الثلاثاء، 28 أبريل 2020

مخاطر المفاعلات النووية

  الشرح السابق:شرح محطات توليد الكهرباء النووية


      حدوث خلل فني في نظامي التهدئة والتبريد يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة إلى 1200 درجة مئوية ، ويمكن عندها أن تنفصـل جزيئات الهيدروجين عن الماء. وإذا ما تم إطلاق البخار المحمل بالهيدروجين من المفاعل فإنه يتفاعل مع الأكسـجين في الهواء ويؤدي إلى حدوث انفجار ، مثلما حدث مؤخرا في مفاعل فوكوشيما اليابانى .

    أما ارتفاع درجة الحرارة في قلب المفاعل إلى 2200 درجة مئوية فســيؤدي إلى انصـهار أعمدة الوقود النووي. مثلما كان عليه الحال في مفاعل تشرنوبل الروسى .

   وهناك مشـكلة أخرى تكمن في كيفية التخلص من المخلفات النووية الناتجة في المفاعالت النووية. وعادة ما يوضـع اليورانيوم المسـتهلك في أحواض مائية كبيرة لمدة عشـرات السـنين لغرض تخفيض إشـعاعها النووي إلى حد يسهل معاملتها صناعيا بعد ذلك.
    علما بأن كمية النفايات المشعة نتيجة الانشـطار النووي بمحطات إنتاج الكهرباء بالمفاعلات النووية محـدودة مقـارنـة بكميـة النفـايـات بـالمحطـات الحراريـة التي تعمـل بـالطـاقـة الأحفوريـة كـالنفط أو الفحم. فالنفايات النووية تصـل 3 ميليجرام لكل كيلووات ســـاعة (kWh/3mg) مقابل حوالي 700 جرام ثاني أكســيد الكربون لكل كيلووات ساعة بالمحطات الحرارية العادية.
    لكن هذه الكمية الصغيرة جدا من الإشــــعاع النووي قد تكون قاتلة أو قد تتســــبب في عاهات وتشـوهات لا علاج لها. لهذا فإن جميع الدول التي تســــتخدم الطاقة النووية لإنتاج الطاقة الكهربائية تعمل على التخلص من تلك النفايات المشعة بدفنها في الطبقات الجيولوجية العميقة تحت سطح الأرض بعيدا عن الناس

1.2-هل ميكن أن تنفجر المفاعلات النووية كالقنابل؟

    لا يمكن أن ينفجر المفاعل النووي مثل القنبلة ، فمســتوى تخصـــيب اليورانيوم منخفض جدا بكثير من عملية التخصـيب المطلوبة لإنتاج الأسلحة النووية. و قد تم تصـميم هذه المفاعلات لإنتاج الطاقة الكهربائية بشكل آمن وموثوق.

1.2-ما هو الماء الثقيل؟ 

    كيميائيا الماء الثقيل هو نفس الماء الخفيف (العادي) ولكن الاختلاف هو في أن ذرتي الهيدروجين في الماء العادي (H2O ) تستبدل بذرتي ديوتيريوم (deuterium atoms)  ويرمز له بــــالرمز ـ.(D2O) .

   الديوتيريوم هو عبارة عن نظير للهيدروجين وهو يحتوي على نيوترون إضافي ولذلك فان ذرة الديوتيريوم تتكون من بروتون ونيوترون وحيدين في نواة الذرة وإلكترون واحد يدور حولها. إذا فالنيوترون الزائد هو الذي يجعل من الماء الثقيل ثقيلا فهو تقريبا أثقل من الماء العادي بمقدار 10 %.

  وفائدة الماء الثقيل - في المفاعلات الذرية - تكمن في قدرته العالية على التحكم بطاقة النيوترونات المنطلقة من التفاعل الذري. كما أنه يعمل كمبرد لقلب المفاعل وينقل الحرارة بفعالية لتحويلها إلى طاقة بخارية مفيدة. ورغم قدرة الماء العادي على لعب هذه الادوار إلا أن الماء الثقيل أكثر منه سرعة وفعالية.

1.3- مفاعل كندو:

    مفاعل كندو هو مفاعل نووي ينتج الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة النووية و صممته وشيدته كندا . وهو يعمل باليورانيوم الطبيعي غير المخصب مع الماء الثقيل. واسم CANDU هو اختصار لالسم الكامل Canada Deuterium Uranium reactor.
     يتميز الماء الثقيل بأنه ضعيف الامتصـاص للنيوترونات مما يحافظ على كثافة النيوترونات في قلب المفـاعـل، أمـا المـاء العـادي فهو يمتص النيوترونـات، و لـذا كـان ال بـد فى مفـاعلات المـاء الخفيف أن يعوض المفاعل تلك النيوترونات المفقودة عن طريق زيادة نسـبة اليورانيوم-235 إلبقاء معدل التفاعل على مستواه. 

  والفكرة هنـا أن اليورانيوم الطبيعي يتكون من مخلوط لعـدة نظـائر ويغلـب فيـه اليورانيوم-238 ونســبـة صغيرة من اليورانيوم-235 . ينشطر اليورانيوم-238 بالنيوترونات السريعة ذات طاقة أكبر من 1مليون إلكترون فولت . و لكن لا يمكن أن يسـتمر التفاعل مع اليورانيوم-238 حيث يمتص نيوترونات أكثر مما يصدره ، فلا يمكن لليورانيوم الطبيعي القيام بتفاعل تسلسلي بمفرده. 
   وحل هذه المشـكلة يكون عن طريق تهدئة ســرعة النيوترونات بحيث يرتفع احتمال اصـطدامها بأنوية اليورانيوم-235 مما يتيح الفرصـة لاسـتمرار التفاعل في المفاعل. ولهذا نحتاج إلى مهدئ لسـرعة النيوترونات، الذي يقوم بامتصاص جزءا من طاقة حركة النيوترونات فتنخفض سـرعتها إلى سـرعة جزيئات المهدئ نفسها. وهذا هو دور الماء الثقيل .

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق