اقرأ في هذا المقال
بشكل عام أدت طفرة الابتكار التي رافقت الثورة الصناعية في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر إلى زيادة مصادر الطاقة في القرن التاسع عشر، وكانت هناك حاجة لأنواع جديدة من الطاقة لتشغيل المحركات البخارية والمصانع، وكان الناس يبحثون عن طرق أقل تكلفة للطهي وتدفئة منازلهم، وقرب نهاية القرن تم استخدام مصادر الطاقة لتوليد الكهرباء بدلاً من استخدامها مباشرة من قبل المستهلكين، وتراوحت مصادر الطاقة في القرن التاسع عشر من الوقود الأحفوري إلى المصادر الطبيعية والمتجددة إلى الطاقة النووية.
ما هي الطاقة النووية؟
هي عبارة عن الطاقة الموجودة في نواة (لب) الذرة، والذرات هي عبارة عن جزيئات صغيرة قد تشكل كل شيء في الكون، حيث توجد طاقة هائلة في الروابط التي تربط الذرات ببعضها البعض، ويمكن استخدام الطاقة النووية لتوليد الكهرباء ولكن أولاً يجب إطلاق الطاقة، حيث يمكن إطلاق هذه الطاقة من الذرات بطريقتين وهما: الاندماج النووي والانشطار النووي.
تاريخ الطاقة النووية
تم استخدام الطاقة النووية لإنتاج الكهرباء منذ عقود، حيث قام إنريكو فيرمي بتجربة الانشطار النووي لأول مرة في عام 1934، ولم تتحقق فكرة استخدام الطاقة النووية لإنتاج الكهرباء حتى عام 1951، ولقد كانت أول محطة تنتج الكهرباء من خلال مفاعل نووي هي محطة موجودة بالقرب من أركو، بولاية أيداهو، الولايات المتحدة الأمريكية في ذلك العام، وفي السنوات التالية كانت عدة دول تستخدم الطاقة النووية لإنتاج الكهرباء.
أنواع الطاقة النووية
يوجد هناك طريقتان لإنتاج الطاقة النووية وهم: استخدام الانشطار والاندماج، ويمكن التحكم في تفاعلات الانشطار بسهولة أكبر من تفاعلات الاندماج، وهذا هو السبب في أن جميع محطات الطاقة النووية تستخدم التفاعلات الانشطارية لإنتاج الطاقة والكهرباء:
الانشطار النووي
في محطات الطاقة النووية إن الطريقة الأكثر استخداماً لإنتاج الطاقة هي من خلال استخدام الانشطار، حيث إن فكرة الانشطار هي تقسيم الذرات (عادة اليورانيوم) في مفاعل نووي، وعندما تنقسم الذرة يتم إطلاق النيوترونات، ومن ثم قد تصطدم النيوترونات بالذرات الأخرى وتبدأ سلسلة من التفاعلات، وينتج عن انقسام الذرات كميات كبيرة من الطاقة، وهذه الطاقة تحول الماء إلى بخار يدفع التوربينات، حيث تقوم التوربينات هذه بتدوير المولد، مما قد ينتج الكهرباء التي يتم تسخيرها في حياتنا اليومية.
الاندماج النووي
الاندماج النووي هو طريقة أخرى لإنتاج الطاقة، حيث تستخدم الشمس هذه العملية لإنتاج طاقتها، ولكن منذ عام 2009 لم يتم التحكم في الاندماج من قبل الإنسان ولم يتم استخدامه كوسيلة لإنتاج الكهرباء، ولا يزال استخدامه الأساسي هو فقط في إنتاج الأسلحة النووية، حيث يعمل الاندماج النووي على فكرة إجبار نواتين معاً من خلال ضغط شديد، وعندما تندمج النواتان يتم تكوين عنصر جديد ويتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة، وتؤدي هذه العملية أيضاً إلى إطلاق تفاعل تسلسلي يصعب التحكم فيه.
استخدامات الطاقة النووية
يوجد للطاقة النووية العديد من الاستخدامات، حيث أن بعض البلدان تستخدم هذه الطاقة في الغالب لإنتاج الكهرباء، ولكن أن الاستخدام الأكثر إحباطاً للطاقة النووية هو إنتاج الأسلحة، حيث تنتج ما يسمى بـ أسلحة الدمار الشامل، وهذه الأسلحة قادرة على التأثير على العديد من الأميال المربعة في ريف معين، وربما تكون أكثر الآثار المدمرة للأسلحة النووية هي كميات الإشعاع المنبعثة أثناء الانفجار، وفيما يلي بعض من استخدامات الطاقة النووية:
- استكشاف الفضاء: يمكن استخدام الطاقة النووية في أجهزة صغيرة جداً مثل البطاريات، وعند استكشاف الكواكب والفضاء يحتاج المرء إلى بطاريات طويلة الأمد وفعالة، وتم استخدام مصادر الطاقة المشعة لهذا الغرض منذ عام 1961.
- العلاج الطبي: توفر التقنيات النووية صوراً داخل جسم الإنسان ويمكن أن تساعد في علاج الأمراض، فعلى سبيل المثال سمحت الأبحاث النووية للأطباء بالتنبؤ بدقة بكمية الإشعاع المطلوبة لقتل الأورام السرطانية دون الإضرار بالخلايا السليمة، كما تعقم المستشفيات المعدات الطبية بأشعة جاما بأمان وبتكلفة زهيدة، وتشمل العناصر التي يتم تعقيمها بالإشعاع المحاقن وضمادات الحروق والقفازات الجراحية وصمامات القلب.
- الزراعة والغذاء: في أجزاء كثيرة من العالم قد يستخدم العمال الزراعيون الإشعاع الناتج من الطاقة النووية لمنع الحشرات الضارة من التكاثر، حيث إن تقليل أعداد الآفات يحمي المحاصيل بشكل كبير، مما قد يزود العالم بالمزيد من الغذاء، كما يقتل هذه الإشعاع البكتيريا والكائنات الحية الضارة الأخرى الموجودة في الطعام، لا سيما يعتبر الإشعاع هو الطريقة الوحيدة لقتل البكتيريا الموجودة في الأطعمة النيئة والمجمدة بشكل فعال.
- تحلية المياه: تشير الرابطة النووية العالمية إلى أن خُمس سكان العالم لا يحصلون على مياه شرب آمنة ومن المتوقع أن يزداد هذا العدد، ويمكن أن تلعب التكنولوجيا النووية هنا دوراً مهماً في التغلب على هذا التحدي، حيث أن تحلية المياه هي عبارة عن عملية إزالة الملح من المياه المالحة لجعل المياه صالحة للشرب، ومع ذلك فإن هذه العملية تتطلب الكثير من الطاقة، ويمكن لمرافق الطاقة النووية توفير كمية كبيرة من الطاقة التي تحتاجها محطات تحلية المياه لتوفير مياه الشرب العذبة.
