داخل مفاعل نووي
كيف يمكننا توليد الكهرباء بواسطة تفتيت الذرات؟
لم تُدرك قوة الانشطار النووي بالكامل سوى خلال الحرب العالمية الثانية، مع اختراع القنبلة الذرية المدمرة. إلا أنه بعد الحرب، عندما شهد العالم هذا الانبعاث المذهل للطاقة، تحوّل هذا الاهتمام إلى تسخير التفاعلات النووية كمصدر للطاقة. واليوم، تُستخدم الطاقة النووية لتشغيل كل أنواع الآلات، من الغواصات إلى المسابر الفضائية .وحتى بيوتنا تعمل بالطاقة النووية جزئيا، إذ يتم تزويد ما يقرب من 20 في المئة من الطاقة الكهربائية في المملكة المتحدة والولايات المتحدة من قبل المحطات النووية.
ومثل معظم الوسائل الأخرى لتوليد الكهرباء، تستخدم محطات الطاقة النووية الطاقة الحرارية لإنتاج البخار الذي يدير التوربينات. وتشبه هذه العملية كثيرا حرق الوقود الأحفوري، والتي تُعد حاليا الطريقة الرئيسية لإنتاج الكهرباء، لكنه لا يولد سوى جزء ضئيل من انبعاثات غازات الدفيئة.
ويمثل الوقود المستخدم في محطات توليد الطاقة النووية شكلا غير مستقر من اليورانيوم يُطلق طاقة حرارية عندما تنقسّم الذرة إلى نصفين. وفي بيئة محكومة مثل تلك التي توجد في محطات توليد الطاقة، يمكن جني هذه الحرارة لإنتاج الطاقة بكفاءة. ولا يزال لدى كثير من الناس مخاوف من الطاقة النووية بسبب النفايات المشعة الناتجة واحتمال وقوع حوادث مدمرة – مثل الكوارث التي وقعت في تشيرنوبيل في عام 1986 وفوكوشيما في عام 2011
ولكن التصاميم الحديثة لهذه المحطات تطبّق تدابير للسلامة لتقليل تعرض المواد الخارجية للجزيئات المشعة. كما تُطوَّر تقنيات جديدة لإعادة تدوير النفايات المشعة، مما دفع بعض كبار العلماء للتفكير الآن في الانشطار النووي باعتباره واحدا من أكثر طرق توليد الكهرباء اخضرارا.
تفسير الانشطار
تتألف الذرة من نواة تتشكل من نيوترونات وبروتونات، مع إلكترونات تدور حولها. وعندما تنقسم الذرات إلى جزأين أو أكثر ،نشير إلى ذلك بالانشطار.
في الانشطار النووي، تنقسم أنوية ذرات اليورانيوم عندما تتصادم بنيوترون حر. ويؤدي هذا إلى انقسام النواة وتشكّل ذرتين منفصلتين، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة ونيوترونات أخرى أثناء ذلك. وبعد ذلك، تصطدم هذه النيوترونات بذرات اليورانيوم الأخرى، مما تنتج منه سلسلة من التفاعلات. ويستمر إطلاق النيوترونات والطاقة حتى يُستنفد مصدر الوقود.
