طاقة نووية

(تم التحويل من الطاقة النووية)
انشطار نووي

الطاقة النووية (Nuclear Eneregy) هي الطاقة التي تنطلق أثناء انشطار أو اندماج الأنوية الذرية. تشكل الطاقة النووية 20% من الطاقة المولدة بالعالم. العلماء ينظرون إلى الطاقة النووية كمصدر حقيقي لا ينضب للطاقة. وما يثير الشكوك حول مستقبل الطاقة النووية هو التكاليف النسبية، والمخاوف العامة المتعلقة بالسلامة، وصعوبة التخلص الآمن من المخلفات عالية الإشعاع.

وذلك انسجاماً مع متطلبات النظرية النسبية التي تنص على أن الطاقة المتحررة E نتيجة نقص في الكتلة مقداره m يعطى بالعلاقة: E = mc2 (1) حيث ترمز c إلى سرعة الضوء وهي تقارب s3 χ108 m/sec .

طاقة ارتباط النكليون في النوى بدلالة عددها الكتلي A

وإذا حسبت كتلة ذرة X عددها الذري Z وعددها الكتلي A ورمزها، بواحدة الكتل الذرية amu انطلاقاً من كتل مكوناتها وهي Z بروتوناً و (A-Z) نتروناً، وبافتراض p كتلة البروتون بواحدة الكتلة الذرية amu وn كتلة النترون بالواحدة ذاتها لوجد:

M1= Zp + (A-Z)n (2)

وإذا قورنت هذه الكتلة بكتلة الذرة M2 كما نعلمها من قياساتنا المباشرة لها، لوجدنا فرقاً بينهما m = M1- M2. إن هذا الفرق في الكتلة يمثل طاقة تمتلكها النواة تعطى وفق نظرية أينشتاين بالعلاقة E = mc2.

تسمى الطاقة اللازمة لانتزاع بروتون أو نترون وحيد من نواة ذرة ما طاقة الارتباط binding energy، ويكفي لحساب الطاقة اللازمة لتفكيك نواة ما إلى مكوناتها تعويض p بـ s1.00812 amu و n بـ s1.00893 amu في العلاقة m = M1- M2 وملاحظة أن:

s1amu = 931 MeV (3)

إن انشطار نواة من اليورانيوم 235 تولد مايزيد عن نترونين إضافة إلى طاقة تعادل مليوني مرة ماتنتجه كتلة مساوية من الفحم

وإذا رسمت طاقة الارتباط العائدة لنكليون وحيد (بروتون أو نترون) أي بدلالة العدد الكتلي A لوجد منحن كالمبين في الشكل (1) الذي يلفت النظر فيه وجود ثلاث مناطق هي:

(أ) منطقة يصعد فيها المنحني بسرعة وتشغله نوى الذرات الخفيفة مثل

وجميعها تتصف بطاقة ارتباط عالية للنكليون الواحد مما يشير إلى استقرارها الشديد بالمقارنة مع ما يجاورها من ذرات.

(ب) منطقة تبلغ فيها طاقة الارتباط للنكليون الواحد حداً أعظمياً قيمته s8.4 MeV بجوار العدد الكتلي A=60. وتقع قيمة للذرات التي تراوح أعدادها الكتلية بين 60 العائدة للحديد و 150 العائدة للقصدير وسطياً حول القيمة s8.4 MeV.

(حـ) منطقة تتناقص فيها قيمة وتشتمل على العناصر الثقيلة، وتبلغ قيمتهاs7.6 MeV لعنصر اليورانيوم 238.

إن تأمل منحني طاقة الارتباط للنكليون الواحد يقود إلى الاستنتاجات المهمة الآتية:

إن انشطار نواة يورانيوم 235 نتيجة قذفها بنترون يعطي نواتين تقعان في جوار منتصف جدول مندلييف الدوري إذ تبلغ القيمة s8.4 MeV (في الواقع يرافق انشطار النواة صدور نترونين أو ثلاثة يحمل كل منهما طاقة تساوي s8.4 MeV)؛ فالطاقة الإجمالية المتحررة من النواة تقارب s8.4 χ 235 MeV، ولما كانت طاقة الارتباط لكل نكليون في نواة اليورانيوم 235 تساويs7.55 MeV تقريباً، فإن الطاقة الفائضة تعطى بـ :

(s8.4 χ 235) – (7.55 χ 235)

وهذه تعادل نحو s200 MeV بمعنى أن الطاقة المتحررة من انشطار نواة يورانيوم وحيدة تساويs200 MeV، تتوزع كالآتي:

s160MeV طاقة حرارية تحملها شظايا الانشطار.

s20MeV طاقة تحررها نواتج تفكك شظايا الانشطار

s10MeV طاقة تتحرر بفعل أسر النترونات

s5MeV طاقة حركية تحملها النترونات وعددها وسطيا 2.55 نتروناً في حالة الـ 235 235 U

s5MeV طاقة الفوتونات

تندمج نواتان خفيفتان من الدوتيريوم والتريتيوم لشكيل نواة الهليوم

ينطلق نترون وتتحرك طاقة هائلة ولا يخلف تفاعل الاندماج نفايات نووية كما هو شأن تفاعلات الانشطار

يبين الشكل ما يطلق عليه عادة اسم التفاعل المتسلسل chain reaction. فإذا أطلق نترون على كتلة مناسبة من اليورانيوم 235، حدث تفاعل متسلسل يمكن أن يكون انفجارياً إذا زادت الكتلة عن مقدار يدعى الكتلة الحرجة critical mass، وهو ما يحدث في القنبلة الذرية atomic bomb. كما يمكن التحكم بهذا التفاعل في المفاعلات النووية nuclear reactors حيث يستخدم مهدئ moderator لجعل طاقة النترونات المتحررة طاقة حرارية thermal neutrons، الأمر الذي يجعل فعالية النترونات أكبر بمئات المرات في توليد المزيد من تفاعلات الانشطار في نوى اليورانيوم ، وتستخدم قضبان تحكم control rods من البورون أو الكادميوم لامتصاص النترونات، وبالتالي إيقاف التفاعل الذي يمكن إيجاز أحد احتمالات حدوثه بالمعادلة:

ويبين تفاعلاً نووياً تندمج فيها نواتان خفيفتان من الدوتيريوم والتريتيوم لتوليد نواة هليوم ، ويقود التفاعل إلى انطلاق نترون n، إضافة إلى قدر هائل من الطاقة وفق المعادلة التالية:

5280-3.jpeg

تحدث تفاعلات اندماج كهذه في الشمس فتتولد طاقة حرارية ننعم بها على سطح الأرض.

إلا أن توليد تفاعل اندماج على سطح الأرض يتطلب توفير درجة حرارة عالية تصل إلى ملايين الدرجات المئوية. وقد أمكن تحقيق ذلك باستخدام قنبلة ذرية كفتيل لإشعال قنبلة هدروجينية hydrogen bomb. وبإحاطة وقود الدوتيريوم والتتريتيوم بطبقة من اليورانيوم، تولد النترونات الناجمة عن تفاعل الاندماج تفاعلات انشطار إضافية مما يزيد من المقدرة التدميرية للقنبلة الهدروجينية، ويجري الحديث عن قنابل هدروجينية تعادل مقدرتها التدميرية بين 60 و 100ميغا طن من المواد شديدة الانفجار TNT. تجدر الإشارة إلى أنه خلافاً لتفاعلات الانشطار فإنه تعذر حتى الآن التحكم بتفاعلات الاندمادج النووي ومن ثم تعذر تسخيرها للأغراض السلمية.[1]

تحويل طاقة الانشطار النووي في مفاعل من نوع الماء المضغوط PWR إلى طاقة كهربائية

يبين الشكل استخداماً سلمياً لتفاعلات الانشطار لتوليد الطاقة الكهربائية في مفاعل من نوع الماء المضغوط Pressurized Water Reactor ويرمز له اختصاراً بـ PWR، حيث يمتص ماء مضغوط الحرارة من قلب المفاعل ويبقى محصوراً في دارة مغلقة دون أن يغلي. وتقوم دارة ثانية بتبادل الحرارة مع الدارة السابقة، فيغلي الماء ويولد البخار الذي يدير عنفات تدير بدورها مولدات كهربائية. ويجري عادة تكثيف البخار في دارة ثالثة تشتمل على برج للتبريد.

ويبين الشكل طريقة أخرى لاستخراج الطاقة الحرارية المتولدة في قلب المفاعل، يستخدم فيها الصوديوم السائل وسيطاً لهذه الغاية؛ لتمتعه بحرارة نوعية عالية، وذلك في الدارتين الأولى والثانية، ويتحول الماء إلى بخار في الدارة الثالثة بالتبادل الحراري، ويقوم بخار الماء بتدوير عنفات وتوليد الكهرباء كالسابق.

استخدام الصوديوم السائل لنقل الحرارة من قلب مفاعل انشطار نووي لتوليد الكهرباء

الاشعاع النووي إن لم يكن قاتلا فهو يتسبب في عاهات وتشوهات وإعاقات تصعب معالجتها. وتنتج من تأثير الإشعاع النووي على مكونات الخلايا الحية نتيجة تفاعلات لا علاقة لها بالتفاعلات الطبيعية في الخلية. وحجم الجرعة المؤثرة يختلف حسب نوعية الكائنات فهناك حشرات تموت عندما تمتص أجسامها طاقة نووية تصل فقط 20 وحدة جْرَايْ (جول لكل كيلو جرام من الجسم المعرض للإشعاع النووي Gray = J/kg)، وحشرات لا تموت إلا عندما تصل الجرعة إلى حوالي 3000 جرَايْ ( ضعف الجرعة السابقة 150 مرة). تأثر الثدييات يبدأ عند جرعة لا تزيد عن 2 جْراي، والفيروسات تتحمل جرعة تصل 200 جراي أي ضعف الجرعة المؤثرة على الثدييات 100 مرة.

وكمية النفايات المشعة نتيجة الانشطار النووي بمحطات إنتاج الكهرباء بالمفاعلات النووية محدودة مقارنة بكمية النفايات بالمحطات الحرارية التي تعمل بالطاقة الأحفورية كالنفط أو الفحم . فالنفايات النووية تصل 3 ميليجرام لكل كيلو واط ساعة (3 mg/kWh) مقابل حوالي 700 جرام ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو واط ساعة بالمحطات الحرارية العادية لكن هذه الكمية الصغيرة جدا من الإشعاع النووي قد تكون قاتلة أو قد تتسبب في عاهات وتشوهات لا علاج لها. وقد تستمر فاعلية الإشعاعات لقرون بل لآلاف السنين حتي يخمد هذا الإشعاع أو يصل إلى مستوى يعادل الإشعاع الطبيعي. لهذا يحاول العلماء توليد الطاقة النووية عن طريق الاندماج النووي بدلا من الانشطار النووي الذي فيه ذرات اليورانيوم تنشطر وتعطي بروتونات ونيوترونات وجسيمات دقيقة من الطاقة التي تولد الكهرباء. ومشكلة توليد الكهرباء من المفاعلات النووية تتمثل في النفايات المشعة التي تسفر عن العملية. وهذه النفايات ضارة بالبشر وهذا ما جعل العلماء يسعون للحصول علي الطاقة عن طربق تقنبة الاندماج النووي التي تجري حاليا في الشمس والتي تسفر عن نفايات مشعة قليلة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

محطات الطاقة النووية

تعتبر محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية البخارية، حبث تقوم بتوليد البخار بالحرارة التي تتولد في فرن المفاعل. الفرق في محطات الطاقة النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية .

مفاعل بالماء المضغوط

والمفاعل الذري تتولد فيه الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات الإلكترونات المتحركة في الطبقة الخارجية للذرة وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذات ضغط عال ودرجة مرتفعة جدا, باستعمال الطاقة الحرارية في تسخين المياه في مراجل BOILERS) ) وتحويلها إلى بخار في درجة حرارة وضغط معين .ثم يسلط هذا البخار على زعنفات أو توربينات بخارية صممت ليقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة البخارية إلى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات . ويربط محور المولد الكهربائي مع محور التوربينات البخارية فيدور محور المولد الكهربائي (ALTERNATOR)بنفس السرعة لتتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة الكهربائية اللازمة . وكانت أول محطة توليد حرارية نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميجاواط . عندما توصل العلماء إلى تحرير الطاقة النووية من بعض العناصر كاليورانيوم والبلوتونيوم. فوقود المفاعلات النووية اليورانيوم المخصب بكمية تكفي لحدوث تسلسل تفاعلي انشطاري يستمر من تلقاء ذاته. و الوقود يوضع في شكل حزم من قضبان طويلة داخل قلب المفاعل الذي عبارة عن حجرة مضغوطة شديدة العزل. ويتم الانشطار النووي بها لتوليد حرارة، لتسخين المياه وتكوين البخار الذي يدير زعانف التوربينات التي تتصل بمولدات كهربائية . و يتم تغطيس الحزم في الماء للإبقاء عليها باردة . أو استخدام ثاني أكسيد الكربون أو معدن مصهور لتبريد قلب المفاعل. ويتم إدخال قضبان تحكم في غرفة المفاعل، من مادة، الكادميوم، لتمتص النيوترونات المتولدة من انشطار أنوية الذرات داخل المفاعل. فكلما تم تقليل النيوترونات كلما تم تحجيم التفاعلات المتسلسلة بما يبطئ من عملية انشطار ذرات اليورانيوم.وكان أول مفاعل نووي قد أقيم عام 1944في هانفورد بأمريكا لآنتاج مواد الأسلحة النووية وكان وقوده اليورانيوم الطبيعي ةكان ينتج البلوتونيوم ولم تكن الطافة المتولدة تستغل . ثم بنيت أنواع مختلفة من المفاعلات في كل أنحاء العالم لتوليدالطاقة الكهربائية. وتختلف في نوع الوقود والمبردات و الوسيط . وفي أمريكا يستعمل الوقود النووي في شكا أكسيد اليورانيوم المخصب حتي 3% باليورانيوم 235 والوسيط والمبرد من الماء النقي وعذع الأنواع من المفاعلات يطلق عليها مفاعلات الماء الخفيف.


تخصيب اليورانيوم

اليورانيوم هو المادة الخام الأساسية للبرامج النووية، المدنية والعسكرية. ويستخلص من طبقات قريبة من سطح الأرض أو عن طريق التعدين من باطن الأرض. ورغم أن مادة اليورانيوم توجد بشكل طبيعي في أنحاء العالم ، لكن القليل منه فقط يوجد بشكل مركز كخام. وحينما تنشطر ذرات معينة من اليورانيوم في تسلسل تفاعلي بسمي بالانشطار النووي. ، ويحدث ببطء في المنشآت النووية، وبسرعة هائلة في حالة تفجير سلاح نووي. و ينجم عن ذلك انطلاق للطاقة وفي الحالتين يتعين التحكم في الانشطار تحكما بالغا. ويكون الانشطار النووي في أفضل حالاته حينما يتم استخدام النظائر من اليورانيوم 235 (أو البلوتونيوم 239)، والمقصود بالنظائر هي الذرات ذات نفس الرقم الذري ولكن بعدد مختلف من النيوترونات. ويعرف اليورانيوم-235 بـ"النظير الانشطاري" لميله للانشطار محدثا تسلسلا تفاعليا، مطلقا الطاقة في صورة حرارية. وحينما تنشطر ذرة من اليورانيوم-235 فإنها تطلق نيوترونين أو ثلاث نيوترونات. وحينما تتواجد إلى جانبها ذرات أخرى من اليورانيوم-235 تصطدم بها تلك النيوترونات مما يؤدي لانشطار الذرات الأخرى، وبالتالي تنطلق نيوترونات أخرى. ولا يحدث التفاعل النووي إلا إذا توافر ما يكفي من ذرات اليورانيوم-235 بما يسمح بأن تستمر هذه العملية كتسلسل تفاعلي يتواصل من تلقاء نفسه. أو ما يعرف بـالكتلة الحرجة. غير أن كل ألف ذرة من اليورانيوم الطبيعي تضم سبع ذرات فقط من اليورانيوم-235، بينما تكون الذرات الأخرى الـ993 من اليورانيوم الأكثر كثافة ورقمه الذري يورانيوم-238.ومفاعلات الماء الخفيف Light Water Reactors هي نوع من المفاعلات الإنشطارية النووية The nuclear fission reactors التي تستعمل في الولايات المتحدة الأمريكية لتوليد القوي الكهربائية وتستخدم الماء العادي كوسيط في التبريد والتحويل لبخار لتشغيل التوربينات لتوليد الكهرباء من المولدات . وهذا يتطلب تخصيب وقود اليورانيوم of the uranium fuel Enrichment واليورانيوم الطبيعي يتكون من 7,% يورانيوم 235وهو نظير ينشطر و99,3%يورانيوم 238 لاينشطر . واليورانيوم الطبيعي يخصب ليصبح به 2,5- 3,5 % يورانيوم 235 القابل للإنشطار في مفاعلات الماء الخفيف التي تعمل بالولايات المتحدة الأمريكية بينما مفاعلات الماء الثقيل the heavy water التي تعمل في كندا تستخدم اليورانيوم الطبيعي . وفي حالة التخصيب العملية تتطلب 3 كجم يورانيوم طبيعي لإمداد مفاعل واحد بالطاقة الإنشطارية لمدة عام . وعملية تخصيب اليورانيوم Uranium Enrichment تتم بانتشار مادة هكسافلوريد اليورانيوم uranium hexaflouride في مادة مسامية فتنفصل مادة اليورانيوم 235 الخفيفة بواسطة آلات الطرد المركزي . ووقود اليورانيوم اللازم للمفاعلات الإنشطارية لايصنع قنبلة لأنها تتطلب تخصيب أكثر من 90% للحصول علي تفاعل متسلسل سربع .

واليورانيوم والبلوتونيوم المخصبان بنسبة مرتفعة جدا يستخدمان في صنع القنابل النووية . لأن اليورانيوم المرتفع الخصوبة به نسبة عالية من اليورانيوم235 الغير مستقر والمركز صناعبا . والبلوتونيوم Plutonium يصنع نتيجة معالجة وقود اليورانيوم في المفاعلات الذرية أثناء عملها حيث تقوم بعض ذرات اليورانيوم (حوالي 1% من كمية اليورانيوم ) بامتصاص نيترون a neutron لانتاج عنصر جديد هو البلوتونيوم الذي يستخلص بطرق كيميائية. ولصنع التفجير النووي يدمج اليورانيوم أو البلوتونيوم المخصبان بالمتفجرات التقليدية وهذا الدمج يجعل المادة النووية مكثفة لتقوم بالتفاعل المتسلسل الغير موجه.

ويمكن تخصيب اليورانيوم بعدة طرق . ففي برنامج تصنيع الأسلحة النووية بأمريكا يتبع طريقة الإنتشار الغازي the gaseous diffusion method بتحويل اليورانيوم إلي غاز هكسافلوريد اليورانيوم uranium hexafluoride حيث يضخ خلال غشاء يسمح لذرات اليورانيوم 235 بالمرور خلاله أكثر من بقية ذرات نظائر اليورانيوم وبتكرار هذه العملية في عدة دورات يرتفع تركيز اليورانيوم 235 ليصنع منه الأسلحة النووية في الصين وفرنسا وبريطانيا والإتحاد السوفيتي الذي لجأ إلي طريقة تخصيب اليورانيوم بطريقة الطرد المركزي للغاز بالسرعة العالية بدلا من الانتشار الغازي وهذا ما اتبعته ايران. وهذه الطريقة يحول اليورلنيوم لغاز هكسافلوريد اليورانيوم ويدخل في آلة طرد مركزي تدور بسرعة كبيرة . وبتاثير قوة الطرد المركزي تتجه ذرات اليورانيوم الأثقل من ذرات اليورانيوم 235 للخارج ويتركز اليورانيوم 235 بالوسط ليسحب . وهذه الطريقة تستخدم لتخصيب اليورانيوم في الهند وباكستان وايران وكوريا الشمالية . وهناك طريقة التدفق النفاث المتبعة في جنوب أفريقيا وطريقة الفصل للنظير بالكهرومغناطيسية التي كان العراق يتبعها قبل حرب الخليج عام 1991. ويمكن استعمال طريقة التخصيب بالليزر لفصل اليورانيوم بتحويله لمعدن يتبخر بتسليط ليزر ليثير ذرات اليورانيوم 235 لتتجمع وتتركز وهذه التجربة تمت في كوريا الجنوبية عام 2000 سرا .

أنواع المفاعلات

يطلق علي مفاعلات الإنشطار النووي The nuclear fission reactors في الولايات المتحدة الأمريكية مفاعلات الماء الخفيف"light water reactors" عكس مفاعلات الماء الثقيل"heavy water reactors" في كندا . والماء الخفيف هو الماء العادي الذي يستخدم في المفاعلات الأمريكية كوسيط moderator وكمبرد وأحد الوسائل للتخلص من الحرارة وتحويلها لبخار يدير زعانف التوربينات التي تدير مولدات القوي الكهربائية ز واستهمال الماء العادي يتطلب تخصيب وقود اليورانيوم لدرجة ما . وكلا النوعين من المفاعلات اللذين يعملان بالماء الخفيف هما مفاعل الماء المضغوط pressurized water reactor (PWR) حيث الماء الذي يسير خلال قلب المفاعل معزول عن التوربينات . ومفاعل الماء المغلي boiling water reactor (BWR.) يستخدم الماء كمبرد ومصدر للبخار الذي يدير التوربينات ويطلق علي مفاعلات الإنشطار النووي في كندا مفاعلات الماء الثقيل Heavy Water Reactors حيث يعمل الماء الثقيل كوسيط بالمفاعل ويقوم الديتريم deuterium بالماء الثقيل بتقليل سرعة النيترونات في التفاعل الإنشطاري المتسلسل .وهذا النوع من المفاعلات لايتطلب وقود يورانيوم مخصب بل طبيعي ويطلق علي هذه المفاعلات الكندية مفاعلات كاندو CANDU ya ،you'r wright

مفاعل سيزر

تمكن كلوديو فيلبون العالم النووي ومدير مركز الطاقة المتطورة في جامعة ميريلاند الأمريكية من ابتكار وتصميم مفاعل سيزر CAESAR المتطور لإنتاج الكهرباء دون التسبب في أي تلوث نووي، أو انتشار الإشعاعات النووية. عكس المفاعلات النووية التقليدية التي تدار بأذرع وقود اليورانيوم 238 المزود بحوالي 4% من اليورانيوم 235. وعند اصطدام النيوترون بذرة اليورانيوم 235 ، تنشطر إلى نويات و تنطلق كمية من الطاقة في شكل حرارة ومزيد من النيوترينات التي تصطدم بالذرات الأخرى. ويتحكم «الوسيط» بإدخاله بين أذرع الوقود ليبطأ بعض النيوترينات لتتحرك ببطء بدرجة كافية لانشطار الذرات، لكن بعد عامين أو ثلاثة من تشغيل المفاعل، تصبح ذرات اليورانيوم 235 الباقية غير كافية فتظهر الحاجة إلى أذرع وقود جديدة. . لكن مفاعل سيزر يعتمد على انشطار ذرات اليورانيوم 238 داخل أذرع الوقود بواسطة نيوترونات تتحرك بسرعة مناسبة نتيجة وجود البخار كوسيط في المفاعل، بالتحكم في كثافته بدقة، لإبطاء مرور النيوترينات للحصول على الانشطار المطلوب من ذرة اليورانيوم 238، وحدوث انفجار صغير للطاقة وانطلاق مزيد من النيوترينات التي تدور حتى تصطدم بذرة أخرى من اليورانيوم والقليل من نويات الذرة . و المفاعل سيزر يمكن تشغيله لعقود دون الحاجة إلى إعادة تزويده بالوقود.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

مفاعل البحوث

هناك مفاعلات البحوث وهي أبسط من مفاعلات الطاقة وتعمل في درجات حرارة ووقود أقل من اليورانيوم عالي التخصيب (20% من U235،) على الرغم من أن بعضاً من المفاعلات البحثية الأقدم تستخدم 93% من U235. وكمفاعلات الطاقة يحتاج قلب مفاعل البحث للتبريد، و مهدئ من الماء الثقيل أو بالجرافيت لتهدئة النترونات وتعزيز الانشطار.و معظم مفاعلات البحث تحتاج أيضاً إلى عاكس من الجرافيت أو البيريليوم لتخفيض فقدان النترونات من قلب المفاعل . ومفاعلات البحث Research Reactors تستخدم للبحث والتدريب واختبار المواد أو إنتاج النظائر المشعة من أجل الاستخدام الطبي والصناعي. و هذه المفاعلات أصغر من مفاعلات الطاقة. و يوجد 283 من هذه المفاعلات تعمل في 56 دولة. كمصدر للنترونات من أجل البحث العلمي.

وأخيرا .. إلى أين ستقودنا المفاعلات النووية؟ .ولاسيما وأن الطاقة النووية تزود دول العالم بأكثر من 16% من الطاقة الكهربائية؛ فهي تمد 35% من احتياجات دول الاتحاد الأوروبي. و اليابان تحصل على 30% من احتياجاتها من الكهرباء من الطاقة النووية، بينما بلجيكا وبلغاريا والمجر واليابان وسلوفاكيا وكوريا الجنوبية والسويد وسويسرا وسلوفينيا وأوكرانيا فتعتمد على الطاقة النووية لتزويد ثلث احتياجاتها من الطاقة . لأن كمية الوقود النووي المطلوبة لتوليد كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية أقل بكثير من كمية الفحم أو البترول اللازمة لتوليد نفس الكمية؛ فطن واحد من اليورانيوم يقوم بتوليد طاقة كهربائية أكبر من ملايين من براميل البترول أو ملايين الأطنان من الفحم. والطاقة الشمسية كلفتها أكبر بكثير من تكاليف الطاقة النووية. و لا تطلق غازات ضارة في الهواء كغازات ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد النتروجين أو ثاني أكسيد الكبريت التي تسبب الاحترار العالمي والمطر الحمضي والضباب الدخاني. و مصدر الوقود النووي (اليورانيوم) متوفر و سهل الحصول عليه ونقله، بينما مصادر الفحم والبترول محدودة.

وتشغل المحطات النووية لتوليد الطاقة مساحات صغيرة من الأرض مقارنة بمحطات التوليد التي تعتمد على الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. لكن استخدام الطاقة النووية يسبب إنتاج النفايات ذات الإشعاعية العالية؛ التي تخزَّن في بحيرات لتبريدها، بامتصاص حرارة الوقود المستهلَك وتخفيض درجة إشعاعيته . وتتم إعادة معالجته لاسترجاع اليورانيوم والبلوتونيوم غير المنشطرَين واستخدامهما من جديد كوقود للمفاعل أو في إنتاج الأسلحة النووية. و بعض العناصر الموجودة في النفايات كالبلوتونيوم، ذات إشعاعية عالية وتظل لمدة آلاف السنين. ولا يوجد نظام آمن للتخلص من هذه النفايات. والمفاعلات النووية أصبحت سيئة السمعة بسبب التسرّب الإشعاعي في محطة الطاقة النووية في تشيرنوبل بأوكرانيا عام 1986، فقد أدي إلى مقتل 31 شخصاً وتعريض مئات الآلاف للإشعاع، الذي سيستمر تأثيره على الأجيال القادمة.

أنظر أيضا

وصلات خارجية

يمكنك أن تجد معلومات أكثر عن Nuclear power عن طريق البحث في مشاريع المعرفة:

Wiktionary-logo-en.png تعريفات قاموسية في ويكاموس
Wikibooks-logo1.svg كتب من معرفة الكتب
Wikiquote-logo.svg اقتباسات من معرفة الاقتباس
Wikisource-logo.svg نصوص مصدرية من معرفة المصادر
Commons-logo.svg صور و ملفات صوتية من كومونز
Wikinews-logo.png أخبار من معرفة الأخبار.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Nuclear news websites

Critical

Supportive

المصادر

  1. ^ أحمد محمود حصري. "الطاقة النووية". الموسوعة العربية.