إيجابيات وسلبيات الطاقة النووية وخريطة امتلاكها في العالم

بحسب دراسة نشرتها شركة إكسون موبيل في 2018 فإن الطبقة الوسطى التي تستمر أعدادها فى الزيادة بشكل مضطرب في العالم سوف تكون فى حاجة ملحة إلى المزيد من الطاقة التي من الممكن أن يتم الإعتماد عليها والتى من الممكن توافرها وبأسعار رخيصة. ومع زيادة دعوات الحفاظ على البيئة والدعوة إلى التقليل من انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون، الذي يتولد من المصادر التقليدية للطاقة كالوقود الحفري، فان العالم يواجه مشكلة تتمثل في الحفاظ على التوازن بين حماية البيئة وزيادة الاعتماد على طاقة أكثر موائمة تتطلب استثمارات ضخمة وتقنيات متقدمة.

فى هذا المقال سوف نتحدث عن احدى مصادر الطاقة المتجددة وهى الطاقة النووية. سنتحدث عن إيجابيات وسلبيات الطاقة النووية وأهميتها وكيفية توليدها والدول التى تمتلكها كما سنذكر الدول التى تهدف لامتلاكها فى الشرق الاوسط.

ابدا تجربتك الان فى معامل براكسيلابس ثلاثيه الابعاد!

 

 

مفهوم الطاقة النووية

يتم تعريف الطاقة النووية على انها الطاقة المولدة عن طريق التحكم في تفاعلات انشطار أو اندماج الذرات. وتستغل هذه الطاقة فى توليد الكهرباء النووية، عن طريق تسخين الماء لإنتاج بخار الماء والذى يحرك التوربينات لإنتاج الكهرباء.

إيجابيات وسلبيات الطاقة النووية

يعتبر العلماء الطاقة النووية هي مصدر حقيقي لا ينضب للطاقة. ولكن التكلفة العالية لبناء المفاعلات النووية يثير المعارضة حول مستقبل هذا النوع من الطاقة ويعد من سلبيات الطاقة النووية، بالاضافة لمخاوف الشعوب المتعلقة بالسلامة، كما يواجه العالم مشكلة صعوبة التخلص من النفايات الناتجة عن تلك الطاقة. ولكن قد يتم تعويض التكلفة العالية بمرور الوقت حيث ان الوقود النووى رخيص نسبيا مقارنة بالوقود الإحفورى، ومع التقدم العلمي فى مجال الطاقة النووية أصبح هناك العديد من الإجراءات التى يتم إتخاذها أثناء بناء المفاعلات بما يحفظ سلامة العامة ويساعد على التخلص من النفايات بشكل آمن.

إيجابيات الطاقة النووية

توفر الطاقة الرخاء في المجتمع، وتساعد على الننمو الاقتصادى فيصبح الناس أكثر غنى، كما يؤدي اتساع رقعة الرخاء إلى نمو النقل التجاري، إذ سيحتاج العالم إلى نقل مواد خام أكثر وشحن البضائع المنتجة أكثر من ذي قبل. ومع زيادة الثراء سيزداد تعداد السكان الذين يحتاجون إلى السفر أكثر، ويعني هذا الحاجة إلى المزيد من الوقود.

فمن أهم فوائد الطاقة النووية :

• إن توليد الطاقة الكهربائية نوويا سيقلص نسبة الاعتماد على الطاقة المولدة من النفط والغاز الطبيعي.
•  قلة الاعتماد على الوقود الإحفوري وبالتالي تقليص الانبعاث الحراري، وانخفاض أسعار الطاقة التقليدية.
• 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.
  
• توفر الطاقة النووية العديد من الفوائد للاقتصاد بعدد الوظائف والازدهار الذي تجلبه محطة جديدة.

سلبيات الطاقة النووية

• 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.

•  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.

تحتوى معامل براكسيلابس على العديد من تجارب الفيزياء النووية يمكنك تجربة نسختك المجانية الآن 

 

ابدا تجاربك مع براكسيلابس الان مجانا!

 

متى بدأ استخدام الطاقة النووية:

كانت البداية فى ستينيات القرن الماضي في الولايات المتحدة وبريطانيا العظمى. وبدأ العمل فى أول محطة لتوليد الطاقة تجاريا في انجلترا في عام 1956 بطاقة 50 ميغاوات. ثم ازدادت قدرة المحطات النووية على إنتاج الطاقة مع مرور الزمن والتقدم التكنولوجي من 50 ميغاوات في الستينيات إلى أكثر من 366 ميغاوات في أوائل القرن الحادي والعشرين.

وقد يختلف مستقبل الطاقة النووية من بلد إلى بلد تبعاً للسياسات الداخلية للحكومات. حيث أن هناك بلاد مثل ألمانيا تسعى إلى التقليص من استخدام الطاقة النووية في توليد الطاقة، فى حين أن هناك العديد من الدول الآسيوية، مثل الصين والهند، تتبنى سياسة تسعى إلى التوسع في استخدامها. أما بريطانيا والولايات المتحدة، فتتبنيان سياسة وسط بين الاثنين.

كيف تعمل محطات الطاقة النووية

داخل محطات الطاقة النووي تحدث ثلاثة تحولات تبادلية لأشكال الطاقة، فتتحول الطاقة النووية إلى طاقة حرارية، وتتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، والطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربية.

والمفاعل النووي هو قلب محطة الطاقة النووية، وهو عبارة عن منطقة لها وعاء خاص يتم ملأه بالوقود النووي ويحدث بداخلها التفاعل النووي المتسلسل المسيطر عليه. حيث ينشطر اليورانيوم-235 بفعل النيوترونات (الحرارية) مما يؤدى لإطلاق طاقة حرارية هائلة. يتم إزالة هذه الحرارة من قلب المفاعل باستخدام المبرد وهي مادة سائلة أو غازية تمر خلال قلب المفاعل، ويستخدم الماء كمبرد في معظم الحالات إلا أنه قد يتم استخدام المعادن المنصهرة بدلاً من الماء في حالة المفاعلات ذات النيوترونات السريعة (مثل الصوديوم في مفاعلات BN-600)؛ وهكذا يتم تنفيذ التحول الأصعب (تحويل الطاقة النووية إلى طاقة حرارية).

ومن ثم يتم إستخدام الحرارة التي يجمعها المبرد من قلب المفاعل لتوليد البخار في مولد البخار. ويتم توجيه الطاقة الميكانيكية للبخار الذة يتم انتاجه في مولد البخار إلى التوربينات حيث تتحول إلى طاقة كهربية ثم يتم توريدها إلى الشبكة الكهربية وأخيراً إلى المستهلكين. وبذلك يتم تنفيذ التحولان الثاني والثالث. وبعد ذلك، يتم تبريد البخار ويُعاد الماء المكثف إلى المفاعل مرةً أخرى ليُعاد استخدامه.

مكونات محطة الطاقة النووية

الفكرة الفيزيائية لعمل المفاعل النووي هي واحدة في كل المفاعلات،  يتم استخدام الماء المضغوط الذي من الممكن ان ترتفع درجة حرارته إلى مئات الدرجات المئوية -كنتيجة للتفاعل النووي بين الذرات- قبل ان يتحول الى بخار، ثم يتم استخدام ذلك الماء المضغوط كمصدر للحرارة لتحويل الماء الموجود فى دائرة ثانوية اخرى منفصلة عن دائرة التبريد إلى بخار ثم يتم استخدام هذا البخار لتشغيل التوربينات لتوليد الطاقة الكهربائية .

الفيديو التالى يوضح تلك العملية بشكل مبسط

سجل فى مختبر براكسيلابس الافتراضي الان

 

أنواع المفاعلات

يوجد 6 أنواع رئيسية من المفاعلات. وتستخدم الانواع المختلفة تركيزات مختلفة من اليورانيوم للوقود، ومبردات مختلفة لنقل الحرارة. ال 6 أنواع الرئيسية للمفاعلات هي:

مفاعل الماء المضغوط

مفاعلات الماء المغلي

مفاعلات تبريد الغاز

مفاعلات جرافيت الماء الخفيف

مفاعلات الماء الثقيل المضغوط

مولدات سريعة المفاعلات

مفاعلات وحدات صغيرة

الدول التي تمتلك محطات نووية لتوليد الطاقة:

• الولايات المتحدة: لديها 100 مفاعل نووي.
• فرنسا: لديها 58 مفاعل نووي.
• اليابان: لديها 50 مفاعل نووي.
• روسيا: لديها 33 مفاعل نووي.
• كوريا الجنوبية: لديها 23 مفاعل نووي.
• كندا: لديها 20 مفاعل نووي.
• الهند: لديها 20 مفاعل نووي.
• بريطانيا: لديها 18 مفاعل نووي.
• الصين: لديها 17 مفاعل نووي.
• أوكرانيا: لديها 15 مفاعل. نووي.
• ألمانيا: لديها 9 مفاعلات نووية.
• إسبانيا: 8 مفاعلات نووية.
• السويد: لديها 10 مفاعلات نووية.
• بلجيكا: لديها 7 مفاعلات نووية.
• جمهورية التشيك: لديها 6 مفاعلات نووية.
• سويسرا: لديها 5 مفاعلات نووية.

ولبعض هذه الدول القدرة على منح تراخيص لإنشاء محطات نووية وهي: بريطانيا، والولايات المتحدة، وفرنسا، وروسيا، والصين.

وهناك دول تسعى لتقديم مشروعات إنشاء مفاعلات طاقة نووية وتزود البلدان النامية بالوقود النووي والتمويل اللازم، مثل روسيا والصين.

 بعض الدول فى الشرق الاوسط  التي تطمح لامتلاك الطاقة النووية :

مصر: لقد بدأت مصر في تشييد أول مفاعل للطاقة النووية في الستينيات من القرن الماضي. كما تعتزم بناء أربعة مفاعلات روسية كبيرة.

الإمارات: بدأ البرنامج النووي للإمارات بالتشاور مع الوكالة الدولية للطاقة الذرية. وقد قبلت عرضا من كوريا الجنوبية للقيام ببناء أربعة مفاعلات تجارية، وقد تم استكمال بناء أول مفاعل ضمن تلك المفاعلات، من المتوقع تدشينه في نهايات 2019 أو بدايات 2020.

السعودية: تطمح السعودية لبناء مفاعلين خلال الـ20 والـ25 عاما القادمة، بعد أن كانت تعتزم بناء 16 مفاعلا.

الأردن: تستورد الاردن معظم احتياجاتها من الطاقة، وتخطط لإنشاء مفاعلين بحلول 2025، وتوجد لديها مصادر لليورانيوم بعضها موجود في رواسب الفسفور.

تركيا: تهدف تركيا إلى إنشاء مولد للطاقة النووية منذ سبعينيات القرن الماضى وتساعدها روسيا حاليا في بناء مفاعل بدأ العمل فيه في 2018. ومن المتوقع أن تتولى اليابان وفرنسا بناء مفاعل ثان، بينما تتولى الصين بناء مفاعل آخر بتقنيات أمريكية.

إيران: لديها مفاعل للطاقة النووية يعمل، وتخطط لإنشاء اثنين آخرين، ولديها برنامج كبير لتخصيب اليورانيوم.

توفر براكسيلابس معامل افتراضية للعلوم بين يديك طوال الوقت

عشرات التجارب المعملية للكيمياء والفيزياء والبيولوجيا بمحاكاة تفاعلية وثلاثية الأبعاد

 

ابدا تجربتك المعمليه عبر الانترنت الان!