تعريف الطاقة النووية

تعريف الطاقة النووية

الطاقة النووية 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.

اندماج نووي.

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

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 إيران. 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 وإيران 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

انهاء الطاقة النووية
المقال الرئيسي: إنهاء الطاقة النووية

انهاء الطاقة النووية مسطلح يتم اطلاقه على عملية اغلاق محطات الطاقة النووية تدريجياً بشكل منظم من قبل الدول التي تملك هذه المولدات. السبب في رغبة العالم في انهاء الطاقة النووية هي النفايات النووية الضارة التي لا يمكن اعادة تصنيعها

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.

الإشعاعات النوويّة وحقوق الإنسان

يعد استعمال الطاقة النووية ذا منفعة للبشرية، لاستعمالاته في توليد الطاقة، و في مجالات الطب، والصناعة، وكذا في المجال الحربي، غير أنها تعتبر أسوء ما وصلت إليه البشرية أيضا، وذالك لما تخلفه هذه الطاقة من أضرار للبيئة والإنسان على حدا سواء، وذالك من خلال النفايات النووية أو الإشعاعات النووية الخطيرة التي تخلفها استعمالاتها، لأغراض عسكرية أو غير عسكرية، إذ من شأن هذه الاستعمالات تمس بحقوق أساسية للإنسان، كحقه في الحياة، سلامة الجسد، الحق في بيئة نظيفة، وذالك لما تخلفه الإشعاعات النووية من أثار بيولوجية تكمن في، _ الأثر الجسدي ويظهر غالباً على الإنسان حيث يصاب ببعض الأمراض الخطيرة مثل سرطان الجلد والدم وإصابة العيون بالمياه البيضاء، _ والأثر الثاني للإشعاعات هو الأثر الوراثي وتظهر أثاره على الأجيال المتعاقبة، هذا ما أكدته الجمعية العامة للأمم المتحدة: "بأن استعمال السلاح النووي ينتهك وبشكل واضح حق الحياة في قرارا لها في إطار قانون الحرب القائم عام 1961، نص على أن الأسلحة النووية أسلحة غير مشروعة وذالك بهدف حماية حق الحياة". Abstract: Using nuclear energy is considered as beneficial to humanity; for its uses in power generation, medicine, industry, and in warefare. However, it is also the worst to what humanity has reached because of the fact of its effects on both environment and humans. i.e. Nuclear wastes and dangerous nuclear radiation that result from its uses. So, Using nuclear energy for military or non- military purposes will violate many fundamental human rights: right to life, body integrity, the right to have a clean environment. These are due to nuclear radiation which cause biological effects; such as, effects on human body leading to skin and blood cancer and eyes’ infection by white waters; and heredity which affects the coming generation of people. The UNO has already insisted on the fact that using nuclear weapons violates totally the right to life in its resolution about War Law of 1961 which indicated that nuclear weapons are illegal weapons and in the aim of preserving the right to life.

يمكن استخدام الطاقة النووية وتقنياتها في عدة مجالات بجانب توليد الكهرباء، مثل الزراعة والغذاء والطب واستكشاف الفضاء وتحلية المياه.
الزراعة والغذاء
يستخدم المزارعون الإشعاع في عدة دول حول العالم لمنع الحشرات الضارة من التكاثر والتقليل من أعدادها وحماية المحاصيل الزراعية، وبالتالي توفير كميات أكبر من الغذاء للعالم.
ويعمل تعريض الطعام للإشعاع (التشعيع) على قتل البكتيريا والكائنات الضارة الأخرى فيه ويعتبر نوعًا من التعقيم، وذلك دون تحويل الطعام إلى غذاء مشع أو أن يؤثر على القيمة الغذائية للطعام. وفي الواقع، يعد التشعيع السبيل الوحيد لقتل البكتيريا في الأطعمة النيئة والمجمدة بطريقةٍ فعّالة.
الطب
توفر التقنيات النووية صورًا لداخل جسم الإنسان وتسهم في علاج بعض الأمراض، فعلى سبيل المثال: تمكن الأطباء وفقًا للأبحاث النووية من تحديد كمية الإشعاع اللازمة بدقّة لقتل الخلايا السرطانية دون الإضرار بالخلايا السليمة.
إضافةً إلى التصوير بالأشعة السينية التي تعتبر من أهم أدوات التشخيص الطبية الأكثر استخدامًا، وهي تعتمد على الإشعاع وتتيح للأطباء فرصة الاطّلاع على جسم الإنسان من الداخل.
وتستخدم المستشفيات أشعة جاما لتعقيم المعدّات الطبية بأمان وبتكلفة قليلة مثل: الحُقن وضمادات الحروق والقفازات المستخدمة في الجراحة وصمامات القلب.
استكشاف الفضاء
مكّنت التقنية النووية العلماء من استكشاف الفضاء بدقة، إذ تُستخدم الحرارة الناتجة عن البلوتونيوم لتوليد الكهرباء في مولّدات المركبات الفضائية التي تعمل بدون طيار ويمكنها العمل لعدة سنوات.
وعلى مدى الأعوام الخمسين الأخيرة، استخدمت 27 بعثة فضائية تقنية الطاقة النووية لاستكشاف النظام الشمسي، فهي مصدر موثوق وطويل الأمد للكهرباء، ويمكنها تشغيل هذه المركبات الفضائية حتى أثناء تجولها في عمق الفضاء.
وذُكر في ملاحظات معهد الطاقة النووية أن المركبة الفضائية فوياجر 1 التي أُطلقت عام 1977 لدراسة النظام الشمسي الخارجي، أنها ما زالت ترسل بيانات إلى يومنا هذا.
إضافةً لذلك، تعمل المركبة الفضائية "مارس روفر" أو ما يطلق عليها "كيوريوسيتي" بمولّد للطاقة النووية، الذي يوفر طاقة كافية تسمح للمعدات المتطورة من جمع العينات وتحليلها وإرسال البيانات إلى الأرض. ويساهم مولّد الطاقة النووية في إبقاء أنظمة المركبة ضمن درجات الحرارة المطلوبة واللازمة لاستكمال العمليات بفعالية على كوكب المريخ الذي يمتاز بدرجات حرارة منخفضة تحت الصفر.
تحلية المياه
ورد عن الرابطة النووية العالمية أن خُمس سكان العالم لا يملكون مياه صحية وآمنة للشرب، ومن المتوقع أن يرتفع هذا المعدل. وهنا يأتي دور الطاقة النووية.
للتوضيح، تحلية المياه هي عملية إزالة الملح من مياه البحر المالحة لجعل الماء صالحًا للشرب، ولكن تتطلب هذه العملية كميات كبيرة من الطاقة. ويمكن للمنشآت النووية توفير الطاقة التي تحتاجها محطات التحلية لتوفير مياه عذبة صالحة للشرب. وعلى سبيل المثال، استُخدمت محطة (كانيون ديابلو) للطاقة النووية في المناطق القاحلة بولاية كاليفورنيا الجنوبية في تشغيل محطة تحلية مياه قريبة تسهم في توفير إمدادات ماء موثوقة وآمنة للمنطقة.

إن التعريف المعروف عن الطاقة النووية هو: الطاقة المنبعثة نتيجةً لتفاعل نووي، وتحديدًا من انشطار نووي أو اندماج نووي. ومن الناحية العملية، تستخدم الطاقة النووية وقودًا مصنوعًا من اليورانيوم المُستخرج من الأرض والمُعالج لإنتاج البخار وبالتالي توليد الكهرباء.
الجدير بالذكر أن الطاقة النووية هي المصدر الوحيد الذي يمكنه توليد كميات كبيرة من الكهرباء – تُعرف بكهرباء الحمل الأساسي – على نحوٍ موثوق دون انبعاث أي غازات ضارة مثل غازات الاحتباس الحراري.
إضافةً لذلك، تعدّ الطاقة النووية من المصادر التي تقلّ فيها بشدّة الآثار البيئية سواءً على الأرض أو الموارد الطبيعية، من بين جميع مصادر إنتاج الكهرباء الأخرى.
قدمت الطاقة النووية للعالم مصدرًا موثوقًا وفعّالًا للكهرباء، واليوم توجد أكثر من 400 محطة نووية في أكثر من 30 دولة حول العالم.
يقع مشروع محطات براكة للطاقة النووية بمنطقة الظفرة في إمارة أبوظبي، وسيضم أربع محطات للطاقة النووية مصمّمة لإنتاج 1,400 ميغاواط من الطاقة الكهربائية بانبعاثات كربونية تكاد تكون معدومة.
صممت المحطات ليمتد عمرها التشغيلي حتى 60 عامًا أو أكثر، وستوفر بدورها للأجيال القادمة طاقة كهربائيةٍ موثوقةٍ ومنخفضة الانبعاثات الكربونية. وستعمل عند التشغيل التام لها على خفض قرابة 21 مليون طن من الانبعاثات الكربونية؛ وهو ما يعادل إزالة 3.2 مليون سيارة من الطرقات في الدولة.
وعلى إثر اتفاقية الائتلاف المشترك التي وقعتها المؤسسة مع الشركة الكورية للطاقة الكهربائية – كيبكو تم إنشاء شركة نواة للطاقة، والتي ستتولى مهام تشغيل المحطات الأربعة في براكة وصيانتها. وستعمل كلى الجهتين على تجهيز المحطة لنقلها من مرحلة الإنشاء إلى مرحلة التشغيل بالاستفادة من الخبرات التشغيلية العالمية وذلك بضمان استيفائها لأعلى معايير الجودة المحلية والدولية.
ما هي آلية عمل الطاقة النووية؟
إن محطات الطاقة النووية تنتج الكهرباء بطريقةٍ مشابهة كثيرًا لمحطات الطاقة التقليدية. فالمحطات عموًما تستخدم مصدرًا لإنتاج الحرارة التي تحوّل المياه إلى بخار، ثم يشّغل ضغط البخار مولّد الكهرباء ثم تنتج الكهرباء.
ويكمن الاختلاف بين المحطات في نوع مصدر الحرارة. ففي محطات الوقود الأحفوري يكون مصدر الحرارة من حرق الفحم أو النفط أو الغاز الطبيعي. أما في محطات الطاقة النووية، يكون المصدر الأساسي للحرارة هو انقسام الذرات أو ما يطلق عليه عملية الانشطار النووي.

تُطلق المفاعلات النووية حرارة التي بدورها تُنتج البخار
بعدها يقوم البخار بتدوير توربين متصل بمغناطيس كهربائي يُسمّى (المولّد)
بعدها ينتج المولّد الكهرباء

وفي مفاعلات الماء المضغوط، وهو نوع المفاعلات قيد الإنشاء في دولة الإمارات، يقي الضغط العالي الماء من الغليان في حاوية المفاعل. وتنتقل المياه الساخنة إلى مولد البخار الذي يتكون من عدة أنابيب صغيرة، وتُستخدم هذه الحرارة لتحويل دفعةٍ أخرى من المياه (منفصلة تمامًا) إلى بخار، وهذا هو البخار الذي يحرك التوربين. ثم يُضخ الماء من المفاعل إلى حاوية المفاعل لإعادة تسخينه. والبخار الذي يخرج من التوربين ينتقل إلى المكثف لتبريده، وبعد تكثيف البخار وتحوّله إلى ماء، ينتقل الماء إلى مولد البخار مرةً أخرى.
اليورانيوم
يُستخدم اليورانيوم المُخصص وقودًا للمفاعلات النووية، وهو عنصرٌ طبيعي مشع متوفر بكثرة وموجود في أغلب الصخور. وحين يضمحل اليورانيوم أو يتحلل، تنتُج منه حرارة داخل القشرة الأرضية. وبطريقةٍ مشابهة تنتج الحرارة داخل المفاعل النووي.
الانشطار النووي
الانشطار النووي هو عملية انقسام نواة ذرة إلى قسمين.
في كل حُبيبة وقود نووي، توجد الملايين من نوى اليورانيوم. وحين تنقسم هذه النوى، تنطلق كمية كبيرة من الطاقة، بعضها من الإشعاع ولكن معظمها ينتج عن الطاقة الحركية. وهذه الطاقة المنبثقة هي الطاقة التي تُصدر الحرارة داخل المفاعل والتي تُستخدم لإنتاج البخار وبالتالي توليد الكهرباء.
حقائق عالمية
قدمت الطاقة النووية للعالم مصدرًا موثوقًا للكهرباء لما يزيد عن ستين عامًا. واليوم توجد أكثر من 450 محطة نووية في أكثر من 30 بلدًا حول العالم.
وتولّد هذه المحطات ما يصل إلى 10% من الكهرباء المُستهلكة حول العالم، دون انبعاث أي غازات ضارة.
وهناك العديد من الدول الي تستكشف حاليًا خيار تطوير برامج نووية سلمية لديها، خصوصًا مع تزايد الطلب على الكهرباء وارتفاع نسبة القلق بشأن قضية تغيّر المناخ.

حقائق وخرافات

اعتقاد: الإشعاع غير موجود في الطبيعة.
حقيقة: هناك مصادر طبيعية وصناعية للإشعاع نعيش معها كل يوم وعلى نحوٍ آمن. ومن أمثلة الإشعاع الطبيعي: الإشعاع الكوني القادم من الشمس. وتتضمن أمثلة الإشعاع الصناعي أشعة إكس الطبية وأجهزة الميكروويف في المطبخ.

اعتقاد: منشآت الطاقة النووية غير آمنة.
حقيقة: بعد رصد الأداء في مئات منشآت الطاقة النووية في أكثر من 30 دولة، أثبتت سجلات الأداء أن الطاقة النووية آمنة. إضافةً لذلك، تتولّى الجمعية العالمية لمشغلي الطاقة النووية مسؤولية تتبّع بيانات أداء المحطات مثل أداء نظام السلامة وموثوقية الوقود معدلات الحوادث الصناعية. وعلى الصعيد المحلي، ستؤدي الهيئة الاتحادية للرقابة النووية في الإمارات دورًا أساسيًا في ضمان أمان محطة الطاقة النووية وموثوقيتها وسلامتها.

اعتقاد: المفاعلات النووية يمكن أن تنفجر مثل القنبلة.
حقيقة: لا يمكن أن تنفجر محطة الطاقة النووية مثل القنبلة، ذلك لأن مستوى تخصيب اليورانيوم فيها منخفض للغاية. وقد صُممت محطات الطاقة النووية لإنتاج الكهرباء على نحوٍ آمن وموثوق.

اعتقاد: لقد توقف نمو صناعة الطاقة النووية.
حقيقة: تتوسع صناعة الطاقة النووية بسرعة على الصعيد العالمي. ووفقًا للوكالة الدولية للطاقة الذرية، فإن هناك أكثر من 53 محطة قيد الإنشاء في 19 دولة.

اعتقاد: الطاقة النووية لا توفر سوى كمية ضئيلة من الكهرباء.
حقيقة: وفقًا للجمعية النووية العالمية، يوجد نحو أكثر من 440 مفاعلاً نوويًا لإنتاج الكهرباء في أكثر من 30 دولة حول العالم . إضافةً لذلك، تنتج محطات الطاقة النووية نسبة 11% تقريبًا من الكهرباء في العالم، وتعتمد 13 دولة على الطاقة النووية لإنتاج 25% على الأقل من إجمالي الكهرباء لديها.

اعتقاد: لا تستطيع منشآت الطاقة النووية أن تتولّى إدارة الوقود النووي المستهلك بطريقةٍ آمنة.
حقيقة: لقد تمكنت الدول حول العالم من إدارة الوقود النووي المستهلك وعلى مدى عقودٍ من الزمن. وحاليًا، تنظر حكومة دولة الإمارات في خيارات التخزين طويلة الأجل.

اعتقاد: الطاقة النووية تضر البيئة.
حقيقة: حين تكون محطات الطاقة النووية قيد التشغيل، فهي لا تنتج أي انبعاثات كربونية. في حين أن أكثر من ثلث غازات الدفيئة تنتع عن حرق أنواع الوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء. ولأن منشآت الطاقة النووية لا تحرق الوقود الحفري، فإنها لا تطلق هذه الغازات. وبالتالي، إن استخدام الطاقة النووية في دولة الإمارات سوف يساعدنا على تحقيق أهداف تغيير المناخ، خاصةً وأن الطاقة النووية يمكنها أن تحدّ من انبعاثات الكربون سنويًا بواقع 21 مليون طن تقريبًا.
وتعمل مؤسسة الإمارات للطاقة النووية بموجب لوائح هيئة البيئة – أبوظبي، فهي الجهة التنظيمية البيئية التي تشرف على محطة براكة للطاقة النووية لضمان سير عمليات الإنشاء وعمليات التشغيل بطريقة مستدامة بيئيًا.

كيف تعمل محطة الطاقة النووية؟

تحدث ثلاثة تحولات تبادلية لأشكال الطاقة في محطات الطاقة النووية: حيث تتحول الطاقة النووية إلى طاقة حرارية، وتتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، والطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربية.

وتحدث هذه التحولات بهذا الشكل: إن المفاعل هو قلب محطة الطاقة النووية، وهو منطقة لها وعاء خاص يتم تعبئته بالوقود النووي ويحدث فيها التفاعل المتسلسل المسيطر عليه. ينشطر اليورانيوم-235 بفعل النيوترونات (الحرارية) البطيئة مطلقا طاقة حرارية هائلة. يتم إزالة هذه الحرارة من قلب المفاعل باستخدام المبرد وهي مادة سائلة أو غازية تمر خلال قلب المفاعل، ويستخدم الماء كمبرد في معظم الحالات إلا أنه قد يتم استخدام المعادن المنصهرة بدلاً من الماء في حالة المفاعلات ذات النيوترونات السريعة (مثل الصوديوم في مفاعلات BN-600)؛ وهكذا يتم تنفيذ التحول الأصعب (تحويل الطاقة النووية إلى طاقة حرارية).

تُستخدم الحرارة التي يجمعها المبرد من قلب المفاعل في توليد البخار في مولد البخار. ويتم توجيه الطاقة الميكانيكية للبخار المنتج في مولد البخار إلى التوربينة حيث يتم تحويلها إلى طاقة كهربية ثم توريدها إلى الشبكة الكهربية وأخيراً إلى المستهلكين. وهكذا يحدث التحولان الثاني والثالث. وبعد ذلك، يتم تبريد البخار ويُعاد الماء المكثف إلى المفاعل مرةً أخرى ليُعاد استخدامه.

https://www.rusatom-overseas.com/upload/iblock/3c1/3c1adc34a3305d7aa20f6e5c38fcedf1.mp4

[size=30]مم تتكون محطة الطاقة النووية؟[/size]

[rtl]تتكون، في المعتاد، محطة الطاقة النووية في أي دولة من مجموعة من المباني يحتوي كل منها على معدات تقنية خاصة. والمبنى الرئيسي هو مبنى المفاعل، فيحوي هذا المبنى المفاعل نفسه وحوض تخزين الوقود المستنفذ وآليات نقل الوقود (لتنفيذ عملية إعادة الشحن)، ويتم التحكم في تلك المكونات بإشراف دائم من موظفي التشغيل بغرفة التحكم الرئيسية.[/rtl]

[rtl]إن العنصر الرئيسي بالمفاعل هو قلبه، وهو المكان الذي يحدث فيه التفاعل المتسلسل. ومن المكونات التي يجب وجودها في أي مفاعل: نظام التحكم والحماية الذي يسمح بالتحكم في النظام المختار لسير التفاعل المتسلسل للانشطار، ونظام فصل المفاعل والمصمم لإيقاف التفاعل سريعاً في حالة الطوارئ.[/rtl]

[rtl]

[/rtl]

[rtl]ويحتوي المبنى الثاني على ساحة التوربينات حيث توجد التوربينة والمولد الكهربائي والأنظمة المساعدة، أما الروابط التالية في سلسلة التشغيل فهي المحولات والخطوط الكهربائية عالية الجهد التي تمر إلى خارج موقع المحطة.[/rtl]

[rtl]ويتم تجهيز محطات الطاقة النووية بعناصر خاصة بنظام دورة التبريد: مثل أبراج تبريد (أبراج خراسانية مستدقة)، وأحواض تبريد (طبيعية وصناعية)، وأحواض الرذاذ (أحواض كبيرة بها أجهزة رش).[/rtl]

الطاقة النووية ، إيجابيات وسلبيات

وقد تم إنشاء محطات الطاقة النووية منذ عام 1951 عندما أنتج مفاعل التوليد التجريبي الأول (EBR-I) في ولاية ايداهو ما يكفي من الكهرباء لإضاءة أربعة مصابيح إضاءة 200 وات. وسرعان ما شيدت محطات نووية أكبر حجما وذات نطاق تجاري في جميع أنحاء الولايات المتحدة وكندا والاتحاد السوفيتي وإنجلترا.

يستخدم مفاعل نووي نموذجي اليورانيوم المخصب - عادة اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239 - لتوليد الطاقة.

يتم تشكيل اليورانيوم المشع في قضبان طويلة تغمرها المياه. تقوم قضبان اليورانيوم بتسخين الماء ، مما يخلق بخارًا ، والذي بدوره يقود التوربين البخاري. حركة التوربينات البخارية هي ما يولد الكهرباء. إن أعمدة بخار الماء المرئية من أبراج التبريد الكبيرة لمحطات الطاقة النووية هي مجرد بخار ضار.

حاليا ، هناك أكثر من 430 محطة للطاقة النووية في الخدمة في جميع أنحاء العالم ، وأكثر من 100 محطة في الولايات المتحدة. نظرًا لأن النباتات تنتقل عبر الإنترنت أو بلا اتصال بشكل منتظم ، يتغير الرقم الدقيق سنويًا. توفر الطاقة النووية حوالي 15٪ من كهرباء العالم وحوالي 20٪ من الكهرباء في الولايات المتحدة. تعد فرنسا واليابان والولايات المتحدة أكبر مستخدمي الطاقة النووية ، حيث تولد أكثر من نصف الطاقة النووية الكلية المتاحة في جميع أنحاء العالم.

مزايا الطاقة النووية
الطاقة النووية تولد الكهرباء بكفاءة عالية عند مقارنتها بمحطات توليد الطاقة التي يتم توليدها بالفحم.

يتطلب الأمر ملايين الأطنان من الفحم أو النفط ، على سبيل المثال ، لتكرار إنتاج الطاقة من طن واحد فقط من اليورانيوم ، وفقًا لبعض التقديرات. وبما أن احتراق الفحم والنفط هو أحد العوامل الرئيسية التي تسهم في انبعاث الغازات المسببة للاحتباس الحراري ، فإن محطات الطاقة النووية لا تسهم في الاحترار العالمي وتغير المناخ بقدر ما تسهم في الفحم أو النفط.

وقد أشار بعض المحللين إلى أن ميزة أخرى للطاقة النووية هي توزيع اليورانيوم عبر الأرض. لا يوجد مركز عالمي واحد لتعدين اليورانيوم - لا يوجد "الشرق الأوسط لليورانيوم". إن العديد من الدول التي تقوم بتخصيب اليورانيوم ، مثل أستراليا وكندا والولايات المتحدة ، مستقرة نسبياً ، لذا فإن إمدادات اليورانيوم ليست معرضة لخطر عدم الاستقرار السياسي أو الاقتصادي مثل النفط.

في حالة وقوع حادث نووي
عندما تعمل الأشياء تمامًا كما يفترض بها ، فإن الطاقة النووية هي مصدر للطاقة آمن جدًا. المشكلة هي أن الأمور لا تعمل دائمًا بهذه الطريقة في العالم الحقيقي. وأدى الانهيار الجزئي في جزيرة ثري مايل في بنسلفانيا عام 1979 إلى إطلاق إشعاعات في الغلاف الجوي. وتجاوزت تكاليف التنظيف 900 مليون دولار.

في عام 1986 ، تسبب تصميم مفاعل معيّن في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في الاتحاد السوفييتي في حدوث انفجار في المصنع. تم إطلاق الإشعاع النووي لعدة أيام ، مما أدى إلى كارثة كبيرة قتلت مئات الأشخاص في جميع أنحاء المنطقة. في عام 2011 ، ضرب مفاعل فوكوشيما في اليابان بزلزال وتسونامي ، مما تسبب في كارثة بيئية هائلة أخرى.

على الرغم من تأكيدات المهندسين النوويين ومؤيدي الطاقة النووية ، فإن كوارث كهذه لا يمكن التنبؤ بها بالكامل وكلها شائعة جدا ، وستستمر بلا شك.

ثمن هذه الأزمات مرتفع بشكل غير عادي. بعد تشرنوبيل ، على سبيل المثال ، تعرض حوالي خمسة ملايين شخص لمستويات عالية من الإشعاع ؛ وتشير تقديرات منظمة الصحة العالمية إلى أن حوالي 4000 حالة من حالات سرطان الغدة الدرقية نتجت ، وقد ولد عدد لا يحصى من الأطفال في المنطقة يعانون من تشوهات شديدة.

إذا وقع حادث نووي مثل فوكوشيما على الولايات المتحدة ، فإن التداعيات ستكون كارثية. توجد أربعة مفاعلات نووية في كاليفورنيا بالقرب من خطوط الصدع النشط. فمحطة إنديان بوينت للطاقة النووية ، على سبيل المثال ، تقع على بعد 35 ميلا شمال مدينة نيويورك ، وتصنفها اللجنة التنظيمية النووية باعتبارها أكثر محطات الطاقة النووية خطورة في البلاد.

كلمة عن النفايات النووية
مشكلة أخرى لا يمكن إنكارها هي التخلص الآمن من قضبان الوقود النووي المستهلك.

تظل النفايات النووية مشعة لعشرات الآلاف من السنين ، وهي أبعد بكثير من القدرة التخطيطية لأي وكالة حكومية. في كل عام ، تنتج محطة طاقة نووية نشطة حوالي 20 إلى 30 طنا من النفايات المشعة. حتى في بلد متقدم مثل الولايات المتحدة ، يتم تخزين النفايات النووية حالياً في مواقع مؤقتة في جميع أنحاء البلاد بينما يناقش السياسيون والعلماء أفضل مسار للعمل.

وفي معرض حديثه عن النفايات ، يشير بعض المنتقدين إلى أن الإعانات الحكومية الهائلة التي تحصل عليها صناعة الطاقة النووية هي الشيء الوحيد الذي يجعل الطاقة النووية مجدية. وقال اتحاد العلماء المعنيين إن ما يقرب من 58 مليار دولار من ضمانات القروض والإعانات من الحكومة الفيدرالية الأمريكية تدعم الصناعة النووية. وهم يقولون ، بدون هذه الإعانات التي يقدمها دافعو الضرائب ، إن الصناعة بأكملها يمكن أن تنهار لأن الإعانات أكبر من متوسط سعر السوق للكهرباء المنتجة.

هل الطاقة النووية قابلة للتجديد؟
في كلمة واحدة: لا. مثل النفط والغاز الطبيعي وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى ، فإن اليورانيوم غير قابل للتجديد ، وهناك إمدادات محدودة من اليورانيوم يمكن استخراجه من أجل الطاقة النووية. وينطوي تعدين اليورانيوم على مخاطره الخاصة ، بما في ذلك إطلاق غاز الرادون المميت والتخلص من نفايات التعدين المشعة.

حقيقة أن الطاقة النووية غير قابلة للتجديد هي ، بطبيعة الحال ، عائق كبير يجعل مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الرياح تبدو أكثر جاذبية. بالنظر إلى التعقيدات والتحديات الخاصة باحتياجات العالم من الطاقة ، فإن محاسن وسلبيات الطاقة النووية ستظل موضوعًا ساخنًا لسنوات عديدة قادمة.

التلوث البيئي م منظور اسعمي )المواد الكيمياوية

https://abu.edu.iq/sites/default/files/research/journals/ahl-al-bayt/issues/19/180528-225533.pdf