بحث حول: الطاقة
التاريخ والخلفية العلمية
في عام 1896, كان هنري باكوريل يتحرى خاصية التحول الفوسفوري لأملاح اليورانيوم عندما اكتشف ظاهرة جديدة أطلق عليها لاحقاً اسم النشاط الاشعاعي. فقام هو وبيير كوري وماريا سكلودووسكا-كوري بتحري الظاهرة. أثناء ذلك قاموا بعزل عنصر الراديوم وهو عنصر ذو نشاط اشعاعي عالٍ. اكتشفوا أن المواد المشعة تنتج أشعة قوية ومخترقة من أنواع مختلفة ومتعددة, أطلقوا عليها أشعة ألفا وأشعة بيتا وأشعة جاما. بعض هذه الاشعاعات كانت تخترق المواد العادية, وكلها كانت تسبب أضرار بشكل كبير. كل الباحثين الأوائل تعرضوا لحروق اشعاعية شبيهة بحروق الشمس ولكنهم لم يعيروها اهتماماً كبيراً.
استحوذ مدّعو التطبيب على الضاهرة الجديدة كما حدث من قبل مع اكتشاف الكهرباء والمغنطة, وظهر عدد من الأدوية التي تدعي العلاج بالاشعاع. تدريجياً تم استنتاج أن الاشعاعات الناتجة عن التحلل الاشعاعي كانت اشعاعات تأيُن, وأن الكميات الضئيلة التي لا تكفي لتسبب حروق كانت تسبب خطورة بليغة على الأمد الطويل. الكثير من العلماء الذين عملوا على النشاط الاشعاعى لاقوا حتفهم بسبب السرطان نتيجة لتعرضهم للاشعاعات. فاختفت معظم الأدوية المذكورة الا أن بعض التطبيقات الأخرى بقيت كاستخدام أملاح الراديوم لإنتاج آلات قياس بتدريج مضيء.
مع مرور الزمن, زاد فهم الإنسان للذرة فأصبحت طبيعة النشاط الاشعاعي أوضح: بعض نوايا الذرات غير متزنة, فتتحلل مطلقة طاقة (في صورة أشعة جاما, الفوتونات ذات الطاقة العالية), وأجزاء من النواه (جزيئات ألفا, زوج من البروتونات مع زوج من النيوترونات, وجزيئات بيتا, الالكترونات ذات الطاقة العالية).
أثناء الحرب العالمية الثانية, وصل فهم الإنسان للتفاعلات النووية لدرجة جعلت الأطراف المختلفة تبدأ النظر في امكانية بناء سلاح نووي. إن التفاعلات النووية تطلق طاقة أكثر بمراحل من التفاعلات الكيميائية في التفاعل الواحد, فإذا أمكن ترتيب حدوث عدد من التفاعلات في آنً واحد, يمكن أن ينتج عن ذلك طاقة هائلة. فأقام البريطانيون والأمريكان مشروع مانهاتن بإدارة روبرت أوبنهايمر لبناء جهاز مماثل
يُعتبر توليد الطاقة النووية مصدراً متاحاً ومجدياً للحصول على الكهرباء بالنسبة لدولة الإمارات العربية المتحدة وذلك من النواحي الاقتصادية والبيئية واستقرار الإمداد بالاضافة الى تطوير البنية التحتية الوطنية. أضف إلى ذلك أن دولة الإمارات العربية المتحدة لديها القدرة على تطوير هذه التقنية بشكل آمن وفعال، بحيث يتم توفير الكهرباء لشبكة الطاقة بحلول عام 2017.
تشير الدراسات التي أجرتها حكومة أبو ظبي إلى حاجة دولة الإمارات العربية المتحدة الماسة والملِحّة لمصادر جديدة وبيئية للكهرباء، حيث تشير إلى وصول الاحتياج السنوي الوطني من الكهرباء الى أكثر من 40 ألف ميغاواط بحلول عام 2020، أي ما يقدر بمعدل نمو سنوي تراكمي نسبته 9 % تقريباًً.
أظهر تحليل الوضع الحالي لمصادر إمدادات الطاقة النتائج التالية:
• كميات الغاز الطبيعي التي يمكن توفيرها لقطاع الكهرباء بالدولة قد لا تكون كافية لسد الطلب في المستقبل.
• إنتاج الطاقة عن طريق حرق الوقود السائل (النفط الخام و/ أو الديزل) هو إحدى الطرق الممكن استخدامها ولكنها مكلفة للغاية، فضلاً عن كونها مضرة بالبيئة.
• توليد الطاقة عن طريق حرق الفحم قد يكون أقل تكلفة، ولكنها طريقة غير مفضلة من ناحية الإمداد والتموين ومن الناحية البيئية.
•
• وأخيراً، لن يفي استخدام موارد الطاقة البديلة بسد الطلب على الكهرباء الذي يتزايد أعلى معدل له بنسبة 6-7 % سنوياً بحلول العام 2020.
في ظل هذه التحديات، قامت حكومة دولة الإمارات العربية المتحدة بتقييم كافة البدائل المتاحة لتوليد الطاقة آخذةً في الاعتبار العوامل الأربع التالية: العوامل الاقتصادية، والبيئة، وأمن الإمداد، وإمكانية التنمية الاقتصادية على المدى البعيد. وكانت نتيجة هذا التقييم أن تطوير برنامج سلمي للطاقة النووية المدنية يُعتبر حلاً ممكناً وقابلاً للتطبيق لسد احتياجات البلد من الطاقة.
بناءً على نتائج تحليل الوضع الحالي لمصادر إمداد الطاقة، بدأت الحكومة عملية تقييم مكثفة لإمكانية استخدام خيار الطاقة النووية في دولة الإمارات العربية المتحدة وقامت بالإجراءات التالية:
• تقييم أنظمة نقل وتوزيع الكهرباء في الدولة.
• تقييم التقنيات في مجال الطاقة النووية واختيار الأنسب منها لدولة الإمارات العربية المتحدة.
• تقييم القضايا المتعلقة بالموارد البشرية، ويشمل ذلك الحاجة إلى خبرات في الشؤون التنظيمية والتقنية والإنشاءات والعمليات والصيانة، وما إلى ذلك، إضافةً إلى الحاجة إلى برامج تعليمية من أجل توفير القدرات والكفاءات اللازمة لبرنامج الطاقة النووية الوطني.
• تحليل القدرة الصناعية على مساندة تطوير وإنشاء برنامج الطاقة النووية المدني السلمي ودعمه.
• تم إجراء دراسة مبدئية لتحديد المواقع الجغرافية المناسبة في دولة الإمارات العربية المتحدة لإنشاء محطات الطاقة النووية.تم إجراء تحليل للسوق من أجل التوصل إلى نموذج تجاري مقبول لدى الشركات المشاركة في بناء محطات الطاقة النووية ضمن برنامج الطاقة النووية المحتمل
الطاقة النووية هي الطاقة التي تنطلق أثناء انشطار أو اندماج الأنوية الذرية. تشكل الطاقة النووية 20% من الطاقة المولدة بالعالم. 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 رخيص نسبيا. وأما بالنسبة إلى المخاوف المذكورة فهي تُستغل من الأحزاب السياسية في الانتخابات بين مؤيدين ومعارضين بغرض الحصول على مقاعد كثيرة في البرلمانات.أما التكنولوجيا النووية فلديها الاستعدادات لحل مسائل السلامة والتخلص السليم من النفايات المشعة.
الاشعاع النووي إن لم يكن قاتلا فهو يتسبب في عاهات وتشوهات وإعاقات تصعب معالجتها. وتنتج من تأثير الإشعاع النووي على مكونات الخلايا الحية نتيجة تفاعلات لا علاقة لها بالتفاعلات الطبيعية في الخلية. وحجم الجرعة المؤثرة يختلف حسب نوعية الكائنات فهناك حشرات تموت عندما تمتص أجسامها طاقة نووية تصل فقط 20 جراي (وحدة)ْ (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 بدلا من الانشطار النووي الذي تنشطر فيه ذرات اليورانيوم وتعطي بروتونات ونيوترونات 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 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.
مفاعل نووي يعمل بالماء المضغوط
والمفاعل النووي تتولد فيه الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات النيوترونات. 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 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 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 واط. عندما توصل العلماء إلى تحرير الطاقة النووية من بعض العناصر كاليورانيوم والبلوتونيوم. 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
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 ،فكان ينتج البلوتونيوم 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 والمهدئ والمبرد من الماء النقي. وهذا النوع من المفاعلات يطلق عليها مفاعلات الماء الخفيف (أي الماء العادي).
تخصيب اليورانيوم
اليورانيوم هو المادة الخام الأساسية للمشروعات النووية المدنية والعسكرية. ويستخلص من طبقات قريبة من سطح الأرض أو عن طريق التعدين من باطن الأرض. ورغم أن مادة اليورانيوم توجد بشكل طبيعي في أنحاء العالم، لكن القليل منه فقط يوجد بشكل مركز كخام. وحينما تنشطر ذرات معينة من اليورانيوم في تسلسل تفاعلي بسمي بالانشطار النووي.، ويحدث ببطء في المنشآت النووية، وبسرعة هائلة في حالة تفجير سلاح نووي. وينجم عن ذلك انطلاق للطاقة وفي الحالتين يتعين التحكم في الانشطار تحكما بالغا. ويكون الانشطار النووي في أفضل حالاته حينما يتم استخدام النظائر من اليورانيوم-235 (أو البلوتونيوم 239)، والمقصود بالنظائر هي الذرات ذات نفس الرقم الذري ولكن بعدد مختلف من النيوترونات. ويعرف اليورانيوم-235 بـالنظير الانشطاري لميله للانشطار محدثا تفاعلا تسلسليا، يطلق الطاقة في صورة حرارية. وحينما تنشطر نواة ذرة من اليورانيوم-235 فإنها تطلق نيوترونين أو ثلاث نيوترونات. وحينما تتواجد إلى جانبها ذرات أخرى من اليورانيوم-235 تصتدم بها تلك النيوترونات مما يؤدي لانشطار الذرات الأخرى، وبالتالي تنطلق نيوترونات أخرى. ولا يحدث التفاعل النووي إلا إذا توافر ما يكفي من ذرات اليورانيوم-235 بما يسمح بأن تستمر هذه العملية كتفاعل متسلسل يتواصل من تلقاء نفسه. أو ما يعرف بـالكتلة الحرجة. غير أن كل ألف ذرة من اليورانيوم الطبيعي تضم سبع ذرات فقط من اليورانيوم-235 القادرة على الانقسام. بينما تكون الذرات الأخرى الـ993 من اليورانيوم الأكثر كثافة ورقمه الذري يورانيوم-238 فلا تتميز بخاصية الانقسام عند امتصاصها للنيوترون. ومفاعلات الماء الخفيف Light Water Reactors هي نوع من المفاعلات الإنشطارية النووية The Nuclear Fission Reactors التي تستعمل في الولايات المتحدة الأمريكية وانجلترا واليابان وفرنسا وألمانيا والصين وكندا وبلجيكا لتوليد القوي الكهربائية وتستخدم الماء العادي كوسيط في اتسخين الماء وتحويله إلى بخار عالي الضغط لتشغيل التوربينات لتوليد الكهرباء من المولدات. وهذا يتطلب تخصيب وقود اليورانيوم الخام Uranium Fuel Enrichment.
ويحتوي اليورانيوم الطبيعي على نسبة 0،7 % من يورانيوم-235 وهو نظير ينشطر. وأما 99،3% يورانيوم-238 لا ينشطر. واليورانيوم الطبيعي يخصب ليصبح به 2،5- 3،5 % يورانيوم-235 القابل للإنشطار في مفاعلات الماء الخفيف التي تعمل بالولايات المتحدة الأمريكية بينما مفاعلات الماء الثقيل The Heavy Water التي تعمل في كندا تستخدم اليورانيوم الطبيعي. وفي حالة التخصيب يتطلب تزويد المفاعل النووي ب 30 طن من اليورانيوم المخصب إلى درجة 5و3 % لإمداد مفاعل واحد بالوقود النووي لمدة عام إذا كان يعمل بطاقة قدرها 1000 ميجاوات. وعملية تخصيب اليورانيوم Uranium Enrichment تتم بتخلل مادة هكسافلوريد اليورانيوم Uranium Hexaflourideالغازية في حاجز من مادة مسامية فتزيد نسبة اليورانيوم-235 في اليورانيوم من 7و0 % إلى نحو 5و3 % ويصلح للاستخدام في المفاعلات النووية. كما يمكن فصل مادة اليورانيوم-235 الخفيفة بطريقة أخرى بواسطة آلات الطرد المركزي. ووقود اليورانيوم
اللازم للمفاعلات الإنشطارية لا يصنع قنبلة ذرية لأنها تتطلب تخصيب أكثر من 90% للحصول علي تفاعل متسلسل سريع.
واليورانيوم والبلوتونيوم المخصبان بنسبة مرتفعة جدا يستخدمان في صنع القنابل النووية. لأن اليورانيوم المرتفع الخصوبة به نسبة عالية من اليورانيوم-235 الغير مستقر والمركز صناعيا (المخصب). والبلوتونيوم Plutonium يصنع نتيجة معالجة وقود اليورانيوم في المفاعلات الذرية أثناء عملها حيث تقوم بعض ذرات اليورانيوم (حوالي 1% من كمية اليورانيوم) بامتصاص نيترون neutron لإنتاج عنصر جديد هو البلوتونيوم الذي يستخلص بطرق كيميائية. ولصنع التفجير النووي يدمج اليورانيوم أو البلوتونيوم المخصبان بطريقة معينة بمتفجرات تقليدية تعمل على تكون كتلة الحرجة. وهذا الدمج يعمل على تكثيف المادة النووية آنيا فينتج التفاعل المتسلسل وينتج الانفجار النووي المدمر.
ويمكن تخصيب اليورانيوم بعدة طرق. ففي برنامج تصنيع الأسلحة النووية بأمريكا يتبع طريقة الإنتشار الغازي the Gaseous Diffusion Method بتحويل اليورانيوم إلي غاز هكسافلوريد اليورانيوم Uranium Hexafluoride حيث يضخ خلال غشاء يسمح لذرات يورانيوم-235 بالمرور خلاله أكثر من بقية ذرات نظائر اليورانيوم وبتكرار هذه العملية في عدة دورات يرتفع تركيز اليورانيوم-235 ليصنع منه الأسلحة النووية في الصين وفرنسا وبريطانيا والإتحاد السوفيتي الذي لجأ إلي طريقة تخصيب اليورانيوم بطريقة الطرد المركزي للغاز بالسرعة العالية بدلا من الانتشار الغازي وهذا ما اتبعته إيران. وهذه الطريقة يحول اليورانيوم لغاز هكسافلوريد اليورانيوم ويدخل في آلة طرد مركزي تدور بسرعة كبيرة. وبتاثير قوة الطرد المركزي تتجه ذرات اليورانيوم الأثقل من ذرات اليورانيوم-235 للخارج ويتركز اليورانيوم-235 بالوسط ليـُسحب ويُفصل. وهذه الطريقة تستخدم لتخصيب اليورانيوم في الهند وباكستان وإيران وكوريا الشمالية.
وهناك طريقة التدفق النفاث المتبعة في جنوب أفريقيا وطريقة الفصل للنظير بالكهرومغناطيسية التي كان العراق يتبعها قبل حرب الخليج عام 1991. ويمكن استعمال طريقة التخصيب بالليزر لفصل اليورانيوم بتحويل المعدن إلى بخار وبتسليط أشعة الليزر عليه فتثير ذرات اليورانيوم-235 والتي تتجمع وتتركز بالتأثير الإلكتروستاتيكي، وهذه التجربة تمت في كوريا الجنوبية عام 2000 سرا.
[عدل] أنواع المفاعلات
صورة مفاعل نووي للأبحاث العلمية وتُري فيه قضبان اليورانيوم وقضبان التحكم
صورة مفاعل إيكاتا باليابان
يطلق علي مفاعلات الإنشطار النووي The nuclear fission reactors في الولايات المتحدة الأمريكية مفاعلات الماء الخفيف"light water reactors" عكس مفاعلات الماء الثقيل "heavy water reactors" في كندا. والماء الخفيف هو الماء العادي الذي يستخدم في المفاعلات الأمريكية كوسيط لتقليل سرعة النيوترونات moderator، وكمبرد وناقل للحرارة وتحويلها إلى بخار.ويحدث ذلك في غلاية كبيرة في شكل أسطواني رأسي، يبلغ قطرها 5 مترات بارتفاع 8 متر تسمي غلاية المفاعل ذات جدار من الحديد الصلب بسمك 25 سنتيمتر. فيرتفع ضغط البخار إلى نحو 350 ضغط جوي ويكون في درجة حرارة نحو 450 درجة مئوية. يوجه هذا البخار ليدير زعانف التوربينات التي تدير مولدات القوي الكهربائية، واستعمال الماء العادي يتطلب تخصيب وقود اليورانيوم لدرجة بين 0و3 % إلى 5و3 % باليورانيوم-235، وكلا النوعين من المفاعلات اللذان يعملان بالماء الخفيف هما مفاعل الماء المضغوط(Pressurized water reactor (PWR حيث الماء الذي يسير خلال قلب المفاعل معزول عن التوربينات. ومفاعل الماء المغلي(Boiling water reactor (BWR يستخدم الماء كمبرد ومصدر للبخار الذي يدير التوربينات. ويطلق علي مفاعلات الإنشطار النووي في كندا مفاعلات الماء ااتمs حيث يعمل الماء الثقيل كوسيط بالمفاعل ويقوم الديوتيريوم deuterium، وهو الإيدروجين الثقيل الموجود في الماء الثقيل بتقليل سرعة النيترونات في التفاعل الإنشطاري المتسلسل.وهذا النوع من المفاعلات لايتطلب وقود يورانيوم مخصب بل طبيعي ويطلق علي هذه المفاعلات الكندية مفاعلات كاندو CANDU.
• كما هناك نوع من المفاعلات النووية تعمل بدون ماءالتبريد، ويستخدم فيها غاز الهيليوم كوسط لخفض سرعة النيوترونات وكناقل للحرارة في نفس الوقت. من مميزات هذا النوع من المفاعلات الذرية أنها يمكن أن تعمل باليورانيوم الطبيعي أو الثوريوم وهو عنصر نووي توجد خاماته الأولية في كثير من البلاد. علاوة على ذلك فإن مفاعل الثوريوم يعمل في درجات حرارة عالية تصل إلى 900 درجة مئوية، ولهذا يتمتع بكفاءة حرارية عالية. كما يمكن استغلال تلك الحرارة العالية مباشرة في بعض الإنتاجات الصناعية التي تتطلب درجات حرارة عالية. وقد طـُور هذا النوع من المفاعلات التي تسمى مفاعلات الثوريوم عالية الحرارة بنجاح في ألمانيا.
[عدل] انهاء الطاقة النووية
المقال الرئيسي: إنهاء الطاقة النووية
مجمع مفاعلات Cattenom بفرنسا
انهاء الطاقة النووية مصطلح يتم إطلاقه على عملية إغلاق محطات الطاقة النووية تدريجياً بشكل منظم من قبل بعض الدول التي تملك هذه المفاعلات. السبب في رغبة هذه الدول في انهاء الطاقة النووية على أراضيها هي النفايات النووية الضارة التي لا يمكن إعادة تصنيعها. وحاليا فقد بدأ العديد من الدول مثل السويد وألمانيا في إعادة نظرتها بالنسبة إلى قرارها السابق بشأن إنهاء الطاقة النووية، خصوصا بعد تفاقم مشكلة الانحباس الحراري على الأرض، بسبب تركيز إنتاج الطاقة الكهربائية بوساطة محطات القوي التي تعمل بالفحم
والبترول، والتي تنتج قدرا هائلا من ثاني أكسيد الكربون، الذي يرفع بشكل مستمر درجة الحرارة على الأرض.
مفاعل سيزر
تمكن كلوديو فيلبون العالم النووي ومدير مركز الطاقة المتطورة في جامعة ميريلاند الأمريكية من ابتكار وتصميم مفاعل سيزر CAESAR المتطور لإنتاج الكهرباء دون التسبب في أي تلوث نووي، أو انتشار الإشعاعات النووية. عكس المفاعلات النووية التقليدية التي تدار بأذرع وقود اليورانيوم 238 المزود بحوالي 4% من اليورانيوم 235. وعند اصطدام النيوترون بذرة اليورانيوم 235، تنشطر إلى نويات وتنطلق كمية من الطاقة في شكل حرارة ومزيد من النيوترينات التي تصطدم بالذرات الأخرى. ويتحكم «الوسيط» بإدخاله بين قضبان الوقود ليبطأ بعض النيوترينات لتتحرك ببطء بدرجة كافية بحيث تعمل على انشطار أنواية الذرات. لكن بعد عامين أو ثلاثة من تشغيل المفاعل، تصبح ذرات اليورانيوم 235 الباقية غير كافية فتظهر الحاجة إلى قضبان وقود جديدة. لكن مفاعل سيزر يعتمد على انشطار ذرات اليورانيوم 238 داخل قضبان الوقود بواسطة نيوترونات تتحرك بسرعة مناسبة نتيجة وجود البخار كوسيط في المفاعل، بالتحكم في كثافته بدقة، لإبطاء مرور النيوترينات للحصول على الانشطار المطلوب من ذرة اليورانيوم 238. وحدوث تفاعل نووي مصحوبا بانطلاق الطاقة وانطلاق مزيد من النيوترينات، التي تصطدم بدورها بذرة أخرى من اليورانيوم وهكذا. والمفاعل سيزر يمكن تشغيله لعقود دون الحاجة إلى إعادة تزويده بالوقود.
إلى أين ستقودنا المفاعلات النووية
إلى أين ستقودنا المفاعلات النووية؟.ولا سيما وأن الطاقة النووية تزود دول العالم بأكثر من 16% من الطاقة الكهربائية؛ فهي تمد 35% من احتياجات دول الاتحاد الأوروبي. واليابان تحصل على 30% من احتياجاتها من الكهرباء من الطاقة النووية، بينما بلجيكا وبلغاريا والمجر وسلوفاكيا وكوريا الجنوبية والسويد وسويسرا وسلوفينيا وأوكرانيا فتعتمد على الطاقة النووية لتزويد ثلث احتياجاتها من الطاقة. لأن كمية الوقود النووي المطلوبة لتوليد كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية أقل بكثير من كمية الفحم أو البترول اللازمة لتوليد نفس الكمية. فطن واحد من اليورانيوم يقوم بتوليد طاقة كهربائية أكبر من ملايين من براميل البترول أو ملايين الأطنان من الفحم. والطاقة الشمسية كلفتها أكبر بكثير من تكاليف الطاقة النووية. ولا تطلق غازات ضارة في الهواء كغازات ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد النتروجين أو ثاني أكسيد الكبريت التي تسبب الاحترار العالمي والمطر الحمضي والضباب الدخاني. ومصدر الوقود النووي (اليورانيوم) متوفر وسهل الحصول عليه ونقله، بينما مصادر الفحم والبترول محدودة.
وتشغل المحطات النووية لتوليد الطاقة مساحات صغيرة من الأرض مقارنة بمحطات التوليد التي تعتمد على الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. لكن استخدام الطاقة النووية يسبب إنتاج النفايات ذات الإشعاعية العالية. لذلك يخزَّن الوقود النووي المستهلك في أحواض مائية بغرض تبريدها، وامتصاص أشعتها الضارة وتخفيض درجة إشعاعيته. بعد ذلك يمكن تدويرها وإعادة معالجتها لاسترجاع اليورانيوم والبلوتونيوم التي لم تنشطر بعد، واستخدامهما من جديد كوقود للمفاعل أو في إنتاج الأسلحة النووية. وبعض العناصر الموجودة في النفايات مثل البلوتونيوم ذات إشعاعية عالية وتظل على ذلك لمدة آلاف السنين. ولا يوجد نظام آمن للتخلص من هذه النفايات، لكن مراكز البحوث النووية في جميع أنحاء العالم تعمل على ايجاد تكنولوجيا حديثة لحل تلك المسألة. وقد أبتليت المفاعلات النووية بسوء السمعة بسبب الحادث المروع الذي حدث في محطة الطاقة النووية في تشيرنوبل بأوكرانيا عام 1986 والذي أدي إلى تسرب إشعاعي فظيع. فقد أدي إلى مقتل 31 شخصاً وتعريض مئات الآلاف للإشعاع الذي سيستمر تأثيره على أجيال قادمة.
[عدل] مشروعات نووية حتي 2020
على الرغم من معارضات كثيرة للطاقة النووية فالعالم ينظر إلى الطاقة النووية للتقليل من الاعتماد على النفط والفحم والغاز لإنتاج الطاقة الكهربائية. وقد قدمت مجلة التايم الأمريكية بتاريخ 17 أغسطس 2009 العرض التالي عن المشروعات الدولية التي تطمع البلاد المختلفة في تنفيذها حتي عام 2020.
الصين : يعمل بها 11 مفاعل نووي، وتقوم حاليا بانشاء 14 مفاعل، وتخطط لإنشاء 115 مفاعل جديد.
فرنسا: يعمل بها 59 مفاعل نووي، وتقوم حاليا بانشاء 1 مفاعل، وتخطط لإنشاء 2 مفاعلين.
الهند: يعمل بها 17 مفاعل نووي، وتقوم حاليا بانشاء 6 مفاعل، وتخطط لإنشاء 38 مفاعل.
اليابان: يعمل بها 53 مفاعل نووي، وتقوم حاليا بانشاء 2 مفاعل، وتخطط لإنشاء 14 مفاعل.
روسيا: يعمل بها 31 مفاعل نووي، وتقوم حاليا بانشاء 8 مفاعل، وتخطط لإنشاء 36 مفاعل
أوكرانيا: يعمل بها 15 مفاعل نووي، وتخطط لإنشاء 22 مفاعل.
الولايات المتحدة الأمريكية : يعمل بها 104 مفاعل نووي، وتقوم حاليا بانشاء 1 مفاعل، وتخطط لإنشاء 31 مفاعل.
كما تخطط الدول لأنشاء نحو 200 مفاعل نووي بالإضافة إلى ما سبق حتى عام 2050.
دول نووية
عند توقيع معاهدة حظر انتشار الاسلحة النووية كانت التقنية النووية محصورة على النادي النووي الذي يضم كل من الاتحاد السوفيتي سابقاً، الولايات المتحدة الأمريكية، بريطانيا، فرنسا، الصين..الاعضاء الدائمين في مجلس الامن.
و بدأ الانتشار حيث هناك تقارير تقول انه يوجد ما يزيد عن 35 دولة نووية اما من الدول المؤكدة التي تملك تقانة نووية وسلاح نووي من خارج النادي النووي هم جنوب أفريقيا، باكستان، الهند، كوريا الشمالية وإسرائيل التي تملك سبع مفاعلات نووية اشهرهم ديمونة
تحاول الآن إيران الانضمام للدول النووية لكن من المعروف ان مفاعلها النووى. بوشهر. اقل من 4 ميغا وات وهو مايحتاج إلى عدة سنوات لينتج يورانيوم أو بلوتونيوم مخصب يؤهلهم للعب دور نووي علما ان مفاعل مثل مفاعل إيران إذا تم تشغيله يحتاج إلى أكثر من ثمان سنوات لإنتاج قنبلة ذرية في حين تقول إيران انها لن تنتج قنبلة ذرية
مخاطر إستخدام الطاقة النووية :
الاشعاع النووي إن لم يكن قاتلا فهو يتسبب في عاهات وتشوهات وإعاقات تصعب معالجتها. وتنتج من تأثير الإشعاع النووي على مكونات الخلايا الحية نتيجة تفاعلات لا علاقة لها بالتفاعلات الطبيعية في الخلية. وحجم الجرعة المؤثرة يختلف حسب نوعية الكائنات فهناك حشرات تموت عندما تمتص أجسامها طاقة نووية تصل فقط 20 وحدة جْرَايْ (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 الارض 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 بدلا من الانشطار النووي الذي تنشطر فيه ذرات اليورانيوم وتعطي بروتونات ونيوترونات 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 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.
بعض الحوادث التى حدثت فى محطات الطاقة النووية:
1- تشيرنوبيل:
26 إبريل 1986 , 01:23:40 صباحا
إنفجر قلب المفاعل رقم 4 مخلفا اثارا شديدة منها :
قتل 31 شخص لحظيا نتيجة الإنفجار.
أصيب الآلاف من الناس بمرض شديد من التسمم الإشعاع.
2- جزيرة ثري مايل :
28 مارس 1979 ، 4:00 صباحا
• توقفت دائرة التبريد الثانوية عن ضخ ماء التبريد.
• تسبب ارتفاع درجات الحرارة في حالة الطوارئ وكان يجب أن يضئ المؤشرلفتح صمام الأمان للإفراج عن الضغط ، ولكن ضوء المؤشرقد تعطل .
• ونظرا لفقدان البخار ، إنخفض مستوى المياة و بدأ الماء يسخن .
•بدأ قلب المفاعل يسخن زيادة ويبدأ في الذوبان أو الإنهيار.
• لمنع الانفجار قام المشغل بفتح صمام الأمان لتخرج الأبخرة المشعة للهواء الجوى.
