تعرف على الطاقة و المحطة النووية
ما هي الطاقة النووية؟
________________________________________تعريف الطاقة النووية هو: الطاقة التي يتم توليدها عن طريق التحكم في تفاعلات انشطار أو اندماج الذرة. تستغل هذه الطاقة في محطات توليد الكهرباء النووية، حيث يسخن الماء لإنتاج بخار الماء الذي يستخدم بعد ذلك لتحريك زعنفات لإنتاج الكهرباء. و 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. في 2009، شكلت نسبة الكهرباء المنتجة من الطاقة النووية بحوالي 13-14% من إجمالي الطاقة الكهربية المنتجة في العالم.
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 الحرارة التي بدورها تُنتج البخار
• بعدها يقوم البخار بتدوير توربين متصل بمغناطيس كهربائي يُسمّى (المولّد)
• بعدها ينتج المولّد الكهرباء
وفي مفاعلات الماء المضغوط ، 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.
ما هي الأفكار الخاطئة و الشائعة عن الطاقة النووية؟
________________________________________
01
الإشعاع صناعي فقط
تعريف الإشعاع هو طاقة في حالة حركة، وتوجد عدة مصادر طبيعية للإشعاع بل نحن نعيش حولها على نحوٍ آمن كل يوم، مثل الأشعة الكونية التي تأتي إلينا من الشمس.
________________________________________
02
المفاعلات النووية تنفجر
لا تنفجر المفاعلات النووية أو محطات الطاقة النووية كالقنبلة، فهي محطات مصممة لإنتاج الكهرباء بآمن وعلى نحوٍ موثوق
________________________________________
03
الاقتراب من محطات الطاقة النووية غير آمن
إذا وقفت على حدود محطة الطاقة النووية لمدة عامٍ كامل، قد تتلقى جرعة إشعاعية حجمها أقل من ربع الجرعة الإشعاعية كالتي تتلقاها عند عمل أشعة سينية للصدر. ينظر العلماء إلى الطاقة النووية كمصدر حقيقي لا ينضب للطاقة. ومما يثير المعارضة حول مستقبل الطاقة النووية هو التكاليف العالية لبناء المفاعلات، ومخاوف العامة المتعلقة بالسلامة، وصعوبة التخلص الآمن من المخلفات عالية الإشعاع. بالنسبة إلى التكلفة فهي عالية نسبيا من حيث بناء المفاعل ولكن تلك التكاليف تعوض بمرور الوقت حيث أن الوقود النووي رخيص نسبيا. وقد تقدمت الصناعات النووية كثيراً بحيث أن لديها الاستعدادات لحل مسائل سلامة تشغيل المفاعلات والتخلص السليم من النفايات المشعة الضارة.
عمل محطة الطاقة النووية؟
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 التوربين 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.
مم تتكون محطة الطاقة النووية؟
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.
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.
ويحتوي المبنى الثاني على ساحة التوربينات حيث يوجد التوربين والمولد الكهربائي والأنظمة المساعدة، أما الروابط التالية في سلسلة التشغيل فهي المحولات والخطوط الكهربائية عالية الجهد التي تمر إلى خارج موقع المحطة.
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).
