منوعات

كيف يتم توليد الكهرباء بواسطة الطاقة النووية

كيف يتم توليد الكهرباء بواسطة الطاقة النووية

تنتج محطات الطاقة النووية حاليًا حوالي 17٪ من الكهرباء في العالم ، وفي بعض البلدان ، مثل فرنسا ، يتم إنتاج أكثر من 75٪ من الكهرباء بواسطة الطاقة النووية. من ناحية أخرى ، تنتج الولايات المتحدة حوالي 15٪ من احتياجاتها من الكهرباء من الطاقة النووية.

شاهد: تعرف على مخترع القنبلة النووية.روبرت أوبنهايمر

نوع المفاعل
هناك نوعان رئيسيان من المفاعلات قيد الاستخدام: مفاعلات الضغط (PWR) ومفاعلات الماء المغلي (BWR). في مفاعل الماء المضغوط ، يتم تسخين الماء عن طريق التفاعلات النووية ، لكن ضغط الماء لا يتسبب في غليانه. في مفاعل الماء المغلي ، تغلي الحرارة الناتجة عن الاندماج النووي الماء. الماء هو أحد القوى التي تمد مفاعلات التوربينات بالطاقة. كلا النظامين يعيدان تدوير المياه.

مستقبل الطاقة النووية
يعتمد مستقبل الطاقة النووية على تصميم مفاعلات نووية آمنة وفعالة. لقد اتبعت الولايات المتحدة هذا النهج حتى الآن باستخدام أنواع قليلة فقط من المفاعلات. من ناحية أخرى ، بدأت فرنسا في تصميم المحطات الأساسية ، ولكن كان لديها طرق لتحسين التصميم بأحدث التقنيات.

مفاعل حراري
من بين التصميمات الستة الأولية المعتمدة ، هناك ثلاثة أنواع من مفاعلات درجات الحرارة العالية (الحرارية). عادةً ما تحتوي على قلوب من الجرافيت ويتم تبريدها بالهيليوم إلى درجات حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية. يمكن لهذه المفاعلات أيضًا أن تنتج الهيدروجين بالإضافة إلى الكهرباء نظرًا لارتفاع درجات حرارتها. كما أنه مصمم لتحمل درجات الحرارة المرتفعة للغاية ، مما يقلل من حدوث الغازات وكذلك الحوادث ، وهو أكثر أمانًا لأنه أقل خطورة من النباتات المبردة بالماء (قدرة الماء على امتصاص النيوترونات) للمساعدة).

مفاعل سريع
تعتمد المفاعلات السريعة على النيوترونات السريعة والوقود الذي يحتوي على تركيزات أعلى بكثير من المواد الانشطارية مقارنة بالمفاعلات الحرارية للحفاظ على التفاعلات النووية. ولأنها تنتج نيوترونات أكثر مما يمكن أن تساعد في تسخيرها ، يمكن استخدامها لتحويل مواد أقل ضررًا أو لإنتاج وقود إضافي (المفاعلات النووية). هناك ثلاثة أنواع من المفاعلات السريعة GenIV.

المفاعلات السريعة المبردة بالغاز (GCFRs) لها دورة وقود مغلقة ويتم تبريدها بالهيليوم. تجمع المفاعلات السريعة المبردة بالصوديوم بين تقنية المعدن السائل لمفاعلات التوليد السريع وتقنيات المفاعلات السريعة الأخرى. ينتج البلوتونيوم الذي يمكن استخدامه كوقود.
تشغيل المفاعل السريع المبرد على رأس السلسلة. خلال ذلك الوقت ، يصبح الجو حارًا بدرجة كافية لإنتاج الهيدروجين.

كيف يتم إنتاج الكهرباء بواسطة الطاقة النووية؟
تزود الطاقة النووية بحوالي 11٪ من الكهرباء في العالم. تستخدم 31 دولة حاليًا الطاقة النووية لتوليد ما يصل إلى ثلاثة أرباع الكهرباء ، ويعتمد الكثير منها على الطاقة النووية لربع إمداداتها. من بين 440 مفاعلًا نوويًا في العالم (وبالمقابل أكبر مفاعل سعة سفينة) ، جمعت حوالي عام 1950 أكثر من 15000 مفاعل – سنة من الخبرة التشغيلية.

الطاقة النووية
الطاقة النووية هي إنتاج الحرارة باستخدام التفاعلات النووية التي تطلقها الطاقة النووية. غالبًا ما تستخدم هذه الحرارة في التوربينات البخارية لتوليد الكهرباء في محطات الطاقة النووية وتتضمن مصطلحات الانشطار والاندماج. الانشطار النووي ينشأ الآن من سلسلة عناصر الأكتينيد في الجدول الدوري وينتج معظم الطاقة النووية في الخدمة المباشرة للبشرية ، مع عمليات الانحلال النووي التي تشكل الطاقة الحرارية الأرضية والمولدات الكهروحرارية.

في عام 2011 ، وفرت الطاقة النووية حوالي 10٪ من الكهرباء في العالم ، وبحلول عام 2007 ، كان هناك 439 مفاعلًا نوويًا قيد التشغيل في جميع أنحاء العالم ، تعمل في 31 دولة ، وفقًا للوكالة الدولية للطاقة الذرية. في اليابان ، تم إغلاق العديد من المفاعلات النووية أثناء تقييمات السلامة نتيجة لحادث فوكوشيما النووي. في عام 2011 ، انخفض الإنتاج العالمي للطاقة النووية بنسبة 4.3٪ ، وهو أكبر انخفاض على الإطلاق على خلفية الانخفاضات الحادة في اليابان (-44.3٪) وألمانيا (-23.2٪).

تستخدم محطات الطاقة النووية وقودًا يعرف باسم اليورانيوم ، وهو مادة شائعة نسبيًا. يتم إطلاق الطاقة من اليورانيوم عندما تنشطر الذرة بواسطة النيوترونات. تنقسم ذرة اليورانيوم إلى قسمين ، وعندما يحدث ذلك ، يتم إطلاق هذه الطاقة على شكل إشعاع وحرارة. وهذا ما يسمى التفاعل النووي في عملية الانشطار.

في محطات الطاقة النووية ، يتشكل اليورانيوم أولاً في كريات ثم يتم تحويله إلى قضبان طويلة. يتم الاحتفاظ بقضبان اليورانيوم باردة عن طريق غمرها في الماء. عندما تخرجهم من الماء ، تتولد الحرارة عن طريق التفاعلات النووية. يتم التحكم في كمية الحرارة المطلوبة عن طريق رفع أو خفض السكة. ارفع القضيب خارج الماء إذا احتجت مزيدًا من الحرارة ، اخفضه إذا احتجت إلى حرارة أقل.

خلل
1. الطاقة النووية طريقة مثيرة للجدل لتوليد الكهرباء. كثير من الناس والجماعات البيئية قلقون للغاية بشأن الوقود المشع المطلوب.
2. وقعت حوادث خطيرة في العديد من محطات الطاقة النووية. وأشهر هذه الحوادث هو حادث تشيرنوبيل (أوكرانيا) عام 1986 الذي أودى بحياة حوالي 30 شخصًا. يصاب أكثر من 100000 شخص.

3. هناك شكوك جدية حول الإجابة فيما يتعلق بتخزين النفايات المشعة الناتجة عن استخدام الطاقة النووية. تبقى بعض النفايات المشعة (خطرة) لآلاف السنين ويتم تخزينها الآن في أماكن مثل الكهوف العميقة والمناجم.
4. سيكون تخزين ومراقبة النفايات المشعة مكلفًا لآلاف السنين.
5. تشكل السفن والغواصات التي تعمل بالطاقة النووية خطرًا على الحياة البحرية والبيئة ، حيث يمكن للسفن القديمة أن تتسرب من المواد المشعة إذا لم يتم صيانتها بشكل صحيح أو تفكيكها بشكل غير صحيح.
6. قد يعاني الكثير من الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من محطات الطاقة النووية ومستودعات النفايات من الحوادث النووية والتسريبات الإشعاعية. يشعر بعض الناس بالقلق من أن العيش في هذه المناطق يمكن أن يضر بصحتهم ، وخاصة صحة الأطفال الصغار.
7. تعمل العديد من الحكومات في الدول غير المستقرة على تطوير الطاقة النووية وقد تقوم بتطوير واستخدام أسلحة نووية.

ميزة
1. كمية الكهرباء التي تنتجها محطة للطاقة النووية تعادل إنتاج الوقود الأحفوري لمحطة الطاقة.
2. لأن محطات الطاقة النووية لا تحرق الوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء ، فهي لا تنتج غازات ضارة أو ملوثة.
3. يعتبر العديد من مؤيدي إنتاج الطاقة النووية أن هذا النوع من الطاقة أخضر ونظيف ، والطريقة الوحيدة لحماية البيئة ومنع حدوث تغير مناخي كارثي في ​​عالم يواجه ظاهرة الاحتباس الحراري ، مشيرين إلى زيادة استخدام الطاقة النووية.
4. العديد من الدول المتقدمة مثل الولايات المتحدة والمملكة المتحدة لم تعد ترغب في الاعتماد على النفط والغاز المستورد من منطقة الشرق الأوسط غير المستقرة سياسياً.
5. بعض البلدان ، مثل فرنسا ، تنتج ما يقرب من 90 ٪ من الكهرباء باستخدام الطاقة النووية وهي رائدة على مستوى العالم في تكنولوجيا الطاقة النووية. هذا يثبت أن الطاقة النووية هي بديل اقتصادي لمحطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري.

لعرض: السيرة الذاتية الكاملة للشيخ وسيم يوسف

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى