يعرض لكم موقع إقرأ أهم ايجابيات وسلبيات اليورانيوم ، و تعريف الطاقة النووية ، و فوائد الطاقة النووية ، و استخدامات الطاقة النووية ، و كيف تعمل الطاقة النووية ، و مخاطر الطاقة النووية ، و هل تؤثر الطاقة النووية على البيئة؟ ، و لماذا الطاقة النووية آمنة؟ ، و كيف يتم توليد الكهرباء من الطاقة النووية؟ ، و ما هي أكبر محطة نووية في العالم؟ ، الطاقة النووية هي الطاقة المنبعثة من تفاعل متسلسل ، وتحديداً من خلال عملية الانشطار النووي أو الاندماج في المفاعل. مصدر الوقود المستخدم لتوليد الطاقة النووية هو استخراج اليورانيوم ومعالجته (اليورانيوم المخصب) ، والذي يستخدم لتوليد البخار وإنتاج الكهرباء.
ايجابيات وسلبيات اليورانيوم
تستخدم الطاقة النووية على نطاق واسع من قبل العديد من البلدان لقدرتها على إنتاج الكهرباء التي يمكن أن تلبي طلبها في جميع أنحاء العالم ، دعونا نلقي نظرة على ايجابيات وسلبيات اليورانيوم لفهمها بشكل أفضل.
ايجابيات اليورانيوم :
- قلة الاعتماد على الوقود الإحفوري وبالتالي تقليص الانبعاث الحراري، وانخفاض أسعار الطاقة التقليدية.
- إن توليد الطاقة الكهربائية نوويا سيقلص نسبة الاعتماد على الطاقة المولدة من النفط والغاز الطبيعي.
- توفر الطاقة النووية العديد من الفوائد للاقتصاد بعدد الوظائف والازدهار الذي تجلبه محطة جديدة.
- انخفاض التلوث؛ فالطاقة النووية لديها أيضا انبعاثات غازية أقل بكثير من غيرها من أنواع الطاقة، وأيضا أقل أقل تأثيرا على الطبيعة لأنها لا تفرز أي غازات مثل الميثان وثاني أكسيد الكربون.
- ولا يوجد أي تأثير غير مواتٍ على المياه أو الأراضي أو أي أقاليم بسبب استخدام الطاقة النووية باستثناء الأوقات التي يتم فيها استخدام وسائل النقل. ايجابيات وسلبيات اليورانيوم
سلبيات اليورانيوم :
- التكاليف عالية : العيب العملي الآخر لاستخدام الطاقة النووية هو أنها تحتاج إلى الكثير من الاستثمار لإنشاء محطة للطاقة النووية، يتطلب بناء محطة للطاقة النووية نفقات رأسمالية ضخمة فعلى سبيل المثال بين عامي 2002 و2008 زادت تكلفة بناء محطة كهرباء جديدة من 2 مليار دولار إلى 4 مليار دولار لكل وحدة إلى 9 مليار دولار لكل وحدة، تشير التقديرات إلى أن الإنشاءات الجديدة التي تحدث في أوروبا اليوم تتجاوز 10 مليار دولار لكل منها كما أنها تستغرق 5-10 سنوات لتعمل بكامل طاقتها.ايجابيات وسلبيات اليورانيوم
- النفايات المشعة تعتبر النفايات المشعة من أضرار الطاقة النووية على البيئة، وهي مواد تنتج الحرارة والكهرباء وتأتي من المفاعلات النووية وتحتاج إلى التخلص منها أو تخزينها بأمان وبشكل ملائم؛ نظرًا لخطورتها الشديدة ويمكنها التخلص من الإشعاعات إذا تم التخلص منها بشكل غير صحيح. والسبب الذي يجب التخلص منه بأمان وبشكل مناسب هو أنها قادرة على بث الإشعاعات حتى بعد آلاف السنين، ولذلك يعتبر تخزين النفايات المشعة أو التخلص منها هو السبب الرئيسي في إبطاء توسع الطاقة النووية.
- حوادث الإشعاع النووي ( أكبر أضرار الطاقة النووية على الإنسان) : تشكل النفايات المشعة القادمة من محطات الطاقة النووية تهديدًا كبيرًا للطبيعة الأم والبشر، على سبيل المثال ما زالت الآثار المدمرة لكارثة تشيرنوبيل باقية في أذهاننا، حيث يمكن رؤية الآثار الخطيرة على البشر حتى اليوم، وفقًا للسجلات توفي حوالي 30 ألف شخص في كارثة تشيرنوبيل ولا يزال أكثر من 2.5 مليون إنسان يتعاملون مع المشاكل الصحية المرتبطة بالنفايات النووية. ايجابيات وسلبيات اليورانيوم
قد يهمك :
- ايجابيات وسلبيات الطاقة النووية
- مقدمة وخاتمة عن الذرة
- مقدمة بحث كيمياء عن الذرة
- موضوع عن الطاقة في حياتنا
- مقدمة بحث كيمياء عن الذرة
- إيجابيات وسلبيات الطاقة الكهربائية
- إيجابيات وسلبيات الطاقة المتجددة
تعريف الطاقة النووية
تعرف الطاقة النووية بانها الطاقة المنبعثة نتيجةً لتفاعل نووي، وتحديدًا من انشطار نووي أو اندماج نووي. ومن الناحية العملية، تستخدم الطاقة النووية وقودًا مصنوعًا من اليورانيوم المُستخرج من الأرض والمُعالج لإنتاج البخار وبالتالي توليد الكهرباء اذ تعتبر المصدر الوحيد الذي يمكنه توليد كميات كبيرة من الكهرباء على نحوٍ موثوق دون انبعاث أي غازات ضارة مثل غازات الاحتباس الحراري ، إضافةً لذلك، تعدّ الطاقة النووية من المصادر التي تقلّ فيها بشدّة الآثار البيئية سواءً على الأرض أو الموارد الطبيعية، من بين جميع مصادر إنتاج الكهرباء الأخرى.
فوائد الطاقة النووية
تتميز الطاقة النووية بالعديد من المميزات ، ومنها :
- لا تسبب انبعاثات كربونية لا تنتج مفاعلات الطاقة النووية أي انبعاثات كربونية وهذه مِيزة كبيرة مقارنة بالمصادر التقليدية لتوليد الطاقة مثل الوقود الأحفوري الذي يطلق أطنانًا من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. حيث يُعدُّ ثاني أكسيد الكربون الزائد أحد الأسباب الرئيسة لتغير المناخ.
- تأمين مستقبل إمدادات الطاقة يعد الاندماج النووي كنزًا ثمينًا لإنتاج الطاقة، فإذا وُجدت إمكانية التحكم الفعال والآمن بالاندماج النووي فيمكن عمليًا الحصول على طاقة غير محدودة. في الوقت الحالي، توجد بعض التحديدات الخطرة التي يجب حلها بهدف تعميم استخدام هذه الطاقة على نطاق أوسع.
- طاقة ذات كثافة عالية تشير التقديرات إلى أن كَمّيَّة الطاقة المنبعثة في تفاعل الانشطار النووي أكبر بعشرة ملايين مرة من الكَمّيَّة المنبعثة عند حرق الوقود الأحفوري. لذلك، فإن كَمّيَّة الوقود النووي المطلوبة في محطة الطاقة النووية أصغر بكثير مقارنةً بأنواع أخرى من محطات الطاقة. وهذا ما يساعد على المساهمة في انخفاض تكلفة الطاقة النووية، حيث يمكن لمحطة طاقة نووية واحدة أن تنتج آلاف الميغاواط / ساعة من الطاقة.
- طاقة منخفضة التكلفة على الرغم من أن تكلفة بناء محطات الطاقة النووية عالية في البداية، إلا أن إنتاج الطاقة منها رخيص نسبيًا وتكاليف تشغيلها منخفضة. بالإضافة إلى أن الطاقة النووية لا تعاني مشكلة تقلبات الأسعار التي تعانيها مصادر طاقة الوقود الأحفوري التقليدية مثل الفحم والغاز الطبيعي.
- طاقة موثوقة من أكبر فوائد الطاقة النووية أنها مصدر موثوق لتوليد الطاقة. أي، على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح التي تحتاج إلى أن تكون الشمس مشرقة أو تهب الرياح، يمكن توليد الطاقة النووية في أي وقت على مدار اليوم. هذا يعني أن محطة الطاقة النووية يمكنها إنتاج الطاقة دون توقف ولن تضطر إلى مواجهة أي تأخير في إنتاج الطاقة.
استخدامات الطاقة النووية
يمكن استخدام الطاقة النووية وتقنياتها في عدة مجالات بجانب توليد الكهرباء، مثل الزراعة والغذاء والطب واستكشاف الفضاء وتحلية المياه.
- الطب توفر التقنيات النووية صورًا لداخل جسم الإنسان وتسهم في علاج بعض الأمراض، فعلى سبيل المثال: تمكن الأطباء وفقًا للأبحاث النووية من تحديد كمية الإشعاع اللازمة بدقّة لقتل الخلايا السرطانية دون الإضرار بالخلايا السليمة.
- إضافةً إلى التصوير بالأشعة السينية التي تعتبر من أهم أدوات التشخيص الطبية الأكثر استخدامًا، وهي تعتمد على الإشعاع وتتيح للأطباء فرصة الاطّلاع على جسم الإنسان من الداخل.
- وتستخدم المستشفيات أشعة جاما لتعقيم المعدّات الطبية بأمان وبتكلفة قليلة مثل: الحُقن وضمادات الحروق والقفازات المستخدمة في الجراحة وصمامات القلب.
- استكشاف الفضاء مكنت التقنية النووية العلماء من استكشاف الفضاء بدقة، إذ تُستخدم الحرارة الناتجة عن البلوتونيوم لتوليد الكهرباء في مولّدات المركبات الفضائية التي تعمل بدون طيار ويمكنها العمل لعدة سنوات.
- وعلى مدى الأعوام الخمسين الأخيرة، استخدمت 27 بعثة فضائية تقنية الطاقة النووية لاستكشاف النظام الشمسي، فهي مصدر موثوق وطويل الأمد للكهرباء، ويمكنها تشغيل هذه المركبات الفضائية حتى أثناء تجولها في عمق الفضاء.
- وذكر في ملاحظات معهد الطاقة النووية أن المركبة الفضائية فوياجر 1 التي أُطلقت عام 1977 لدراسة النظام الشمسي الخارجي، أنها ما زالت ترسل بيانات إلى يومنا هذا.
- إضافةً لذلك، تعمل المركبة الفضائية “مارس روفر” أو ما يطلق عليها “كيوريوسيتي” بمولّد للطاقة النووية، الذي يوفر طاقة كافية تسمح للمعدات المتطورة من جمع العينات وتحليلها وإرسال البيانات إلى الأرض.
- ويساهم مولّد الطاقة النووية في إبقاء أنظمة المركبة ضمن درجات الحرارة المطلوبة واللازمة لاستكمال العمليات بفعالية على كوكب المريخ الذي يمتاز بدرجات حرارة منخفضة تحت الصفر.
- تحلية المياه ورد عن الرابطة النووية العالمية أن خُمس سكان العالم لا يملكون مياه صحية وآمنة للشرب، ومن المتوقع أن يرتفع هذا المعدل. وهنا يأتي دور الطاقة النووية.
- للتوضيح، تحلية المياه هي عملية إزالة الملح من مياه البحر المالحة لجعل الماء صالحًا للشرب، ولكن تتطلب هذه العملية كميات كبيرة من الطاقة. ويمكن للمنشآت النووية توفير الطاقة التي تحتاجها محطات التحلية لتوفير مياه عذبة صالحة للشرب.
- وعلى سبيل المثال، استُخدمت محطة (كانيون ديابلو) للطاقة النووية في المناطق القاحلة بولاية كاليفورنيا الجنوبية في تشغيل محطة تحلية مياه قريبة تسهم في توفير إمدادات ماء موثوقة وآمنة للمنطقة.
- الزراعة والغذاء يستخدم المزارعون الإشعاع في عدة دول حول العالم لمنع الحشرات الضارة من التكاثر والتقليل من أعدادها وحماية المحاصيل الزراعية، وبالتالي توفير كميات أكبر من الغذاء للعالم.
- ويعمل تعريض الطعام للإشعاع (التشعيع) على قتل البكتيريا والكائنات الضارة الأخرى فيه ويعتبر نوعًا من التعقيم، وذلك دون تحويل الطعام إلى غذاء مشع أو أن يؤثر على القيمة الغذائية للطعام. وفي الواقع، يعد التشعيع السبيل الوحيد لقتل البكتيريا في الأطعمة النيئة والمجمدة بطريقةٍ فعّالة.
كيف تعمل الطاقة النووية
- تولد محطات الطاقة النووية الكهرباء بطريقةٍ مماثلة للمحطات التقليدية، إلا أن الاختلاف يكمن في نوع الوقود المستخدم فجميع المحطات تولد الكهرباء عن طريق إنتاج الحرارة التي تحوّل الماء إلى بخار، ثم يعمل البخار على تدوير المحركات أو التوربينات الموصولة بالمولدات لإنتاج الكهرباء.
- يستخدم اليورانيوم وقودًا لمفاعلات الطاقة النووية، واليورانيوم هو عنصر طبيعي مشع يتواجد بوفرة في معظم الصخور.
- وفي المفاعل النووي، تجري عملية الانشطار التي تؤدي إلى انقسام ذرات اليورانيوم إلى أجزاء صغيرة عن طريق تغيير هيكلها الجزيئي؛ وتتولد كمية من الطاقة أثناء هذا الانقسام، الأمر الذي يؤدي إلى إنتاج حرارة كافية لإنتاج البخار الذي يستخدم بواسطة التوربين لتوليد الكهرباء.
- وتعتبر عملية الانشطار وسيلة فعالة جدًا لتوليد الطاقة، فالطاقة المتولدة من قطعة يورانيوم بحجم أنملة الإصبع تعادل الطاقة الناتجة عن 480 لتر من النفط، أو طن واحد من الفحم.
مخاطر الطاقة النووية
- أدت الانهيارات الناتجة عن فوكوشيما وتشرنوبيل الى تسرب كميات هائلة من الإشعاعات النووية في المجتمعات المحلية المحيطة بها، مما اضطر مئات الآلاف من السكان على اخلاء منازلهم. وكثير منهم لم يستطيعوا العودة.
- ولا يمكن غض النظر عن وقوع حادث كارثي محتمل في محطة نووية امريكية، ولا يوجد حتى الآن حل آمن يمكن الاعتماد عليه للتعامل مع النفايات المشعة الناتجة عن المفاعلات النووية.
- جميع مواقع تفريغ النفايات في الولايات المتحدة يؤدي الى تسرب الإشعاعات النووية في البيئة، وحتى محطات الطاقة النووية نفسها نفذت من طرق تخزين النفايات المشعة. ان الموقع المختار لتخزين النفايات المشعة، في جبل يوكا في الولايات المتحدة- ولاية نيفادا، هو بركاني وناشط زلزاليا.
- وبالاضافة الى المخاطر المرتبطة بالطاقة النووية والنفايات المشعة، فإن تهديد الأسلحة النووية هو أكبر بكثير ، ان انتشار التكنولوجيا النووية والأسلحة النووية يشكل تهديدا للأمن القومي ولسلامة الكوكب بأسره.
هل تؤثر الطاقة النووية على البيئة؟
رغم الفوائد العظمى، واستخدامات الطاقة النووية في شتى المجالات، إلّا أنه هناك بعض التأثيرات السلبية لهذه الطاقة على مستوى البيئة، ونذكر منها ما يلي :
- إطلاق مستويات منخفضة من الإشعاعات النووية تنتج محطات الطاقة النووية مستويات منخفضة من الإشعاع النووي في البيئة المحيطة لها، حيث أظهرت بعض الدراسات العلمية بارتفاع معدل نسبة الإصابة بمرض السرطان من قبل الأشخاص الذين يقنطون في المنطقة المحيطة بمحطات إنتاج الطاقة النووية، كما هناك دراسات أوضحت بأنّ التعرّض المستمر للإشعاعات المنخفضة المستوى باستمرار قد تُساهم في تغيّر بنية الحمض النووي، سواء للإنسان أو الحيوان.
- تهديد الحياة الطبيعية نتيجة النفايات المشعة من الآثار السلبية جدًا على الحياة الطبيعيّة هي مخلفات الطاقة النوويّة، والتي تُسمّى بالنفايات المشعة، والتي تتميز بنشاطها الذي قد يمتد لمئات الآلاف من السنين، ورغم المحاولة في إبقاء هذه النفايات داخل محطات الطاقة النووية، إلّا أنّ المساحة تقييد إتمام هذه العملية، مما يستدعي إلى نقل هذه النفايات في براميل، لكن لا يُوجد هناك أي عملية تضمن عدم تسرب هذه النفايات سواء أثناء عملية النقل، أو حتى عند الدفن، ونسبة الخطورة في تزايد، كلما زادت أعداد محطات الطاقة النووية، والتي تساهم في زيادة نفاياتها المشعة الخطيرة.
- إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون نتيجة استخدام محطات الطاقة النووية اليورانيوم كوقود من أجل إكمال عمليات التفاعل وتشغيل محطات التوليد، ينتج ذلك كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، كما أنّ عملية نقل النفايات المشعة تُساهم في انبعاث كميات من غاز ثاني أكسيد الكربون، وعملية بناء محطات طاقة نووية جديدة يُساهم أيضًا في إطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو.
- تلويث المياه والقضاء على حياة الكائنات البحرية تُستخدم المياه في المحطات النوويّة من أجل تبريد المشعات المولدة للحرارة، وأثناء عملية التبريد، يتعرّض الماء للتلوث بالإشعاعات النووية، لكن هذه المياه تُخزّن في خزانات فولاذيّة داخل المحطات النووية، بعد ذلك يتم تصريف المياه في المسطحات المائية القريبة من المحطة النووية، وبهذا تُنقل الإشعاعات النوويّة إلى البيئة البحرية.
- وتعرض البيئة البحرية للتلوث، وهو ما يسمى بالتلوث الإشعاعي، حيث أظهرت بعض الدراسات العلمية بأنّ هذه الإشعاعات ذات تأثير سلبي خطير على الحمض النووي الخاص بالكائنات البحرية، ورغم جميع الإجراءات الرقابيّة للمحطات، إلّا أن هذا السلوك موجود، ولا بدّ من اتّخاذ إجراءات أو طرق بديلة للتخلّص من مياه محطات الطاقة النووية.
لماذا الطاقة النووية آمنة؟
- تقول الوكالة الدولية للطاقة الذرية إن محطات الطاقة النووية هي من بين “أكثر المُنشآت أمانا في العالم”، وتخضع لمعايير السلامة الدولية الصارمة.
- على الرغم من ذلك، كان هناك عدد من الحوادث البارزة التي تسببت في إطلاق كميات كبيرة من المواد المشعة في البيئة.
- نجم أسوأ حادث نووي في التاريخ عن انفجار في محطة تشيرنوبل للطاقة النووية في أوكرانيا في عام 1986. ومؤخرا، تسبب زلزال هائل في حدوث تسونامي، غمر محطة فوكوشيما للطاقة النووية في اليابان في عام 2011، ما تسبب في انصهار جزئي لقلب المفاعل في المحطة.
- ومع ذلك، حتى في ظل الظروف العادية، هناك نفايات مشعة خطرة تنتج عن توليد الطاقة النووية، وهي نفايات يجب إدارتها وتخزينها بأمان لمئات السنين.
كيف يتم توليد الكهرباء من الطاقة النووية؟
- ينتج عن سلسلة التفاعلات داخل حاوية المفاعل حرارة هائلة تؤدي إلى تسخين المياه لتصل إلى درجة حرارة كبيرة جدًا. غير أن هذه المياه لا تتمكن من الغليان بسبب الضغط العالي في النظام.
- وإنما، تتدفق هذه المياه الساخنة المضغوطة عبر الآلاف من الأنابيب الحلقية، بينما يتدفق تيار ثاني من الماء حول الأنابيب من الخارج داخل مولد البخار. ويكون هذا الماء تحت ضغط أقل، وبالتالي فإن حرارة الأنابيب تجول الماء إلى بخار.
- ثم ينتقل البخار عبر الأنابيب إلى التوربين فتدار شفراته، ثم تقوم شفرات التوربين بتدوير عمود التوربين المتصل بالمولد، ومن ثم يدور عمود المولد داخل مجموعة من المغناطيسات، مما يؤدي إلى تولّد التيار الكهربائي.
- يستخدم تصميم مفاعلات الطاقة المتقدمة (APR1400) في محطات براكة، وهي تقنية تستخدم نظامين أو “حلقتين” للتبريد. إذ يحتفظ نظام الحلقتين هذا بالمياه المستخدمة لتبريد المفاعل، والتي تمتص الإشعاع من قلب المفاعل بمعزل عن المياه في مولد البخار والتوربين والمكثف ويضمن هذا الأمر احتواء الإشعاع في نطاق النظام المغلق للحلقة الأولية، وعدم انتقاله للحلقة الثانوية.
ما هي أكبر محطة نووية في العالم؟
تعد كاشيوازاكي-كاريوا أكبر محطة نووية في آسيا ، وتقع في كل من مدينة كاشيوازكي وقرية كاريوا بمقاطعة نيغاتا اليابانية ، كما تعد كاشيوازاكي-كاريوا أكبر محطة نووية في العالم من حيث الطاقة الكهربائية الصافية المولدة، بإجمالي سعة مركبة تصل إلى 7.956 ميغاواط.