ما هي الطاقة النووية؟ وما هي إيجابياتها وسلبياتها؟

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

محطات الطاقة النووية

بعد أن تعرفنا على إجابة سؤال "ما هي الطاقة النووية؟" يمكننا توضيح ما هي محطاتها من خلال الآتي:

• يعتمد توليد الطاقة الذي يعتمد على الطاقة النووية على محطات الطاقة النووية، وهي أحد أنواع محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة البخارية وينتج البخار تحت تأثير حرارة المفاعل.
• الفرق بين الاثنين هو أن محطة الطاقة النووية بها فرن ذري يتطلب جدارًا عازلًا وطبقة واقية لمنع الإشعاع الذري وتتكون من طوب النار، وطبقة من الماء والفولاذ، وطبقة من الإسمنت يبلغ سمكها حوالي مترين، والغرض منها حماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث من الإشعاع الذري.

إيجابيات الطاقة النووية

لا شك بعد أن تعرف الإنسان على إجابة سؤال "ما هي الطاقة النووية؟" سيكون بحاجة للتعرف على استخداماتها ومنافعها، وسنوضح ذلك من خلال الآتي:

• تتميز بقدرتها على توليد المزيد من الطاقة، فالطاقة الناتجة عن حرق كيلوغرام واحد من اليورانيوم في مفاعل نووي تعادل الطاقة الناتجة عن حرق 100 طن من الفحم عالي الجودة.
• إمكانية إعادة الاستخدام الفريدة والسبب في هذه الميزة هو أن اليورانيوم 235 لا يتم حرقه بالكامل في الوقود النووي لذلك، يوفر Horizon الفرصة لإعادة استخدامه بعد المعالجة.
• تقليل الانبعاثات، لعبت محطات الطاقة النووية الأوروبية دورًا فعالًا في تجنب 700 مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون كل عام.
• تتمتع محطة طاقة نووية واحدة بإمكانيات التنمية الاقتصادية، وتتميز بالقدرة على توفير 10 فرص عمل في القطاعات ذات الصلة، وبالتالي تطوير الطاقة النووية وتشجيع البحث العلمي والقدرات المعرفية الوطنية.

سلبيات الطاقة النووية

• تكلفة بناء محطات الطاقة النووية المتخصصة، وخاصة محطات الطاقة طويلة الأجل، مرتفعة للغاية.
• يتم استهلاك كميات كبيرة من المياه لتشغيل المفاعلات النووية.
• مع تخزين النفايات المشعة في مناطق مفتوحة، تزداد فرصة حدوث الزلازل.
• من الصعب للغاية التخلص من النفايات المشعة بطريقة آمنة فسلامة سكان الأرض في خطر.

عملية الانشطار النووي

يعتبر الانشطار هو سبب حاجة الإنسان لمعرفة "ما هي الطاقة النووية؟"، ويمكننا توضيح معنى الانشطار من خلال الآتي:

• الذرات عبارة عن جسيمات صغيرة في الجسيمات تتكون من غازات وسوائل ومواد صلبة مختلفة، وتتكون الذرات من ثلاثة جسيمات هي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، وتحتوي نواة الذرة على بروتونات ونيوترونات محاطة بالإلكترونات ومتصلة بالنواة تشتهر الرابطة بطاقتها الضخمة، حيث يتم إطلاق الطاقة، وبمجرد كسر الرابطة خلال عملية الانشطار النووي، يتم إطلاق النواة.
• وتجدر الإشارة إلى أنه في عملية الانشطار النووي، بسبب اصطدام النيوترونات بذرات اليورانيوم (وهو وقود الطاقة النووية)، تنفصل الذرات عن بعضها البعض ذرات اليورانيوم والتي تؤدي إلى إطلاق كميات كبيرة من الطاقة في صورة إشعاع وحرارة، بمجرد انقسام ذرة اليورانيوم، سيتم إنتاج عدد كبير من النيوترونات، وتستمر هذه النيوترونات في الاصطدام مع ذرات اليورانيوم الأخرى، وبتكرار هذه العملية ينتج تفاعل نووي متسلسل.

وقود الطاقة النووية

• اليورانيوم هو الوقود الأكثر استخدامًا لإنتاج الطاقة الذرية لأن ذراتها سهلة الانقسام، وهي أحد العناصر الشائعة جدًا (الموجودة في الصخور في جميع أنحاء العالم)، وعلى الرغم من أنها شائعة، إلا أن النوع المستخدم لإنتاج الطاقة النووية (U-235) نادر جدًا.
• وهذا يمثل نوع اليورانيوم حوالي 1٪ فقط من اليورانيوم ويتم استخراج عنصر اليورانيوم في الولايات المتحدة واستيراده من دول أخرى (مثل أستراليا وكندا وكازاخستان وروسيا وأوزبكستان) يستهلك المفاعل حوالي 200 طن، ويمكن إعادة تدوير اليورانيوم من خلال العديد من العمليات المعقدة.

إنتاج الطّاقة النّوويّة

الطاقة المتولدة من عملية التحكم في تفاعل الانشطار والاندماج النووي تسمى الطاقة النووية، ويتم الحصول على الطاقة النووية عن طريق توجيه النيوترونات إلى نواة اليورانيوم.

• مما يتسبب في انشطارها وتشكيل نيوترونات أخرى تهاجم نواة النيوترونات، يطلق الانشطار طاقة حرارية عالية، ويتم بناء مفاعلات نووية خاصة لتوليد الكهرباء تستخدم الطاقة المتولدة من الانشطار النووي لتسخين المياه.
• ثم يتشكل بخار الماء عالي الحرارة لتحريك ريش التوربينات، ومن ثم توليد الكهرباء التي يمكن الاستفادة منها.

مساوئ استخدام الطّاقة النّوويّة

مساوئ الطاقة النووية معروفة ولا يمكن لأحد أن يخفيها، وأهمها الخوف من تسرب الإشعاع النووي من المفاعلات النووية وصعوبة التخلص من النفايات النووية، لذلك تلجأ الدول المتقدمة إلى دفنها في الطبقة الجيولوجية فلا يؤثر تأثيرها على الإنسان.

طبيعة القوّة النوويّة

• في الطبيعة نعرف العديد من القوى الأساسية، مثل القوة الكهرومغناطيسية، والقوة الجاذبة، والقوة الضعيفة، بالإضافة إلى هذه القوى، هناك العديد من القوى الجديدة المهمة جدًا تسمى القوى النووية.
• وهي مسؤولة عن ربط المكونات المختلفة للنواة، وقد بذلت محاولات عديدة لفهم المجال النووي أو القوة النووية أثناء ظهور فرضية أن النواة تحتوي على نيوترونات وبروتونات -فرضية النيوترونات والبروتونات- المشكلة في ذلك الوقت تتحد البروتونات والنيوترونات مع بعضها البعض في النواة.

خواص القوّة النوويّة

تُعرَّف القوة النووية بأنها التجاذب القوي للغاية بين نواتين في النواة، وهذه الرابطة بين نيوترون، وعادة ما تستخدم هذه القوة للحفاظ على استقرار النواة.

• على سبيل المثال: في النوى الثقيلة، لاحظنا من قوة القوة الطاردة بين البروتونات أن القوة النووية أكبر وبدون ذلك، لن يكون هناك نوى ثقيلة ومن ناحية أخرى، يجب أن تكون هناك قوة طاردة بين النوى في مساحة صغيرة، تعمل هذه القوة البغيضة بطريقة أو بأخرى لمنع النوى الذرية من التركيز على نقطة واحدة أو الاصطدام في شكل جسيمات فردية.
• النطاق الفعال بين أي مركزين للطاقة النووية صغير جدًا.
• ومع ذلك يمكن القول أن التأثير يكون فقط في النوى المستمرة.
• القوة النووية المشبعة، مما يعني أن نواة واحدة داخل النواة يمكنها فقط التعامل بفعالية مع عدد محدود من النوى المحيطة، ومعرفة ذلك، يمكنك استعادة شكل ارتباط منحنى الاستقرار بين الرقم الكتلي A وتعديل الكتلة الجزيئية بالنسبة لطاقة الربط النووي.
• يمكن القول أن نسبة طاقة الارتباط النووي تساوي Mev / nucleon 8 لذلك، نعلم أن نسبة طاقة الربط النووية تساوي كمية ثابتة، بمعنى آخر، القوة النووية هي مشبع.