ما الطاقة النووية؟ العلم وراء القوى النووية

الانشطار النووي هو تفاعلٌ حيث تنقسم نواة الذرة إلى نواتين أصغر أو أكثر، ويصاحب ذلك انبعاث الطاقة.

وعلى سبيل المثال، عندما يضرب نيوترون نواةَ ذرةٍ من اليورانيوم-235 فإنها تنقسم إلى نواة باريوم ونواة كريبتون واثنين أو ثلاثة من النيوترونات. وستضرب هذه النيوترونات الزائدة ذرات اليورانيوم-235 الأخرى المحيطة بها، والتي ستنقسم أيضاً لتولِّد نيوترونات إضافية بتأثيرٍ مضاعَف، وبالتالي تولِّد تفاعلاً متسلسلاً في جزءٍ من الثانية.

وفي كل مرة يحدث التفاعل، يحدث انبعاث للطاقة على شكل حرارة وإشعاع. ويمكن تحويل الحرارة إلى كهرباء داخل محطة قوى نووية، بشكل مشابه لكيفية استخدام الحرارة المتأتية من الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز والنفط لتوليد الكهرباء.

داخل محطات القوى النووية، تقوم المفاعلات النووية ومعداتها باحتواء التفاعلات المتسلسلة والتحكم بها، وغالباً ما يغذيها اليورانيوم-235، لإنتاج الحرارة من خلال الانشطار. وتعمل الحرارة على تسخين عامل تبريد المفاعل، وهو في العادة الماء، لإنتاج البخار. ومن ثمَّ يتم توجيه البخار إلى التوربينات الدوارة، ما يفعّل مولداً كهربائيًّا لتوليد كهرباء منخفضة الكربون.

يمكنكم الاطلاع على مزيد من التفاصيل عن الأنواع المختلفة من مفاعلات القوى النووية على هذه الصفحة.

اليورانيوم معدن يمكن العثور عليه في الصخور في جميع أنحاء العالم. ويحتوي اليورانيوم على العديد من النظائر الطبيعية المنشأ، وهي أشكال من عنصرٍ ما تختلف في كتلتها وخواصها الفيزيائية ولكن لها الخصائص الكيميائية ذاتها. ولليورانيوم نظيران بدائيان هما: اليورانيوم-238 واليورانيوم-235. ويشكِّل اليورانيوم-238 غالبية اليورانيوم في العالم ولكن لا يمكنه أن ينتج تفاعلاً انشطارياً متسلسلاً، بينما يمكن استخدام اليورانيوم-235 لإنتاج الطاقة عن طريق الانشطار، بَيْدَ أنه يشكِّل أقلّ من 1 في المئة من اليورانيوم الموجود في العالم.

ولجعل اليورانيوم الطبيعي أكثر قدرةً على الانشطار، من الضروري زيادة كمية اليورانيوم-235 في عينة معينة من خلال عملية تُعرف بإثراء اليورانيوم. وبمجرد إثراء اليورانيوم، يمكن استخدامه بشكل فعال كوقود نووي في محطات القوى لمدة ثلاث إلى خمس سنوات، وبعدَ ذلك يظلُّ مشعًّا ويتعيَّن التخلص منه باتباع إرشادات صارمة لحماية الإنسان والبيئة. ويمكن أيضاً إعادة تدوير الوقود المستخدَم، الذي يشار إليه أيضاً باسم الوقود المستهلَك، إلى أنواع أخرى من الوقود لاستخدامه كوقود جديد في محطات القوى النووية الخاصة.

ما دورة الوقود النووي؟

يَنتج عن تشغيل محطات القوى النووية نفايات ذات مستويات متفاوتة من النشاط الإشعاعي. ويأخذ التصرف بها أشكالاً مختلفة اعتماداً على مستوى نشاطها الإشعاعي والغرض منها. انظر الرسوم المتحركة أدناه لمعرفة المزيد عن هذا الموضوع.

التصرُّف في النفايات المشعّة

وسيولّد الجيل التالي من محطات القوى النووية، المعروفة أيضاً باسم المفاعلات المتقدمة الابتكارية، نفاياتٍ نووية أقلّ بكثير من مفاعلات اليوم. ومن المتوقع أن تكون قيد الإنشاء بحلول عام 2030.

القوى النووية هي مصدر طاقةٍ منخفض الكربون، لأنَّ محطات القوى النووية، وعلى عكس محطات توليد الطاقة بالفحم أو النفط أو الغاز، لا تنتج عمليًّا ثاني أكسيد الكربون أثناء تشغيلها. وتوّلِد المفاعلات النووية ما يقرب من ثلث الكهرباء الخالية من الكربون في العالم وهي ضرورية لتحقيق الأهداف المتعلقة بتغيُّر المناخ.

لمعرفة المزيد عن القوى النووية والانتقال إلى الطاقة النظيفة، اقرأ هذا العدد من مجلة الوكالة الدولية للطاقة الذرية.

• تقوم الوكالة بوضع المعايير الدولية والإرشادات المتعلقة بالاستخدام المأمون والآمن للطاقة النووية والترويج لتلك المعايير والإرشادات لحماية الإنسان والبيئة.
•  
• وتدعم الوكالة البرامجَ النووية القائمة والجديدة حول العالم من خلال توفير الدعم التقني وإدارة المعارف. ومن خلال نهج المعالم المرحلية البارزة، توفر الوكالة الخبرات التقنية والإرشادات للبلدان التي ترغب في تطوير برنامج قوى نووية وكذلك للبلدان التي تقوم بإخراج برامجها من الخدمة.
•  
• وتشرف الوكالة، من خلال أنشطة الضمانات والتحقُّق التي تضطلع بها، على المواد والتكنولوجيات النووية بحيث لا يتمُّ تحريفها عن الاستخدامات السلمية.
•  
• بعثات الاستعراض والخدمات الاستشارية التي تقودها الوكالة تقدّم الإرشادات بشأن الأنشطة الضرورية خلال فترة عمر إنتاج الطاقة النووية: من تعدين اليورانيوم إلى بناء محطات القوى النووية وصيانتها وإخراجها من الخدمة والتصرف في النفايات النووية.
•  
• وتدير الوكالة احتياطيًّا من اليورانيوم الضعيف الإثراء في كازاخستان، والذي يمكن استخدامه كملاذ أخير من قِبل البلدان التي هي بحاجة عاجلة ليورانيوم ضعيف الإثراء لأغراض سلمية.