المحطات النووية

مقدمة:

تنوعت وسائل انتاج الطاقة بداية من القرن 19 الى زمننا الحالي حيث كان اختراع المنوب من قبل العالم الانجليزي مايكل فاراداي سنة 1831 انطلاقة وتمهيدا لنشأة فكرة محطات توليد الطاقة والتي تنوعت بمرور الزمن حيث توجدعدة أنواع من المحطات منها المائية و الشمسية والهوائية وغيرها.وفي هدا البحث سنتناول احدى أنواع هذه المحطات وهي المحطة النووية

مايكل فاراداي

(مخترع المنوب)

الجزء الأول

مكونات المحطة النووية

تضم  محطات الطاقة النووية النمودجية من عدة مرافق تقوم بوظائف خاضة و متعددة حيث نجد

المفعل النووي: هو قلب محطة الطاقة النوويةوتنقسم المفاعلات النووية السلمية إلى نوعين أولهما خاص بالأبحاث وإنتاج الأشعة بكميات خاصة، والثاني لإنتاج الطاقة، وهي أنواع عديدة منها مفاعلات الماء الخفيف ومفاعلات الماء المضغوط ومفاعلات الماء المغلي ومفاعلات الماء الثقيل وغيرها. و يكون على بعد مسافة معتبرة من المبنى الرئيسي للمحطة بسبب الاشعاعات، 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 وهدا ما يعرف بالانشطار النووي.  تقوم هذه الحرارة بتسخين المياه مولداة بخارا يتم ضغطه في الانابيب

مفاعل نووي بروسيا

منطقة المنوبات(المولدات): وتشمل مبنى مولد المنوب وهو مولد كهربائي الذي يقوم بتحويل طاقة الحركة الحركية إلى طاقة كهربائية ذات تيار متردد وخاصة المولدات الضخمة وتوجد عدة انواع من المنوبات كالمنوبات التنفسية التي تعتمد على البحار والغاز في انتاج الطاقة وهي التي تستعمل في المحطات الحراري والنووية.يضم مبنى المنوبات كلًا من المولداتالتي يتم صب الضغط الناتج عن تسخين المياه على عنفاتهامايؤدي الى انتاج طاقة كهربائية  كبيرة (تعتمد المنوبات في انتاج الكهرباء على ظاهرة التحريض الكهرومغناطيسي) تنتقل هذه الطاقة الى محولات ليتم توزيعها على المستهلكين سواء كانوا صغار,كبار او متوسطين

منوب (مولد)

غرفة التبريد: هوحوض تبريد متكامل والذي يعمل على امتصاص الحرارة الزائدة لضمان تبريد النظام بالكامل علمًا بأن المياهالمستخدمة للتبريد تمر عبر نظام منفصل ولا يتلامس مع الماء المتواجد داخل المفاعل. الأمر الذي يضمن تطبيق أعلى معايير السلامة والأمن طوال فترة تشغيل محطات توليد للطاقة النووية.

مكونات غرفة التبريد

الجزء الثاني:

مفهوم الانشطار النووي:

تعريف:الانشطار النووي هو تفاعلٌ متسلسل حيث تنقسم نواة الذرة إلى نواتين أصغر أو أكثروبهذه العملية يتحول عنصر معين إلى عنصر أخر مث الكريبتون، ويصاحب ذلك انبعاث الطاقةهائلة تكون على شكل حرارة و اشعاع وكلمازاد ثقل المواد المتفاعلة ادت الى تولد كميات ضخمة من الطاقة الحرارية و الاشعاعية. في تفاعل الانشطار يكون مجموع كتل النواتج أصغر بقليل من الكتلة الأصلية (مجموع كتلة النواة المنشطرة وكتلة النيترون الحراري). إن هذا النقص في الكتلة يتحول إلى طاقة تبلغ قيمتها حوال11-^10×3.20 جول وفق علاقة أينشتاين E = m.c2خلال هذه العملية تتسارع هذه النيوترونات ثم تصطدم بالنظير غير المستقر مما يتسبب في الانشطار أو إنتاج جسيمات أصغر. في الواقع خلال هذه العملية يسرع النيوترون ويضرب النواة المستهدفة. النواة المستخدمة في معظم المفاعلات النووية اليوم هي اليورانيوم 235.

الية الانشطار النووي

كيفية توظيف الانشطار النووي في انتاج الطاقة:

تستعمل محطات توليد الطاقة النووية مادة اليورانيوم المشع (اليورانيوم-235)

يورانيوم-235

عندما يضرب نيوترون نواةَ ذرةٍ من اليورانيوم-235 فإنها تنقسم إلى نواة باريوم ونواة كريبتون واثنين أو ثلاثة من النيوترونات. وستضرب هذه النيوترونات الزائدة ذرات اليورانيوم-235 الأخرى المحيطة بها، والتي ستنقسم أيضاً لتولِّد نيوترونات إضافية بتأثيرٍ مضاعَف،تحدث طاقة الانشطار بسبب اختلاف الكتلة الكلي للعناصر قبل وبعد تفاعل الانشطار النووي. في الواقع بعد الانشطار النووي تكون الكتلة الكلية أقل من الكتلة الأصلية ويتم تحويلها إلى طاقة. ترجع الطاقة الهائلة الناتجة عن الانشطار النووي إلى حقيقة أن البروتونات تتنافر مع قوة كولوم والتي بالكاد تنضم إليها قوة نووية قوية ،يبذل كل بروتون قوة مقدارها 20 نيوتن أي ما يعادل تقريبًا القوة التي تمارسها اليد عندما تكون على قدميها. هذه القوة كبيرة جدًا بالنسبة للجسيمات في حجم البروتونات

تؤدي هذه القوة الكبيرة للبروتونات على مسافات قصيرة إلى إطلاق كمية كبيرة من الطاقة الحرارية والكمية كبيرة بما يكفي لتقليل الكتلة القابلة للقياس.. وبالتالي تولِّد تفاعلاً متسلسلاً في جزءٍ من الثانية وكل مرة يحدث فيها التفاعل تنطلق طاقة حرارية هائلة تقوم بتسخين المياه داخل المفاعل النووي ويحدث ماتم ذكره اعلاه

الجزء الثالث

توزيع المحطات النووية حول العالم

تعمل حاليااغلب محطات الطاقة النووية في أوروبا، أمريكا الشمالية، شرق آسيا وجنوبهاَ،وتُعتبر الولايات المتحدة أكبر منتج للطاقة النووية ، بينما تملك فرنسا أكبر حصة من الكهرباء المولدة من الطاقة النوويةو تليها اوكرانيا.التي عادة ما لا تكشف عن عددها،  كما أن هناك عددا كبيرا من المفاعلات الجديدة التي يتم إنشائها في كل من الهند، روسيا وكوريا الجنوبية. وفي نفس الوقت؛ تُشير الكثير من التقارير إلى أن أزيد من 100 مفاعل سيتم «على الأرجح» إغلاقه على مدى 10إلى الـ 15 سنة القادمة. شغلت بعض البلدان في وقت سابق مفاعلاتها النووية

خريطة توضح توزيع محطات توليد الطاقة النووية حول العالم

لكنها حاليا لا تتوفر على المحطات النووية، من بين هذه الدول هناك إيطاليا التي أغلقت كل محطاتها النووية قبيل عام 1990، ومنذ ذلك الوقت وهي تعتبر الطاقة النووية أمر غير قانوني وذلك بسبب تاثيراتها على البيئة والبشرية

تاثير المحطات النووية على البيئة والبشرية

تحتاج المحطات النووية إلى كميات هائلة من المياه للتبريد تفوق أي محطات أخرى للكهرباءوالتي تقوم المحطات بعد استعمالها للمياه بتفريغها في المجاري المائية النقيةالا ان هذه المياه تكون محملة بالرواسب والنفايات المشعة و الذي يسبب

أضرارًا كبيرة في النظام البيئي المائي

ويؤثر سلبًا على التنوع البيولوجي ونوعية

المياه في تلك المجاري المائية

كما تلجا المحطات الكبري في العالم للتخلص من نفاياتها المشعة والنووية الى طمرها فياراضي البلدان النامية الغير متحضرة مقابل مساعدات مادية و مالية مؤديةالى انتشار الامراض والوفايات بين سكان تلك الدول وما يزيد الامر سوءا هو طول مدة بقاء اشعاعات هذه النفايات وكنتيجة لذلك، كثرت المشكلات البيئية بشكل بات يهدد مسيرة التنمية الاقتصادية، بل ويهدد حياة سكان الكرة الارضية الذين يتزايد عددهم باطارد، وهذا من شأنه الاخلال بالتوازن البيئي، كما تذكرة الحوادثالنووية التي حدثت عبر التاريخ والتي ادتالى ازهاق ارواح العديد من الارواح البشرية وتدمير الاراضي الطبيعية الشخصية مثل:

-حادثة ماياك:وقعت كارثة ماياك النووية في 29 أيلول/سبتمبر سنة 1957 في محطة الوقود النووي في مدينة كيشتيم بالقرب من جبال الأورال. وقد نتج عن الانفجار الذي وقع في محطة ماياك النووية، تبخر الماء في خزان الحرارة؛ مما أدى إلى تراكم النترات والأسيتات ليحدث انفجار كيميائي نتيجة ملامسة هذه المواد للهواء

بعد الانفجار، تسرب 80 طنا من النفايات الكيميائية في البيئة. لكن المجتمع الدولي لم يعرف بحدوث هذه الكارثة إلا بعد مرور 20 عامابسبب امام روسيا السوفيتية و الولايات المتحدة الامريكية على الامر

مجمع سيلافيلد  النووي

بُنيت منشأة سيلافيلد النووية الواقعة في كمبرلاند بإنجلترا في إطار مشروع القنبلة الذرية بعد الحرب العالمية الثانية. وقع الحادث النووي في ويندسكال في 10  تشرين الأول/  أكتوبر سنة  1957، عندما اندلع حريق في القسم الأول من المنشأة ، ولم يتم السيطرة على الحريق لمدة ثلاثة أيام، وانتشرت الإشعاعات النووية في جميع أنحاء أوروبا. قالت السلطات إنه لا حاجة لإخلاء المستوطنات القريبة من المنطقة بعد الحادث. ومع ذلك، تم إتلاف جميع المنتجات الزراعية في منطقة قطرها 500 كيلومتر حول المنشأة

تشرنوبل–اوكرانيا

تعد كارثة تشيرنوبيل واحدة من أعظم الكوارث النووية في التاريخ. كانت محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية تقع بالقرب من مدينة بريبيات، أوكرانيا، التي كانت جزءا من الاتحاد السوفيتي في ذلك الوقت. أرادالمشغلونالعاملونفيمحطةتوليدالكهرباءإجراءتجربةعلىالمفاعلالرابعفي 26 نيسان/أبريل سنة 1986، كان الغرض الرئيسي من هذه التجربة تحديد المدة التي ستوفر فيها التوربينات الطاقة إذا تم قطع التيار الكهربائي الرئيسي. لوحظ ارتفاع غير متوقع في الطاقة في أثناء التجربة، ورغم الضغط على زر الطوارئ على الفور، إلا أن ضغط البخار بدأ بالفعل في إحداث سلسلة من التفاعلات ارتفع الضغط بدرجة كافية لفصل الغطاء العلوي للمفاعل البالغ وزنه 1000 طن، أدى ذلك إلى إتلاف قنوات الوقود؛ مما تسبب في ذوبان النواة النووية في المفاعل الرابع، وانتشرت سحابة من الانبعاثات النووية فوق بريبيات، والاتحاد السوفيتي، وأوروبا، ودول البحر الأسود وتركيا. وتشير العديد من الدراسات المستقلة، إلى أنه ذه الكارثة تسببت في وفاة 200 ألف شخص

محطة ميهام الطاقة النووية–اليابان

في 9 آب/ أغسطس سنة 2004، وقع حادث كبير بسبب عدم كفاية مياه التبريد فيتور بين المفاعل في محطة ميهام الطاقة النووية كان أكبر حادث نووي في تاريخ اليابان قبل كارثة فوكوشيما. ورغم إعلان اليابان عدم وجود تسرّب إشعاعي، إلا أن البخار المتسرّب من توربينات محطة الطاقة تسبب في وفاة 5 أشخاص، وتم إحراق جثث ‘’18 شخصا تقريبا’ وحتى مع اتخاذ احتياطات عالية المستوى داخل وحول محطة الطاقة، تعرض 400 شخص يعملون في المحطة للإشعاع

جزيرة الثلاثة اميال –الولايات المتحدة الأمريكية

 يوم 28 آذار/ مارس سنة 1979، وقع أسوأ حادث نووي في تاريخ الولايات المتحدة في محطة الطاقة النووية الواقعة في جزيرة الثلاثة أميال التي تضم مفاعلين للمياه المضغوطة. أدّى الفشل في نظام التبريد للمفاعل الثاني إلى  ذوبان قلب المفاعل، وقد تراكمت الغازات المشعة المنبعثة من ذوبان اللبفيخزان يقع في المبنى الثانوي بعد يومين من الحادث، نُقل غاز العادم المشع المتراكم إلى خزان التحلل  في هذه المرحلة، تسربت مستويات منخفضة من الغازات إلى البيئة، ولكن تم الاحتفاظ بجزء كبير منها في المرشحات. ووفقا للتقرير الذي أعقب الحادث، تم الادعاء بأن الإشعاع المتسرب كان أقل من المستوى الذي يُعتقد أنه يؤثر على الصحة. مع ذلك،  حدد المقياس الدولي للحوادث ا لنووية أن التسرب من المستوى الخامس، وألغيت جميع مشاريع محطاتا لطاقة النووية تقريبا في الولايات المتحدة

طالع ايظا نقص كريات الدم البيضاء

لتحميل البحث