كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل "

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل "

ان
فكرة عمل المولد الكهربي لتوليد الطاقة الكهربية من خلال فهم العلاقة بين
المجال المغناطيسي والتيار الكهربي المار في سلك، ووجدنا ان التيار
الكهربي يتولد عند دوران ملف من سلك معدني في مجال مغناطيسي قوي وتسمى
الملفات التي تدور في المجال المغناطيسي لتوليد التيار الكهربي
بالتوربينات، وتكمن المشكلة في ايجاد الطاقة اللازمة لتدوير التوربينات
بصورة مستمرة فمثلا يمكن استخدام النفط او الفحم للحصول عى الطاقة
الحرارية الكافية لتحويل الماء إلى بخار تحت ضغط عالى عندما يمر هذا
البخار على التوربينات يجعلها تدور بسرعة تدفق بخار الماء، كما يمكن
استخدام مصادر طبيعية والتي تعرف باسم الطاقة المتجددة مثل استخدام
المساقط المائية والشلالات والمراوح الهوائية للحصول على الطاقة اللازمة
لتدوير التوربينات. ومن ضمن الوسائل التي اخترعها الانسان لتوفير الطاقة
لتدوير التوربيانات استخدام الطاقة النووية، ويصل نسبة محطات توليد الطاقة
الكهربية التي تعمل بالطاقة النووية في العالم حوالي 17%، ففي فرنسا مثلا
تعتمد بنسبة 75% على المحطات النووية لتوليد الطاقة الكهربية. بينما في
الولايات المتحدة الامريكية فإنها تعتمد على المحطات النووية بنسبة لا
تزيد عن 15% ويصل عدد المحطات النووية في العالم حسب احصائيات الوكالة
الدولية للطاقة الذرية إلى 400 محطة نووية منها 100 في الولايات المتحدة. كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Vel6-016

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Vel6-016

تستخدم
الطاقة النووية في توليد الحرارة اللازمة من خلال التفاعلات الانشطارية
لنواة اليورانيوم المشع وتستخدم هذه الحرارة في تحويل الماء إلى بخار يوجه
لتحريك التوربينات التي تحرك ملفات كبيرة في مجال مغناطيسي فتعمل على
توليد الطاقة الكهربية.
كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Reactor

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Reactor

صورة
لمحطة توليد طاقة كهربائية باستخدام المفاعل النووية وموضح البرج الاسمنتي
الذي تخرج منه الابخرة الناتجة من عملية تبريد اليورانيوم
.................................................. ...............................

هل
تسائلت عزيزي القارئ كيف يمكن الحصول على الطاقة الكهربية من محطات الطاقة
النووية وكيف تعمل هذه المحطات للحصول على الطاقة الكهربية بالرغم من اننا
نعرف تماما ان الطاقة النووية استخدمت للتدمير الشامل نتيجة لقوة الانفجار
الهائلة التي تحدثها من خلال القنابل النووية ولكن في المقابل يمكن تسخير
هذه الطاقة الهائلة من أجل الاستخدامات السلمية والحصول على الطاقة
الكهربية التي هي عصب الحياة.

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Whatisenergy

اساسيات هامة
ماذا تعرف عن اليورانيوم؟

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Untitled-1

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " 2006-12-22_23-25-59-468

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " 2006-12-22_23-25-43-703

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " 2006-12-22_23-25-31-781

يصطدم نيوترون حر في نواة ذرة يورانيوم-235

تحدث عملية امتصاص النوترونات والانشطار النووية لليورانيوم-235 بسرعة كبيرة جداً حيث لا تستغرق هذه العملية اكثر من بيكوثانية أي (1x10-12)
ثانية. وخلال فترة زمنية صغيرة جداً نحصل على طاقة هائلة تنطلق في صورة
حرارة واشعاعات جاما ولعلك تتساءل عزيزي القارئ من اين اتت هذه الطاقة
الهائلة؟ ان الاجابة عن هذا يجعلنا نذكر قانون تكافؤ الطاقة والكتلة
لاينشتين وهو ان الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء
وبالتالي اي كتلة صغيرة نضربها في مربع سرعة الضوء يؤدي الى طاقة هائلة
ويكتب قانون تكافؤ الطاقة والكتلة

E = mc2

والكتلة m
التي تتحول الى طاقة في الانشطار النووي لليورانيوم-235 تأتي من ان كتلة
النواة الام اكبر من كتلة نواة الذرتين المنشطرتين وبالتالي فرق الكتلة
هذا هو مصدر الطافة الهائلة التي تتولد عن الانشطار النووي لليورانيوم-235
والتي تقدر بحوالي 200 مليون الكترون فولت من طاقة تتحرر من كل ذرة
يورانيوم-235 وتخيل كم عدد الذرات التي تكون في قطعة من اليورانيوم بحكم
كرة تنس ولتصور كم الطاقة الهائل المتحرر من انشطارات في ذرات اليورانيوم
في هذا الحجم الصغير فغنه يعادل انفجار 20 مليون لتر من الوقود.
واليورانيوم
المستخدم في المفاعل النووي المستخدم للحصول على الطاقة الكهربية مطعم
بنسبة لا تزيد عن 3% بذرات اليورانيوم-235 وبالمناسبة اليورانيوم المستخدم
في القنبلة النووية يحتوي على نسبة لا تقل عن 90% من اليورانيوم-235.

.................................................. .................................

داخل المفاعل النووي

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Untitled-2

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Nuclear_fuel_pellets

صورة لاقراص اليورانيوم والتي تظهر سوداء في الصورة والتي تعرف باسم الوقود النووي

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Candu_bundle

حزمة من اليورانيوم المرصوص وبداخله فتحات لادخال مادة التحكم في التفاعلات الانشطارية

تركيب المفاعل النووي
الفكرة
الفيزيائية لعمل المفاعل النووي هي واحدة في كل المفاعلات ولكن هناك
نظامين مختلفين للتبريد حيث في النظام الاول يستخدم الماء المضغوط الذي
يمكن ان ترتفع درجة حرارته إلى مئات الدرجات المئوية قبل ان يتحول الى
بخار ويستخدم الماء المضغوطكمصدر للحرارة لتحويل الماء إلى بخار في دائرة
ثانوية أخرى منفصلة عن دائرة التبريد بينما في الانواع الاخرى من
المفاعلات يتم ماء التبريد الذي ارتفعت درجة حرارته وتحول إلى بخار مباشرة
لتحريك التوربينات وهنا تكون دائرة رئيسية واحدة كما هو موضح في المخططات
التفصيلة التالية
كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Student-bwr-still

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Student-bwr-still

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Student-pwr

هذا
المخطط يوضح فكرة عمل المفاعل النووي المستخدم لتوليد الطاقة الكهربية
ولكن هنا نجد ان الماء المستخدم في التبريد هو الذي يتحول إلى بخار ماء
لتحريك التوربينات وتوليد الطاقة الكهربية. لاحظ هنا ان دائرة التبريد
ودائرة البخار هي دائرة واحدة.

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Nuclear-power-steampipe

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Nuclear-power-steampipe

صورة توضح انابيب ضخ البخار المضعوط لتحريك التوربيانت لتوليد الكهرباء

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Gas_turbines

التوربينات التي تتحرك بفعل ضغط البخار الموجه عليها

كيف يعمل المفاعل النووي " بالتفصيل " Nuclear-power-controlroom

وحدة التحكم في المفاعل النووي والمستمر طوال الوقت لتدخل الفنيين في اي لحظة يتطلب الامر ذلك
..................................................
..................................................
.................................
ما هي مخاطر التي من الممكن ان تنجم عن خلل في المفاعلات النووية؟

إن
استخدام المفاعلات النووية لتوليد الطاقة الكهربية تعتبر ميزة كبيرة عن
استخدام الفحم لتوليد الحرارة اللازمة الطاقة الكهربية لان الغازات
الناتجة عن الاحتراق مثل غازات الكربون والكبريت وغيره من الغازات الناتجة
هي غازات سامة وملوثة للبئية وتنتج بكميات كبيرة بالمقارنة بالعادم الناتج
عن المفاعلات النووية، وبالرغم من كل هذا الا ان اي خلل قد يحدث في
المفاعل النووي قد يسبب كارثة بشرية لا يحمد عقباها مثل كارثة تشورنوبل
التي نتج عنها الاف الاطنان من المواد المشعة التي تسربت الى الجو، كما ان
الوقود الناتج من المفاعل النووي يعتبر مواد خطرة ويستمر تأثيرها لالاف
السنين ولا يمكن التخلص منها بسهولة، كما ان نقل الوقود النووي يعتبر
عملية خطرة بالرغم انه لم تحدث اي مشاكل تذكر. ولهذه المخاطر لم يتم
الاعتماد على توليد الطاقة الكهربية بواسطة الطاقة النووية بنسبة كبيرة
وكما ذكرنا في بداية هذا المقال فإن الاعتماد على الحصول على الكهرباء من
الطاقة النووية لم يتجاوز 17%.

» الطائرة المقاتلة " رافال – Rafale " بالتفصيل
» اليوم.. تحديد مصير مفاعل أنشاص الأول كتب ــ فاروق عبدالعزيز ومحمد تعلب: تحدد هيئة الطاقة الذرية اليوم مصير المفاعل البحثي الأول الروسي خلال الاجتماع المشترك الذي يعقده خبراء الهيئة والأمان النووي لاستعراض تقرير خبراء الوكالة الدولية للطاقة الذرية الست الذ
» الخلافات مع روسيا تؤجل تجديد مفاعل أنشاص كتب فاروق عبدالعزيز ومحمد تعلب : حالت الخلافات حول نوع القانون الذي يطبق علي اتفاقية تجديد المفاعل البحثي الأول في أنشاص مع روسيا دون الوصول الي اتفاق الطرفين علي بنود الاتفاق الاطاري لتنفيذ مشروع تجديد المفاعل وتح