فيزياء الطاقة النووية

(( الطاقة النووية)) كيمياء

المقدمــــــــــــــــة
تطور العلم و كثرت الطاقات التي يستخدمها الإنسان من الطاقة الكهربائية، والشمسية، وغيرها.. وأحد أهم هذه الطاقات
الطاقة النووية. وقد زاد الاهتمام بهذه الطاقة في النصف الثاني من القرن العشرين خصوصاً وأن مصادر الطاقة الحالية من نفط وفحم وغاز طبيعي سوف تنفد يوماً ما حيث أنها من مصادر الطاقة عير المتجددة. فكثيرا ما نسمع في نشرات الأخبار والإذاعة والصحف عن البرامج النووية للدول المتقدمة التي تستخدماها في المجال السلمي وكذالك الحربي وتخوف المجتمع الدولي من انتشار الأسلحة النووية ومحاولته في تقليص التسلح النووي. لكن هل سألنا أنفسنا كيف تتم هذه العمليات كيميائيا ؟. وما هي آلية التفاعلات النووية ؟. و ما هي أنواعها ؟. وما هي استخداماتها السلمية ؟. فهذا التقرير فيه نبذة بسيطة عن الطاقة النووية و كيفية إنتاجها، و ذكر لأهم استخداماتها راجين أن يوفقنا المولى فيه لما يحب ويرضى..

التعريف بالطاقة النووية :
الطاقة النووية أو الطاقة الذرية : هي الطاقة التي تتحرر عندما تتحول ذرات عنصر كيمائي إلى ذرات عنصر أخر ،
( الذرات هي اصغر الجسيمات التي يمكن أن يتفتت إليها أي شيء كان).

وعندما تنفلق ذرات عنصر ثقيل إلى ذرات عنصرين اخف، فان التحول يسمى " انشطار نووي " ويمكن أن يكون التحول "اندماج نووي" عندما تتحدد أجزاء ذرتين.

يعول على الطاقة النووية أن تصبح أعظم مصادر الطاقة في العالم بالنسبة للإضاءة والتسخين وتشغيل المصانع وتسيير السفن وغير ذلك من الاستخدامات التي لا حصر لها. من ناحية أخرى، يخاف بعض الناس الطاقة النووية لأنها تستخدم أيضا في صنع أعظم القنابل والأسلحة فظاعة وتدميرا في تاريخ العالم. كما أن بعض نواتج عمليه الانشطار تكون سامه للغاية. (1)

إنتاج الطاقة النووية :
اليورانيوم و البلوتونيوم هما العنصران المستخدمان في إنتاج الطاقة بواسطة الانشطار النووي. كل ذرة من ذرات اليورانيوم أو البوتونيوم ( أو أي عنصر آخر ) لها " نواة " عند مركزها تتكون من " بروتونات " و " نيوترونات ".

الانشطار النووي: عندما يتصادم نيوترون سائب مع ذرة يورانيوم أو بلوتونيوم فان نواة الذرة " تأسر" النيوترون. عندئذ تنفلق النواة إلى جزئيين، مطلقه كميه هائلة من الطاقة كما أنها تحرر نيوترونين أو ثلاثة تتصادم هذه النيوترونات مع ذرات أخرى ويحدث نفس الانشطار في كل مره، وهو ما يسمى " بالتفاعل المتسلسل ".

ملايين الملايين من الانشطارات يمكن أن تحدث في جزء من المليون من الثانية. وهذا هو ما يحدث عندما تنفجر قنبلة ذرية وعندما تنتج الطاقة النووية للأغراض السلمية العادية فانه يلزم إبطاء التفاعل المتسلسل. ولإنتاج الطاقة للأغراض العادية تحدث الانشطارات في اله تسمى " المفاعل النووي" أو " الفرن الذري". يتم التحكم في سرعة الانشطارات بطرق مختلفة في إحدى الطرق تستخدم قضبان التحكم التي تفصل بعض النيوترونات بعيدا عن التفاعل.

(1) الكيمياء النووية والمشعة- فواز عزت الخليلي - دار العلم للملايين- بيروت- لبنان – الطبعة الاولى

كيف نعيش؟

الاندماج النووي: هذا أيضا يسمى التفاعل النووي الحراري لأنه يحدث فقط عند درجات حرارة عالية جداً. وهو عكس الانشطار النووي. حيث تنصهر (تتحد) معا نواتان خفيفتان لتكونا نواة أثقل.

تأتي الطاقة الشمسية الهائلة من الاندماج النووي، إذ تنصهر أنوية ذرات الهيدروجين الخفيفة لتكون ذرات الهيليوم الأثقل. تنطلق أثناء ذلك كميات هائلة من الطاقة في صوره حرارة.
الاندماج النووي هو الذي ينتج الطاقة المدمرة للقنبلة الهيدروجينية. ومع ذلك، يمكن للاندماج النووي في المستقبل أن يكون أحد أعظم المصادر الثمينة للطاقة السليمة لأنه يمكنه استخدام مياه البحار البحيرات والنهار في إنتاج القوى النووية.
تخصيب اليورانيوم وأهميته في إتمام التفاعل :

اليورانيوم هو المادة الخام الأساسية للبرامج النووية. ويستخلص من طبقات قريبة من سطح 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 الانشطار النووي، (ويحدث ببطء في المنشآت النووية، وبسرعة هائلة في حالة تفجير سلاح نووي) ينجم عن ذلك انطلاق للطاقة وفي الحالتين يتعين التحكم في الانشطار تحكما بالغا.
وحينما تنشطر ذرة من ( اليورانيوم 235 ) فإنها تطلق نيوترونين أو ثلاث نيوترونات. وحينما تتواجد إلى جانبها ذرات أخرى من ( اليورانيوم 235 ) تصطدم 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 تسلسلي يتواصل من تلقاء نفسه.

عملية تخصيب اليورانيوم تتم بانتشار مادة هكسافلوريد اليورانيوم في مادة مسامية فتنفصل مادة ( اليورانيوم 235) الخفيفة بواسطة آلات الطرد المركزي . ووقود اليورانيوم اللازم للمفاعلات الإنشطارية لا يصنع قنبلة لأنها تتطلب تخصيب أكثر من 90% للحصول علي تفاعل متسلسل سريع . و اليورانيوم و البلوتونيوم المخصبان بنسبة مرتفعة جداً يستخدمان في صنع القنابل النووية . (2)

(2) ظاهرتي القوة النووية وطاقة الانشطار النووي- هشام غصيب- دار الفكر – الجزء الأول – 1998م

الاستخدامات السلمية المختلفة للطاقة النووية:

•استخدمت الطاقة النووية في تسيير السفن الحربية وخصوصا الغواصات حيث إن المحركات التي تعمل بالطاقة النووية تساعد على بقاء الغواصات مدة طويلة تحت سطح البحر قد تصل إلى عدة شهور والقيام برحلات طويلة حول العالم دون الحاجة إلى اللجوء إلى الموانئ للتزود بالوقود، ومن المعروف أنه يوجد في الوقت الحاضر أعداد هائلة من الغواصات وحاملات الطائرات العملاقة وكاسحات الجليد وجميعها تسير بواسطة الطاقة النووية.(3)

•تستخدم المفاعلات النووية في توليد الكهرباء في كثير من دول العالم وخصوصا في الدول المتقدمة وقد بلغت الطاقة التي يتم الحصول عليها من هذه المصادر أكثر من 9٪ من الكهرباء المولدة في العالم لعام 1983م وهي تزداد يوما بعد يوم منذ ذلك التاريخ.

•تستخدم المفاعلات النووية في تحليه مياه البحر وهناك عدد من الدول تعتمد على تحليه مياه البحر باستخدام تلك الوسيلة وفي مقدمتها إسرائيل.

•للمفاعلات النووية استخدامات أخرى مثل تحضير النظائر المشعة التي لها استخدامات تطبيقية عديدة في المجالات المختلفة لذلك نجد أن مجال استخدام المواد المشعة يشمل كل فروع الأبحاث في الطب والصناعة والزراعة وأبحاث الكيمياء، وأبحاث الحالة الصلبة في الفيزياء ومتابعة العمليات الحيوية في النبات والحيوان والإنسان ومشاكل مقاومة الآفات وزيادة المحاصيل الزراعية وتشخيص وعلاج الأمراض في الجسم البشري وخاصة التعرف على الأورام وعلاجها ودراسة الظواهر الطبيعية في الأرض والماء والجو وتحديد أعمار التكوينات الجيولوجية والأملاح المعدنية وآثار الحضارات القديمة والنيازك القادمة من الفضاء والكشف والإشراف والتحكم في العمليات الصناعية والتركيب الداخلي للمواد المعدنية والخزفية وحفظ الأغذية والبسترة بالإضافة إلى استخدامات أخرى مثل حل كثير من المشاكل العلمية ولجميع هذه الاستخدامات فوائد اقتصادية ممتازة مباشرة وغير مباشرة. (4)

(3) الموسوعة العلمية ( قل لي كيف؟ ومتى ؟ولماذا؟)- سمير الشيخاني – مؤسسة عز الدين للنشر والطباعة – الجزء السادس
(4) الإنسان والكيمياء – نعمة الله عنيسي – دار المنهل اللبناني – الطبعة الأولى – 2003م


الخاتمــــــــــة :

إن أفق علم الطاقة النووية والإشعاعية واسع ولا يقتصر على امتلاك السلاح لتدمير البشرية، وليس بغرض المادية المقيتة التي أهلكت الشعوب وشردت المئات، فلو استعملناها فيما يفيد البشرية ويسعى لرقيها لا لتدميرها سيكون هذا هدف العلم الحقيقي ، وقد تعددت استعمالات الطاقة النووية المفيدة للإنسان كتشخيص وعلاج الأمراض في الجسم البشري وخاصة التعرف على الأورام وعلاجها، ومازالت الأبحاث العلمية مستمرة حتى وقتنا الحالي ونحن ننتظر من العلماء كل ماهو مفيد في سبيل سعادة بني الإنسان..

التوصيات و المقترحــات:

 يجب على وسائل الإعلام أن تزيد من البرامج الوثائقية التي تهتم بالطاقة النووية وذكر إيجابياتها وسلبياتها لزيادة الوعي لدى الأفراد..
على العلماء الاستمرار بالبحث و الدراسة لإيجاد استخدامات أخرى مفيدة للطاقة النووية..
على المنظمات و الهيئات الأمنية محاولة الحد من استخدام الطاقة النووية في القنابل التي تسعى لهلاك البشرية..
على المدارس تزويد مكتباتها بالكتب التى تتحدث عن الطاقة النووية..

المراجع والمصادر العلمية :

الإنسان والكيمياء – نعمة الله عنيسي – دار المنهل اللبناني – الطبعة الأولى – 2003م.
الموسوعة العلمية ( قل لي كيف؟ ومتى ؟ولماذا؟)- سمير الشيخاني – مؤسسة عز الدين للنشر والطباعة – الجزء السادس.
الكيمياء النووية والمشعة- فواز عزت الخليلي - دار العلم للملايين- بيروت- لبنان – الطبعة الاولى.
ظاهرتي القوة النووية وطاقة الانشطار النووي- هشام غصيب- دار الفكر – الجزء الأول – 1998م .

الفـهـــــــــــرس:

الغـــــــــــــــلاف............................. ..............................1

المقدمــــــــــــــــة........................... ..........................2

التعريف بالطاقة النووية ..........................................3

إنتاج الطاقة النووية........................................... ....................3

كيف نعيش.............................................. .....4

تخصيب اليورانيوم وأهميته في إتمام التفاعل.........................4

الاستخدامات السلمية المختلفة للطاقة النووية.........................5

الخاتمــــــــــة................................. .....................6

التوصيات و المقترحــات....................................... ...........6

المراجع والمصادر العلمية ...............................................6

الفهـــــــــــــــرس............................. ......................7