الطاقة النووية
هي الطاقة التي تتحرر عندما تتحول ذرات عنصر كيميائي الى ذرات عنصر أخر .
كيف يتم أنتاج الطاقة النووية ؟
يتم إنتاج الطاقة النووية بواسطة الانشطار النووي , ويستخدم في ذلك عنصر اليورانيوم والبلوتونيوم حيث أن كل ذرة من ذرات اليورانيوم أو البلوتونيوم أو أي عنصر أخر تمتلك نواة في مركزها مكونة من بروتونات ونيوترونات .
ويحدث الانشطار في آلة تسمى المفاعل النووي .
أنواع المفاعلات النووية :
هناك نوعان من المفاعلات النووية :
1 ) مفاعلات نووية للبحث : وهي تستخدم لإجراء الأبحاث العلمية , وكذلك لأنتاج النظائر المستخدمة في الطب والصناعة , ولايمكننا أستخدامها لانتاج الطاقة .
ويوجد 284 مفاعلا نوويا للأبحاث في 56 بلداً في أنحاء العالم
2) مفاعلات نووية لتوليد الطاقة : وتستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية ( انتاج الطاقة ), وتزود هذة الطاقة العالم بأكثر من 16٪ من الطاقة الكهربائية , فهي تلبي 35 ٪ من احتياجات دول الاتحاد الاوروبي , وفي اليابان تحصل على 30 ٪ من أحتياجاتها الكهربائية من الطاقة النووية .
ومن الممكن أن تستخدم هذة المفاعلات بشكل عام أيضا كمصانع لانتاج الأسلحة النووية في البلدان التي تمتلك برامج حرب نووية , حيث يمكن استخدام المفاعلات النووية السلمية لانتاج الاسلحة النووية .
ماهو الفرق بين المفاعلات النووية السلمية والمفاعلات النووية المصنعة للاسلحة النووية ؟
تستخدم المفاعلات النووية المصنعة للاسلحة مادة البلوتونيوم 239 , وفي المفاعلات النووية السلمية تتم باستخدام نظائرالبلوتونيوم التالية :
البلوتونيوم 240, وبلوتونيوم 241 ,وبلوتونيوم 238 , ويمكن كذلك أستخدام اليورانيوم .
وذلك لان وقود المفاعل يتعرض لأشعاع النيوترون لفترات أطول , وممكن أستخدامها أيضا لانتاج المتفجرات النووية .
لكن هذة المتفجرات لاتكون بدرجة ثبات المصنعة من البلوتونيوم239 , ومن الممكن أن تنفجر قبل الأوان , ويكون الدمار الناتج من ذلك الإنفجار بنسبة 67 ٪ من نسبة دمار قنبلة هيروشيما .
ماهي مميزات الطاقة النووية ؟
- الجوانب الأقتصادية : طن من اليورانيوم يولد طاقة كهربائية أكبر من تلك التي يولدها أستخدام ملايين من براميل البترول أو ملايين الأطنان من الفحم , كذلك في حال أستخدام الطاقة الشمسية ستكون التكلفة كبيرة جدا .
- النفايات : تنتج محطات الطاقة النووية نفايات أقل مقارنة بنفايات المحطات الأخرى.
- مصدر الطاقة اليورانيوم متوفر وبكثرة وكثافة عالية , ويمكن استخراجة ونقلة بسهولة , بينما البترول والفحم محدودة .
- تستمر محطات الطاقة النووية فترة أطول من غيرها في تزويد العالم بالطاقة النووية.
- تحتاج محطات الطاقة النووية مساحات أصغر من المساحات التي تتطلبها المحطات الأخرى (الرياح والشمسية ) .
ماهي مساوئ الطاقة النووية ؟
- انتاج نفايات ذات فعالية اشعاعية عالية : بعد أنشطار اليورانيوم-الوقود المستهلك -
يُزال من المفاعل ويُخزن في بحيرات تبريد , بحيث تمتص حرارة الوقود المستهلك وتخفيض درجة الإشعاع , وتتم أعادة معالجتة لاسترجاع اليورانيوم والبلوتونيوم غير المنشطرين , ليتم أستخدامها كوقود للمفاعل .
حيث تبقى تلك الإشعاعية العالية لمدة ألاف السنين , ولايوجد إلى الآن نظام آمن للتخلص من هذة النفايات .
ففي عام 1979م حدث تسرب إشعاعي في جزئي في مفاعل ( ثري مايل آيلاند ) النووي قرب بنسلفانيا , نتيجة لفقدان السيطرة على التفاعل الإنشطاري, محدثاً انفجارا حرركمية من الإشعاع , وتمت السيطرة علية داخل المبنى دون إحداث وفيات .
أما في محطة الطاقة النووية في تشير نويل ( روسيا ) 1986 م , حدث تسرب مشابة للسابق , لكن لم يتم السيطرة علية فقُتِل 31 شخص وتعرض مئات الآلاف الى الاشعاع , وممكن أن يستمر تأثير ذلك على الأجيال القادمة .
أهم التطبيقات على استخدام الطاقة النووية استخداما سلميا مايلي :
1) الحصول على طاقة كهربائية باستخدام الطاقة النووية الناتجة في المفاعل النووي التي تؤدي إلى تسخين مياة البحر وغليانها والحصول على طاقة البخار لإدارة توربين ومولد الطاقة الكهربائية .
2) تحلية مياة البحر إذ نحصل من بخار الماء الناتج من تسخين مياه البحر على مياه عذبة تستخدم في الشرب .
3) تستخدم بعض النظائر المشعة الناتجة من المفاعل النووي في الزراعة من أجل اكتشاف درجة الامتصاص للأملاح الكلسية من التربة أوفي القضاء على الحشرات الضارة .
4) في الطب تستخدم الإشعاعات النووية المخففة بشدة في معالجة أمراض السرطان وكذلك استخدمت في تشخيص بعض الأمراض .
أنواع الأسلحة النووية :
1- الأسلحة النووية الانشطارية :
وهي سلاح فتاك , يبنى عمل هذا السلاح على فكرة الانشطار النووي الذي اخذناة سابقاً .
بداية الفكرة ترجع إلى العالم ألبرت إينشتاين1905 م عن طريق النظرية النسبية الخاصة , وبحسب النظرية فإن الطاقة تساوي كتلة المادة في مربع سرعة الضوء وبحسب ذلك فان كمية قليلة من الكتلة تكون مساوية الى كمية هائلة من الطاقة .
أي أن أي جسم لة كتلة يكون لة طاقة حتى وإن كان الجسم في حالة ثبات .
فعند قياس كتل الانوية لذرات عناصر مختلفة يمكن تقدير الطاقة الموجودة فيها بمجرد ضربها في سرعة الضوء ( 107925284808كم في الساعة ).
وفي عام 1938 م استطاع العالم الالماني اوتو هان شطر ذرة يورانيوم الى جزأين عن طريق قذف حزمة من النيترونات علية , لتصبح بعدها فكرة الاسلحة النووية في متناول اليد .
وقنابل الكتلة الحرجة , وقنابل المواد المخصبة أهم انواع الاسلحة النووية الانشطارية .
2- الأسلحة النووية الاندماجية :
فكرتها عكس فكرة الانشطارية تماما , حيث تتم بدمج نواتين لذرتين خفيفتي الكتلة في عمليات اندماج متسلسلة , وذرة الهيدروجين هي الاختيار الانسب لان كتلتها خفيفة .
يوجد للنيتروجين 3نظائر وهي : الديتيريم , التيتيم , البروتيم .
وعندما يتحد الديتيريم مع التيتيم يتكون نتيجة لهذا الاندماج ذرة الهليوم , ويتكون أثناء هذة العملية طاقة حركية هائلة .
وتحتاج هذة العمليات كميات كبيرة من الحرارة تصل إلى ملايين الدرجات المئوية ولهذا تسمى القنابل النووية الحرارية .
وتعتبر القنبلة الهيدروجينية والنيوترونية من أهم أنواع الأسلحة الاندماجية النووية .
وقيل ا ن اول من استخدم هذة القنابل امريكا عام 1951م كتجريبية , ويزعم الاتحاد السوفيتي بانة اول من جربها , ولما جربها السوفيت حصلت ضجة اعلامية كبيرة لم تحظى بها التجربة الامريكية
3- الأسلحة النووية التجميعية :
ويتم صناعتها بخطوتين , ويتم بخلق مايسمى الكتلة الفوق الحرجة , وتتم بدمج كتلتين تعتبران ذو كتلة دون الحرجة , ومن أجل دمجها يسلط عليها ضغط هائل , لتنشء كتلة تعتبر فوق الحرجة , وينشئ عن ذلك كمية هائلة من الطاقة الحركية .
الكتلة الحرجة لعنصر :هو الحد الأدنى من كتلة مادة معينة كافية لتحمل سلسلات متتالية من الانشطارات .
فإذا كان العنصر المستخدم في الانشطار النووي ذوكتلة تتطلب قذف مستمر بالنيوترونات
لتحفيز الانشطار الاولي للنواة فهذة الكتلة هي دون الحرجة .
أما إذا كان العنصر المستخدم في عملية الإنشطار النووي ذوكتلة قادرة على تحمل سلسلات متتالية من الانشطار النووي حتى دون تحفيز خارجي بواسطة قذف نيوترونات خارجية , فهذة الكتلةهي فوق الحرجة , ففي هذة الحالة يستخدم العنصر الطاقة المتولدة من الانشطارات السابقة كي يحفز الانشطارات اللاحقة .
وبعد استكمال مرحلة الكتلة فوق الحرجة , أشعال الفتيلة والموجودة على شكل تصويب طلقة من اليورانيوم كما في القنابل ذو الانشطار المصوب , أوتفجير قنبلة تقليدية في وسط المادة ذات الكتلة فوق الحرجة كما في القنبلة ذات الانشطار ذو الانضغاط الداخلي.
تعليقات
إرسال تعليق