بسم الله الرحمن الرحيم
ماهى الطاقة النووية :
الطاقة النووية هي الطاقة التي تنطلق أثناء إنشطار أو إندماج الأنوية الذرية. تشكل الطاقة النووية 16% 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.!
تاريخ إستخدام الطاقة النووية :
في الاربعينات، كان النفط، والفحم الحجري ، والمياة الجارية. تمول العالم بالجزء الاكبر من الطاقة الكهربائية. الا ان خرج مصدر طاقة اخر من المختبرات الفيزيائية ليصبح مصدر الطاقة الاهم. انه الطاقة النووية.
تم اكتشاف الطاقة النووية من خلال عالم فرنسي ، كان يحلل اليورانيوم، في منجم افريقي.
التطور الجيولوجي، وظهور الاوكسجين، ساهما في خلق هذا التفاعل الطبيعي. عميقا، في طبقات الارض السفلى، وبعد فترة زمنية طويلة، تمكن الانسان من تكرار التجربة.
المفاعل النووية الاولى التي كانت تعرف بالمفاعل الذريه. لم تمول بالطاقة الكهربائيه. الا ان هذه المراكز البسيطة ساعدت على اكتشاف سر الظاهرة النوويه، كما علمتنا السيطرة عليها ايضا. وبعد فترة وجيزه اخذت مباني الاسمنت والحديد الضخمة التي تأوي المفاعل النووية ترتفع عاليا.
ظهر أول مفاعل نووى سنة 1953 فى ألمانيا, بدأ إنتشار محطات الطاقة النووية من سنة1953 لسنة 1970 وزاد إنتشارها بشدة حتى حدثت بعض الحوادث (التى سنتطرق لها لاحقا) حالت دون الإنتشار السريع للمحطات النووية ولكن مازالت تنتشر حول العالم.
يحتوى العالم الآن على 400 مفاعل نووى تغطى حوالى16% من إنتاج الطاقة الكلى , وتقول الدراسات أنها سوف تصل إلى 22% من الإنتاج الكلى.
وبدأت دولة كإيران فى إستخدام 3 مفاعلات نووية وتعتزم عمل 40 مفاعل حتى عام 2050.
والشكل التالى يوضح توزيع المحطات النووية على مستوى العالم.
مميزات الطاقة النووية :
لإنتاج 1000 ميجا وات سنويا : نحتاج 3.1 مليون طن بترول , لكن بإستخدام الطاقة النووية فنحتاج 24 طن يورانيوم فقط وبالتالى نقلل من التكلفة.
إستخدام الطاقة النووية فى محطات التوليد يقلل إنبعاث غاز ثانى أكسيد الكربون سنويا بقيمة 600 مليون طن.
كيفية توليد الطاقة بإستخدام الوقود النووية :
تخرج النواة الذرية الطاقة من خلال صورتين :
أ- إنشطار نووى : وهى عملية إنشطار ذرات اليورانيوم عن طريق ضربها بنيترون وبالتالى تحدث عملية الإنتشار يصحبها تولد حرارة عالية.
ب- الإندماج النووى : وهى عملية إندماج الذرات التى لها عدد إلكترونات أقل وبالتالى تحدث عملية الإندماج يصحبها تولد حرارة عالية.
ولكن هذا النوع من التفاعلات النووية مازال فى إطار الدراسات والتجربة ولم تستخدم حتى الآن.
المفاعلات النووية :
وتتكون هذه المفاعلات من :
1- أعمدة الوقود وهى تحمل فرديا داخل أنابيب توضع داخل المفاعل كما بالشكل التالى , ويوجد منها مابين 900 إلى 1200 فى المفاعل .
2- MODERATOR لإبطاء عملية تحول النيترون إلى طاقة حرارية وهو يستخدم كمبرد .
3- مبرد : يستخدم لإزالة الحرارة من أقطاب الوقود مباشرة وأنابيب المبرد ثم الـ Moderator .
أنواع المفاعلات :
1- مفاعل الماء المضغوط Pressurized water structure :
حيث تستخدم الحرارة الهائلة الناتجة فى تسخين ماء التبريد الذى بدوره يسخن مياة التغذية حتى تتبخر , ويحرك البخار ريش التربينة وتنتقل هذه الحركة لعمود المولد فيولد الطاقة الكهربية.
2-مفاعل الماء المغلي Boiling water structure :
ويتكون من المولد من المولد الكهربى والتربينة والمكثف , حيث تستخدم الحرارة الهائلة الناتجة فى تسخين ماء التبريد حتى يتبخر نفسه , ويحرك البخار ريش التربينة وتنتقل هذه الحركة لعمود المولد فيولد الطاقة الكهربية.
الطاقة النووية فى مصر :
تعتبر مصر واحدة من أولى الدول التي تستخدم الطاقة النووية للأغراض السلمية في المنطقة ، حيث كانت هناك محاولات كثيرة من خلال تأسيس لجنة الطاقة النووية في عام 1955 ، ومؤسسة الطاقة النووية في عام 1957.
أول مفاعل نووي في مصر عام 1960 وكان يعمل في أنشاص لغرض تقديم الابحاث النووية وانتاج النظائر المشعة وكذلك للبحث عن البترول في الآبار.
ومنذ عام 2006 ، بدأت مصر في إنشاء محطات لتوليد الكهرباء من الطاقة النووية ، وخاصة مع وجود أنواع الاستخدامات السابقة ، مثل محطة معالجة السوائل والمتوسطة والمنخفضة النشاط الإشعاعي للنفايات في عام 1994 ، ومصنع الوقود النووي ، وبنك العينات البيئية عام 2000 ، والمختبر مراقبة الجودة على النظائر المشعة في عام 2001.
في نهاية أكتوبر 2007 ، أعلن الرئيس حسني مبارك في مصر في دخول عصر الطاقة النووية السلمية من خلال إقامة محطات نووية لتوليد الكهرباء.
وقد أكد الدكتور زويل ضرورة النظر إلى مفهوم الطاقة من منظور علمى إنتاجى وإعتبار الطاقة النووية خيارا إسترتيجيا فى منظومة الطاقة للعقو د التالية هو قرار مصرى جاء نتيجة لأسباب إقتصادية موضوعية بعد دراسات متأنية إستمرت أكثر من عام ليكون أمن وأمان البيئة والإنسان هو الهدف الرئيسى والأساسى فضلا عن الوفاء بإلتزامات مصر الدولية , كما يهدف إلى إنشاء جهاز رقابى مستقل للأمان النووى حتى يقوم بدوره المنوط به دون أى تدخلات قد تعوق المسيرة نحو تشييد مستقبل أفضل. وأشار إلى ضرورة الإهتمام ببناء وإيجاد الكوادر المصرية المؤهلة والقادرة على تحمل مسئولية تنفيذ البرنامج النووى لإستغلالها .
مخاطر إستخدام الطاقة النووية :
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. لهذا فإن جميع الدول التي تستخدم الطاقة النووية لإنتاج الطاقة الكهربائية تعمل على التخلص من تلك النفايات المشعة بدفنها في الطبقات الجيولوجية العميقة تحت سطح الارض بعيدا عن الناس ، وقد تستمر فاعلية الإشعاعات لقرون بل لآلاف السنين حتي يخمد هذا الإشعاع أو يصل إلى مستوى يعادل الإشعاع الطبيعي. لهذا يحاول العلماء حاليا ً توليد الطاقة النووية عن طريق الاندماج النووي بدلا من الانشطار النووي الذي تنشطر فيه ذرات اليورانيوم وتعطي بروتونات ونيوترونات وجسيمات دقيقة ، تـُحول حركتها إلى حرارة في ماء التبريد ومن بخاره المرتفع الضغط تـُولد الطاقة الكهربائية. 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.
بعض الحوادث التى حدثت فى محطات الطاقة النووية:
1- تشيرنوبيل:
26 إبريل 1986 , 01:23:40 صباحا
إنفجر قلب المفاعل رقم 4 مخلفا اثارا شديدة منها :
قتل 31 شخص لحظيا نتيجة الإنفجار.
أصيب الآلاف من الناس بمرض شديد من التسمم الإشعاع.
2- جزيرة ثري مايل :
28 مارس 1979 ، 4:00 صباحا
- توقفت دائرة التبريد الثانوية عن ضخ ماء التبريد.
- تسبب ارتفاع درجات الحرارة في حالة الطوارئ وكان يجب أن يضئ المؤشر لفتح صمام الأمان للإفراج عن الضغط ، ولكن ضوء المؤشر قد تعطل .
- ونظرا لفقدان البخار ، إنخفض مستوى المياة و بدأ الماء يسخن .
- بدأ قلب المفاعل يسخن زيادة ويبدأ في الذوبان أو الإنهيار.
- لمنع الانفجار قام المشغل بفتح صمام الأمان لتخرج الأبخرة المشعة للهواء الجوى.
المصادر :
دراستى بالفرقة الرابعة تحت إشراف أ.د. أسامة المصرى
محمد موسى حسن
طالب بكلية الهندسة - جامعة الأسكندرية
الفرقة الرابعة