“سوف تستهلك البشرية خلال الخمس عقود القادمة طاقة أكثر مما تم استهلاكه طوال التاريخ الماضي بأكمله. ولم تصدق التنبؤات السابقة بشأن نمو استهلاك الطاقة وتطوير تقنيات جديدة لتوليد الطاقة: فمستوى الاستهلاك ينمو بشكل أسرع بكثير؛ و يتجلى عجز الوقود الأحفوري أكثر من أي وقت سابق، كما تصبح فرص تشييد محطات توليد طاقة كهرومائية محدودة إلى حد كبير.لا ينبغي أن ننسى الأنشطة التي تهدف إلى مكافحة الاحتباس الحراري والتي تفرض قيوداً على إحراق البترول والغاز والفحم في محطات توليد الطاقة الحرارية. قد يكون حل المشكلة في الاتجاه النشط للطاقة النووية وهو ما يعد أحد المجالات الأحدث والأسرع نمواً في الاقتصاد العالمي. ويتزايد اليوم عدد الدول التي أدركت الحاجة إلى بدء الاعتماد على الطاقة النووية السلمية. فما هي الطاقة النووية وما هو مبدأ عمل محطات الطاقة النووية .”
تعرف الطاقة النووية بانها الطاقة المنبعثة نتيجةً لتفاعل نووي، وتحديدًا من انشطار نووي أو اندماج نووي. ومن الناحية العملية، تستخدم الطاقة النووية وقودًا مصنوعًا من اليورانيوم المُستخرج من الأرض والمُعالج لإنتاج البخار وبالتالي توليد الكهرباء.اذ تعتبر المصدر الوحيد الذي يمكنه توليد كميات كبيرة من الكهرباء على نحوٍ موثوق دون انبعاث أي غازات ضارة مثل غازات الاحتباس الحراري . إضافةً لذلك، تعدّ الطاقة النووية من المصادر التي تقلّ فيها بشدّة الآثار البيئية سواءً على الأرض أو الموارد الطبيعية، من بين جميع مصادر إنتاج الكهرباء الأخرى.
ما هو اليورانيوم ولماذا هو تحديدا ؟
هو عنصر من العناصر الكيميائية المهمة، يُرمز له بالرمز الكيميائيّ”U”، عدده الذريّ يساوي”92″، يقع في الجدول الدوري ضمن عناصر المجموعة الثالثة والدورة السابعة، يتبع في تصنيفة إلى عناصر مجموعة اللاكتينيدات. تتشابه قطعة اليورانيوم الصافية مع عنصر الفضة أو الفولاذ , إلّا أنّ وزنها أثقل وكثافتها أكبر نسبةً إلى حجمها، هذا وقد تحتوي ذرة اليورانيوم على عدد كبير من البروتونات والنيترونات، إلى جانب أنّ هناك عدد قليل من هذه الإلكترونات تقع في غلاف التكافؤ. يُستخدم اليورانيوم المُخصب وقودًا للمفاعلات النووية، وهو عنصرٌ طبيعي مشع متوفر بكثرة وموجود في أغلب الصخور. وحين يضمحل اليورانيوم أو يتحلل، تنتُج منه حرارة داخل القشرة الأرضية. وبطريقةٍ مشابهة تنتج الحرارة داخل المفاعل النووي.
ما هو الانشطار النووي ؟
هي عملية انشطار نواة ذرة ما إلى قسمين أو اكثر ويتحول بهذه العملية مادة معينة إلى مادة أخرى وينتج عن عملية الأنشطار هذه نيوترونات وفوتونات حرة ( بالاخص أشعة قاما ) ودقائق نووية مثل دقائق ألفا alpha particles ودقائق بيتا beta particles. يؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تكوين كميات ضخمة من الطاقة المتحركة.
تستعمل عملية الانشطار النووي لتزويد الوقود لمولدات الطاقة النووية وتحفيز انفجارالأسلحة النووية واذا امكن اخضاع عنصر ثقيل إلى سلسلة من الانشطارات النووية فان ذلك سيؤدي إلى تكوين ما يسمى بالوقود النووي ويتم تحفيز هذه السلسلة المتاعقبة من الأنشطارات النووية في المفاعلات النووية ويعتبر اليورانيوم – 235 و البلوتونيوم – 239 من اكثر انواع الوقود النووي استعمالا. اذ تبلغ كمية الطاقة الناتجة من كمية معينة من الوقود النووي ملايين اضعاف الطاقة الناتجة من نفس الكمية من البنزين .
ما هو الاندماج النووي ؟
هو التفاعلات الذريه الناتجة من تفاعل اليورانيوم المخصب وذلك بإطلاقه نحو ذرات الهيدروجين. أو هو تفاعل أنوية العناصر المتفاعلة مع بعضها البعض مما يؤدي إلى تكوين نواة جديدة أثقل مما يؤدي إلى انتاج عنصر جديد. ومن اهم امثلة الاندماج النووي هو اندماج ذرات الهيدروجين لتكوين ذرات الهيليوم ولعل افضل مثال لهذه التفاعلات هي التفاعلات الشمسية والتي تتطلق كمية كبيرة جدا من الطاقةو إن الطاقة التي تنتجها عملية الإندماج النووي أكبر بكثير من الطاقة التي ينتجها الإنشطار النووي. للمزيد من المعلومات حول الاندماج النووي من هنا.
ما هي آلية عمل المحطات النووية؟
تحدث ثلاثة تحولات تبادلية لأشكال الطاقة في محطات الطاقة النووية: حيث تتحول الطاقة النووية إلى طاقة حرارية، وتتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، والطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربية.
إن المفاعل هو قلب محطة الطاقة النووية، 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. يتم إزالة هذه الحرارة من قلب المفاعل باستخدام المبرد وهي مادة سائلة أو غازية تمر خلال قلب المفاعل، ويستخدم الماء كمبرد في معظم الحالات إلا أنه قد يتم استخدام المعادن المنصهرة بدلاً من الماء في حالة المفاعلات ذات النيوترونات السريعة (مثل الصوديوم في مفاعلات BN-600)؛ وهكذا يتم تنفيذ التحول الأصعب (تحويل الطاقة النووية إلى طاقة حرارية) .
تُستخدم الحرارة التي يجمعها المبرد من قلب المفاعل في توليد البخار في مولد البخار. ويتم توجيه الطاقة الميكانيكية للبخار المنتج في مولد البخار إلى التوربينة حيث يتم تحويلها إلى طاقة كهربية ثم توريدها إلى الشبكة الكهربية وأخيراً إلى المستهلكين. وهكذا يحدث التحولان الثاني والثالث. وبعد ذلك، يتم تبريد البخار ويُعاد الماء المكثف إلى المفاعل مرةً أخرى ليُعاد استخدامه.
قدمت الطاقة النووية للعالم مصدرًا موثوقًا وفعّالًا للكهرباء حيث يتم توليد حوالي 10٪ من الكهرباء في العالم من حوالي 440 مفاعلًا للطاقة النووية. ويوجد حوالي 50 مفاعلًا إضافيًا قيد الإنشاء ، أي ما يعادل حوالي 15٪ من السعة الحالية. في عام 2019 ، زودت المحطات النووية 2657 تيراواط ساعة من الكهرباء ، بينما كانت هذه القيمة 2563 تيراواط ساعة في 2018. وبهذا تكون هذه السنة السابعة على التوالي التي يرتفع فيها التوليد النووي العالمي ، ففرق الانتاج هو 311 تيراوات ساعة أعلى من عام 2012.
فهذه محطة براكة احد ابرز الامثلة على المشاريع الرائدة في هذا المجال في وقتنا الحالي والتي تقع في منطقة الظفرة في إمارة أبوظبي، وتضم أربع محطات للطاقة النووية مصمّمة لإنتاج 1,400 ميغاواط من الطاقة الكهربائية بانبعاثات كربونية تكاد تكون معدومة. اذ صممت المحطات ليمتد عمرها التشغيلي حتى 60 عامًا أو أكثر، وستوفر بدورها للأجيال القادمة طاقة كهربائيةٍ موثوقةٍ ومنخفضة الانبعاثات الكربونية. وستعمل عند التشغيل التام لها على خفض قرابة 21 مليون طن من الانبعاثات الكربونية؛ وهو ما يعادل إزالة 3.2 مليون سيارة من الطرقات في الدولة.
