اقرأ في هذا المقال
بشكل عام تعتبر الطاقة النووية هي أكبر مصدر للهواء النظيف والكهرباء الخالية من الكربون بالإضافة إلى أنها لا تنتج أي غازات دفيئة في بعض دول العالم، وباعتبارها جزءاً لا يتجزأ من مزيج الطاقة فإن الطاقة النووية هي مصدر طاقة آمن يمكن للأمة الاعتماد عليها، حيث تولد محطات الطاقة النووية الكهرباء دون انقطاع لفترات طويلة (تصل إلى 24 شهراً)، وهي تساعد في توفير المستوى الضروري من طاقة الحمل الأساسي لتشغيل شبكة نقل الكهرباء، كما أن محطات الطاقة النووية هي عنصر أساسي في استقرار شبكة الكهرباء في بلدنا.
ما هي الطاقة النووية؟
هي عبارة عن الطاقة التي تأتي عادةً من داخل (لب) نواة الذرة، حيث أن الروابط التي تكون موجودة داخل الذرة تربط الذرات ببعضها بعضاً، وهي تحتوي على كمية هائلة من الطاقة، ويجب إطلاق هذه الطاقة لتوليد الكهرباء، وقد يمكن تحرير هذه الطاقة بطريقتين وهما: الانشطار النووي والاندماج النووي.
كيفية توليد الطاقة النووية
يتم توليد الطاقة النووية داخل مصنع يسمى مفاعل نووي، ومصدر الطاقة هو الحرارة الناتجة عن تفاعل تسلسلي انشطاري من خلال عنصر اليورانيوم والبلوتونيوم، حيث ينتج عن انشطار هذه الذرات الكبيرة معاً تكوين ذرات جديدة أصغر كمنتجات ثانوية وإشعاع والمزيد من النيوترونات، وتعمل هذه النيوترونات عادةً على ضرب ذرات يورانيوم أو بلوتونيوم أخرى، مما قد يؤدي إلى تفاعل متسلسل.
ويتم التحكم في التفاعل المتسلسل بواسطة وسيطات نيوترونية، والتي قد تختلف حسب تصميم وهيكل المفاعل النووي، حيث يمكن أن يكون هذا هو أي شيء من قضبان الجرافيت إلى المياه البسيطة، وبمجرد إطلاق الحرارة ينتج المفاعل النووي الكهرباء بالطريقة نفسها تماماً مثل أي محطة طاقة حرارية أخرى، وتعمل الحرارة على تحويل الماء إلى بخار، ويعمل هذه البخار على تحريك التوربين الذي يولد الطاقة الكهربائية.
ولكن وقوع حادث نووي على سبيل المثال قد يؤدي إلى فقدان السيطرة على تفاعل سلسلة الانشطار، والذي سيكون شديد الخطورة، حيث يكمن الخطر في أن الحرارة الناتجة ستفوق قدرة مبرد المفاعل على التأقلم، مما قد يسمح للتفاعل النووي بالانتشار في البرية، وقد يتسبب هذا في فشل النظام، والذي يمكن أن يؤدي إلى إطلاق النشاط الإشعاعي في البيئة.
كيفية نقل الطاقة النووية من المحطات إلى العملاء؟
تشترك محطات الطاقة النووية في العديد من الميزات مع منشآت الطاقة الكهربائية التقليدية، والفرق الرئيسي هي أنها قد تنتج الطاقة بالمواد المشعة بدلاً من الوقود التقليدي، وعادةً ما تحمل الطاقة النووية نفس شبكة الطاقة التجارية من محطات الطاقة النووية والوقود الأحفوري، وعندما تنتهي المحطات من إنتاج الكهرباء فهي تعمل على نقل سلسلة من خطوط توزيع الطاقة من المصادر إلى المستخدمين النهائيين بما في ذلك: المنازل والعملاء التجاريين وبعض الصناعات والحكومات.
– تتبع ما يلي لمعرفة كيفية إنتاج ونقل الكهرباء من محطات الطاقة النووية:
- التفاعل النووي والحرارة: ينتج المفاعل النووي كميات كبيرة جداً من الحرارة من خلال التحلل الإشعاعي المتحكم به لعناصر مثل: اليورانيوم والبلوتونيوم، حيث تنبعث منها إشعاعات على شكل نيوترونات وجزيئات ألفا وبيتا وأشعة جاما، وتصبح أكثر استقراراً في هذه العملية، كما أنها تصبح شديدة الحرارة، وفي المفاعل النووي قد تُستخدم الحرارة كبديل لحرق الفحم أو الغاز الطبيعي، كما تستخدم كل من محطات الوقود الأحفوري والطاقة النووية الحرارة لغلي الماء وتوليد البخار.
- مولد البخار: تحمل الأنابيب بخاراً عالي الضغط من المفاعل النووي إلى التوربينات التي تعمل بالبخار، ويدفع هذا البخار شفرات التوربين، مما قد يتسبب في دوران عمود التوربينات بسرعة كبيرة، ثم يتم تحويل المولد الذي ينتج الكهرباء، ويتكثف البخار في الماء والذي يتم إعادة تدويره مرة أخرى إلى المفاعل ليصبح بخاراً مرة أخرى، وقد تحتوي محطات الطاقة النووية النموذجية على العديد من التوربينات والمولدات التي تعمل معاً جنباً إلى جنب.
- محول تصعيد وخطوط الجهد العالي: يستخدم جهاز يسمى (المحول) مبادئ الحث الكهرومغناطيسي لربط دائرتين للتيار المتردد معاً، وبالإضافة إلى ذلك يمكن للمحول أن يزيد أو ينقص جهد التيار المتردد عند مدخلاته، وتستخدم المرافق خطوط الجهد العالي لنقل الكهرباء لمسافات طويلة بكفاءة، لذلك فهي تستخدم محولات تصعيد بالقرب من محطة الطاقة لزيادة إنتاج المولد، كما تم ضبط جهد مخرج المحول ليتناسب مع قدرة خطوط الطاقة المحلية عالية التوتر (من 230.000 إلى 765.000 فولت).
- محولات التنحي والتوزيع: عند وصول الكهرباء الى شركات الطاقة فإنها تعمل على نقل الكهرباء بجهد عالٍ لتقليل فقد الطاقة، ولكن الجهد العالي ليس مفيداً أو آمناً لمعظم العملاء، حيث ترتبط بعض خطوط الجهد العالي بمحطات فرعية بها محولات تنحي وتعمل على تقليل الجهد الكهربائي للمستخدمين التجاريين والصناعيين، وبمجرد وصول خطوط الطاقة إلى مستوى الأحياء يتم تقليل الفولتية بشكل أكبر للاستخدام المنزلي.
