القائمة الرئيسية

الصفحات

حقائق حول الطاقة النووية. (بقلم/ أ.د. وفاء محمد)

Eng. Mohamed

30 مارس 2022

(0)

حقائق حول الطاقة النووية

(بقلم) أ.د.وفاء محمد محمد مصطفى

استاذ هيدرولوجيا النظائر البيئية و دراسة مواقع محطات نووية

هيئة الرقابة النووية و الاشعاعية

Wafaasalem21@yahoo.com

الطاقة

- هي كل ما يمدنا بالنور ويعطينا الدفء وينقلنا من مكان إلى آخر

- وهي قدرة المادة على إعطاء قوى قادرة على إنجاز عمل معين.

- وهي مقدرة نظام ما على إنتاج فاعلية أو نشاط خارجي

الطاقة عبر العصور

استعمل الإنسان في بادئ الأمر طاقته الذاتية الناتجة عن الطاقة الكيميائية الكامنة في غذائه، وكان من أعظم اختراعات الإنسان الأول اختراع طريقة لإشعال النار من احتكاك قطعتين من الخشب .

فعندها بدأ الإنسان باستعمال الخشب كمصدر رئيسي للطاقة ، وبعدها تعلم تد جين الحيوانات التي استعملها الإنسان كمصدر للغذاء (وهو مصدر طاقة كيمائية وبروتين ) وكوسيلة للتنقل والقيام بالأعمال الزراعية التي مكنته من انتاج كميات من الغذاء والأدوات التي تزيد عن الحاجة ،

عندها دخل في مجال التجارة واستطاع استعمال القوارب التي تعتمد على طاقة الرياح في التنقل .

وتوسع استعمال الطاقة نسبيا بعد اكتشاف النحاس والبرونز حيث أن عملية صهرهما تحتاج إلى طاقة عالية والتي كانوا يحصلون عليها من خلال حرق كميات كبيرة من الأخشاب ، ومن ثم تطورت عمليات استخدام طاقة المياه في أعمال الري وطحن الحبوب .

أما الفحم الحجري فقد بدأ استخدامه في العصور الوسطى واختراع المحرك البخاري في القرن الثامن والتاسع عشر.

أما النفط فقد بدأ باستعماله كاحد مصادر الطاقة عند اكتشافه في فيلاد لفيا عام (1865م) ثم في باكو (1890م) ثم في غروزني (1900م)

ولم يبدأ انتشار استخدام النفط كمصدر رئيسي للطاقة إلا خلال الربع الثاني من القرن العشرين ، وذلك لتوفر كميات كبيرة منه وبأسعار زهيدة في الولايات المتحدة الأمريكية والشرق الأوسط

وكذ لك دخلت طاقة المياه كاحد مصادر الطاقة الرئيسية لتوليد الكهرباء خلال النصف الأول من القرن العشرين .

وأما الطاقة النووية فقد بدأ باستعمالها في إنتاج الكهرباء منذ الخمسينات من هذا القرن ونتيجة لارتفاع أسعار النفط
في السبعينات بدأت الدول الصناعية بتخصيص الأموال لأعمال البحث والتطوير بهدف استغلال طاقة الرياح والطاقة الشمسية والحيوية والجوفية

مصادر الطاقة :- مصادر غير متجددة & مصادر متجددة

- المصادر الغير متجددة : وهي عبارة عن المصادر الناضبة – أي التي ستنتهي مع الزمن لكثرة الإستخدام – وهي موجودة في الطبيعة بكميات محدودة وغير متجددة مثل الوقود الأحفوري ويشمل النفط والغاز الطبيعي والفحم ويشمل أيضا استخراج مادة اليورانيوم (فى الشكل الصخرى) التى تستخد م في عملية توليد الكهرباء.

- المصادر المتجد دة : وهي عبارة عن مصادر طبيعية دائمة وغير ناضبة ومتوفرة في الطبيعة ومتجد دة باستمرار ما دامت الحياة قائمة ومن أهم مصادر الطاقة المتجد دة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة المد والجزر والأمواج والطاقة الحرارية الجوفية وطاقة المساقط المائية وطاقة المخلفات العضوية .

وتوجد الطاقة فى أشكال عديدة و منها على سبيل المثال:-

الطاقة الكيميائية &الطاقة الميكانيكية &الطاقة الحرارية &الطاقة الشمسية & الطاقة النووية &الطاقة الكهربائية &الطاقة الضوئية....الخ

* الطاقة الكيميائية : وهي الطاقة التي تربط بين ذرات الجزيئ الواحد بعضها ببعض في المركبات الكيميائية .

وتتم عملية تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية عن طريق إحداث تفاعل كامل بين المركب الكيميائي وبين الأكسجين لتتم عملية الحرق وينتج عن ذلك الحرارة .

وهذا النوع من الطاقة متوفر في الطبيعة ، ومن أهم أنواعه النفط والفحم والغاز الطبيعي والخشب .

* الطاقة الميكانيكية : وهي الطاقة الناتجة عن حركة الأجسام من مكان لآخر حيث أنها قادرة نتيجة لهذه الحركة على بذ ل شغل والذي يؤدي إلى تحويل طاقة الوضع ( potential energy) إلى طاقة حركة (kinetic energy ) ،

والأمثلة الطبيعية لهذا النوع من الطاقة هي حركة الرياح وظاهرة المد والجزر ، ويمكن أن تنشأ الطاقة الميكانيكية بتحويل نوع آخر من الطاقة إلى آخر ، مثل المروحة الكهربائية " تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية " .

* الطاقة الحرارية : وتعتبر من الصور الأساسية للطاقة التي يمكن أن تتحول كل صور الطاقة إليها ، فعند تشغيل الألات المختلفة باستخدام الوقود ، تكون الخطوة الأولى هي حرق الوقود والحصول على طاقة حرارية تتحول بعد ذ لك إلى طاقة ميكانيكية أو إلى نوع من أنواع الطاقة .

ولا تتوفر الطاقة الحرارية بصورة مباشرة في الطبيعة إلا في مصادر الحرارة الجوفية (أى من باطن الارض).

* الطاقة الشمسية : وهي مصدر للطاقة لا ينضب ، ولكنها تصل إلينا بشكل مبعثر وتحتاج إلى تقنية حديثة (خلايا شمسية ) لتجميعها والاستفادة منها ، وهي مصدر نظيف فلا ينتج عن استعماله أي غازات أو نواتج ضارة للبيئة كما هو الحال في انواع الوقود الأخرى .

* الطاقة الكهربائية : حيث لا يوجد مصدر طبيعي للكهرباء ، والسبب في ذ لك أن جميع المواد تكون متعادلة كهربائيا ، والطاقة الكهربائية لا تنشأ إ لا بتحويل نوع من أنواع الطاقة إلى طاقة كهربائية مثل تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية كما هو الحال في المولد الكهربائي ، أو تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية كما هو الحال في البطاريات.

* الطاقة الضوئية : هي عبارة عن موجات كهرو مغناطيسية تحتوي كل منها على حزم من الفوتونات ، وتختلف الموجات الكهرو مغناطيسية في خواصها الفيزيائية باختلاف الأطوا ل الموجية ، ومن الأمثلة عليها الأشعة السينية :

وهي عبارة عن أشعة غير مرئية ذات طول موجي قصير جدا وتستخدم في المجال الطبي ، وكذ لك أشعة جاما : وهي أشعة لا تتأثر بالمجالات الكهربائية أو المغناطيسية ولها القدرة على النفاذ وتعتبر من الأشعة الخطرة .

* الطاقة النووية : وهي الطاقة التي تربط بين مكونات النواة ( البروتونات أو النيترونات ) وهي تنتج نتيجة تكسر تلك الرابطة وتؤدي إلى إنتاج طاقة حرارية كبيرة جدا .

نبذة عن الطاقة النووية

بعد الهجوم بالمتفجرات النووية على مدينتي هيروشيما ونغازاكي وانتهاء الحرب العالمية الثانية بات وا ضحا على المستوى الد ولي القد رة الهائلة للطاقة النووية .

واتجه التفكير بعد ذلك سواء في الدول الغربية أو الشرقية بإنشاء المفاعلا ت العملاقة وتطويرها لتطويع هذه الطاقة بما يسمح باستخدامها في المجالات الصناعية المد نية لتحسين نمط حياة الإنسان وتدعيم السلام الدولي .

إلا أن ما حدث هو أنه بالإضافة إلى العمل على التطبيقات السلمية للطاقة النووية استمر السعي لاستخدامها مرة أخرى في الأغراض العسكرية من خلال استنباط مفاعلات خاصة بد فع السفن والغواصات الحربية ،

وقد أعلن عن تشغيل أول غواصة نووية أمريكية عام 1954 . واستمرت الدراسات في الخمسينات والستينات على نماذج من المفاعلات في الولايات المتحد ة الأمريكية مثل المفاعلات التي تختلط فيها المبرد والمهدئ والوقود معا ,

وكذلك المفاعلات المبرد ة بالسوائل العضوية وغيرها من النماذج حتى توصلت إلى مفاعلات الماء الخفيف : وهي مفاعلات عملية في التشغيل وممكنة اقتصا ديا .

وبذلك انطلقت صناعة جديدة تماما على ا لمستوى العالمي وهي صناعة المفاعلات العملاقة لإنتاج الطاقةالكهربائية .

وتعتبر فرنسا أكثر الد ول اعتمادا على الطاقةالنووية في توليد الكهرباء إذ زاد ت النسبة عن 75% من إنتاجها للطاقة ا لكهربائية .

ويعتبر اليورانيوم الوقود الأساسي في الطاقة النووية ومن المتوقع أن يكون هناك زيادة في الطلب على اليورانيوم في المستقبل نظرا لزيا دة الطلب على الطاقة وخصوصا الكهربائية منها .

حقائق حول الطاقة النووية و الوقود النووى

تعتبر محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية البخارية، حيث تقوم بتوليد البخار بالحرارة التي تتولد في فرن المفاعل.

الفرق في محطات الطاقة النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من العديد من الطبقات الواقية وتنتهى بطبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية .

والمفاعل الذري تتولد فيه الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات الإلكترونات المتحركة في الطبقة الخارجية للذرة وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في الغلايات وتحويلها إلى بخار ذات ضغط عال ودرجة مرتفعة جدا،

ثم يسلط هذا البخار على توربينات بخارية صممت ليقوم البخار السريع بتدويرالتوربينات التى تقوم بعد ذلك بتوليد الطاقة الكهربائية اللازمة

وكانت أول محطة توليد حرارية نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميجاوات .

ما هو الاستخدام السلمى للطاقة النووية؟

منذ عام 1954م استخدمت الطاقة النووية في تسيير السفن الحربية وخصوصا الغواصات حيث إن المحركات التي تعمل بالطاقة النووية تساعد على بقاء الغواصات مدة طويلة تحت سطح البحر قد تصل إلى عدة شهور والقيام برحلات طويلة حول العالم دون الحاجة إلى اللجوء إلى الموانئ للتزود بالوقود،

ومن المعروف أنه يوجد في الوقت الحاضر أعداد هائلة من الغواصات وحاملات الطائرات العملاقة وكاسحات الجليد وجميعها تسير بواسطة الطاقة النووية.

تستخدم المفاعلات النووية في توليد الكهرباء في كثير من دول العالم وخصوصا في الدول المتقدمة وقد بلغت الطاقة التي يتم الحصول عليها من هذه المصادر أكثر من 9٪ من الكهرباء المولدة في العالم لعام 1983م وهي تزداد يوما بعد يوم منذ ذلك التاريخ.

تستخدم المفاعلات النووية في تحلية مياه البحر وهناك عدد من الدول تعتمد على تحلية مياه البحر باستخدام تلك الوسيلة وفي مقدمتها إسرائيل.

و للمفاعلات النووية استخدامات أخرى مثل تحضير النظائر المشعة التي لها استخدامات تطبيقية عديدة في المجالات المختلفة لذلك

نجد أن مجال استخدام المواد المشعة يشمل كل فروع الأبحاث في الطب والصناعة والزراعة وأبحاث الكيمياء،

وأبحاث الحالة الصلبة في الفيزياء ومتابعة العمليات الحيوية في النبات والحيوان والإنسان ومشاكل مقاومة الآفات وزيادة المحاصيل الزراعية وتشخيص وعلاج الأمراض في الجسم البشري وخاصة التعرف على الأورام وعلاجها

ودراسة الظواهر الطبيعية في الأرض والماء والجو وتحديد أعمار التكوينات الجيولوجية والأملاح المعدنية وآثار الحضارات القديمة والنيازك القادمة من الفضاء والكشف والاشراف والتحكم في العمليات الصناعية والتركيب الداخلي للمواد المعدنية والخزفية وحفظ الأغذية والبسترة بالاضافة إلى استخدامات أخرى مثل حل كثير من المشاكل العلمية ولجميع هذه الاستخدامات فوائد اقتصادية ممتازة مباشرة وغير مباشرة.

نبذه عن تاريخ مصر فى المجال النووى

أطلق الرئيس الأمريكى إيزنهاور عام 1953 مبادره الذره من أجل السلام لأستغلال الطاقه الهائله للذره ,

وكانت مصر من أوائل الدول التى أستجابت لتلك المبادرة . ففى عام 1955 شكلت مصر لجنة الطاقه الذرية برئاسة الرئيس جمال عبد الناصر لوضع حجر الأساس فى أستخدام الطاقه النووية فى الأغراض السلميه ,

وفى عام 1956 وقعت مصر أتفاقية الثنائى مع الأتحاد السوفيتى للتعاون النووى ,

ووقعت مصر عقد المفاعل البحثى النووى الأول , وحصلت مصر على معمل النظائر المشعه من الدنمارك عام 1957 , وأصبحت مصر عضوا مؤسسا للوكالة الدولية للطاقه الذرية .

وبدأ العمل فى المفاعل عام 1961 , وطرحت مصر مناقصة لتوريد محطة نوويه لتوليد الكهرباء بقدره تصل الى 150 ميجاوات وتحليه المياه معدل 20ألف متر مكعب فى اليوم ,

وتوقفت تلك الجهود أثر عدوان يونيو 1967 ولكن بعد سيمفونيه عزفها الجيش المصرى فى حرب 1973 تم طرح مناقصة أخرى لمحطة نوويه لتوليد الكهرباء بقدره تصل الى 600 ميجاوات ,

وتوقفت تلك المساعى لشروط أمريكيه للتفتيش والمراقبه على البرنامج النووى المصرى , وهذا ما رفضته مصر.

وطرحت مصر مناقصة ثالثة لمحطة نوويه لتوليد الكهرباء بقدره تصل الى 900 ميجاوات توقفت مرة أخرى عام 1986 بسبب حادث مفاعل تشير نوبل .

وفى عام 2002 أعلنت مصر عن أنشاءاول محطة نوويه لانتاج الكهرباء بالضبعة .