كيف يتم توليد الكهرباء بواسطة الطاقة النووية

أنواع المفاعلات

مستقبل الطاقة النووية
يعتمد مستقبل الطاقة النووية على تصميم المفاعلات الآمنة والفعالة. في الماضي، اتبعت الولايات المتحدة هذا النهج بعدد قليل من أنواع المفاعلات. ومن ناحية أخرى، بدأت فرنسا بتصميم محطاتها الأساسية، وكان لديهم طريقة لتحسين التصميم باستخدام أحدث التقنيات .

المفاعلات الحرارية
هناك ثلاثة أنواع من المفاعلات ذات درجة الحرارة العالية جدا (الحرارية) من التصاميم الأولية الست التي تمت الموافقة عليها. بشكل عام ، يحتوي المفاعلون على نوى الجرافيت ويتم تبريدهم بواسطة الهيليوم للوصول إلى درجات حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية. نظرا لارتفاع درجات الحرارة ، فإن هذه المفاعلات قادرة أيضا على إنتاج الهيدروجين بالإضافة إلى الكهرباء. إنها أيضا أكثر أمانا لأنه تم بناؤها لتحمل درجات حرارة عالية جدا مما يقلل من حدوث الحوادث والتسرب ، بالإضافة إلى أنها أقل خطورة من محطات التبريد بالماء (حيث يساعد الكهرباء على امتصاص النيوترونات) .

المفاعلات السريعة
تعتمد المفاعلات السريعة على النيوترونات السريعة للحفاظ على التفاعلات النووية والوقود الذي يحتوي على تركيزات أعلى بكثير من المواد الانشطارية في المفاعلات الحرارية. ونظرا لأنها تنتج المزيد من النيوترونات، فإن ذلك يمكن أن يساعد في استخدام تلك النيوترونات، والتي يمكن استخدامها في تغيير المواد ذات الأضرار الأقل أو إنتاج وقود إضافي (في مفاعلات نووية). هناك ثلاثة أنواع من المفاعلات السريعة GenI .

تتميز المفاعلات السريعة المبردة بالغاز (GCFR) بأنها تعتمد دورة وقود مغلقة ويتم تبريدها باستخدام الهيليوم، كما أن المفاعل السريع المبرد بالصوديوم يجمع بين تكنولوجيات المعدن السائل لمفاعل التوليد السريع وتكنولوجيات أخرى لمفاعل التوليد السريع، وبذلك يتم إنتاج البلوتونيوم الذي يمكن استخدامهكوقود .

كيفية توليد الكهرباء باستخدام الطاقة النووية
تصل إمدادات الطاقة النووية إلى حوالي 11٪ من إجمالي الكهرباء المولدة في العالم. في الوقت الحالي، هناك 31 دولة تستخدم الطاقة النووية لتوليد ثلاثة أرباع الكهرباء الخاصة بها، والعديد منها تعتمد عليها بنسبة ربع إمداداتها الكلية. تراكمت خبرة تزيد عن 15,000 عامل مفاعل نووي منذ حوالي عام 1950، من أصل 440 مفاعلا نوويا في العالم (وتشمل هذه المفاعلات مفاعلات الطاقة النووية على السفن البحرية بأعلى كمية مماثلة) .

القوة النووية
الطاقة النووية هي استخدام التفاعلات النووية والتي تطلقها الطاقة النووية في توليد الحرارة ، والتي تستخدم في أغلب الأحيان بعد ذلك في التوربينات البخارية لتوليد الكهرباء في محطة الطاقة النووية ، ليشمل مصطلح الانشطار النووي ، والاندماج النووي . في الوقت الحاضر ، يأتي الانشطار النووي من العناصر في سلسلة الأكتينيدات من الجدول الدوري ، والذي ينتج الغالبية العظمى من الطاقة النووية في الخدمة المباشرة للبشرية ، مع عمليات الاضمحلال النووي لتشكل شكل من أشكال الطاقة الحرارية الأرضية ، والحرارية التي تعمل بالنظائر المشعة للمولدات .

في عام 2011، تم توفير حوالي 10٪ من إجمالي الكهرباء في العالم من الطاقة النووية، وأفادت الوكالة بوجود 439 مفاعلا نوويا يعمل في 31 دولة. توقف العديد من المفاعلات في اليابان بعد حادث فوكوشيما النووي، حيث تم تقييم سلامتها. في عام 2011، انخفضت الطاقة النووية المنتجة في جميع أنحاء العالم بنسبة 4.3٪، وهو أكبر انخفاض على الإطلاق، وذلك بسبب انخفاض كبير في اليابان (-44.3٪) وألمانيا (-23.2٪) .

محطات الطاقة النووية تستخدم الوقود الذي يعرف بإسم اليورانيوم ، وهي مادة شائعة نسبيا . يتم تحرير الطاقة من اليورانيوم عندما يتم تقسيم ذرة من النيوترونات . يتم تقسيم ذرة اليورانيوم إلى قسمين وكما يحدث هذه الطاقة يتم تحريرها في شكل من أشكال الإشعاع والحرارة . وهذا ما يسمى بالتفاعل النووي في عملية الانشطار .

في محطة الطاقة النووية، يتم تشكيل اليورانيوم لأول مرة في شكل كريات، ثم يتم تحويلها إلى قضبان طويلة. يتم حفظ القضبان الباردة من اليورانيوم عن طريق غمرها في الماء. وعند إزالتها من الماء للتفاعل النووي، تنتج الحرارة. يتم التحكم في كمية الحرارة المطلوبة برفع وخفض القضبان. إذا كانت الحاجة لمزيد من الحرارة، يتم رفع القضبان من الماء، وإذا كانت الحاجة لتقليل الحرارة، يتم خفض القضبان .

العيوب
الطاقة النووية هي طريقة مثيرة للجدل في توليد الكهرباء، حيث يشعر الكثير من الناس والمنظمات البيئية بالقلق بشأن استخدام الوقود المشع .
2 . كانت هناك حوادث خطيرة مع عدد قليل من محطات الطاقة النووية . واشهرها الحادث الذي وقع في تشرنوبيل (اوكرانيا) في عام 1986 ، مما أدى إلى قتل نحو 30 شخصا وإصابة أكثر من 100،000 شخص .

هناك تساؤلات خطيرة بشأن تخزين النفايات المشعة التي تنتج عن استخدام الطاقة النووية. فبعض هذه النفايات تظل خطيرة لآلاف السنين، وتتم تخزينها حاليًا في أماكن مثل الكهوف العميقة والألغام .
تتضمن إدارة وتخزين النفايات المشعة لآلاف السنين بتكلفة عالية .
تشكل السفن والغواصات التي تعمل بالطاقة النووية خطراً على الحياة البحرية والبيئة، إذ يمكن لهذه السفن القديمة أن تتسرب الإشعاعات إذا لم يتم الحفاظ عليها بشكل صحيح أو إذا تم تفكيكها بشكل غير دقيق .
يمكن أن يتعرض العديد من الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من محطات الطاقة النووية أو مخازن تخزين النفايات للحوادث النووية وتسربات الإشعاعات، ويخشى البعض العيش في هذه المناطق التي يمكن أن تؤثر سلبًا على صحتهم، وخاصة على صحة الأطفال الصغار .
يعمل عدد من حكومات الدول الغير مستقرة على تطوير الطاقة النووية، ومن الممكن أن تطور أسلحة نووية وحتى استخدامها .

المزايا
يتم إنتاج كمية الكهرباء نفسها في محطة الطاقة النووية وفي محطة توليد الكهرباء باستخدام الوقود الأحفوري .
تعمل محطات الطاقة النووية على إنتاج الكهرباء دون حرق الوقود الأحفوري، مما يعني عدم إنتاج الغازات الضارة والملوثة .
يعتبر العديد من مؤيدي إنتاج الطاقة النووية هذا النوع من الطاقة صديقًا للبيئة ونظيفًا، وذلك في عالم يواجه ظاهرة الاحتباس الحراري التي تشير إلى زيادة استخدام الطاقة النووية باعتبارها الطريقة الوحيدة لحماية البيئة ومنع تغير المناخ الكارثي .
تتجه العديد من الدول المتقدمة، مثل الولايات المتحدة الأمريكية والمملكة المتحدة، للتخلي عن الاعتماد على النفط والغاز المستورد من الشرق الأوسط، وذلك بسبب عدم استقرار هذه المنطقة سياسيًا في العالم .

للاطلاع على :  السيرة الكاملة للشيخ وسيم يوسف