[خالد الغامدي]

بسم الله الرحمن الرحيم,,,,,,,,

تقوم محطات الطاقة النووية بتزويد العالم بحوالي 17 % من الكهرباء وهناك بعض البلدان تعتمد أكثر من غيرها على الطاقة النووية من أجل توليد الكهرباء ففي فرنسا على سبيل المثال 75 % من الكهرباء يولد عن طريق الطاقة النووية طبقاً للوكالة الدولية للطاقة الذرية وفي أمريكا حوالي 15 % من الكهرباء يولد بالطاقة النووية ولكن بعض الولايات تأخذ كهرباء مولد بالطاقة النووية أكثر من الأخرى وهناك أكثر من 400 محطة للطاقة النووية حول العالم وأكثر من 100 فقي الولايات المتحدة.





[BLINK]هل تساءلت يوماً من الأيام عن كيفية عمل الطاقة النووية وعن كيفية بقاء الطاقة النووية آمنة؟[/BLINK]

سنقوم في هذه المقالة بتوضيح كيفية عمل المفاعل النووي ومحطة الطاقة وسنقوم بشرح الانقسام النووي وإعطائك نظرة داخل المفاعل النووي.

إن اليورانيوم عنصر شائع جداً على الأرض دمج مع الكوكب أثناء تشكله وقد تشكل أصلاً في النجوم حيث انفجرت النجوم القديمة وتجمعت الغبار من هذه النجوم المحطمة لتشكل كوكبنا.
إن اليورانيوم 238 لديه نصف حياة طويل جداً (4.5 بليون سنة) ولهذا السبب مايزال موجوداً بكميات كبيرة جداً أي بحوالي 99 % وإن اليورانيوم 235 يشكل حوالي 0.7 % من اليورانيوم المتبقي والذي وجد طبيعياً بينما اليورانيوم 234 نادر جداً وقد تشكل عن طريق انحلال يورانيوم 238 (مر اليورانيوم 238 بمراحل عديدة أو اضمحلال ألفا وبيتا لتشكل نظائر مشعة مستقرة وإن اليورانيوم 234 هو وصلة في هذه السلسلة) وإن لدى يورانيوم 235 قدرة مثيرة تجعلها مفيدة في إنتاج الطاقة النووية وفي إنتاج القنبلة النووية وإن اليورانيوم 235 ينحل طبيعياً مثل يورانيوم 238عن طريق إشعاع ألفا ويمر يورانيوم 235 أيضاً بالانقسام التلقائي في نسبة مئوية صغيرة من الزمن.
على أي حال فإن يورانيوم 235 أحد بعض المواد التي يمكن أن تمر بالانقسام المستحث، إذا قام نيوتروناً بالمرور عبر نواة اليورانيوم 235 ستقوم النواة بامتصاص النيوترون بدون تردد وسيصبح غير مستقر ومنقسم فوراً.
[BLINK]الانقسام النووي[/BLINK]

عندما تؤسر نواة النيوترون تنقسم إلى ذرتين خفيفتين وتقذفان اثنان أو ثلاثة من النيوترونات الجديدة (يعتمد عدد النيوترونات المقذوفة على طريقة انقسام ذرة اليورانيوم 235) تقوم بعد ذلك الذرتين الجديدتين ببعث إشعاع غاما عندما تستقران في وضعياتهما الجديدة.

هناك ثلاثة أمور حول عملية الانقسام المستحثة هذه والتي تجعلها هامة بشكل خاص:

ـ إن احتمال أسر اليورانيوم 235 النيوترون أثناء مروره عالي جداً وإن المفاعل الذي يعمل بشكل صحيح
( المعروف بالحالة الحرجة) يقذف نيوترون واحد من كل انقسام وبالتالي يتشكل انقسام آخر.
ـ إن عملية أسر النيوترون والانقسام يحدثان بسرعة كبيرة (1 × 10 – 12 ثانية).

ـ تصدر كمية هائلة من الطاقة على شكل حرارة وإشعاع غاما عند انقسام ذرة وحيدة وإن الذرتان اللتان تصدران عن الانقسام تصدران إشعاع بيتا وتملكان إشعاع غاما أيضاً.

الطاقة التي تصدر عن الانقسام الوحيد يأتي في الحقيقة من الانقسام ومن النيوترونات سوياً وهي تزن أقل من ذرة اليورانيوم 235 الأصلي والاختلاف في الوزن حول مباشرة إلى طاقة وهو يصدر شيء على غرار 7200 Me (مليون فولط الكتروني) وذلك عن طريق اضمحلال ذرة يورانيوم 235 واحدة وهناك الكثير من ذرات اليورانيوم في باون اليورانيوم.

إن باون اليورانيوم المخصب جداً يستعمل لتشغيل غواصة نووية أو حاملة طائرات نووية في كمية مساوية لغالون من الغازولين وإن حجم باون اليورانيوم أصغر من كرة بيسبول وحجم مليون غاز من الغازولين يملأ مكعب يبلغ حجمه 5 أقدام لكل جانب (أي بطول بناية ذات خمسة طوابق) وهنا يمكن أن يكون لديك فكرة عن كمية الطاقة المتوفرة في القليل فقط من يورانيوم 235 ولكي تعمل خواص اليورانيوم 235 هذه يجب أن تخصب عينة من اليورانيوم تحتوي 2 % إلى 3 % أو أكثر من يورانيوم 235 وإن تخصيب 3 % كافي لاستخدامه في مفاعل نووي مدني يستخدم لتوليد الطاقة ويجب أن يكون اليورانيوم المستخدم في الأسلحة بنسبة 90 % أو أكثر من يورانيوم 235.

[BLINK]داخل محطة الطاقة النووية [/BLINK]

أنت تحتاج إلى بعض اليورانيوم المخصب بشكل معتدل لبناء مفاعل نووي ويحول اليورانيوم نموذجياً إلى كريات صغيرة يماثل قطرها الدايم (عملة العشر سنتات) ويبلغ طولها بوصة تقريباً وترتب هذه الكريات الصغيرة على شكل قضبان طويلة وتجمع هذه القضبان سوياً في حزم وتغمس هذه الحزم في الماء داخل وعاء ضغط وهنا يكون دور الماء كمحلول تبريد ولكي يتمكن المفاعل النووي من العمل يجب أن تكون الحزمة المغمورة بالماء في مرحلة فوق الحرجة قليلاً وهذا يعني بأن ترك اليورانيوم لأدواته الخاصة سيؤدي إلى السخونة والذوبان في آخر الأمر ولمنع حدوث هذا ركبت أذرع تحكم مصنوعة من مواد تمتص النيوترون وتأخذها إلى الحزمة باستخدام تقنية تمكن من رفع وإنزال أذرع التحكم وهذا يسمح للمشغلين بالسيطرة على نسبة التفاعل النووي، وعندما يريد المشغل من قلب اليورانيوم أن ينتج حرارة أكثر ترفع القضبان عن كتلة اليورانيوم وعندما يريد إنتاج حرارة أقل تخفض القضبان إلى كتلة اليورانيوم ويمكن خفض القضبان بالكامل إلى كتلة اليورانيوم لإغلاق المفاعل في حال وقوع حادث أو لتغيير الوقود.

تقوم حزمة اليورانيوم بالعمل كمصدر طاقة عالي جداً من الحرارة حيث يقوم بتسخين الماء وتحويله إلى بخار ويقوم البخار بنقل توربين البخار الذي يسرع المولد على إنتاج الطاقة ويقوم البخار المفاعل في بعض المفاعلات بالمرور بمبدل حرارة ثانوي متوسط وذلك لتحويل حلقة أخرى من الماء إلى بخار وإن الفائدة من هذا التصميم هي بأن الماء المشع \ البخار لا يصل التوربين أبدا ًوفي بعض المفاعلات أيضاً يكون السائل المبرد المتصل مع قلب المفاعل غازاً (ثاني أكسيد الكربون) أو معدن سائل(صوديوم، بوتاسيوم) وتسمح هذه الأنواع للمفاعل بتشغيل قلب اليورانيوم في درجات حرارة أعلى.


[GLINT]الخطأ الذي يمكن أن يحدث خارج المحطة:[/GLINT]
عندما تجتاز المفاعل بحد ذاته يكون هناك اختلافاً بسيطاً بين محطة طاقة نووية وبين محطة توليد الطاقة بالفحم المشتعل أو بالنفط المشتعل ما عدى مصدر الحرارة الذي يستخدم لإنشاء البخار.



تأتي الكهرباء للمنازل وللمكاتب من هذا المولد في محطة
شيرون هاريس التي تنتج 780 ميغاواط



أنابيب نقل البخار لتزويد المولد بالطاقة في محطة توليد الطاقة





[BLINK]يتبـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــع,,,,,,,,,,,,,[/BLINK]