عناصر أبحاث الطاقة النووية
من خلال بحث الطاقة النووية ، أحد أهم مصادر الطاقة ، سنناقش بالتفصيل العناصر التالية وهي:
- مقدمة
- استخدام الطاقة النووية
- ما هي المفاعلات النووية؟
- مكونات مفاعل نووي
- محطات الطاقة النووية
- ما هي عملية الانشطار النووي؟
- أنواع المفاعلات النووية
- مزايا الطاقة النووية
- مساوئ الطاقة النووية
- مستقبل الطاقة النووية
- استنتاج
مقدمة
يمكن تعريف الطاقة النووية على أنها طاقة تنتج عن عملية انشطار أو اندماج النوى النووية ، ويحدث هذا التفاعل في المفاعلات النووية ، والتي يجب أن تفي بالمعايير الخاصة بحيث يمكن التحكم في هذه العملية بطريقة لا تسبب الكوارث ، على سبيل المثال ما حدث في مفاعل تشيرنوبيل.
وخطر مثل هذه الحوادث هو الإشعاع المنبعث منه والذي يكون له تأثير كبير على الكائنات الحية مما يؤدي إلى حدوث تشوهات كما حدث بعد سقوط قنبلة هيروشيما على اليابان ، بل ويمكن أن تسبب الموت المباشر ، حيث يخترق الإشعاع خلايا الجسم. ويعمل على إتلافها عدا المخلفات الناتجة عن هذه التفاعلات وطريقة التخلص منها.
إذا وصل إلى مصنع أثناء نموه عن طريق التسرب من طبقات الأرض أو التسرب إلى مياه الشرب ، فسيكون له آثار صحية مدمرة على جميع الكائنات الحية ، وتكلفة بناء مفاعل نووي مرتفع للغاية ويمكن استخدامه في إنتاج الكهرباء ، لأنها تعتبر أرخص من الغاز الطبيعي والنفط.
استخدام الطاقة النووية
يشير استخدام الطاقة النووية إلى استخدامها في الحروب ، خاصة عندما أسقطت الولايات المتحدة قنبلة نووية على مدينتي ناغازاكي وهيروشيما اليابانيتين ، مما كان له تأثير كبير على السكان ، حيث تم القضاء على العديد منها وحدثت العديد من التشوهات.
ولكن بعد ذلك ساد الاعتقاد بأننا سنستخدم هذه الطاقة بشكل سلمي بدلاً من استخدامها في مجال الحروب بمعنى أنها ستستخدم في مجالات أخرى تخدم الإنسان وتشمل هذه الاستخدامات ما يلي:
- تستخدم الطاقة النووية لعلاج أمراض معينة ، مثل السرطان ، عن طريق تدمير الخلايا السرطانية ووقف نموها ونموها.
- علاج أمراض الغدة الدرقية باستخدام اليود المشع.
- تستخدم النظائر المشعة في عملية تشخيص أمراض معينة مثل عنصر الكالسيوم المشع.
- كما أنه يستخدم في حفظ وتعقيم الطعام من خلال استخدام بعض المواد المشعة بنسب محددة وبالتالي يقدم نتائج أفضل من طرق الحفظ والتعقيم التقليدية.
- يتم استخدامه في عملية التزويد بالكهرباء التي لا يمكن الاستغناء عنها بسبب اعتماد العديد من المجالات عليها.
- استخدام الطاقة النووية لا يعتمد عليها ، بل يستخدم التيتانيوم واليورانيوم في عملية صنع القنابل الذرية أو النووية.
- كما أنها تستخدم في تطوير الزراعة والبحث عن النظائر المشعة لاستخدامها في عملية إنتاج المنتجات الطبية والمبيدات.
- يتم استخدامها في مجال دفع الغواصات والسفن ، وكذلك المحركات الكهربائية اللازمة لتوليد الكهرباء.
- للقوى النووية دور كبير في العلم لأنه تم إنشاء مفاعلات بحثية تستخدم في مجال الدراسة العملية مثل تأثير العناصر النووية على البيئة ومقارنتها ، وكذلك دراسة خصائص النواة والمفاعلات. كمية الطاقة المطلوبة لكسر أو دمج الروابط.
ما هي المفاعلات النووية؟
المفاعلات النووية هي المراكز التي يتم فيها إنتاج الطاقة النووية ، وكذلك عملية الاندماج أو الانشطار النووي ، وتنتج هذه التفاعلات كميات كبيرة من الطاقة الحرارية التي لها استخدامات عديدة.
ومن هذه الاستخدامات تسخين المياه لإنتاج البخار ، والذي يستخدم لتشغيل المحركات ، والذي بدوره يحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية ، والتي تستخدم أيضًا لتشغيل المصانع. وهكذا يلعب كل عامل في المفاعلات النووية دورًا في الحصول على نتائج تعود بالفائدة على الإنسان بطريقة متكاملة.
مكونات مفاعل نووي
هناك العديد من المكونات التي يتكون منها المفاعل النووي ، وهو قلب المفاعل الذي يحتوي على الوقود النووي ويستخدم لتنفيذ عمليات على اللب ، مثل عملية الانشطار.
كما أنه يحتوي على ما يعرف بمحدد المعدل ، وتتمثل وظيفته في تقليل سرعة النيوترونات من أجل استخدام أكبر قدر ممكن من الطاقة الناتجة عن حركة هذه النيوترونات.
بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي المفاعل على مبرد يحتوي على غاز الهيدروجين والماء ، وتتمثل مهمتهم في خفض درجة حرارة المفاعل النووي ، ويستخدم البخار الناتج في بعض العمليات الأخرى.
محطات الطاقة النووية
تم إنشاء أولى محطات الطاقة النووية في العالم في الاتحاد السوفيتي السابق عام 1954 وتعمل هذه المحطة بقوة 5 ميغاوات وجاءت هذه الفكرة بعد أن تمكن العلماء من الحصول على الطاقة النووية من عدد من العناصر أهمها وهو اليورانيوم والبلوتونيوم ، وكان اليورانيوم المخصب من أهم العوامل التشغيلية لمحركات هذه المحطات.
مرت عملية توليد الكهرباء من محطات الطاقة النووية بأكثر من مرحلة ، في البداية تم الحصول عليها عن طريق تفاعل النيوترونات التي أدت إلى انشطار ذرات عنصر اليورانيوم ، وتم استخدام هذه الطاقة في عملية غليان الماء وتحويله إلى بخار عند ضغط عالٍ وبتسخينه حتى ترتفع إلى حوالي 480 درجة ثم يتم تركيب البخار على توربين بخاري بحيث يمكن الحصول على الطاقة.
ما هي عملية الانشطار النووي؟
الذرات عبارة عن جزيئات صغيرة موجودة في الجزيئات التي تشكل غازات وسوائل مختلفة. تتكون الذرة من 3 جسيمات صغيرة ، وهي نيوترونات وبروتونات وإلكترونات. تحتوي نواة كل ذرة على نيوترونات وبروتونات ، لكن الإلكترونات محاطة بها من الخارج.
الروابط التي تربط أجزاء النواة لديها قدر كبير من الاسترخاء وفي عملية تقسيم هذه الروابط ينتج الانشطار النووي طاقة نووية وفي الانشطار النووي يتم فصل هذه الذرات وتصطدم ذرة اليورانيوم. والنيوترون الذي يؤدي إلى انشطار ذرة اليورانيوم ينتج عنه قدر كبير من الطاقة وهي الحرارة والإشعاع.
بالإضافة إلى إطلاق العديد من النيوترونات عند انقسام ذرة اليورانيوم ، تتصادم هذه النيوترونات بأعداد كبيرة مع المزيد من ذرات اليورانيوم ، مما يؤدي إلى انبعاث المزيد من الطاقة وفي النهاية يتم تحقيق سلسلة متصلة من التفاعلات النووية.
اليورانيوم هو أحد أنواع الوقود اللازمة للحصول على الطاقة النووية لأن ذراته تنقسم بسهولة. يتواجد عنصر اليورانيوم بشكل طبيعي في الصخور في العديد من مناطق العالم ، ولكن لا تُستخدم جميع أنواعه لإنتاج نوى الطاقة.
ومع ذلك ، فإن النوع (U-235) مستخدم فعليًا ، وهو أحد العناصر النادرة ويشكل فقط حوالي 1٪ من اليورانيوم الموجود في العالم ، ويتم استيراد اليورانيوم من الولايات المتحدة وروسيا وأستراليا وكازاخستان. وأوزبكستان.
حيث يتطلب تشغيل مفاعل نووي ما يعادل مائتي طن من اليورانيوم ، ويمكن إعادة استخدام اليورانيوم المستهلك من خلال عملية إعادة تدويره بأكثر من درجة معقدة.
أنواع المفاعلات النووية
قام أكثر من عالم في أكثر من دراسة عن الطاقة النووية بالبحث في أنواع المفاعلات النووية ، بما في ذلك ما يلي:
- مفاعلات الماء المغلي.
- مفاعلات الماء المضغوط.
- مفاعلات الماء الثقيل.
- مفاعلات الماء الخفيف.
مزايا الطاقة النووية
تشمل مزايا الطاقة النووية ما يلي:
- استهلاك وقود منخفض مقارنة بمحطات الوقود.
- يمكن اعتباره مصدرًا نظيفًا للطاقة لأنه لا يطلق أي مواد كيميائية أثناء عملية التفاعل.
- يمكن أن تنتج كميات هائلة من الطاقة.
- يتميز بانخفاض نسبة الإشعاع عند إنتاجه من المفاعلات النووية التي تلبي متطلبات مكونات المفاعل.
- يبلغ العمر التشغيلي لمحطات الطاقة النووية حوالي 40 عامًا فقط ، وهي إحدى مزاياها الإيجابية.
مساوئ الطاقة النووية
تشمل عيوب الطاقة النووية العيوب التالية:
- تكلفة بناء محطات الطاقة النووية باهظة الثمن ، خاصة بالنسبة للمحطات التي تدوم لفترة طويلة.
- من أجل تشغيل المفاعلات النووية ، يجب استهلاك كمية كبيرة من الماء لتشغيلها.
- تعتبر عملية تخزين النفايات المشعة أحد التحديات البيئية الملحة ، خاصة مع عدم الامتثال لظروف التخزين المثالية ، بالإضافة إلى صعوبة التخلص بشكل عام.
- الكثير من الاعتبارات الأخرى حول مدى سلامة سكان الكوكب باستخدام الطاقة النووية.
مستقبل الطاقة النووية
هناك مخاوف كثيرة بشأن مستقبل الطاقة النووية نتيجة توجه العديد من دول العالم للحد من استخدامها بسبب نفاياتها المشعة وآثارها الضارة على الإنسان والبيئة ، حيث إنها غير قابلة لإعادة التدوير. يسبب المزيد من مشاكل الاحتباس الحراري ناهيك عن التسبب في العديد من الكوارث عندما حدثت بعض الأخطاء في التعامل مع المفاعلات النووية ، بما في ذلك مفاعل فوكوشيما في عام 2011.
استنتاج
تتمتع الطاقة النووية بالعديد من المزايا ، على الرغم من إساءة استخدامها من قبل العديد من الدول ، ولكن إذا تم استخدامها بشكل جيد ، فإنها ستقلل من معدل استهلاك الوقود.
لذلك قدمنا لكم البحث عن الطاقة النووية ولمزيد من المعلومات يمكنكم ترك تعليق أسفل المقال وسنقوم بالرد عليكم في الحال.