الطاقة النووية تستخدم في العديد من الاستخدامات المهمة في مجال الطاقة وغيرها ولها العديد من الفوائد والمضار وهي ليست امرا حديث الاكتشاف فهي موجودة منذ أكثر من عقود ولكي نعلم المزيد عن هذا المصدر القوي للطاقة تابع معنا.
![]() |
ماهي الطاقة النووية؟ |
الطاقة النووية
هي طاقة يتم توليدها عن طريق التحكم بتفاعلات انشطار او اندماج الذرة،
تستعمل هذه الطاقة في المحطات النووية لتوليد الكهرباء، وتشكل الطاقة الكهربائية
المنتجة من هذه المحطات حوالي 13-14% من اجمالي الطاقة الكهربائية المنتجة في
العالم.
الانشطار النووي
الانشطار النووي هو عملية انقسام نواة ثقيلة الى قسمين او أكثر، وبهذه العملية يتحول عنصر معين الى عنصر اخر وينتج عن عملية الانشطار نيوترونات وفوتونات عالية الطاقة بالأخص اشعة غاما وجسيمات نووية مثل: جسيمات الفا واشعة بيتا. يؤدي عملية انشطار العناصر الثقيلة الى تولد كميات ضخمة من الطاقة الحرارية والإشعاعية. تستخدم عملية الانشطار النووي في انتاج الطاقة الكهربائية في المحطات النووية، كما تعمل الطاقة النووية لإنتاج الأسلحة النووية. ومن العناصر الانشطارية الهامة والتي تستخدم كثيرا في المفاعلات الذرية عنصرا اليورانيوم-235 والبلوتونيوم-239 واللذان يعتبران اساس الوقود النووي. وفي التفاعل النووي يحصل ما يسمى بالتفاعل المتسلسل حيث يصطدم نيوترونا مع نوات ذرة اليورانيوم-235 فتنقسم الى قسمين ويصاحب هذا الانقسام انطلاق عدد من النيوترونات بمقدار 2الى 3 نيوترونات وما متوسطه 2.5 نيوترون. ويمكن لتلك النيوترونات الناتجة ان تصطدم بأنوية اخرى من اليورانيوم-235 وتتفاعل معها وتعمل على انشطارها بذلك يزيد معدل التفاعل زيادة تسلسلية قد يؤدي الى انفجار اذا لم يتم التحكم به.
تفاعل الانشطار النووي
يختلف الانشطار النووي عن عملية التحلل الإشعاعي من ناحية انه يمكن السيطرة على عملية الانشطار النووي خارجيا، تقوم النيوترونات الحرة الناتجة من كل عملية انشطار بالتفاعل مع اليورانيوم والبلوتونيوم متسببة في انشطارها وهذا يؤدي الى تحرير نيوترونات اخرى وتستمر هذه السلسلة من التفاعلات. ويطلق على نظائر العناصر كيميائية التي لها القدرة على تحمل هذه السلسلة الطويلة من الانشطارات النووية اسم الوقود النووي، من أكثر انواع الوقود النووي استعمالا هو اليورانيوم ذو الكتلة الذرية رقم 235 والبلوتونيوم ذو الكتلة الذرية رقم 239، هذين العنصرين ينشطران بصورة بطيئة جدا تحت الظروف الطبيعية التي تسمى بالانشطار التلقائي، وعملية الانشطار التلقائي تستغرق ما يقارب ال 550 مليون سنة. اما في المفاعل النووي فتجمع كمية من الوقود النووي فوق الكتلة الحرجة ويجري التحكم فيها بواسطة قضبان يتخللها الكادميوم الماص للنيوترونات، بذلك يمكن المحافظة على معدل سير التفاعل لإنتاج الطاقة ومنعه من الانفلات واحداث انفجار.
الاندماج النووي
الاندماج النووي ويعرف ايضا ب التير ونووي الاندماج النووي عكس الانشطار النووي وهو عملية تتجمع فيها نواتان ذريتان لتكوين نواة واحدة أثقل، ويلعب اندماج الأنوية الخفيفة مثل البروتون نواة ذرة الهيدروجين والديوترون نواة ذرة الهيدروجين الثقيل والتريتيون وهو نواة ذرة التريتيوم دورا هائلا في العالم والكون حيث ينطلق خلال هذا الاندماج كمية هائلة من الطاقة تظهر على شكل حرارة واشعاع كما يحدث في الشمس التي تمدنا بالحرارة والنور فبدون هذا التفاعل ما وجدت الشمس وما وجدت النجوم اساسا. وتنتج هذه الطاقة الهائلة عن طريق فقد النواة الناتجة من الاندماج النووي جزء من كتلتها وهذه الكتلة المفقودة تتحول الى طاقة طبقا لمعادلة ألبرت اينشتاين التي تربط العلاقة بين الكتلة والطاقة. فائدة الاندماج النووي تكمن في إطلاقه لكميات طاقة أكبر بكثير من الطاقة التي يطلقها الانشطار النووي، بالإضافة الى ذلك فأن المحيطات تحتوي بشكل طبيعي على كميات كافية من الديوتيريوم اللازم للتفاعل. كما ان المواد المنبعثة عن الاندماج النووي خصوصا الهيليوم-4 ليست مواد مشعة وعلى الرغم من العدد الكبير من التجارب التي تم القيام بها حول العالم منذ 50 سنة فأنه لم يتم التوصل الى بناء مفاعل يعمل بالاندماج النووي ولكن الأبحاث في تقدم مستمر لتحقيق ذلك، وكل ما تم التوصل اليه في هذا المجال جاء في العسكرية كابتكار القنبلة الهيدروجينية.
الية الاندماج
الطاقة اللازمة للاندماج تبقى مرتفعة جدا بالتالي حرارة عالية تبلغ مئات الملايين من الدرجات المئوية حسب طبيعة الأنوية. وفي داخل الشمس على سبيل المثال يجري تفاعل اندماج الهيدروجين المحدد عبر مراحل الى تولد في ضل حرارة تقدر ب 15مليون درجة مئوية، ويحدث ذلك ضمن عدة تفاعلات مختلفة عن طريقها تنتج حرارة الشمس. وتدرس بعض تلك التفاعلات بين نظائر الهيدروجين بغرض انتاج الطاقة عبر الاندماج مثل الديوتيريوم-ديوتيريوم او الديوتيريوم-تريتيوم، اما في الشمس فتتواصل عملية الاندماج الى العناصر الخفيفة ثم المتوسطة ثم ينتج منها العناصر الثقيلة مثل الحديد الذي يحتوي في نواته على 26 بروتون و30 من النيوترونات، وفي بعض النجوم ذات الكتلة الأكبر من الشمس تتم عملية اندماج لأنوية أضخم تحت درجات حرارة أكبر. وعندما تندمج انوية صغيرة تنتج نواة غير مستقرة تسمى احيانا نواة مركبة ولكي تعود الى حالة استقرار ذات طاقة اقل ينطلق جسيم او أكثر (فوتون,نيوترون,بروتون, حسب التفاعل) وتتوزع الطاقة الزائدة بين النواة والجسيمات المنطلقة بشكل طاقة حركية. تقريبا عندما لا يوجد اي وضع مستقر قد يكون من المستحيل ان نقوم بدمج نواتين مثال: هيليوم-4+هيليوم-3. ان التفاعلات الاندماجية التي تطلق أكبر قدر من الطاقة هي تلك التي تستخدم أكثر الأنوية خفة لإنتاج الهيليوم لأن الهيليوم ونواته جسيم الفا التي هي اقوى نواة ذرة على الأطلاق من ناحية تماسكها، فهي تحتوي على 2 بروتون و2 نيوترون وهؤلاء الأربعة شديدو التماسك.
الكاتب: سيفان صلاح
اكتب تعليق اذا كان لديك اي اقتراح أو سؤال عن الموضوع