الرئيسية - مساحة المقالات - علوم الطاقة - مقدمة عن الطاقة النووية والمفاعلات النووية

مقدمة عن الطاقة النووية والمفاعلات النووية

على عكس ما يظن الكثيرون لا تختلف طريقة عمل محطات توليد الطاقة الكهربائية (Power Plants) العادية عن طريقة عمل المحطات النووية (Nuclear Power Plants). تعمل المحطات الكهربائية على مبدأ تيرموديناميكي، حيث يتم تحويل طاقة ما إلى حرارة التي بدورها تعمل على تحويل المياه إلى بخار، فيصعد البخار بضغط معين ليطبّق عمل على مولد الذي بدوره ينتج الكهرباء. الفرق الجوهري بين الاثنين هو فقط في طريقة تبخير المياه أي الطاقة المستخدمة لعمل ذلك.

تعتمد المحطات الكهربائية بشكل أساسي على الوقود الأحفوري (Fossil Fuels) أي حرق الفحم و البترول أو الغازات الطبيعية لإنتاج طاقة حرارية. أما المحطة النووية فتعتمد بشكل أساسي على الطاقة الناتجة عن انشطار الذرة.

• لمحة فيزيائية على الطاقة النووية وانشطار الذرة:
يطلق مصطلح الانشطار النووي (Nuclear Fission) على عملية انقسام النواة إلى نواتين الذي يترافق مع إصدار طاقة تدعى بالطاقة النووية. العنصر المستخدم في هذه المحطات هو اليورانيوم (U-235 أحد نظائر اليورانيوم ذات العدد الكتلي 235)، الذي في حال اندماجه مع نيترون يتحول إلى U-236 الغير المستقر والذي ينشطر بعد مدة زمنية إلى ذرتين أصغر مع إصداره نيترونات و فوتونات على هيئة أشعة غاما.

• طريقة عمل المفاعل النووي:

يتم وضع اليورانيوم المخصب على شكل كريات صغيرة داخل قضبان طويلة ويتم تجميع القضبان على شكل حزم، من ثم يتم إغراق هذه الحزم في ماء (الذي يعمل عمل مبرد) داخل وعاء ضغط (حجرة يمكن التحكم بضغطها الداخلي). في حال عدم التدخل، سترتفع درجة حرارة اليورانيوم و يذوب تلقائياً.
لمنع هذه الذوبان توضع قضبان تحكم (Control Rods) و التي تكون مصنوعة من مواد تمتص النيترونات بين حزم اليورانيوم. فعندما نحتاج طاقة حرارية أكبر من الحزم يتم رفع أو إبعاد قضبان التحكم عنها فتعود إلى ارتفاع الحرارة التلقائي. أما عندما نحتاج حرارة أقل يتم إعادة قضبان التحكم إلى الحزم فيعود ويمتص النيترونات وبالتالي تنتج الحزم طاقة أقل.

تمثل حزم اليورانيوم المصدر الأساسي للطاقة في المفاعل التي تنتج طاقة حرارية تبخر المياه. يتحرك البخار، كما ذكرنا في المحطة التقليدية، فيدور محرك توربين والذي يكون متصلاً بمولد لتوليد الكهرباء.


• الطاقة النووية-الطاقة النظيفة:

أحد الايجابيات الكبيرة لاستخدام هذا النوع من الطاقة وأحد الأمور الأساسية التي تتفوق فيها المحطات النووية على المحطات التقليدية هو موضوع الطاقة النظيفة (Clean Energy).

تنتج المحطات التقليدية ما يعرف بغازات الدفيئة (Greenhouse Gases) وهي غازات سامة تؤذي الطبيعة والإنسان وتعتبر المسبب الأول لظاهرة الاحتباس الحراري. تتمثل هذه الغازات بثاني أكسيد الكربون، الميتان وأكسيد النتروجين وغيرها. أما المحطات النووية لا تنتج غازات الدفيئة بسبب اعتمادها على ظاهرة الانشطار والتخلص من فكرة حرق الوقود، وذلك يجعل الطاقة المنتجة “نظيفة”.


لا يمكن تصنيف الطاقة النووية في نفس فئة الطاقات المتجددة و ذلك بسبب أن الوقود النووي (أي اليورانيوم المخصب) لا يمكن تجديده عند الانتهاء من استخدامه. 


يجب إغلاق المحطات النووية بعد استخدامها مدة زمنية قدرها 18 إلى 24 شهراً و ذلك للتخلص من الوقود المستعمل واستبداله، وأيضاً للتخلص من مخلفات عملية الانشطار وهي ما يعرف باسم الفضلات المشعة (Radioactive Waste).

اليوم يتم استخدام 435 محطات نووية لاستخدامات المدني أي لتوليد الكهرباء، مئة منها تقع فقط في الولايات المتحدة و تنتج 20% من الكهرباء.

 

المصادر: ENECHowstuffworksWorldnuclear.org EPA

عن Michel Aractingi

Avatar
طالب هندسة كهرباء في جامعة البلمند

2 تعليقان

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

x

‎قد يُعجبك أيضاً

[هواوي ضد العالم] حظر جديد ضد قدرة الشركة على استخدام بطاقات الذواكر SD

لا يبدو أن الوضع سيتحسن بالنسبة لشركة هواوي الصينية فيما يتعلق بقرار حظر التعامل معها ...