الطاقة النووية

الطاقة النووية

لان الذرة تحوي قدرا هائلا من الطاقة – فهي طاقة نووية- نتيجة للقوى الشديدة الرابطة بين جسيمات نواتها ، و تحدث التفعلات النووية طبيعيا ، و هي التي تكسب الشمس قدرتها . و قد حاول العلماء تسخير الطاقة النووية ، و قد نجحوا بتحقيق ذلك فقط من ذرات بعض العناصر ، كليورانيوم و البلوتونيوم و الديوتريوم "الهيدروجين الثقيل" ، ان الطاقة التي يمكن الحصول عليها من كيلوغرام واحد من الديتريوم تعادل الطاقة المنتجة من ثلاثة ملايين كيلوغرام من الفحم. و هناك طريقتان اساسيتان لاطلاق الطاقة النووية : الانشطار النووي ، حيث تنفلق نواة الذرة ، و الاندماج النووي ، حيث تندمج نواتا ذرتين او اكثر .

مراحل اكتشاف الطاقة النووية من 1941 الى 1991

الطاقة النووية ليست اكتشافات الساعة ، او اغتراع الوقت الحاضر بل هي معروفة منذ اكتشاف اليورانيوم ففي:

1841 : فصل العالم الفرنسي بليجو مادة اليورانيوم عن بقية المواد

1896 : اكتشف العالم الكيمياوي الفرنسي هنري بيكير يل النشاط الاشعاعي ، لكن كمية الطاقة التي اطلقها الاشعاع كانت صغيرة جدا و غير كافية لاستعمالها في أي اداة مفيدة .

1905: بين الفزيائي الالماني البرت اينشتين انه يمكن تحويل الكتلة الى طاقة .

1919: اعلن النيوزيلندي ارنست رذرفورد عن فلقة لذرة نواة الهيدروجين .

1938 : اكد العلماء في المانيا و النمسا ان الانشطار النووي ممكن تحت شروط معينة .

1939: اعلن العالمان الالمانيان اوتهاهن و فرتز ستراسمان اكتشاف الانشطار النووي ، كما كتب اينشتين رسالة الى رئيس الولايات المتحدة روزفلت يحثه على انتاج القنبلة الذرية .

1940: اكتشف العالم الامريكي سيبورج عنصر البلوتونيوم

1942: بنى العالم الايطالي انريكوفرمي ، اول مفاعل نووي في جامعة شيكاغو ، بالولايات المتحدة الامريكية .

1944 : انشاء اول مفاعل نووي صناعي قرب نهر كولومبيا في هانفورد بواشنطن .

1945 : القت قاذفات القنابل الامريكية قنبلتين ذريتين عل مدينتين يابانيتين هيروشيما و ناغازاكي

1946: بنى الاتحاد السوفياتي "روسيا" مفاعلا تجريبيا

1947: انشاء اول مفاعل اختباري للابحاث في هارويل ببريطانيا.

1949: فجرت روسيا اول قنبلة ذرية لها . كما قررت بريطانيا استعمال الطاقة النووية لتوليد الكهرباء و توزيعها بواسطة الشبكة العامة .

1950: انشاء اول معمل لانتاج البلوتونيوم في انكلترا

1951: توليد الكهرباء لاول مرة بواسطة مفاعل نووي تجريبي بامريكا

1952: فجرة بريطانيا اول قنبلة ذرية لها

1955: زودت الغواصة النووية الامريكية نوتيلوس بمفاعل صغير يعمل بالضغط المائي

1956: بدأت اول محطة قدرة نووية في بريطانيا لتصنيع البلوتونيوم .

1957: اندلعت النيران و حدث تسرب اشعاعي في محطة ويند سكيل ، و كان هذا اول حادث كبير يحصل في المحطات النووية .

1958:أول مفاعل فرنسي يبدا عمله

1978: اتخذت الدول الاوربية قرار بانشاء مشروع الحلقة الأوروبية المشتركة و هدفه القيام بتجارب كيفية توليد الطاقة بواسطة الاندماج النووي

1979: حادث نووي في محطة ثري مايل ايلاند الامريكية

1986: أسوأ حادث نووي حدث في العالم ، بانفجار مفعل تشرنوبيل في روسيا ، و اطلاق سحب من المواد المشعة

1991: أول اندماج نووي متحكم فيه في مختبر "جت" يانكلترا.

الاندماج النووي

الاندماج النووي الذي هو احد الطرق للحصول عل الطاقة النووية ، فباندماج ذرتين من الديوتريوم.

و هو نظير الهيدروجين الذي يعرف احيانا باسم الهيدروجين الثقيل ، تنتج ذرة هيليوم و تنطلق كمية عيمة من الطاقة و الواقع ان الطاقة التي تنطلق عند تحول كيلوغرام واحد من الديوتريوم ال الهيليوم تزيد ست مرات عل الطاة الناتجة من انشطار كيلوغرام من اليورانيوم . لكن تفاعلات الاندماج المعروفة بالتفاعلات النووية الحرارية لا تحدث الا اذا تصادمت ذرات الديتريوم بطاقات عالية جدا ، و هذا بدوره يعني وجوب انطلاقها بسرعة عالية جدا ، و هذا بدوره يعني وجوب درجات حرارة عالية جدا ، تزيد عل درجة 10 ملايين مئوية .

الانشطار النووي

فنواة الذرة المحاطة بالكترونات تدور بسرعة هائلة في مدارات محددة تؤلف غلافا لا يمكن اختراقه عادة. لكن باستطاعة نيوترون عالي السرعة ، مندفعا بعنف ، اختراق هذا الغالاف لتمتصه النواة . و اذا كانت النواة غير مستقرة ، فانها ستفلق شطرين ، و يعرف هذا بالانشطار النووي . و ينتج عن الانشطار ايضا نيوترونان جديدان او ثلاثة تصدم بدورها نوى اخر مسببة تفاعلا متسلسلا متعاظما .

و عند تحطم نواة الذرة تندفع شقفها المتطايرة بسرعة حرارية مكافئة يمكن استغلالها للخير في محطات توليد الطاقة ، او للشر و الدمار في القنبلة الذرية .

هذا عن الانشطار

المفاعل النووي

المفاعل النووي يحوي قلبه قضبانا من اليورانيوم " قضبان الوقود" ،بينهما قضبان من البورون " هي قضبان التحكم" التي بمقدورها امتصاص النيوترونات المنبعثة و التحكم بسرعة التفاعل. فالانشطار النووي ينتج حرارة تستخدم في تبخير الماء ، و البخار الناتج يستخدم في تدوير تربينات المولدات الكهربائية .

و لو امكن صنع مفاعل اندماجي لكان له ميزات عم عل المفاعل الانشطاري النمط. فالحصول عل الوقود الهيدروجيني اكثر سهولة و اقل كلفة من الحصول عل اليورانيوم ، فاثنتان من الثلاث ذرات في جزء الماء هي الهدروجين و من كل 100 الف ذرة من هيدروجين هنالك 15 ذرة من الديوتريوم ، و هكذا يزودنا ماء البحر بكميات وافرة جدا من الوقود .

و هناك ميزة اخرى بالغة الاهمية و هي ان المفاعل الانشطاري ينتج فضلات مشعة خطرة ينبغي التخلص منها ، و غالبا ما يكون ذلك في البحر ، اما المفعل الاندماجي فلا ينتج أي فضلات خطرة .

img356/2986/simo1wl2.gif