ارجو المساعدة في بحث حول الطاقة النووية [الأرشيف] - منتديات الجلفة لكل الجزائريين و العرب

med1993

2011-01-23, 16:48

الطاقة النووية هي الطاقة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B7%D8%A7%D9%82%D8%A9) التي يتم توليدها عن طريق التحكم في تفاعلات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D9%81%D8%A7%D8%B9%D9%84_%D9%86%D9%88%D9%88% D9%8A) انشطار (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%86%D8%B4%D8%B7%D8%A7%D8%B1) أو اندماج (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%86%D8%AF%D9%85%D8%A7%D8%AC) الأنوية الذرية. تستغل هذه الطاقة في محطات توليد الكهرباء النووية، لتسخين الماء لإنتاج بخار الماء (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D8%AE%D8%A7%D8%B1_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7% D8%A1) الذي يستخدم بعد ذلك لإنتاج الكهرباء (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D9%87%D8%B1%D8%A8%D8%A7%D8%A1).
في 2009، شكلت نسبة الكهرباء المنتجة من الطاقة النووية بحوالي 13-14 % من إجمالي الطاقة الكهربية المنتجة في العالم.[1] (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B7%D8%A7%D9%82%D8%A9_%D9%86%D9%88%D9%88%D9%8A% D8%A9#cite_note-WNAMay-0) كما تعمل الآن أكثر من 150 غوّاصة الآن بالطاقة النووية.
العلماء ينظرون إلى الطاقة النووية كمصدر حقيقي لا ينضب للطاقة. وما يثير تعض المعارضة حول مستقبل الطاقة النووية هو التكاليف العالية لبناء المفاعلات، ومخاوف العامة المتعلقة بالسلامة، وصعوبة التخلص الآمن من المخلفات عالية الإشعاع. بالنسبة إلى التكلفة فهي عالية نسبيا من حيث بناء المفاعل ولكن تلك التكاليف تعوض بمرور الوقت حيث أن الوقود النووي (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%88%D9%82%D9%88%D8%AF_%D9%86%D9%88%D9%88%D9%8A) رخيص نسبيا. وأما بالنسبة إلى المخاوف المذكورة فهي تُستغل من الأحزاب السياسية في الانتخابات بين مؤيدين ومعارضين بغرض الحصول على مقاعد كثيرة في البرلمانات. وقد تقدمت الصناعات النووية كثيرا بحيث أن لديها الاستعدادات لحل مسائل سلامة تشغيل المفاعلات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D9%81%D8%A7%D8%B9%D9%84_%D9%86%D9%88%D9%88% D9%8A) والتخلص السليم من النفايات المشعة.

تأثير الإشعاع على الكائنات

يتسبب الاشعاع النووي عند الجرعات الإشعاعية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%B1%D8%B9%D8%A9) الكبيرة في تشوهات وإعاقات تصعب معالجتها وقد يصل تأثيرها إلى حد موت من يصاب بها. ويؤثر الإشعاع النووي مباشرة على مكونات الخلايا الحية نتيجة تفاعلات لا علاقة لها بالتفاعلات الطبيعية في الخلية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AE%D9%84%D9%8A%D8%A9_%D8%AD%D9%8A%D8%A9). وحجم الجرعة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%B1%D8%B9%D8%A9) المؤثرة يختلف حسب نوعية الكائن الحي فهناك حشرات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AD%D8%B4%D8%B1%D8%A7%D8%AA) تموت عندما تمتص أجسامها طاقة نووية تصل فقط 20 جراي (وحدة) (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%B1%D8%A7%D9%8A_%28%D9%88%D8%AD%D8%AF%D8% A9%29)ْ (1 جراي = جول لكل كيلو جرام من الجسم المعرض للإشعاع النووي Gray = J/kg)، وحشرات لا تموت إلا عندما تصل الجرعة إلى حوالي 3000 جرَايْ (ضعف الجرعة السابقة 150 مرة). تأثر الثدييات يبدأ عند جرعة لا تزيد عن 2 جْراي، والفيروسات تتحمل جرعة تصل 200 جراي أي ضعف الجرعة المؤثرة على الثدييات 100 مرة.
وكمية النفايات المشعة نتيجة الانشطار النووي بمحطات إنتاج الكهرباء بالمفاعلات النووية محدودة مقارنة بكمية النفايات بالمحطات الحرارية التي تعمل بالطاقة الأحفورية كالنفط أو الفحم. فالنفايات النووية تصل 3 ميليجرام لكل كيلو واط ساعة (3 mg/kWh) مقابل حوالي 700 جرام ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو واط ساعة بالمحطات الحرارية العادية لكن هذه الكمية الصغيرة جدا من الإشعاع النووي قد تكون قاتلة أو قد تتسبب في عاهات وتشوهات لا علاج لها. لهذا فإن جميع الدول التي تستخدم الطاقة النووية لإنتاج الطاقة الكهربائية تعمل على التخلص من تلك النفايات المشعة بدفنها في الطبقات الجيولوجية العميقة تحت سطح الأرض بعيدا عن الناس، وقد تستمر فاعلية الإشعاعات لقرون بل لآلاف السنين حتي يخمد هذا الإشعاع أو يصل إلى مستوى يعادل الإشعاع الطبيعي. لهذا يحاول العلماء حاليا ً توليد الطاقة النووية عن طريق الاندماج النووي (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D9%86%D8%AF%D9%85%D8%A7%D8%AC_% D8%A7%D9%84%D9%86%D9%88%D9%88%D9%8A) بدلا من الانشطار النووي (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D9%86%D8%B4%D8%B7%D8%A7%D8%B1_% D8%A7%D9%84%D9%86%D9%88%D9%88%D9%8A) الذي تنشطر فيه ذرات اليورانيوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%8A%D9%88%D8%B1%D8%A7%D9%86%D9%8A%D9%88%D9%85) وتعطي بروتونات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D8%B1%D9%88%D8%AA%D9%88%D9%86%D8%A7%D8%AA) ونيوترونات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%86%D9%8A%D9%88%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%A7%D 8%AA) وجسيمات دقيقة، تـُحول حركتها إلى حرارة في ماء التبريد ومن بخاره المرتفع الضغط تـُولد الطاقة الكهربائية. ومشكلة توليد الكهرباء من المفاعلات النووية تتمثل في النفايات المشعة (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A7%D9%84%D9%86%D9%81%D8%A7%D9% 8A%D8%A7%D8%AA_%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%B4%D8%B9%D8%A 9&action=edit&redlink=1) التي تسفر عن العملية. وهذه النفايات ضارة بالبشر وهذا ما جعل العلماء يسعون للحصول علي الطاقة عن طربق تقنبة الاندماج النووي التي تجري حاليا في الشمس والتي تسفر عن نفايات مشعة قليلة
محطات الطاقة النووية

تعتبر محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية البخارية، حبث تقوم بتوليد البخار بالحرارة التي تتولد في فرن المفاعل. الفرق في محطات الطاقة النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/de/Schema_reacteur_eau_pressuris%C3%A9e.svg/350px-Schema_reacteur_eau_pressuris%C3%A9e.svg.png (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81:Schema_reacteur _eau_pressuris%C3%A9e.svg&filetimestamp=20060913205641) http://bits.wikimedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81:Schema_reacteur _eau_pressuris%C3%A9e.svg&filetimestamp=20060913205641)
مفاعل نووي يعمل بالماء المضغوط

والمفاعل النووي تتولد فيه الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%8A%D9%88%D8%B1%D8%A7%D9%86%D9%8A%D 9%88%D9%85) بضربات النيوترونات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%86%D9%8A%D9%88%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86). وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذات ضغط عال ودرجة حرارة نحو 480 درجة مئويـة. ثم يسلط هذا البخار ذو الضغط المرتفع (نحو 380 ضغط جوي) على زعانف توربينات بخارية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D9%88%D8%B1%D8%A8%D9%8A%D9%86) صممت ليقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة البخارية إلى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات. ويُربط محور التوربين مع محور المولد الكهربائي (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D9%88%D9%84%D8%AF_%D9%83%D9%87%D8%B1%D8%A8% D8%A7%D8%A6%D9%8A) فيدور محور المولد الكهربائي (ALTERNATOR)بنفس السرعة فتتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة الكهربائية.
كانت أول محطة توليد نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميجا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D9%8A%D8%AC%D8%A7) واط (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%88%D8%A7%D8%B7). عندما توصل العلماء إلى تحرير الطاقة النووية من بعض العناصر كاليورانيوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%8A%D9%88%D8%B1%D8%A7%D9%86%D9%8A%D9%88%D9%85) والبلوتونيوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%84%D9%88%D8%AA%D9%88%D9%86%D 9%8A%D9%88%D9%85). فوقود المفاعلات النووية اليورانيوم المخصب بكمية تكفي لحدوث تفاعل انشطاري تسلسلي يستمر من تلقاء ذاته. ويوضع الوقود في شكل حزم من قضبان اليورانيوم طويلة داخل قلب المفاعل الذي هو عبارة عن غلاية كبيرة مضغوطة شديدة العزل ذات جدار سميك (نحو 25 سنتيمتر من الفولاذ). ويتم الانشطار النووي بها لتوليد حرارة لتسخين المياه وتكوين البخار عال الضغط، الذي يدير زعانف التوربينات التي تتصل بمولدات كهربائية. ويتم ضبط معدل تشغيل المفاعل عن طريق إدخال قضبان تحكم في قلب المفاعل من مادة الكادميوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%83%D8%A7%D8%AF%D9%85%D9%8A%D9%88%D 9%85) التي تمتص النيوترونات الزائدة. فكلما تم تقليل عدد النيوترونات في المفاعل كلما بطء معدل انشطار أنوية اليورانيوم.
وكان أول مفاعل نووي قد أقيم عام 1944 في هانفورد بأمريكا لآنتاج مواد الأسلحة النووية وكان وقوده اليورانيوم الطبيعي. وكانت المادة المهدئة لسرعة النيوترونات ليست الماء وإنما الجرافيت (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%B1%D8%A7%D9%81%D9%8A%D8%AA) ،فكان ينتج البلوتونيوم (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%84%D9%88%D8%AA%D9%88%D9%86%D 9%8A%D9%88%D9%85) لاستخدامة في صناعة القنابل الذرية. ولم تكن الطافة المتولدة من المفاعل تُستغل. ثم بُنيت أنواع مختلفة من المفاعلات في كل أنحاء العالم لتوليد الطاقة الكهربائية. وتختلف في نوع الوقود والمبردات والمهدئات. وفي أمريكا يستعمل الوقود النووي في شكل أكسيد اليورانيوم المخصب حتي 3% باليورانيوم-235 (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%8A%D9%88%D8%B1%D8%A7%D9%86%D9%8A%D9%88%D9%85-235) والمهدئ والمبرد من الماء النقي. وهذا النوع من المفاعلات يطلق عليها مفاعلات الماء الخفيف (أي الماء العادي).

مخاطر الطاقة النووية على الإنسان والبيئة
مع بداية استغلال الإنسان للطاقة النووية قبل أكثر من خمسين سنة واجهت البشرية نوعا جديدا من الكوارث لم تكن معروفة من قبل وتضمنت لغات العالم جميعا مصطلحات جديدة لم تكن مسموعة كالحماية الإشعاعية والمخاطر النووية وقد حظيت قضايا المخاطر النووية باهتمام الناس على كل مستوياتهم نظرا للرعب النووي الذي خلفه تفجير أول قنبلة نووية في هيروشيما-اليابان في 6/8/1945 وقنبلة ناكازاكي في 9/8/1945 عند نهاية الحرب العالمية الثانية

كما أدرك العلماء العاملين في الفيزياء النووية والمسئولين السياسيين والعسكريين مخاطر الطاقة النووية وخصائصها التدميرية جنبا إلى جنب مع منافعها ومردداتها الإيجابية. أدى الرعب النووي إلى قيام الجمعية العامة للأمم المتحدة إلى إنشاء اللجنة العلمية لدراسة تأشيرات الأشعة الذرية عام 1955 لدراسة مخاطر الإشعاعات على الإنسان ثم شكلت الوكالة الدولية للطاقة الذرية عام 1957 التي تقوم بتطوير التطبيقات السلمية لهذه الطاقة في كافة المجالات النافعة للبشرية وقامت معظم دول العالم لجانا أو مؤسسات وطنية لرعاية جوانب الحماية من الإشعاع والكوارث النووية الطاقة النووية : يمكن إنتاج الطاقة الذرية من القوى الهائلة التي أودعها الله سبحانه وتعالى في نواة الذرة حيث تتحرر الطاقة النووية عند إجراء تغيير في بنية الذرة وتكويناتها أو ما يعرف بالتفاعل النووي ولنحاول تبسيط الصورة … تتكون الذرة من نواة يدور حولها ما يعرف بالإلكترونات حجم الذرة الواحد = 1/1.000.000 مليمتر ( واحد من المليون من المليمتر ) حجم النواة > 1/10.000 ( أقل من واحد من عشرة آلاف من حجم الذرة وزن النواة يمثل 99.9% من وزن الذرة كل نواة تحتوي على ما يعرف بالبروتونات والنيوترونات يمكن لنا تشبيه تركيب الذرة بالمجموعة الشمسية حيث تمثل الشمس النواة والكواكب التي تدور حولها تمثلها الإلكترونات . من المعلوم في الفيزياء ان الشحنات المتنافرة تتجاذب والشحنات المتشابهة تتباعد وهكذا الحال في الذرة حيث أن النواة متكونة كما قلنا سابقا من البروتونات وهي ذات شحن موجبة (+) وزنها أكثر بـ 1836 مرة من وزن الإلكترون (-) السالب الشحنة مما يؤدي إلى حدوث عملية جذب من البروتون ذا الوزن الكبير مقارنة مع الإلكترون الذي سيصطدم لا محالة مع البروتون لوجود قوى الجذب بين الشحنات المختلفة ولكن سرعة الإلكترون تجعله يدور حول النواة بحيث لا تستطيع جذبه إليها ولكنه لا يستطيع الابتعاد عنها في نفس الوقت وكما هو حادث بدوران الكواكب ضمن المجموعة الشمسية . لتلافي حدوث التنافر بين البروتونات الموجودة في النواة كونها تحمل شحنة متشابهة (+) فقد وجد في النواة مادة أخرى وهي النيوترونات وهي متعادلة الشحنة تعمل كملاط أو رابط بين البروتونات لجمعها في النواة بدلا من تنافرها حيث ان الشحنات المتشابهة تتدافع وبهذا فان النيوترونات تمنع الذرة من الزوال . كل عنصر في الكون له عدد معين من البروتونات (+) وهذا العدد الذي يسمى العدد الذري (ATOMIC NUMBER)هو الذي يحدد اسم العنصر وخصائصه كذلك فان العنصر يحتوي على عدد من الإلكترونات ما يساوي لعدد البروتونات حيث تلغي شحنة الواحد الأخرى ويبقى العنصر مستقرا .وحاليا هناك 112 عنصر مكتشفة في الطبيعة . تطور علم الكيمياء الجميع يعلم حلم الإنسان الذي أدى لتطور علم الكيمياء وهو محاولة تحويل المعادن الرخيصة إلى ذهب وهذا غير ممكن لان أي تفاعل كيميائي لا يستطيع تغيير مركبات الذرة من عدد النيوترونات وبذلك لا يستطيع الإنسان تحقيق حلمه بالحصول على الذهب من معادن رخيصة بإجراء أي تفاعل كيميائي . ما يحدث في التفاعلات النووية(تفاعلات فيزياوية) هو أن نوى الذرة تقترب من بعضها (تغيير في بنية الذرة) نتيجة تأثير طاقة هائلة وكبيرة وهذا يتم بطريقتين . الطريقة الأولى : تنقسم الذرة الواحدة إلى ذرتين والاثنين إلى أربعة وهكذا وتدعى بالانصهار النووي ولهذا السبب تستخدم ذرة كبيرة كاليوارنيوم لها عدد كبيرا من البروتونات في النواة . الطريقة الثانية : دمج ذرة صغيرة مع ذرة أخرى وهكذا وتدعى العملية بالاندماج النووي ولهذا السبب تستخدم ذرة صغيرة كالهيدروجين لها بروتون واحد في النواة من هذا نستطيع ان نتخيل من أين نحصل على الطاقة حسب نظرية انشتاين . عندما ندمج ذرتين أو نفصل ذرة إلى ذرتين فإننا نحصل على طاقة تعادل الكتلة الجديدة مضروبة مربع سرعة الضوء ( تفاعل مسلسل غير نهائي) . × عملية الاندماج أو الانصهار النووي أساس تشكيل الكون حيث أدى اندماج ذرة الهيدروجين وذرة الهليوم لتنتج عنصر أثقل وهذا التفاعل يعتبر التفاعل الأساسي لتكوين الشمس والحفاظ على طاقتها وتستمر هذه العملية ودائما نحصل على عناصر جديدة لغاية الحصول على عنصر الحديد حيث يكون عدد بروناته 60 حيث تخبو الطاقة ولا يعد بالإمكان إنشاء عناصر جديدة . وعندما تحتوي النجمة على نسبة عالية في مركزها على الحديد فهذا يعني إنها قريبة من الوفاة. ثم يحدث ما يعرف بـ (SUPER NOVA ) حيث ينفجر النجم محدثا تلاطما سريعا للنيوترونات يؤدي إلى اندماج النيوترونات مكونه عناصر جديدة يكون وزنها الذري أكبر من الحديد حيث تتكون عناصر الرصاص والذهب والفضة حيث وجدت هذه العناصر في الأرض كنيازك من بقايا (SUPER NOVA ) النجوم عبر عملية فوائد الطاقة النووية : الأرض لها موارد محدودة من النفط والفحم وهذه الموارد ستستخدم خلال 63-95 سنة حيث تقدر الكميات المؤكدة من احتياطي النفط بالعالم بحدود (1.4-2.1) ترليون برميل. الفترة أعلاه (63-95) سنة حسبت على أساس الاستهلاك الفعلي للنفط حاليا مع زيادة بحدود 1% - 2% سنويا حيث متوسط الاستهلاك السنوي بحدود 80 مليون برميل نفط لأغراض المقارنة فان طن واحد من اليورانيوم يعطي طاقة تعادل الطاقة الناتجة من ملايين الأطنان من الفحم أو ملايين البراميل من النفط . الآثار الجانبية لحرق الفحم والنفط يؤدي إلى تلوث البيئة بينما مفاعل نووي مصمم بشكل جيد ويعمل تحت رقابة وإشراف جيدين لا يؤدي إلى إطلاق أي تلوث في الجو . أضرار الطاقة النووية : الولايات المتحدة وروسيا يمتلكان فقط 50.000 قنبلة نووية وهيدروجينية لو لا شاء الله تم استخدامها فهي كافية لقتل كل إنسان على الأرض . الانفجار النووي ينتج أشعة قاتلة تستطيع أن تؤدي بالإنسان إلى الوفاة مع الوقت وحتى التأثير على صيانته القامة . وهذا ما حدث عند استخدام قنبلة هيروشيما وقنبلة ناكازاكي في اليابان . وكذلك عندما تعرضت بعض المفاعلات النووية إلى أعطال أدى إلى تسرب الوقود النووي كما حدث في CHERNOYLE عام 1986 حيث تعرض مئات الألوف من الناس إلى الأشعة حيث توفى الكثيرين خلال أيام وإصابة الباقين بالسرطانات المختلفة . المفاعلات النووية تنتج فضلات نووية تبقى مصادر للإشعاع لملايين السنين يجب التخلص منها ولا يمكن وضعها كأية نفايات أخرى بأي موقع بل يجب خزنها بأماكن خاصة حتى لا تؤثر على الناس . استخدامات الطاقة النووية : تمكن الإنسان خلال العقود الأخيرة من استقلال الطاقة النووية لخدمة التقدم التقني في عدة مجالات منها : في الطب للعلاج والتشخيص والتعقيم - -في الصⵖاعة لانتاج أشباه الموصلات والمعالجات الكيماوية والكشف عن العيوب الصناعية وتقنيات اختبار الجودة وفي عمليات التعدين والبحث عن الخامات الطبيعية .