على الرغم من الأضرار المعروفة للطاقة النووية، فإن مزاياها لا يمكن إنكارها أو تجاهلها، والطاقة النووية، المعروفة أيضا باسم الطاقة الذرية، هي التي تستخدم في إنشاء المفاعلات النووية بعد عملية تخصيب اليورانيوم، وهناك العديد من الإيجابيات والسلبيات للاستخدام النووي .
الطاقة النووية ايجابياتها وسلبياتها
يتم تخصيص حوالي 4.7 بالمائة من ميزانية الطاقة في العالم للطاقة النووية، وقد تم تصوير استخدام الطاقة النووية بشكل سلبي في وسائل الإعلام، لكن على الرغم من أن هناك عواقب وخيمة يمكن أن تحدث إذا انفجرت محطة للطاقة النووية، إلا أن هناك العديد من الفوائد المرتبطة باستخدام هذه الطاقة، والمميزات والعيوب تتمثل في :
فوائد الطاقة النووية
معظم محطات توليد الكهرباء النووية في العالم تستخدم مفاعلات الماء الخفيف، وتتراوح تكلفة إنتاج الكهرباء بين 0.025 دولار و 0.07 دولار أمريكي لكل كيلووات / ساعة، وهذه التكلفة تختلف بناء على تصميم ومتطلبات كل مفاعل. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الطاقة النووية لا تلوث البيئة بشكل ملحوظ، حيث لا تطلق أي غازات مثل ثاني أكسيد الكربون أو الميثان، اللذان يعتبران مسؤولين إلى حد كبير عن ظاهرة الاحتباس الحراري. ورغم أن بعض غازات الدفيئة يتم إطلاقها خلال نقل الوقود أو استخراج الطاقة من اليورانيوم، فإن هذا لا يقلل من فوائد الطاقة النووية مقارنة بوقود الحفريات .
يعد نضوب الوقود أمرًا غير مقلق فيما يتعلق بمصادر وقود المفاعلات، حيث يتوفر اليورانيوم بكميات كبيرة تصل إلى 5.5 مليون طن في الاحتياطيات المعروفة والتي يمكن تعدينها بتكلفة قدتصل إلى 130 دولارًا أمريكيًا للكيلوغرام الواحد.
في الوقت الحالي، يبلغ استهلاك العالم حوالي 66،500 طن سنويا من الوقود، ورغم ذلك، يمكن استخدام الوقود الاحتياطي لمدة 80 سنة من الآن لأنه وفير نسبيا في قشرة الأرض. لذلك، الميزة الرئيسية للطاقة النووية هي تكلفتها المنخفضة نسبيا وإمكانياتها الكبيرة، مما يجعلها المصدر المثالي لتشغيل الشبكات الوطنية .
عيوب الطاقة النووية
ترجع عيوب نمو الطاقة النووية إلى العديد من الأسباب المعقدة، فعلى الرغم من أن الطاقة النووية لا تنتج ثاني أكسيد الكربون بالطريقة التي ينتجها بها الوقود الأحفوري، إلا أن هناك نفايات ثانوية سامة تنتج عن الدورات النووية التي تعمل باليورانيوم، ويطلق عليها المخلفات الإشعاعية، وكل واحد طن من نفايات مفاعل نووي سوف تعطيك جرعة مميتة من الإشعاع في 10 ثوان إذا كنت على بعد 3 أمتار منها .
البلوتونيوم أيضا يشكل مصدر قلق، حيث يزيد من احتمالية إصابة الشخص المعرض له بسرطان الكبد والعظام أو الرئة، بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون محطات الطاقة النووية أهدافا مثالية للإرهابيين بسبب العناصر الانشطارية للبلوتونيوم في النفايات، والتي يمكن إعادة استخدامها في صنع القنابل. وأي هجوم إرهابي على مفاعل كبير قد يتسبب في كارثة إشعاعية واسعة على نطاق يشبه كارثة تشرنوبيل .
يعتبر تكلفة العمالة العالية هو العيب الأخير لإنتاج الطاقة النووية، فعلى الرغم من أن تكلفة الوقود لإنتاج الطاقة النووية منخفضة نسبيًا، إلا أنه لا يزال هناك حاجة إلى وجود عمال ذوي مهارات عالية لبناء وصيانة ومراقبة العمليات لضمان السلامة .
استخدامات الطاقة النووية
هناك استخدامات مفيدة أخرى للتكنولوجيا النووية بالإضافة إلى توليد الكهرباء، وتشمل هذه الاستخدامات المجالات الزراعية والطبية واستكشاف الفضاء وتحلية المياه، ومن بين الاستخدامات الأكثر بروزا
1- الزراعة والغذاء : في أجزاء كثيرة من العالم، يستخدم العمال الزراعيون الإشعاع لمنع تكاثر الحشرات الضارة، حيث يقوم بتخفيض أعداد الآفات والبق، مما يحمي المحاصيل ويزيد من إنتاجية العالم من الغذاء. كما يقوم التشعيع بقتل البكتيريا والكائنات الضارة الأخرى في الطعام، ويتم ذلك دون جعل الطعام مشعا أو التأثير على قيمته الغذائية. فالتشعيع هو الطريقة الوحيدة لقتل البكتيريا في الأطعمة النيئة والمجمدة بشكل فعال .
2- المجال الطبي : توفر التقنيات النووية صورا داخل جسم الإنسان، وتساعد في علاج الأمراض، فعلى سبيل المثال، ساعدت الأبحاث النووية الأطباء على التنبؤ بدقة بكمية الإشعاع اللازمة لقتل أورام السرطان دون إضرار الخلايا السليمة. كما تقوم المستشفيات بتعقيم المعدات الطبية بأشعة جاما بأمان وبتكلفة قليلة، وتشمل المواد المعقمة بالإشعاع الحقن والضمادات والقفازات الجراحية وصمامات القلب .
3- استكشاف الفضاء : تجعل التكنولوجيا النووية استكشاف الفضاء ممكنا، وتستخدم المولدات النووية في المركبات الفضائية لتوليد الكهرباء باستخدام حرارة البلوتونيوم، وتستطيع العمل دون مراقبة لعدة سنوات. يعمل هذا المصدر الموثوق للطاقة على المدى الطويل على تشغيل هذه المركبات الفضائية حتى خلال رحلاتها في الفضاء، ويلاحظ المعهد النووي أن فوياجر 1 التي تم إطلاقها عام 1977 لدراسة النظام الشمسي الخارجي، مازالت تنقل البيانات حتى اليوم .
4- تحلية المياه : تشير الرابطة النووية العالمية إلى أن خمسة سكان في العالم لا يتوفرون على مياه الشرب الآمنة، ويتوقع زيادة هذا العدد في المستقبل، ويمكن أن تساعد التكنولوجيا النووية في حل هذه المشكلة من خلال تحلية المياه، والتي تعتبر عملية إزالة الملح من المياه المالحة لتجعلها صالحة للشرب. ومع ذلك، فإن هذه العملية تتطلب الكثير من الطاقة، ويمكن للمرافق النووية توفير كميات كبيرة من الطاقة التي تحتاجها محطات تحلية المياه لإنتاج مياه الشرب النظيفة .
اكتشاف الطاقة النووية
تم تطوير فهم الإشعاع الذري، والتغير الذري والانشطار النووي منذ عام 1895 وحتى عام 1945، وحدث معظمه في السنوات الست الأخيرة من تلك الفترة، وتركز معظم التطوير خلال 1939-1945 على القنبلة الذرية، ومنذ عام 1945 تم إيلاء الاهتمام لتسخير هذه الطاقة لتوليد الكهرباء .
تم اكتشاف طبيعة الذرة في عام 1789 بواسطة الكيميائي الألماني مارتن كلابروث، وقد اكتشف الإشعاع المؤثر بواسطة فيلهلم رونتجن في عام 1895، ثم في عام 1896، اكتشف هنري بيكريل أن اليورانينيت الخام يحتوي على الراديوم واليورانيوم، وفي عام 1898 تم عزل البولونيوم والراديوم من اليورانينيت.
وتم استخدام الراديوم لاحقا في العلاج الطبي، وفي عام 1898، أشار صموئيل بريسكوت إلى أن الإشعاع يمكن أن يقضي على البكتيريا في الغذاء. وفي عام 1902، أظهر إرنست راذرفورد أن النشاط الإشعاعي، الذي ينبعث من جسيمات ألفا أو بيتا في النواة، يمكن أن يخلق عنصرا جديدا. وفي عام 1919، قام بإطلاق جزيئات ألفا من مصدر الراديوم إلى النيتروجين، واكتشف أنه يمكن أن يحدث إعادة ترتيب نووي مع تشكيل الأكسجين .
في عام 1932، تم اكتشاف النيوترون بواسطة جيمس تشادويك، وتم إنتاج تحولات نووية بواسطة كوكروفت والتون عن طريق قذف البروتونات المتسارعة على الذرات. ثم في عام 1934، اكتشف إيرين كوري وفريدريك جوليو أن بعض هذه التحولات تؤدي إلى إنتاج نويدات مشعة اصطناعية. وفي نهاية عام 1938، قام أوتو هان وفريتز ستراسمان في برلين بإثبات أن العناصر الجديدة التي كانت أخف وزنا هي الباريوم وغيرها، والتي تمثلت في حوالي نصف كتلة اليورانيوم، مما يشير إلى حدوث الانشطار الذري .
حقائق عن الطاقة النووية
هذه أبرز الحقائق القصيرة عن الطاقة النووية :
- تستخدم الطاقة النووية الانشطار لإنتاج الطاقة .
- يمتلك الاندماج النووي أيضًا إمكانية لإنتاج الطاقة .
- تنتج الطاقة النووية حوالي 6٪ من إجمالي الطاقة في العالم و14٪ من إجمالي الكهرباء المنتجة في العالم .
- هناك أكثر من 400 مفاعل نووي للطاقة قيد الاستخدام في جميع أنحاء العالم .
- يوجد مفاعلات نووية تعمل في حوالي 30 دولة مختلفة .
- الولايات المتحدة وفرنسا واليابان هي أكبر منتجي الطاقة النووية .
- توفر الطاقة النووية حوالي 20% من الكهرباء المستخدمة في الولايات المتحدة .
- تتمتع محطات الطاقة النووية بسجل جيد في مجال السلامة، ولكن هناك جدل حول الخطر المحتمل الذي تشكله .
- وقعت حوادث لمحطات الطاقة النووية في جزيرة ثري مايل في 1979، وتشرنوبيل في 1986، وفوكوشيما في 2011.
- وقعت كارثة فوكوشيما دايتشي النووية في اليابان عقب زلزال توهوكو وتسونامي .
- تنتج المفاعلات النووية نفايات مشعة يمكن أن يكون من الصعب التخلص منها بشكل آمن .
- تستخدم بعض الغواصات العسكرية وحاملات الطائرات المفاعلات النووية كمصدر للطاقة .