الطاقة النووية هي الطاقة المنبعثة من تفاعل متسلسل ، وتحديداً من خلال عملية الانشطار النووي أو الاندماج في المفاعل. مصدر الوقود المستخدم لتوليد الطاقة النووية هو استخراج اليورانيوم ومعالجته (اليورانيوم المخصب) ، والذي يستخدم لتوليد البخار وإنتاج الكهرباء. اعتبارًا من اليوم ، تعتبر الطاقة النووية واحدة من أكثر مصادر الطاقة الصديقة للبيئة لأنها تنتج انبعاثات أقل من غازات الاحتباس الحراري أثناء إنتاج الكهرباء مقارنة بالمصادر التقليدية مثل محطات توليد الطاقة بالفحم.
الانشطار النووي هو العملية التي تستخدم في المفاعلات النووية لإنتاج كمية عالية من الطاقة باستخدام عنصر يسمى اليورانيوم. إنها الطاقة المخزنة في نواة الذرة.
في حين أن كونها صديقة للبيئة هي الإضافة الكبيرة للطاقة النووية ، فإن التخلص من النفايات المشعة وحماية الناس والبيئة من إشعاعاتها يعد من العوائق الكبيرة للطاقة النووية. لذلك ، هناك حاجة إلى حلول باهظة الثمن لحماية الأرض الأم من الآثار المدمرة للطاقة النووية.
عندما نفكر في هذا المورد ، يفكر الكثير منا في القنابل النووية أو الانهيارات التي حدثت في عدد من المحطات النووية حول العالم. ومع ذلك ، فإن الطاقة النووية هي بالتأكيد نوع من الطاقة المتجددة التي نحتاج إلى النظر فيها. في هذه المقالة ، سنستكشف إيجابيات وسلبيات الطاقة النووية.
إيجابيات الطاقة النووية (المزايا)
1. انخفاض التلوث
الطاقة النووية لديها أيضا انبعاثات غازية أقل بكثير. وقد تقرر أن عدد الغازات المسببة للاحتباس الحراري قد انخفض بمقدار النصف تقريبًا بسبب انتشار استخدام الطاقة النووية.
هذا يتجنب أكثر من 470 مليون طن متري من الكربون كل عام ، وهو ما يعادل إزالة 100 مليون سيارة من الطريق. يمكن أيضًا استخدام الطاقة الحرارية من المفاعلات النووية لإزالة الكربون من القطاعات الأخرى كثيفة الاستخدام للطاقة مثل النقل ، وهو أكبر مساهم في تلوث الكربون.
الطاقة النووية لها أقل تأثير على الطبيعة لأنها لا تطلق أي غازات مثل الميثان وثاني أكسيد الكربون ، وهما "غازات الاحتباس الحراري" الأولية. لا يوجد تأثير سلبي على المياه أو الأرض أو أي منطقة بسبب استخدام الطاقة النووية ، إلا في الأوقات التي يتم فيها استخدام وسائل النقل.
وجدت مجموعة الدفاع عن الطاقة النووية ، الرابطة النووية العالمية ، أن متوسط انبعاثات الطاقة النووية هو 29 طنًا من ثاني أكسيد الكربون لكل جيجاوات ساعة (GWh) من الطاقة التي تنتجها. يُقارن هذا بشكل إيجابي بالمصادر المتجددة مثل الطاقة الشمسية (85 طنًا لكل جيجاوات ساعة) والرياح (26 طنًا لكل جيجاوات ساعة) وحتى أكثر إيجابية مع الوقود الأحفوري مثل الليغنيت (1054 طنًا لكل جيجاوات ساعة) والفحم (888 طنًا لكل جيجاوات ساعة).
2. انتاج طاقة عالية
نسبة الوقود إلى الطاقة الناتجة عن الطاقة النووية عالية بشكل لا يصدق. لديها القدرة على تلبية احتياجات المدينة والاحتياجات الصناعية من خلال مفاعل واحد فقط ، ناهيك عن عدة مفاعلات. يمكن استخدام كمية صغيرة نسبيًا من اليورانيوم لتزويد محطة كهربائية بقدرة 1000 ميجاوات بالوقود ، وبالتالي توفير ما يكفي من الكهرباء لتشغيل مدينة يبلغ عدد سكانها حوالي نصف مليون شخص.
توفر المصادر المتجددة ، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، طاقة كافية فقط لتلبية الاحتياجات السكنية أو المكتبية. ليس لديهم حتى الآن القدرة النووية للتعامل مع احتياجات الطاقة على نطاق واسع ، لا سيما في عالم التصنيع.
3. طاقة تحميل قاعدة مستقرة
توفر محطات الطاقة النووية حمولة أساسية ثابتة من الطاقة. تستخدم الطاقة النووية على نطاق واسع في أمريكا وتشكل حوالي 20٪ من إجمالي الكهرباء المولدة في الولايات المتحدة. يأتي مصدر الطاقة الفعال هذا من 98 مفاعلًا للطاقة النووية منتشرة في حوالي 30 ولاية مختلفة في الولايات المتحدة.
يعني الإنتاج المستقر للطاقة الناتجة عن محطات الطاقة النووية أنه يمكن استخدامها بشكل مثالي مع أشكال أخرى من الطاقة المتجددة. على سبيل المثال ، عندما تهب الرياح ، يمكن للمحطات النووية ضبط إنتاج الطاقة ليكون أقل.
على العكس من ذلك ، عندما لا تهب الرياح ، وهناك حاجة إلى مزيد من الطاقة ، يمكن تعديل الطاقة النووية لتعويض نقص الطاقة المولدة من الرياح (أو الطاقة الشمسية).
4. تكاليف تشغيل منخفضة
تنتج الطاقة النووية كهرباء غير مكلفة للغاية وأرخص من الغاز أو الفحم أو أي محطات وقود أحفوري أخرى. إن تكلفة اليورانيوم ، الذي يستخدم كوقود في هذه العملية ، منخفضة ، ولا يحتاج إليه إلا القليل جدًا لإنتاج طاقة هائلة. أيضًا ، على الرغم من أن تكلفة إنشاء محطات الطاقة النووية مرتفعة إلى حد ما ، إلا أن تكلفة تشغيلها منخفضة جدًا.
تشير التقديرات إلى أنه حتى احتساب التكاليف مثل إدارة الوقود المشع والتخلص من المحطات النووية يكلف ما بين 33 إلى 50 في المائة من محطة الفحم و 20 إلى 25 في المائة من محطة الغاز ذات الدورة المركبة.
يتراوح العمر الطبيعي للمفاعل النووي بين 40 و 60 عامًا ، اعتمادًا على عدد مرات استخدامه وكيفية استخدامه. هذه المتغيرات ، عند توحيدها ، تجعل تكلفة توصيل الطاقة منخفضة. حتى إذا ارتفعت تكلفة اليورانيوم ، فإن التأثير على تكلفة الطاقة سيكون أقل بكثير.
تقدر وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) أن استبدال محطة طاقة نووية بقدرة 1 جيجاوات سيتطلب 2 جيجاواط من الفحم أو 3 جيجاوات إلى 4 جيجاوات من مصادر متجددة لتوليد نفس الكمية من الكهرباء. أيضًا ، سيكون التأثير على تكلفة الطاقة أقل بكثير.
5. الموثوقية
تشير التقديرات إلى أنه مع المعدل الحالي لاستهلاك اليورانيوم ، لدينا ما يكفي من اليورانيوم لمدة 70-80 سنة أخرى. يمكن لمحطة الطاقة النووية عندما تكون في وضع إنتاج الطاقة أن تعمل دون انقطاع لمدة عام أو أكثر دون انقطاع أو صيانة ، مما يجعلها مصدرًا أكثر موثوقية للطاقة.
نظرًا لأن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح تعتمدان على الظروف الجوية ، فإن محطة الطاقة النووية ليس لديها مثل هذه القيود ويمكن أن تعمل دون انقطاع في أي ظروف مناخية. يتمثل النقد المستمر للطاقات المتجددة ، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، في أنها تنتج الطاقة فقط عندما تهب الرياح أو تشرق الشمس.
هناك نقاط محورية نقدية مؤكدة في إنشاء محطات الطاقة النووية واستخدام الطاقة النووية بدلاً من الطاقة التقليدية. إنه أحد مصادر القوة المهمة في جميع أنحاء البلاد.
أفضل جزء هو أن هذه الطاقة لها إمداد مستمر. يمكن الوصول إليه على نطاق واسع ، وهناك الكثير من التخزين ، ويعتقد أن الإمداد سيستمر لفترة أطول بكثير من الوقود الأحفوري المستخدم بنفس السعة.
6. أكثر كفاءة من الوقود الأحفوري
نقطة الاهتمام الأساسية الأخرى في استخدام الطاقة النووية هي أنها أكثر إقناعًا وكفاءة من مصادر الطاقة الأخرى. لقد جعلها عدد من ابتكارات الطاقة النووية خيارًا أكثر جدوى من غيرها.
لديهم كثافة طاقة عالية مقارنة بالوقود الأحفوري. كمية الوقود التي تتطلبها محطة الطاقة النووية أقل نسبيًا مما تتطلبه محطات الطاقة الأخرى حيث أن الطاقة المنبعثة من الانشطار النووي أكبر بنحو عشرة ملايين مرة من كمية الطاقة المنبعثة من ذرة الوقود الأحفوري.
7. لا تعتمد على الوقود الأحفوري
هذا هو أحد الأسباب التي جعلت العديد من الدول تضع الكثير من الوقت والمال في الطاقة النووية. إذن ما هي أعظم فائدة للطاقة النووية ، قبل أي فائدة أخرى قد نستكشفها؟ لا تعتمد على الوقود الأحفوري ولا تتأثر بتقلبات تكاليف النفط والغاز.
تعمل محطات توليد الطاقة بالفحم والغاز الطبيعي على تصريف ثاني أكسيد الكربون في الهواء ، مما يتسبب في عدد من المشكلات البيئية. مع محطات الطاقة النووية ، انبعاثات الكربون ضئيلة.
8. متجددة؟
الطاقة النووية ليست موردا متجددا. اليورانيوم ، وهو الوقود النووي المستخدم لإنتاج الطاقة النووية ، محدود ولا يمكن إنتاجه مرارًا وتكرارًا عند الطلب.
ومع ذلك ، تشير التقديرات إلى أن احتياطيات اليورانيوم تدوم 80 عامًا أخرى ، في حين أن الوقود الأحفوري له عمر محدود للغاية. منذ الثورة الصناعية ، كان البشر يستنفدون باستمرار احتياطياتنا من الوقود الأحفوري. إذا واصلنا استهلاك الوقود الأحفوري وواصلنا زيادة استهلاكنا مع نمو سكان العالم ، فمن المقدر أن نفد النفط في العالم بحلول عام 2052 ، والغاز في عام 2060 ، والفحم بحلول عام 2088.
من ناحية أخرى ، باستخدام مفاعلات التوليد والاندماج ، يمكننا إنتاج عناصر أخرى قابلة للانشطار. أحد هذه العناصر يسمى البلوتونيوم الذي يتم إنتاجه بواسطة المنتجات الثانوية للتفاعل المتسلسل. أيضًا ، إذا عرفنا كيفية التحكم في الاندماج الذري ، نفس التفاعلات التي تغذي الشمس ، فيمكننا الحصول على طاقة غير محدودة تقريبًا.
الثوريوم هو بديل أكثر اخضرارًا تم ملاحظته مؤخرًا. لدى الصين وروسيا والهند بالفعل خطط لبدء استخدام الثوريوم لتزويد مفاعلاتها بالوقود في المستقبل القريب.
9. الأثر الاقتصادي
توفر الطاقة النووية العديد من الفوائد للاقتصاد مع عدد الوظائف والازدهار الذي تجلبه المحطة الجديدة.
وفقًا لـ NEI ، توفر محطة نووية جديدة 400 إلى 700 وظيفة دائمة وأيضًا الآلاف من الوظائف الأخرى أثناء بنائها. تحتوي معظم المواقع النووية على محطتين على الأقل. في حين أن الوظائف التي تم إنشاؤها في أماكن أخرى هي 90 وظيفة فقط لمحطة فحم و 50 وظيفة لمحطة غاز طبيعي.
يدر كل مرفق ما يقرب من 500 مليون دولار سنويًا في مبيعات السلع والخدمات. يعني المزيد من العمال في المصانع المزيد من الأشخاص الذين يحتاجون إلى وجبات غداء والمزيد من الأشخاص الذين لديهم أموال لإنفاقها.
سلبيات الطاقة النووية (عيوبها)
1. الأثر البيئي
واحدة من أكبر القضايا هي التأثير البيئي فيما يتعلق باليورانيوم. لم تكن عملية تعدين وتنقية اليورانيوم نظيفة. ينطوي نقل الوقود النووي فعليًا من وإلى المصانع على مخاطر التلوث. أيضًا ، بمجرد استخدام الوقود ، لا يمكنك ببساطة نقله إلى مكب النفايات - فهو مادة إشعاعية وخطيرة.
2. مشكلة التخلص من النفايات المشعة
كقاعدة عامة ، تنتج محطة للطاقة النووية 20 طنًا متريًا من الوقود النووي سنويًا ، ومع ذلك تأتي الكثير من النفايات النووية. عندما تفكر في كل محطة نووية على الأرض ، ستجد أن هذا الرقم يقفز إلى ما يقرب من 2000 طن متري سنويًا.
ينقل الجزء الأكبر من هذه النفايات الإشعاع ودرجة الحرارة المرتفعة ، مما يعني أنها ستستهلك حتمًا أي مقصورة تحتوي عليها. يمكن أن يتسبب أيضًا في تلف الكائنات الحية داخل النباتات وحولها.
تنتج محطات الطاقة النووية الكثير من النفايات المشعة منخفضة المستوى كأجزاء وإمدادات منقولة. بمرور الوقت ، يتحلل الوقود النووي المستخدم إلى مستويات مشعة آمنة ، ومع ذلك ، فإن هذا يستغرق عددًا لا يحصى من السنوات. حتى النفايات المشعة ذات المستوى المنخفض تستغرق مئات السنين لتحقيق مستويات مناسبة من الأمان.
أصدرت منظمة Greenpeace البيئية المناهضة للأسلحة النووية تقريرًا في يناير 2019 يوضح بالتفصيل ما أسمته "أزمة النفايات النووية" التي لا يوجد حل لها في الأفق. "أحد هذه الحلول كان" نعش "نفايات نووية ملموس في جزيرة رونيت ، التي بدأت في فتح الشقوق وتحرير المواد المشعة.
3. الحوادث النووية
كان الحادث الذي وقع في جزيرة ثري مايل في عام 1979 ، وهو حادث تشيرنوبيل الذي وقع في 26 أبريل 1986 في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في أوكرانيا ، أسوأ حادث نووي في التاريخ. ثم كان هناك حادث آخر وقع مؤخرًا في فوكوشيما باليابان في عام 2011. وعلى الرغم من أن الخسائر لم تكن بهذا الارتفاع ، إلا أنها تسببت في مخاوف بيئية خطيرة. لا يزال من الممكن رؤية آثاره الضارة على البشر والبيئة حتى يومنا هذا.
على الرغم من جميع تدابير السلامة المعمول بها في هذه المحطات النووية ، فقد تسببت عوامل مختلفة في الانهيار مما تسبب في آثار مدمرة على البيئة والسكان المحليين الذين اضطروا إلى مغادرة المناطق المتضررة. يمكن أن تشكل النفايات المشعة الناتجة آثارًا صحية خطيرة على حياة الناس وكذلك على البيئة.
4. تكلفة عالية
التكاليف الأولية لبناء محطة للطاقة النووية باهظة. ارتفعت تقديرات مفاعل اختبار افتراضي حديث في الولايات المتحدة من 3.5 مليار دولار إلى 6 مليارات دولار إلى جانب تكاليف إضافية ضخمة للحفاظ على المنشأة. ألغت جنوب إفريقيا خططًا لإضافة 9.6 جيجاواط من الطاقة النووية إلى مزيج الطاقة لديها بسبب التكلفة ، والتي قدرت ما بين 34-84 مليار دولار.
في الوقت الحاضر ، تترك الأعمال النووية النفايات تبرد لفترة طويلة من الوقت قبل مزجها بالزجاج ووضعها بعيدًا في هياكل صلبة ومبردة هائلة. يجب الحفاظ على هذه النفايات ومراقبتها ومراقبتها لمنع وقوع المواد في الأيدي الخطأ والتسبب في مشاكل.
هذه الإدارات والمواد المشمولة تكلف نقودًا بالإضافة إلى النفقات الباهظة اللازمة لإنشاء مصنع ، مما قد يجعل الاستثمار فيه غير مرغوب فيه. يتطلب إذنًا من العديد من السلطات الدولية ، وعادة ما يعارضه الأشخاص الذين يعيشون في تلك المنطقة.
تعتبر المحطات النووية رخيصة التشغيل وتنتج وقودًا رخيصًا ، لكن التكاليف الأولية باهظة.
5. اليورانيوم محدود
مصادر الطاقة المتجددة النموذجية مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح متوفرة بشكل غير محدود. الطاقة النووية ليست مصدر وقود متجدد. تمامًا مثل مصادر الوقود الأخرى ، فإن اليورانيوم محدود أيضًا وموجود في عدد قليل من البلدان. اليورانيوم متاح بشكل محدود على الرغم من وفرته في الوقت الحالي. لا يزال هناك خطر النفاد في نهاية المطاف.
لابد من تعدين اليورانيوم وتصنيعه ثم تنشيطه لإنتاج الطاقة ، كما أن خوض هذه العملية مكلف للغاية. ينتج كمية كبيرة من النفايات أثناء كل هذه الأنشطة ويمكن أن يؤدي إلى تلوث بيئي وآثار صحية خطيرة ، إذا لم يتم التعامل معه بشكل صحيح.
6. الهدف الساخن للمسلحين
الطاقة النووية لديها قوة هائلة. اليوم ، تستخدم الطاقة النووية في صنع الأسلحة. إذا سقطت هذه الأسلحة في الأيدي الخطأ ، فقد تكون هذه نهاية هذا العالم. محطات الطاقة النووية هدف رئيسي لأنشطة الإرهاب. القليل من التراخي في الأمن يمكن أن يكون وحشيًا للبشرية.
7. توافر الوقود
على عكس الوقود الأحفوري المتوفر لمعظم البلدان ، يعتبر اليورانيوم موردًا نادرًا جدًا ولا يوجد إلا في عدد قليل من البلدان. مطلوب أذونات من العديد من السلطات الدولية قبل أن يفكر شخص ما في بناء محطة للطاقة النووية.
تعمل وزارة الطاقة ومختبراتها الوطنية مع الصناعة لتطوير مفاعلات وأنواع وقود جديدة من شأنها زيادة الأداء العام لهذه التقنيات وتقليل كمية النفايات النووية التي يتم إنتاجها. كما تعمل على توفير معلومات دقيقة وقائمة على الحقائق حول الطاقة النووية من خلال وسائل التواصل الاجتماعي وجهود التوعية المتعلقة بالعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات لتثقيف الجمهور حول فوائد الطاقة النووية.
هل الطاقة النووية متجددة؟
يتضمن تعريف الطاقة المتجددة التوافر غير المحدود للمورد ، والقدرة على تجديد نفسها وخاصية إحداث حد أدنى من التأثير على البيئة. لا تزال مسألة ما إذا كانت الطاقة النووية قابلة للتجديد تثير الجدل حتى يومنا هذا على الرغم من حقيقة أنها مصدر توليد طاقة منخفض الكربون. تشمل مصادر الطاقة المتجددة الخمسة المؤكدة المستخدمة يوميًا الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية والطاقة الحرارية الأرضية والكتلة الحيوية.
ومع ذلك ، فإن أكبر وجهة نظر تنص على أن الطاقة النووية ليست متجددة حقًا. هذا يتوقف على مجموعة واسعة من الحقائق مثل:
المادة الخام الرئيسية لإنتاج الطاقة النووية (اليورانيوم) ليست موردا متجددا. موارد اليورانيوم محدودة للغاية ، وعملية التعدين والتكرير لها تأثير كبير على البيئة. كما أن نقل اليورانيوم محفوف بالمخاطر. النقل الآمن ينطوي على نفقات رأسمالية كبيرة والكثير من استهلاك الطاقة.
بعد معالجة اليورانيوم ، يتم إنتاج كميات كبيرة من النفايات المشعة. العناصر الناتجة لها متطلبات تخزين واسعة ومن المعروف أنها تظل مشعة وخطيرة لآلاف السنين. حاولت معظم البلدان إعادة تدويره ، ولكن العملية برمتها غير فعالة ومكلفة نسبيًا ، ناهيك عن أن تخزينها بأمان مهمة شاقة. لإضافة الإهانات إلى الإصابة ، يمكن أن تصبح مواقع التخزين النووية أهدافًا رئيسية للإرهابيين العازمين على قتل المزيد من الأشخاص في وقت واحد.