في استكشاف الفضاء. “يريد الناس القيام بالمزيد من الأشياء، والحصول على المزيد من الأشياء في الفضاء. وكل ذلك يتطلب المزيد من الطاقة. وعلى الجانب المظلم من القمر، لا يمكنك توليد تلك الطاقة من خلال الطاقة الشمسية.
استثمرت وكالة الفضاء 9.46 مليون جنيه إسترليني في تمويل المنح حتى الآن من أجل عرض مفاعل نووي معياري على القمر، يقابله تمويل من شركة رولز رويس.
وقالت الشركة إنها سيكون لديها مفاعل قابل للنشر بحلول “أوائل ثلاثينيات القرن الحالي”. وستكون الجائزة الكبرى هي إبرام عقد مع وكالة ناسا، التي يهدف برنامجها أرتميس إلى إقامة وجود بشري على سطح القمر بحلول عام 2031.
وقال طومسون: “نعتقد أنه بمجرد أن تعيد الحكومات وبعثات أرتميس الوجود البشري على القمر، فإن الخدمات التجارية ستتبع ذلك”، مضيفًا أن “كل عملية على القمر ستتطلب طاقة”.
الطاقة النووية في الفضاء ليست فكرة جديدة. لقد بذلت الولايات المتحدة جهداً كبيراً في ستينيات القرن الماضي في بناء مفاعل تجريبي، سناب-10أ، والذي تم إرساله إلى المدار. توقفت عن العمل بعد 43 يومًا لكنها ظلت في المدار القطبي. تعمل البطاريات المشعة أيضًا على تشغيل العديد من المركبات، بما في ذلك مركبة فوييجر الفضائية.
الرهان اليوم من جانب الحكومات والشركات هو أن التقدم التكنولوجي يمكن أن يقدم شيئا أكثر قوة. وأعلنت وكالة الفضاء الروسية روسكوزموس في وقت سابق من هذا العام أنها ستقوم ببناء مفاعل قمري مع إدارة الفضاء الوطنية الصينية بحلول عام 2035 لتشغيل قاعدة مشتركة على القمر.
وتعمل رولز رويس أيضًا، كجزء من مبادرة منفصلة مع وكالة الفضاء البريطانية، مع شركة BWX Technologies الأمريكية للنظر في التطبيقات النووية المختلفة في الفضاء.
ومن بين الشركات الأخرى التي تتنافس على دور في السوق المزدهرة شركة لوكهيد مارتن وشركة وستنجهاوس. وقد اختارت ناسا الشركتين قبل عامين لتطوير مفاهيم تصميم مفاعل للاستخدام على القمر.
وفي موقع رولز رويس في بريستول، كان فريق البرنامج المكون من 100 فرد يعمل على مرحلة تطوير مفهوم المفاعل، وكذلك على تصنيع واختبار مكونات النموذج الأولي.
على عكس مفاعلات الماء المضغوط التقليدية التي تستخدم غالبًا في محطات الطاقة النووية الكبيرة والتي تخطط شركة رولز رويس لنشرها من أجل مبادرة SMR الخاصة بها، فإن المفاعل الصغير هو “مفاعل عالي الحرارة ومبرد بالغاز”. في هذا التصميم، يتم استخدام الغاز بدلاً من الماء كمبرد، مما يسمح بدرجات حرارة أعلى بكثير.
ثم يتم استخدام الغاز الساخن لتشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء. وقد نجحت الشركة مؤخرًا في اختبار نسخة يتم تسخينها كهربائيًا من العملية لإظهار الغاز الساخن الذي يقود التوربينات لتوليد الكهرباء. قال طومسون: “لا توجد منشأة أخرى في العالم تجري هذا النوع من الاختبارات في الوقت الحالي”.
ويستخدم المفاعل وقود اليورانيوم عالي التخصيب. وقال طومسون، إنها تتكون من كرات صغيرة جدًا من اليورانيوم، وهي مغلفة بطبقات واقية من الكربون والجرافيت لإنشاء “جزيئات وقود فردية قوية جدًا ومقاومة لدرجة الحرارة العالية”.
ومن المتوقع أن يستمر قلب المفاعل الواحد حوالي 10 سنوات. وعلى الأرض، يمكن لشركة رولز رويس إعادة تزويد المفاعل بالوقود، ولكن من غير المرجح أن تفعل ذلك في الفضاء. وقالت طومسون إنها ستعمل بشكل وثيق مع حكومة المملكة المتحدة بشأن طرق التخزين والتخلص الآمنة.
سيختلف الخياران في الحجم وإخراج الطاقة. ومن المتوقع أن يتناسب المتغير الأرضي، الذي يتراوح إنتاجه من الطاقة بين 5 ميجاوات و20 ميجاوات، مع حاوية شحن يمكن نشرها في المواقع الصناعية النائية أو المنشآت العسكرية حيث يكون الوصول إلى الوقود الأحفوري أو الطاقة المتجددة الموثوقة محدودًا.
يجب أن يكون المفاعل الفضائي خفيف الوزن ومتينًا بنفس القدر. وتشترط وكالة ناسا أن يكون وزن المفاعل 6000 كيلوجرام أو أقل. وقال طومسون إن المفهوم يدور حول حجم سيارة عائلية وسينتج “مئات الكيلووات”.
وتدرك الشركة المخاطر المحتملة. وقال طومسون إن المفاعل سيتم تصميمه بحيث لا يعمل إلا عندما يصل إلى سطح القمر. أثناء العبور على الصاروخ، سيكون الوقود النووي الموجود بداخله خاملًا.
ويشير ستيفن توماس، الأستاذ الفخري لسياسة الطاقة في جامعة غرينتش، إلى أنه على الرغم من وجود «الكثير من الأحاديث الطموحة حول التصاميم النووية الجديدة… إلا أن هذا ليس أمراً مستغرباً». . . تم الحديث عن معظم التطبيقات لمدة 50 عامًا، [from] السفن إلى الطائرات والآن محطات الفضاء “.
وأضاف طومسون أن التطبيقات التجارية للمواقع النائية كانت «محدودة للغاية.. . . وما إذا كانت المفاعلات الصغيرة هي أفضل طريقة لتلبية المتطلبات أم لا، فهو أمر غير واضح بالنسبة لي”.
وبالمثل، فإن نيك كانينجهام، المحلل في وكالة بارتنرز، غير مقتنع باستخدام المفاعلات الصغيرة للمجتمعات المعزولة، لكنه يعتقد أن هناك فرصًا في الفضاء، وإن كانت “سوقًا متخصصة إلى حد ما”.
وقال إن هناك “استخدامين جيدين للمفاعلات: الغواصات والمركبات الفضائية”. “لا يمكن استبدالها بالغواصات. . . وهي جيدة حقًا لمسبارات الفضاء السحيق وربما المحطات القمرية إذا لم تكن تحت ضوء الشمس المباشر.
