القائمة الرئيسية

الصفحات

آخر المواضيع

تاريخ الطاقة النووية

كل شيء بدأ في الأربعينيات من القرن المنصرم. بعد الصدمة والرعب من الحرب العالمية واستخدام القنبلة الذرية، كانت الطاقة النووية  هي العارض الجانبي  السلمي الواعد من هذه التكنولوجيا الجديدة، لمساعدة العالم في الوقوف على قدميه.


 كانت مخيلة الجميع في ذلك الوقت جامحة إلى حد ما. هل ستصبح الكهرباء مجانية حقا؟ وهل يمكن للطاقة النووية أن تساعد في استقرار القطب الجنوبي؟ وهل ستكون هناك طائرات تعمل بهذه الطاقة النووية، بواخر، آلات وغير ذلك؟


من بين كل هذه الاحلام وعلى بعد سنوات فقط من العمل الشاق. كان هناك شيء واحد مؤكد: بأن المستقبل نووي، لكن بعد بضعة سنوات، حدث تراجع كبير وضياع في العصر النووي، وتبين أ أن الطاقة النووية معقدة وتكلفتها غالية.


كيف تعمل محطات الطاقة النووية - المفاعل النووي؟


الأمر كان بسيط بتحويل الفيزياء إلى  هندسة كان على الأوراق البيضاء، وكذلك اعتقدت الشركات التجارية بأن الطاقة النووية لا تخلو من الخطر  كأستثمار تجاري، حيث معظمها فضلت الإعتماد على الغاز والفحم والنفط في إنتاج الكهرباء، ولكن كان هناك بعض الأشخاص الذين لم يستسلموا ولم يتخلوا أبدا عن وعد العصر النووي كتكنولوجيا جديدة ومثيرة، وبحجم هذه الامكانيات الهائلة لتوفير كهرباء رخيصة، وإمكانيات التخلي عن إستيراد النفط والغاز، و في بعض الحالات، الرغبة السرية لإمتلاك أسلحة نووية قدمت دافعا قويا للاستمرار.


ثم حان وقت اللحظات الجيدة التي ازدهرت فيها الطاقة النووية وذلك في أوائل السبعينيات، عندما تسببت الحرب في الشرق الأوسط غلاء أسعار النفط الى بأثمان باهضة حول العالم وفي تلك المرحلة، ارتفعت الاهتمامات التجارية  والاستثمارية بوتيرة عالية.


حيث أكثر من نصف المفاعلات النووية في العالم تم بنائها بين أعوام 1970 و 1985.

مبادئ الطاقة النووية

يتم إنشاء الذرات مثل الأنظمة الشمسية المصغرة  في مركز الذرة  حيث توجد النواة و تدور حوله الإلكترونات.


تتكون النواة من بروتونات ونيوترونات معبأة بشكل كثيف للغاية معًا. الهيدروجين هو العنصر الأخف ، له بروتون واحد ؛ و أكبر عنصر طبيعي ، أما اليورانيوم  فيحتوي على 92 بروتون.


نواة الذرة تجدها متماسكة بقوة عظيمة ، "أقوى قوة في الطبيعة". عندما يتم ضربه بالنيوترون ، يمكن فصله ، وهي عملية تسمى الانشطار . لأن ذرات اليورانيوم كبيرة جدًا ، فإن القوة الذرية التي تربطها ضعيفة نسبيًا ، مما يجعل اليورانيوم جيدًا للانشطار.


في محطات الطاقة النووية ، تتصادم النيوترونات مع ذرات اليورانيوم ، وتقسمها. يطلق على هذا التقسيم النيوترونات من اليورانيوم الذي يتصادم بدوره مع ذرات أخرى ، مما يتسبب في حدوث تفاعل تسلسلي. ويتم التحكم في هذا التفاعل المتسلسل باستخدام "قضبان التحكم" التي تمتص النيوترونات.


في قلب المفاعلات النووية ، يطلق انشطار ذرات اليورانيوم طاقة تسخن الماء إلى حوالي 520 درجة فارنهايت. ثم يتم استخدام هذا الماء الساخن لتدوير التوربينات المتصلة بالمولدات وتوليد الكهرباء.

كيف يعمل المفاعل النووي؟

المفاعلات النووية هي في الأساس غلايات كبيرة تستخدم لتسخين المياه لإنتاج كميات هائلة من الكهرباء منخفضة الكربون. تأتي بأحجام وأشكال مختلفة ، ويمكن تشغيلها بمجموعة متنوعة من أنواع الوقود المختلفة.


يتم تشغيل المفاعل النووي عن طريق انقسام الذرات ، وهي عملية تسمى الانشطار ، حيث يتم إطلاق جسيم ("نيوترون") على ذرة ، ثم يتم الانشطار إلى ذرتين أصغر و إلى بعض النيوترونات الإضافية. بعض النيوترونات التي يتم إطلاقها تضرب ذرات أخرى ، مما يتسبب ذلك في انشطارها أيضًا ويطلق المزيد من النيوترونات. وهذا ما يسمى تفاعل السلسلة.


إن انشطار الذرات في التفاعل المتسلسل يطلق أيضًا كمية كبيرة من الطاقة كحرارة. تتم إزالة الحرارة المتولدة من المفاعل بواسطة سائل متداول ، عادة يكون الماء. يمكن استخدام هذه الحرارة لتوليد البخار ، الذي يدفع التوربينات لإنتاج الكهرباء.


من أجل ضمان حدوث التفاعل النووي بالسرعة المناسبة ، تمتلك المفاعلات أنظمة تسرع أو تبطئ أو تغلق التفاعل النووي ، والحرارة التي تنتجها. يتم ذلك عادة باستخدام قضبان التحكم ، والتي عادة ما تكون مصنوعة من مواد تمتص النيوترونات مثل الفضة والبورون.


انشطار الذرات في التفاعل المتسلسل

تأتي المفاعلات النووية بأشكال وأحجام مختلفة - يستخدم بعضها الماء لتبريد نواتها ، بينما يستخدم البعض الآخر الغاز أو المعدن السائل. وتستخدم أنواع مفاعلات الطاقة الأكثر شيوعًا الماء ، حيث يعتمد أكثر من 90٪ من مفاعلات العالم على الماء. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول الأنواع المختلفة من المفاعلات حول العالم في قسم مفاعلات الطاقة النووية في مكتبة المعلومات.


المفاعلات النووية موثوقة للغاية في توليد الكهرباء ، وقادرة على العمل لمدة 24 ساعة في اليوم لعدة أشهر ، إن لم يكن لسنوات ، دون انقطاع ، مهما كان الطقس أو الموسم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تعمل معظم المفاعلات النووية لفترات طويلة جدًا - أكثر من 60 عامًا في العديد من الحالات. في عام 2019 ، كانت الوحدتان 3 و 4 في مصنع تركيا بوينت في فلوريدا أول مفاعلات في العالم تم ترخيصها لمدة 80 عامًا من التشغيل.



اقرأ أيضا :


- هل الطاقة الشمسية أفضل حقا من الطاقة النووية؟

- هل يمكن للبطاريات أن تضيء العالم كله؟ حدود أيونات الليثيوم؟

كيف تعمل محطة الطاقة النووية؟

حسنًا ، لقد توصلنا إلى كيفية الحصول على الطاقة من الذرة ، لكن الطاقة التي نمتلكها هي مجرد كمية كبيرة من الحرارة! لكن كيف نحول هذه الأخيرة إلى شيء أكثر فائدة ، ألا وهو الكهرباء؟ تعمل محطة الطاقة النووية إلى حد كبير مثل محطة الطاقة التقليدية ، ولكنها تنتج طاقة حرارية من الذرات بدلاً من حرق الفحم أو النفط أو الغاز أو وقود آخر. تُستخدم الحرارة التي ينتجها في غلي الماء لصنع البخار ، الذي يتجمع لجمع قدر من الضغط العالي ليقوم بدفع  التوربينات البخارية العملاقة المتصلة بالمولدات - وتنتج تلك الكهرباء التي نسعى إليها. إليك الطريقة:




1. أولاً ، يتم تحميل وقود اليورانيوم في المفاعل - قبة خرسانية عملاقة يتم تعزيزها في حالة انفجارها. في قلب المفاعل (القلب) ، تنقسم الذرات وتطلق طاقة حرارية ، وتنتج النيوترونات وتقسم الذرات الأخرى في تفاعل نووي متحكم فيه بعناية.


2. يمكن رفع أو خفض قضبان التحكم المصنوعة من مواد مثل الكادميوم والبورون في المفاعل لامتصاص النيوترونات وإبطاء أو تسريع تفاعل السلسلة.


3. يتم ضخ الماء من خلال المفاعل لتجميع الطاقة الحرارية التي ينتجها تفاعل السلسلة. يتدفق باستمرار حول حلقة مغلقة تربط المفاعل مع مبادل حراري.


4. داخل المبادل الحراري ، تتخلى مياه المفاعل عن طاقتها لمياه التبريد المتدفقة في حلقة مغلقة أخرى ، وتحولها إلى بخار. ويساعد استخدام حلقتين غير متصلتين من الماء والمبادل الحراري على إبقاء المياه ملوثة بالنشاط الإشعاعي الموجود بأمان في مكان واحد وبعيدًا عن معظم المعدات في المصنع.


5. يتم ضخ البخار من المبادل الحراري إلى توربين. عندما ينفخ البخار عبر دوارات التوربين ، تدور حولها بسرعة عالية.


6. يتم توصيل التوربينات الدوارة بمولد كهرباء وتجعلها تدور أيضًا.


7. ينتج المولد الكهرباء التي تتدفق إلى شبكة الكهرباء - وإلى منازلنا ومتاجرنا ومكاتبنا ومصانعنا.


السلبيات

- تبقى النفايات الناتجة عن المحطات النووية مشعة بشكل خطير لسنوات عديدة وذك بسبب صعوبة التخلص منها.


- يمكن استخدام المنتجات الثانوية في صناعة الأسلحة النووية والسباق نحو التسلح به وهناك أيضا خطر من حصول الإرهابيين على المواد النووية.


- المحطات النووية ليست أشكال طاقة مستدامة أو متجددة ، لأنها تعتمد على احتياطيات محدودة من اليورانيوم. إنها ليست خالية من الكربون أيضًا ، لأنها تتطلب الكثير من الطاقة لاستخراج هذا اليورانيوم رغم ذلك مازالت تعتبر كطاقة متجددة.


- إن المحطات النووية باهظة الثمن وتستغرق سنوات عديدة في البناء ، وعادة ما تكون في مواجهة معارضة عامة شرسة.


- يمكن أن تنتج المصانع النووية تلوثًا بيئيا في الهواء أو المياه.


- المحطات النووية تحتاج إلى كميات كبيرة من مياه التبريد ، فإنها غالبًا ما يتم بناؤها على الساحل - ولكن هذا يجعلها عرضة بشكل خطير لارتفاع مستويات البحار وتسونامي الزلزال.


- في نهاية حياتها ، فإن محطات الطاقة النووية مكلفة للغاية لإيقاف تشغيلها بأمان.


الايجابيات

- واحدة من المحطات النووية تنتج من 2 إلى 3 جيجاوات من الطاقة - وكفائتها تساوي محطة فحم كبيرة أو لحوالي 1000 إلى 1500 توربينة رياح كبيرة تعمل بكامل طاقتها. لا أحد يختلف على أن الطاقة النووية طريقة فعالة للغاية في توليد كميات كبيرة من الطاقة.


- تنتج المصانع النووية انبعاثات كربونية أقل بكثير من مصانع الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز الطبيعي).


- إن إطلاق الطاقة بكفاءة أكبر عن طريق تحطيم الذرات عن طريق "حرقها" (إطلاق الطاقة من خلال التفاعل الكيميائي الذي نسميه الاحتراق). لهذا السبب تحتاج المحطات النووية إلى كميات صغيرة من الوقود (مقارنة بمحطات الوقود الأحفوري)


- يمكن للمصانع النووية أن تساعد في تقليل اعتماد الدولة على النفط المستورد من مناطق غير مستقرة مثل الشرق الأوسط. تجد البلدان التي ليس لديها إمدادات كبيرة من الوقود الأحفوري النووي خيارًا جذابًا.

 
تم جمع المعلومات من موقع ويكيبيديا و موقع ucsusa.org 

المدون : بوقرة عبد الوهاب

هل اعجبك الموضوع :

تعليقات

محتويات