مزايا استخدام الطاقة النووية ومساوئها
تعتبر الطاقة من أعظم احتياجات الإنسان منذ القديم وإلى عصرنا الحالي، فبدون الطاقة لا نستطيع أن نقضي حوائجنا وأن نمارس أعمالنا اليومية، ولذلك تميز العصر الحديث بإيجاد مصادر جديدة للطاقة كالمشتقات النفطية.
كما تم اكتشاف الطاقة النووية التي كانت نقطة تحول كبيرة في مجال الطاقة، ولذلك سنقوم في هذا المقال بالحديث عن مزايا استخدام الطاقة النووية ومساوئها.
المفهوم العام للطاقة النووية
يتم إطلاق تسمية الطاقة النووية على الطاقة الناتجة عن نواة الذرة والتي تتألف من البروتونات والنترونات، فعندما يتم قذف نواة الذرة بنترون تحدث حالة عدم استقرار داخل النواة مما يؤدي إلى حدوث انشطار للنواة إلى نواتين أصغر وتولد طاقة كبيرة جدًا.
وهذا ما يسمى الطاقة النووية الانشطارية، كما يوجد نوع آخر من الطاقة النووية وهي الطاقة الناتجة عن اندماج نوى الهيدروجين لتعطي نواة واحدة وتوليد طاقة هائلة وتسمى الطاقة النووية الاندماجية.
شاهد أيضًا: تعريف الطاقة وتحولاتها
استخدامات الطاقة النووية
تم اكتشاف الطاقة النووية منذ أكثر من مئة عام حيث تم الاستفادة منها في مجالات كثيرة ومنها:
- علوم الفضاء: لقد كان للطاقة النووية دور كبير في اكتشاف الفضاء.
- حيث تم تزويد المركبات الفضائية بمحركات نووية تعمل عن طريق طاقة النظائر المشعة.
- حيث تتميز هذه المحركات بأنها تعمل لفترات طويلة دون الحاجة لتزويدها بالوقود.
- بالإضافة إلى عدم حاجتها للصيانة أو الإصلاح.
- توليد الطاقة الكهربائية: يعتبر توليد الطاقة الكهربائية من أهم استخدامات الطاقة النووية.
- فهي تقوم بتوليد كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية النظيفة التي لا تسبب أي تلوث للبيئة.
- فعلى سبيل المثال فإن 20 % من الطاقة الكهربائية في الولايات المتحدة الأمريكية تنتج عن طريق الطاقة النووية.
- التشخيص الطبي: لقد ساهمت الطاقة النووية بفتح آفاق جديدة في التشخيص الطبي الحديث.
- حيث تم مراقبة الأورام السرطانية بواسطة النظائر المشعة.
- كما ساعدت الطاقة الناتجة عن النظائر المشعة في إزالة العديد من الأورام والعمل على الحد من انتشارها.
- تطور العلوم الجنائية: حيث تم استخدام النظائر المشعة في تتبع الآثار والأدلة الجنائية في حالة حدوث الجرائم.
- وخصوصًا الآثار الموجودة على الزجاج والأرضيات والأبواب.
- كما تفيد هذه الطريقة في تتبع أثر البارود والأنواع المختلفة من السموم.
- البحوث الزراعية: تم استخدام تطبيقات النظائر المشعة في عمليات مكافحة الآفات الزراعية.
- حيث تقوم الطاقة الصادرة عن النظائر المشعة بجعل ذكور الحشرات والبكتريا التي تهاجم النباتات عقيمه.
- وبالتالي تمنع تكاثرها وتقضي عليها، مما يساهم في الحصول على مواسم ذات جودة عالية دون الحاجة لاستخدام المبيدات الحشرية.
الآلية التي تعمل بها الطاقة النووية
قبل الحديث عن مزايا استخدام الطاقة النووية ومساوئها سنقوم بتلخيص آلية تشكل الطاقة النووية بالنقاط التالية:
- تتألف نواة أي ذرة من ذرات العناصر من البروتونات والنترونات.
- حيث أن بقاء النواة في حالة استقرار يحتاج إلى طاقة هائلة، وبالتالي عندما نقوم بفصل البروتونات عن النترونات سوف يتسبب في تحرر طاقة كبيرة جدًا نستطيع استغلالها في كثير من المجالات.
- تعتبر ذرات اليورانيوم من الذرات الثقيلة بسبب احتوائها على 92 بروتون.
- والطاقة التي تربط البروتونات والنترونات قليلة نسبيًا.
- لذلك نقوم بقذف نواة ذرة اليورانيوم بنترون.
- مما يتسبب في حدوث تفاعلات انشطار متسلسلة، وإعطاء طاقة كبيرة.
- يتم التحكم بهذه الطاقة واستخدامها في تسخين المياه وتحويلها إلى بخار ذو ضغط عالي.
- حيث يقوم هذا البخار بتدوير توربينات عنفات المحطات الكهربائية وبالتالي توليد الطاقة الكهربائية.
مما تتكون المفاعلات النووية؟
تتكون المفاعلات النووية التي تعمل على أساس تفاعلات انشطار ذرات اليورانيوم بعد قذفها بالنترونات من الأجزاء التالية:
- وقود المفاعل النووي: يعتبر اليورانيوم هو الوقود الأساسي للمفاعل النووي.
- حيث يتم وضع أكسيد اليورانيوم ضمن أنابيب بشكل متوازي في قلب المفاعل النووي.
- ومن ثم يتم تزويد المفاعل بالطاقة اللازمة لبدء عملية الانشطار النووي.
- المادة المعدِّلة: حيث يتم وضع مواد في قلب المفاعل النووي من أجل إبطاء سرعة النترونات التي تنتج عن عملية انشطار اليورانيوم.
- ومن ثم إعادة استخدام هذه النترونات في عمليات انشطار أخرى، ومن بين هذه المواد المعدلة الماء الثقيل والغرافيت.
- أنابيب التحكم بالمفاعل: وهي عبارة عن قضبان خاصة قادرة على التحكم في كمية النترونات التي تنتج من تفاعلات الانشطار النووي.
- حيث يتم إدخالها وإخراجها من قلب المفاعل وذلك على حسب التسلسل المطلوب للتفاعلات النووية.
- سوائل التبريد: وهي سوائل يتم ضخها في مركز المفاعل من أجل القيام بتبريده بشكل أساسي.
- وكذلك نقل الحرارة الناتجة عن التفاعلات النووية من أجل الاستفادة منها.
- ويعتبر الماء من سوائل التبريد الأساسية التي تستخدم في تبريد المفاعلات النووية.
- صهريج الضغط: وهو عبارة عن خزان أو وعاء كبير من الفولاذ المقسى.
- حيث يجمع بين قلب المفاعل النووي و المبرد والمعدل.
- ويتم من خلاله التحكم بالمبرد وتحديد حركة السائل ضمنه وكذلك التحكم بدرجة الحرارة.
- مرجل البخار: حيث يعتبر المرجل البخاري جزء من نظام التبريد للمفاعل.
- حيث يستقبل الماء المغلي من المبرد ويتم رفع ضغط البخار ضمنه من أجل القيام بتدوير عنفات التوربين البخاري.
- هيكل خارجي يحيط بكل أجزاء المفاعل النووي من أجل حمايته أولًا، وكذلك حماية البيئة من أي تسرب إشعاعي.
اقرأ أيضًا: علم الكيمياء النووية
مزايا استخدام الطاقة النووية ومساوئها
للطاقة النووية الكثير من المزايا بالإضافة لوجود بعض السلبيات، ومن أهم مزايا الطاقة النووية:
- أحد أهم مصادر الطاقة النظيفة: تتميز الطاقة النووية بأنها طاقة نظيفة تمامًا فهي لا تسبب أي تلوث للهواء أو البيئة.
- لذلك يتم الاعتماد عليها في معظم الدول المتقدمة، فعلى سبيل المثال تنتج الولايات المتحدة ما مقداره 800 مليار كيلو واط ساعي في السنة.
- وهو ما يعادل التلوث الناتج عن 100 مليون سيارة.
- أحد أهم المصادر الموثوقة للطاقة: حيث تعتبر الطاقة النووية مصدر آمن وموثوق للطاقة.
- فالمفاعلات النووية تعمل على مدار اليوم دون توقف، حيث لا تحتاج أن تزود بالطاقة إلا مرة واحدة في العام.
- توفير عدد كبير من فرص العمل: حيث تعتبر التكنولوجية النووية من القطاعات التي توفر عدد كبير من فرص العمل.
- فمثلًا يعمل في الولايات المتحدة حوالي نصف مليون موظف في قطاع الطاقة النووية.
- كما يساهم القطاع النووي بحوالي ستين مليار دولار من الناتج المحلي.
- تكلفة تشغيل قليلة: حيث تعتبر الطاقة الكهربائية التي يتم إنتاجها من المفاعلات النووية أقل بكثير من تكلفة الكهرباء التي تنتج من استخدام الغاز أو الفيول.
- فبغض النظر عن تكلفة المفاعل النووي فإن الطاقة الناتجة بعد بدء تشغيل المفاعل تعتبر ذات تكلفة قليلة.
سلبيات الطاقة النووية
لاستخدام الطاقة النووية العديد من السلبيات ومن بينها:
- التكاليف العالية: من أهم سلبيات الطاقة النووية هو الكلفة الباهظة لبناء وإنشاء المفاعلات النووية.
- فقد وصلت كلفة بناء المفاعل النووي في عام 2004 إلى حوالي تسعة مليار دولار أمريكي.
- بالإضافة إلى التكاليف الكبيرة من أجل الإبقاء على النفايات النووية داخل المبرد، أو التخلص منها.
- الحوادث الكارثية: حيث تعتبر المفاعلات النووية بمثابة قنبلة موقوته على الرغم من جميع إجراءات الأمان التي يتم اتخاذها.
- ففي حادثة مفاعل تشرنوبل كان عدد الضحايا حوالي عشرة آلاف شخص، بالإضافة للتلوث الإشعاعي الذي حصل.
- الكميات الكبيرة من النفايات النووية: التي عادةً ما يتم تخزينها بصورة آمنه، إلا أنها تسبب نسبة من التلوث الإشعاعي.
شاهد من هنا: مصادر الطاقة غير المتجددة
وأخيرا نكون قد تحدثنا في هذا المقال عن الطاقة النووية بصورة مفصلة، كما بينا مزايا استخدام الطاقة النووية ومساوئها بالإضافة للحديث عن أقسام وأجزاء المفاعل النووي.