الكهرباء النووية

[عبدالحفيظ احمد]

الكثيرون انطبع لديهم من فهم ان الطاقة النووية ماهي إلا طاقة تدميرية ولا تستخدم في الأغراض السلمية فانهالت الاسئلة على العقول
كيف تولد الكهرباء بالطاقة النووية ؟
وما الفرق بينها وبين المحطات التقليدية المستخدمة الان ؟
وماهي الالية لعمل ذلك ؟!!
وما الفائدة من ذلك ؟
وغيرها من الاسئلة التي نحاول توضيحها والاجابة عنها في هذا المقال على عجالة ...

الطريق الى الكهرباء
منذ ان وجد الانسان على هذه الارض وهو يبحث عن مصدر من مصادر الطاقة لاستمرار حياته ، وكل مصدر كان يكتشفه كان يتناسب مع خبراته العلمية والتكنولوجية التي توصل اليها في كل حين.
فكانت النار – على بساطتها – اول تلك المصادر التي اعتمد عليها الانسان البدائي في فجر الحياة البشرية لكن مع التقدم الذي حدث بعد ذلك من ثورة البخار حتى الطاقة النووية مرورا بالكهرباء والطاقة الشمسية ..الخ تعددت المصادر المتاحة امام الانسان لانتاج الطاقة.
فظهرت الكهرباء التي اكتشف ظواهرها على يد العالم البريطاني مايكل فارادي في اوائل القرن التاسع عشر مع اكتشافه لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي التي ادت الى اختراع المولد الكهربائي الذي لم نزل نستخدمه حتى اليوم


بين الشكل صورة مبسطة لمحطة توليد كهرباء تقليدية حيث يتم غلي الماء في مرجل كبير ( الغلاية ) فيندفع البخار المتصاعد الى غرف التوربينات ( المراوح ذات الريش في أبسط صورة ) فيؤدي هذا الاندفاع الى تدوير تلك المراوح مما يولد طاقة ميكانيكية يتم تحويلها الى طاقة كهربائية في المولدات ( قريب الشبة بمولد الكهرباء في السيارة الذي يستمد طاقته الميكانيكية من دوران المحرك) ويتم سحب هذه الطاقة الكهربائية وتوزيعها الى المناطق المرتبطة بها وتعمل المحولات على رفع اوخفض هذه الطاقة حسب الحاجة.

المعضلة في المحطات التقليدية
المشكلة التي تواجه هذه المحطات هي ان الوقود المستخدم فيها لتبخير مياه الغلاية هو وقود احفوري ( الفحم او التفط ومشتقاته بمعنى وقود مستخرج من باطن الارض) وهذا الوقود ( بالذات النفط) تشير الدراسات الى انه على وشك النضوب خلال الخمسين السنة القادمة على اكثر تقدير اما الفحم فقد بتأخر نضوبه الى المائة والثمانين سنة القادمة ..ايا كانت الارقام فقد دفعت المهتمين الى البحث عن بديل لتوليد الطاقة فاتجهت الانظار الى الطاقة النووية كبديل موجود ولكن كيف ؟!!!

الطاقة الانشطارية
نعلم ان أي مادة تتكون من جزيئات لاترى بالعين المجردة تسمى ذرات وهي بدورها تتألف من ثلاث انواع من جزيئات اصغر تسمى البروتونات والنيترونات والالكترونات ، بحيث ان البرتونات ( موجبة الشحنة ) والنيترونات ( عديمة الشحنة) مجتمعة في مكان يسمى النواة تدور حول هذه النواة الالكترونات( سالبة الشحنة) في مدارات خاصة بما يشابه المجموعة الشمسية حيث تقابل الشمس النواة اما الكواكب التي تدور حولها فتقابل الالكترونات ..

والمادة قد تتكون من ذرة واحدة مثل الهيدروجين اوعدة ذرات مثل باقي العناصر .
والمواد ذات الرقم الذري الاكبر من 85 تكون نواتها غير مستقرة أي قابلة للتفكفك ( الانشطار ) عند قذفها بنيترونات . ( الرقم الذري رقم يمثل عدد البروتونات في نواة الذرة) فمادة مثل اليورانيوم ذات الرقم الذري 92 تكون مثالية لهذا الامر فعند قذفها بنيترون ذرة اخرى ستنشطر الذرة المقذوفة الى ذرتين جديدتين وتنطلق منهما 2 او 3 نيترونات تقوم هي الاخرى بشطر ذرات اخرى وهكذا بالتتابع بشكل متسلسل في عنصر اليورانيوم ويصاحب هذا الانشطار ارتفاع كبير في درجة الحرارة وتجري هذه العملية في مفاعل يسمى مفاعل الانشطار النووي .

آلية عمل المفاعل
المفاعل مبنى خرساني لايتسرب منه الهواء لا تقل سماكة جدرانه عن 90 سم يحتوي على قلب المفاعل وتوابعه فيوجد في هذا القلب الوقود المستخدم ( اليورانيوم) على كل كريات صغيرة توضع متلاصقة داخل قضبان الوقود المتراصة على شكل حزم او تجمعات حيث تحدث الانشطارات السابقة الذكر تحت سيطرة قضبان التحكم المصنوعة من مادة ( الكادميوم ) الماصة للنيترونات وظيفة هذه القضبان ابطاء او توقيف التفاعلات عن طريق تدليتها الى قلب المفاعل واذا اردنا المزيد من الطاقة الانشطارية نقوم برفع القضبان الى اعلى . ونستخدم مياه للتبريد حول تجمعات الوقود لامتصاص الحرارة العالية المنبعثة نتيجة التفاعل .
وهذه المياه بعد خروجها من قلب المفاعل تكون حارة لدرجة توليد بخار يندفع الى غرف التوربينات ذات الريش فيقوم بتدويرها لتوليد الطاقة الكهربائية تماما كما في المحطات التقليدية .
اذن الفكرة في كلا الطريقتين واحدة وهي الحصول على اندفاع شديد للبخار لتدوير التوربينات والفارق هو طريقة توليد هذا البخار...











حماية وامان
نتيجة لان المفاعلات النووية تكون ذات انشطة اشعاعية يكون التخوف من تسرب هذه الإشعاعات إلى خارج مبنى المفاعل ( كما حدث في مفاعل تشرنوبل في روسيا عام 1986 م) فقد جهزت هذه المفاعلات باجراءات امان عديدة منها :-
في مركز المفاعل يكون الوقود على شكل كريات خزفية داخل قضبان من ( الزركونيوم ) ويكون قلب المفاعل نفسه داخل درع من الصلب يبلغ سماكته حوالي 20 سم ووزنه 450طن.
اما مبنى المفاعل فخرساني لايقل سماكة جدرانه عن 90سم ولا يتسرب منه الهواء الى جانب ذلك عند توقف عمل الفاعل يتم ابعاد الوقود المستهلك من قلب المفاعل وتغمس هذه العناصر في بحيرة ماء داخل وعاء خرساني يتم تخصيصه لهذه العمليه..

المفاعلات في العالم
يوجد في العالم 431 مفاعلا نوويا و30 طور الانشاء تستفيد منها الدول في توليد الطاقة الكهربائية ففي فرنسا 70% من طاقتها الكهربائية تنتج عن طريق المفاعلات وفي بلجيكا 60% وكوريا الجنوبية 48% والولايات المتحدة 20%.......وغيرها من الدول .
والفائدة المرجوة من هذا كله ان يقلل ذلك من استهلاك النفط لانتاج الكهرباء والمساهمة في تقليل المشاكل البيئية المتعلقة بازدياد إنتاج غاز ثاني اكسيد الكربون المتولد من الطرق التقليدية لانتاج الكهرباء وابرزها مشكلة الانحباس الحراري .
ونحن في العالم العربي أليس لنا نصيب في اللحاق بركب العصر والحصول على طاقة متجددة مثل باقي الدول في ظل الاعتماد الكبير على الطاقة الكهربائية في كل نواحي الحياة ؟!!!