الطاقة والبيئة

كيف تعمل الطاقة النووية بالضبط؟

كيف تعمل الطاقة النووية بالضبط؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مع كل الجدل الدائر حول محطات الطاقة النووية ، ليس هناك شك في أنها إنجاز تقني مذهل. لكن كيف يعملون بالضبط؟

هنا نأخذ جولة قصيرة حول محطة للطاقة النووية ، ونناقش الأنواع المختلفة من المحطات ، وبعض إيجابيات وسلبيات التكنولوجيا.

ذات صلة: الاندماج النووي في القرن الحادي والعشرين

كيف تعمل الطاقة النووية وما أنواعها؟

باختصار ، تعمل محطات الطاقة النووية (الانشطار النووي) من خلال تسخير طاقة الذرة لغلي الماء ، وإنتاج البخار ، وتشغيل التوربينات لتوليد الكهرباء. إنها ، في الواقع ، غلايات متطورة للغاية مزودة بتوربينات.

بالطبع ، هناك الكثير لهم أكثر من ذلك.

المكونات الرئيسية لمحطة الطاقة النووية هي ، بشكل أو بآخر ، كما يلي (على الرغم من اختلاف التصميمات):

  • الوقود النووي (مثل اليورانيوم أو البلوتونيوم)
  • مفاعل نووي ومهدئ (مادة تبطئ النيوترونات - مثل الجرافيت أو الماء)
  • مبرد المفاعل (الماء عادة)
  • قضبان التحكم (مثل الجرافيت)
  • نظام / هيكل الدرع أو الاحتواء
  • ضغط الأوعية
  • مولد البخار
  • خطوط البخار
  • مضخات
  • توربينات البخار
  • برج التبريد والمكثف

كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن تختلف المكونات والإعداد حسب نوع المفاعل النووي المعني. حتى الآن ، أكثر أنواع المفاعلات النووية شيوعًا هي كما يلي:

  • مفاعل الماء المضغوط (PWR) - أكثر من65% المفاعلات النووية التجارية في الولايات المتحدة هي PWRs. كان مصنع جزيرة ثري مايل من نوع PWR.
  • مفاعل الماء المغلي (BWR) - ما يقرب من ثلث جميع المفاعلات في الولايات المتحدة هي BWRs. كانت فوكوشيما مفاعلًا من نوع BWR.
  • مفاعل الماء الثقيل المضغوط (PHWR) - الأكثر شيوعًا في كندا والهند.
  • مفاعل تبريد بالغاز متقدم (AGR) - ما يسمى مفاعلات الجيل الثاني المبردة بالغاز المستخدمة بشكل رئيسي في المملكة المتحدة. هذه تستخدم ثاني أكسيد الكربون كمبرد رئيسي.
  • مفاعل الماء الخفيف الجرافيت المعتدل (RBMK) - المفاعلات السوفيتية التصميم التي تشبه BWRs في التصميم ، ومع ذلك ، فبدلاً من وعاء الضغط المحيط بالنواة بأكملها ، يتم وضع كل مجموعة وقود في أنبوب فردي للسماح بتدفق مياه التبريد حول الوقود. كانت تشيرنوبيل مفاعل نووي RBMK.
  • المفاعلات المتقدمة - يشمل ذلك العديد من أنواع المفاعلات الجديدة أو التجريبية ، مثل المفاعلات المعيارية الصغيرة (SMR). كثير من هؤلاء لا يستخدمون الماء للتبريد ، وبعضهم يستخدم المعدن السائل أو الملح المصهور أو الهيليوم لتسخين الماء إلى البخار.
  • مفاعلات نيوترونية سريعة (FNR) - تستغني هذه المفاعلات عن الوسيطات وتستخدم بدلاً من ذلك ما يسمى بالنيوترونات السريعة. إنها أكثر كفاءة في إنتاج الطاقة ولكن بناءها أغلى.
  • محطات الطاقة النووية العائمة - باستثناء المفاعلات النووية القائمة على السفن ، فإن هذه الأنواع من المفاعلات مبنية على صنادل كبيرة تميل إلى أن تكون راسية بشكل دائم.

يوجد حاليا حولها 450 مفاعلات الانشطار النووي التجارية العاملة في جميع أنحاء العالم. يوجد ثمانية وتسعون من هؤلاء في الولايات المتحدة وحدها ، ويُقال إنهم أحد أكثر مصادر الطاقة أمانًا وفعالية في العالم.

كيف يتم إنتاج الطاقة النووية خطوة بخطوة؟

يتم تسخير الطاقة النووية لإنتاج الكهرباء في عدة خطوات أساسية. في معظم الحالات ، في المفاعلات التجارية ، يتم اتباع الخطوات التالية بشكل أو بآخر.

  1. تتصادم النيوترونات مع ذرات الوقود (عادةً اليورانيوم) وتنقسم لتطلق نيوترونات من الذرة المستهدفة ، والتي بدورها تصطدم بذرات الوقود الأخرى ، مما يؤدي إلى تفاعل متسلسل.
  2. يمكن التحكم في هذا التفاعل المتسلسل باستخدام "قضبان التحكم" التي تمتص بعض النيوترونات لمنع النظام من الخروج عن السيطرة.
  3. هذه العملية ترفع درجة حرارة المفاعل بسرعة إلى مكان ما بالترتيب520 درجة فهرنهايت (271 درجة مئوية).
  4. عند هذه الدرجة ، يتم تسخين المبرد (الماء عادة) بسرعة ويتبخر إلى بخار.
  5. ثم يتم دفع هذا البخار أو ضخه إلى توربين كبير ، ويتم إنتاج الكهرباء.
  6. تستخدم هذه الكهرباء لتشغيل المفاعل وتوجيهها إلى شبكة كهربائية للاستهلاك التجاري.

الانشطار ليس النوع الوحيد من التفاعل النووي. يمكن أيضًا استخدام طاقة الاندماج نظريًا لتوليد الكهرباء باستخدام الحرارة من تفاعلات الاندماج النووي. في عملية الاندماج ، تتحد نواتان ذرات أخف لتشكل نواة أثقل ، والتي تطلق الطاقة. تم تصميم وبناء عدة أنواع من مفاعلات الاندماج التجريبية ، ولكن لم يتم تشغيل أي منها تجاريًا حاليًا. بالنسبة لمفاعلات الاندماج النووي ، ستكون العملية مختلفة قليلاً.

  1. يتم حقن مادة الوقود (مثل غاز الديوتيريوم أو التريتيوم) في غرفة الاندماج. بالنسبة لمفاعلات توكاماك ، هذا وعاء فراغ على شكل كعكة دائرية.
  2. ثم يتم تسخين خليط الغاز هذا إلى درجات حرارة عالية جدًا (مئات الملايين من الدرجات). يتم تحقيق درجات الحرارة القصوى بهذا الحجم في مجموعة متنوعة من الأساليب ، ولكن بعض مفاعلات الاندماج التجريبية تستخدم الموجات الدقيقة أو مصادر الطاقة الأخرى.
  3. يؤدي هذا إلى تأين الوقود وتشكيل بلازما ذات طاقة كافية للسماح بالاندماج بين الذرات الموجودة على مقربة من بعضها البعض. قول هذا أسهل من فعله ، حيث يتم تحقيقه باستخدام مجالات مغناطيسية قوية جدًا أو بعض طرق الحبس الأخرى.
  4. بمجرد تحقيق الاندماج ، يتم إطلاق كميات هائلة من الطاقة والتي يمكن استخدامها بعد ذلك في تسخين المبرد.
  5. ثم يتم استخدام البخار الناتج لتشغيل توربين لتوليد الكهرباء.

بينما تمكن الباحثون من تحقيق تفاعلات اندماج محدودة ومحتواة ، فإن العملية تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة. حتى الآن ، حققوا جميعًا عائدًا سلبيًا من الطاقة ، مما يعني أن تشغيلهم أغلى مما يحصلون عليه في المقابل كطاقة مولدة

هل الطاقة النووية والطاقة النووية متماثلان؟

هذان المصطلحان ، على الرغم من تشابههما ظاهريًا ، إلا أنهما مختلفان تمامًا في الواقع.

طاقة يكون "في الفيزياء ، القدرة على القيام بالعمل. قد يكون موجودًا في أشكال مختلفة محتملة أو حركية أو حرارية أو كهربائية أو كيميائية أو نووية أو غيرها من الأشكال المختلفة. علاوة على ذلك ، هناك تدفئة وعمل ، أيالطاقة في عملية النقل من جسد إلى آخر. "- موسوعة بريتانيكا.

قوة شيء مختلف قليلاً. "وحدات الطاقة هي وحدات الشغل (أو الطاقة) لكل وحدة زمنية ، مثل قدم رطل في الدقيقة ، وجول في الثانية (أو واط) ، ومقدار في الثانية. ويمكن التعبير عن القوة أيضًا على أنها ناتج القوة المطبقة على الحركة كائن وسرعة الجسم في اتجاه القوة ". - موسوعة بريتانيكا.

عندما يتعلق الأمر باستخدام الطاقة النووية والطاقة ، غالبًا ما يتم استخدام المصطلحين بالتبادل. لكن هناك في الواقع تمييز دقيق ولكنه مهم بين الاثنين.

الطاقة النووية هي ، من الناحية الفنية ، القوة المنبعثة عندما تنقسم الذرة من خلال الانشطار. يتم التعبير عن هذا عادةً في صورة ميغا إلكترون فولت (MeV).

الطاقة النووية هو ، من الناحية الفنية ، العمل الناتج الذي تنتجه محطة طاقة نووية خلال فترة زمنية معينة يتم التعبير عنه عادةً بالميجاوات (MW) أو جيجاوات (GW).

ما الخطأ في الطاقة النووية؟

لطالما تم الدفاع عن الطاقة النووية كإجابة على الطاقة غير المحدودة تقريبًا. ولكن على الرغم من الإقبال الشديد على الطاقة النووية وتطويرها في وقت مبكر ، فقد تراجعت عن شعبيتها في السنوات الأخيرة.

لكن لماذا؟

قد يكون أحد الأسباب الرئيسية هو سوء فهم واضح للتكنولوجيا. في أذهان البعض ، غالبًا ما ترتبط بأبناء عمومتها المدمرة بشكل لا يصدق ، الأسلحة النووية.

مشكلة أخرى في العلاقات العامة للطاقة النووية هي الحوادث والحوادث النووية القليلة جدًا ، ولكنها مذهلة بشكل لا يصدق. على الرغم من أن الطاقة النووية هي بشكل عام واحدة من أكثر الوسائل أمانًا لتوليد الطاقة ، إلا أنه عندما يحدث خطأ ، فإنها تسوء بالفعل.

تعود الحوادث المتعلقة بالطاقة النووية في المقام الأول إلى خطأ بشري أو كوارث طبيعية أو عيوب في التصميم. في الوقت نفسه ، تعد التكنولوجيا نفسها واحدة من أكثر الصناعات تنظيماً ووعياً بالبيئة والسلامة في العالم.

وصلت المناقشات السابقة إلى ذروتها خلال السبعينيات والثمانينيات وكانت تدور بشكل أساسي حول الانتشار النووي والمخاطر الأمنية للصناعة. ولكن كان هناك تجدد في النقاش في السنوات القليلة الماضية بشأن موضوع تغير المناخ.

في حين أن الكثيرين قد وضعوا ثقتهم في التكنولوجيا المتجددة للتخفيف من تغير المناخ ، فإن أولئك الذين على الجانب المؤيد للطاقة النووية في النقاش طرحوا القضية بأن الطاقة النووية هي أفضل طريقة لإزالة الكربون بسرعة من استخدامنا للطاقة.

الطاقة النووية هي مصدر طاقة عالي الطاقة وخالي من الكربون ، وعلى الرغم من الحوادث الماضية ، يمكن القول إنها أكثر أمانًا من توليد الطاقة القائمة على البترول. ومع ذلك ، لا يزال من المحتمل أن يشكل خطرًا على الناس والكوكب.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخراج اليورانيوم وتنقيته كثيف الطاقة ومُلوث للغاية ، مما قد يقابل فوائد الطاقة النووية. هناك أيضًا مشكلات تتعلق بالتخزين الآمن للوقود النووي المستهلك والتخلص منه.

تم إحراز تقدم في تخزين وإعادة تدوير النفايات النووية. تسمح محطات توليد الطاقة الحديثة بإعادة تدوير الغالبية العظمى من هذه النفايات. إحصائية أخرى مثيرة للاهتمام هي أن كل الوقود المستهلك من كل محطة للطاقة النووية منذ الخمسينيات من القرن الماضي لن يملأ سوى مساحة بحجم ملعب كرة القدم إلى عمق حوالي 9 أمتار.

يتم تخزين الكثير من هذه النفايات بأمان في مستودعات عالية التنظيم والمراقبة. في معظم الحالات،99% من هذه النفايات تظل مشعة لأقل من 300 سنة.

تشمل المخاوف الأخرى المتعلقة بالطاقة النووية حقيقة أن تطويرها مكلف ، ويجب بناؤها بالقرب من مصدر للمياه (قد تكون SMRs هي الاستثناء) ، وأنها تسحب الموارد بعيدًا عن تطوير مصادر الطاقة المتجددة.

مثل أي نقاش حول أي موضوع ، سنسمح لك بالتوصل إلى استنتاجك الخاص بشأن هذه المسألة. لكن ما هو واضح هو أنه في ضوء المخاوف المتزايدة بشأن تغير المناخ ، يجب أن يكون هناك نقاش عادل ومفتوح حول إيجابيات وسلبيات الطاقة النووية. قد تكون الطاقة النووية جزءًا من الحل.


شاهد الفيديو: استخدامات الطاقة النووية (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Coatl

    أنت لم تفهم كل شيء.

  2. Motilar

    كان هذا ومعي.

  3. Ashur

    فكرة جيدة جدا

  4. Harriman

    فضولي جدا :)

  5. Osmarr

    انت مخطئ. دعنا نناقش. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سوف نتحدث.

  6. Wakeman

    أشارك رأيك تمامًا. أنا أحب هذه الفكرة ، أنا أتفق معك تمامًا.



اكتب رسالة