تعتبر المفاعلات النووية المدمجة الصغيرة من المفاعلات الحديثة التي يتراوح إنتاجها بين 10 و300 ميجا واط، مقارنةً بالمفاعلات النووية الكبيرة التي يبلغ إنتاجها بين 1000 و1600 ميجا واط، وتُعدّ حتى الآن الخيار المعياري لإنتاج الطاقة الكهربائية. وقد قامت مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة بالدراسة الاستراتيجية للدخول في شراكات تقنية مع موردي تقنيات المفاعلات النووية المدمجة الصغيرة، والتي أًدرِجت ضمن مكونات المشروع الوطني للطاقة الذرية وذلك لتحقيق الأهداف التالية:
كما تستهدف المدينة تحت هذا المكون تقنيتين وهما تقنية المفاعلات النووية عالية الحرارة المبردة بالغاز وتقنية المفاعلات المدمجة الصغيرة – تقنية سمارت.
تعتبر المفاعلات عالية الحرارة المبردة بالغاز "HTGR" ضمن المفاعلات النووية المدمجة الصغيرة الناضجة في العالم، وتندرج ضمن الجيل الرابع. وتمتاز المفاعلات المذكورة آنفًا بعدة مواصفات وهي الأمان الضمني، والكفاءة العالية لتوليد الطاقة، وبساطة أنظمة التصميم، وإمكانية استخدامه في عدة تطبيقات صناعية. فخصائص المفاعلات عالية الحرارة المبردة بالغاز تلبي متطلبات الطاقة النظيفة في المملكة العربية السعودية.
وقد شاركت الشركة الهندسية النووية الصينية (CNEC) في تطوير تقنية المفاعلات عالية الحرارة المبردة بالغاز من الجيل الرابع مع Tsinghua University وامتلكت الحق الوحيد في استعمال المفاعلات عالية الحرارة المبردة بالغاز. فتعتبر الشركة الهندسية النووية الصينية هي المسؤولة عن الأبحاث والتطوير، والاستثمار، والبناء، والأعمال المتعلقة بالمفاعل عالي الحرارة المبرد بالغاز في جمهورية الصين الشعبية.
يمثل المفاعل عالي الحرارة المبرد بالغاز قفزة نوعية من حيث السلامة النووية، حيث إن قلب المفاعل يعتبر مقاوم للانصهار Meltdown Resistant حتى في أشد الحوادث النووية المفترضة، وذلك لعدة أسباب متعلقة بتصميم المفاعل وتقنية الوقود النووي المستخدم، فيتميز التصميم بخاصية "الأمان الضمني" Inherent Safety حيث أُجريَت اختبارات محاكاة لأخطر حالات الحوادث الممكنة مع انقطاع الكهرباء عن المحطة (مثل حادثة فوكوشيما) وقد انتهت جميعها بالتوقف الآمن للمفاعل بعد ستة أيام ومن دون أي تدخل بشري.
يستخدم المفاعل غاز الهيليوم ذو الخمول الكيميائي كمادة تبريد، ومادة الجرافيت لتهدئة النيترونات، وبعد ارتفاع درجة حرارة غاز الهيليوم في قلب المفاعل إلى C°750 سيتولد بخار عالي الحرارة عبر جهاز توليد البخار، ومن ثم سيتدفق البخار إلى مولد التوربينات لتوليد الطاقة الكهربائية.
الوقود المستخدم في المفاعل النووي عبارة عن عناصر كروية، كل عنصر يحتوي على 7 جرام من المعادن الثقيلة، ويشكل اليورانيوم المخصب ((U-235 %8.5 من عناصر الوقود الكروية الشكل التي يبلغ قطرها 0,5 مم وتكون مغلفة بثلاث طبقات من البيروكربون وطبقة واحدة من سيليكون الكربون.
يمكن ربط المفاعل عالي الحرارة المبرد بالغاز مع القطاع الصناعي الذي يستعمل الحرارة بطريقة مكثفة، فهنالك الكثير من التطبيقات التي من خلالها يمكننا ربط المفاعل المذكور آنفًا، وهي موضحة في الصورة التالية:
يندرج توطين المفاعلات المدمجة الصغيرة – تقنية سمارت – تحت المكوّن الثاني للمشروع الوطني للطاقة الذرية. وتقنية سمارت هي مفاعلات نووية صغيرة مدمجة (System integrated Modular Advanced Reactor-SMART) وهي من التقنيات النووية المتقدمة التي يمكن بناؤها كوحدات مستقلة. وتتميز هذه التقنية بخصائص أمان متقدمة جدًا قادرة على توليــد طاقــة حرارية تبلغ 360 ميجاواط، فيستطيع هذا النوع من المفاعلات إنتاج ما مقداره 110 ميجاواط من الكهربــاء، أو 90 ميجاواط من الكهرباء و40,000 طن من مياه المحلاة في آن واحد (بشكل متزامن)، أي ما يكفي لمئة ألف نســمة تقريبًا، فيتميز مفاعل سمارت بالآتي:
1. قصر مدة البناء وانخفاض تكاليف رأس المال والتشغيل لبناء المحطات مقارنة بمحطات المفاعلات النووية الكبيرة.
2. إمكانية بناءها في مناطق ساحلية أو داخلية.
3. سهولة توطينها لصغر حجمها، وإمكانية الدخول التدريجي للمصنعين المحليين للدخول في هذه الصناعة بشكل أسرع.
4. ارتفاع معايير السلامة وذلك لاعتمادها على نظام سلامة لا يحتاج إلى مصدر كهربائي.
يهدف مشروع المفاعلات النووية المدمجة الصغيرة إلى توطين تقنية (سمارت) في المملكة والاستثمار المشترك في هذه التقنية من خلال بنائها داخليًا لدعم إنتاج الكهرباء وتحلية المياه، إضافة إلى تصديرها وتسويقها خارجيًا، وكذلك تطوير القدرات البشرية في هذا المجال التي بدورها سوف تساهم بتحقيق أهداف برنامج التحول الوطني، والتركيز على الابتكار في التقنيات المتطورة، وتوفير فرص التدريب محليًا ودوليًا، وتمكين الشركات الوطنية الواعدة لتصبح كيانات اقتصادية.
تعمل مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة ضمن شراكة استراتيجية مع معهد الأبحاث الكوري للطاقة الذرية (KAERI) على إعداد التصميم الهندسي للمفاعل لتطوير التقنية واستثمارها تجاريًا وبناء الكوادر البشرية. وقد تم تدريب عدد من المهندسين السعوديين تحت إشراف خبراء معهد أبحاث الطاقة الذرية الكوري على تصاميم مفاعل سمارت لمدة سنتين ونصف. كما تم دراسة خطة عمل توطين تقنيات المفاعلات المدمجة الصغيرة في المملكة حيث تم الاستعانة بخدمات شركة استشارية لوضع أمثل الحلول لبناء وتوطين تقنيات المفاعلات المدمجة الصغيرة بما يضمن الاستدامة للمشروع عن طريق وضع خطة عمل لجذب المستثمرين والدخول بشراكات عالمية بهدف تقليل المخاطر المحتملة، إضافة إلى تحديد أولويات مكوّنات المحطة التي من الممكن توطينها على المدى القريب. وقد زار معالي رئيس مجلس الإدارة المهندس خالد الفالح معهد أبحاث الطاقة الذرية الكوري (معهد كايري) والتقى بالمهندسين السعوديين المشاركين في تصميم مفاعل الوحدات الصغيرة المدمجة (سمارت).
