الطاقة النووية :
وهي الطاقة التي تنشطر اثناء إنشطار او إندماج الأنوية الذرية أو هي الطاقة التي تتحرر عندما تتحول ذرات العنصر الكيميائي إلى ذرات عنصر اّخر..علما ان النواة هي أصغر الجسيمات التي يمكن ان يتفتت اليها أي جسم كان .
الاشعاع النووي ليس قاتلاً وإنما يتسبب في عاهات وتشوهات وإعاقات تصعب معالجتها. وتنتج من تأثير الإشعاع النووي على مكونات الخلايا الحية نتيجة تفاعلات لا علاقة لها بالتفاعلات الطبيعية في الخلية. وحجم الجرعة المؤثرة يختلف حسب نوعية الكائنات
النفايات النووية :
- وكمية النفايات المشعة نتيجة الانشطار النووي بمحطات إنتاج الكهرباء بالمفاعلات النووية محدودة مقارنة بكمية النفايات بالمحطات الحرارية التي تعمل بالطاقة الأحفورية كالنفط أو الفحم.
فالنفايات النووية تصل 3 ميليجرام لكل كيلو واط ساعة مقابل حوالي 700 جرام ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو واط ساعي بالمحطات الحرارية العادية لكن هذه الكمية الصغيرة جدا من الإشعاع النووي قد تكون قاتلة أو قد تتسبب في عاهات وتشوهات لا علاج لها. لهذا فإن جميع الدول التي تستخدم الطاقة النووية لإنتاج الطاقة الكهربائية تعمل على التخلص من تلك النفايات المشعة بدفنها في الطبقات الجيولوجية العميقة تحت سطح الأرض بعيدا عن الناس، وقد تستمر فاعلية الإشعاعات لقرون بل لآلاف السنين حتي يخمد هذا الإشعاع أو يصل إلى مستوى يعادل الإشعاع الطبيعي. لهذا يحاول العلماء حاليا ً توليد الطاقة النووية الاندماج النووي بدلا من الانشطار النووي عن طريق الذي تنشطر فيه ذرات اليورانيوم وتعطي بروتونات نيوترونات وجسيمات دقيقة، تـُحول حركتها إلى حرارة في ماء التبريد ومن بخاره المرتفع الضغط تـُولد الطاقة الكهربائية. ومشكلة توليد الكهرباء من المفاعلات النووية تتمثل في النفايات المشعة التي تسفر عن العملية. وهذه النفايات ضارة بالبشر وهذا ما جعل العلماء يسعون للحصول علي الطاقة عن طربق تقنبة الاندماج النووي التي تجري حاليا في الشمس والتي تسفر عن نفايات مشعة قليلة.
أن النفايات النووية لها طبيعة خاصة تتمثل في عدم اختفاء آثارها السلبية على البيئة وصحة الإنسان حتى مع دفنها في مسافات عميقة تحت سطح الأرض
تخصيب اليورانبوم :
اليورانيوم يوجد في الطبيعة على شكلين مرتبطين ببعضهما البعض ، وهما (يورانيوم 235) الانشطاري و (يورانيوم 238) ، والاختلاف بالطبع نسبة لاختلاف الكتل الذرية لهما .
(اليورانيوم 238) هو العنصر المتواجد بكثرة في الطبيعة حيث تبلغ نسبته 99.3% أما الآخر (العزيز جداً) وهو (اليورانيوم 235) والذي يشكل العنصر المهم والفعال والقابل للانشطار فهو أقل من واحد في المائة ،
وعليه يجب فصله وتجميعه في عملية يطلق عليها تخصيب اليورانيوم أو (إغناء الوقود الطبيعي) وهذه العملية تتم بأكثر من طريقة ،
وذلك عن طريق تحويل اليورانيوم إلى غازٍ ، ومن ثم يُدفع الغاز عبر مرشحات ذات مسامات دقيقة لأجل فصل عنصر (اليورانيوم 235) وتعتبر هذه العملية مثلاً بدائية ومكلفة ..
هناك أيضاً عملية الطرد المركزي (تستخدمها إيران) حيث يتم تدوير الغاز فتندفع الجزيئات الأثقل (يورانيوم 238) إلى الأطراف وتبقى(المرغوبة 235) وهي الأخف قريبة من المحور المركزي ..
كذلك يمكن الحصول على (وتجميع) عنصر(البلوتونيوم) وهو مادة انشطارية لا توجد في الطبيعة ولكنها تتأتى عن طريق قذف نوى (اليورانيوم 238)بالنيوترونات ..
وهناك طريقتان للحصول على الطاقة النووية الجبارة ، إما عن طريق (الانشطار) النووي أو عن طريق (الاندماج) النووي .
فإن الانشطار يتمثل في انقسام النواة إلى جزئين أو نواتين اصغر من النواة الأصل ، وهذا يتأتى عن طريق انشطار نواة اليورانيوم أو البلوتونيوم.
الجدير بالذكر أن إحدى القنبلتين الأمريكيتين اللتين ألقيتا على اليابان كانت من البلوتونيوم .
أما الاندماج فهو اتحاد نواتين مع بعضهما البعض ليكوّنا نواة أثقل . فباندماج نوى ذرتين من (الدوتريوم وهو نظير الهيدروجين الثقيل تُنتج نواة ذرة الهليوم) التي تعطينا كمية هائلة من الطاقة (القنبلة الهيدروجينية) .
الجدير بالذكر هو أنه عن طريق الاندماج تمكن الإنسان من صُنع القنبلة الهيدروجينية ولكنه لم يستطع حتى اليوم من صنع مفاعل اندماجي سلمي ! لأن هناك الكثير من الصعوبات والتعقيدات في هذا المجال .
وعليه يصبح دوماً (اليورانيوم) سيد الموقف بالنسبة للمفاعلات السلمية أو العسكرية .
إذن الوقود النووي الرئيسي المتعارف عليه اليوم سلمياً و عسكرياً هو (اليورانيوم) الذي ترجع أهميته بالطبع للحجم الكبير لذراته وصعوبة تماسكها وسهولة انشطار نواته ويحتاج إلى عمليات تركيز وإغناء وتخصيب..
ورجوعاً للانشطار والاندماج نقول أنه من كلى العمليتين نحصل على طاقة جبارة ، ولكن عملية الاندماج تحتاج لطاقة منذ البداية لإكمالها . أي بمعنى مبسط أننا نحتاج إلى قنبلة داخل قنبلة لإتمام عملية الاندماج .
فالقنبلةالهيدروجينية تحتاج لقنبلة نووية انشطارية أصغر بداخلها . هذا ويحدث الانشطار النووي في النوى الثقيلة (عدد ذري كبير)، في حين يحدث الاندماج النووي بين اقل النوى ثقلاً(عددذري صغير،
وأية قنبلة نووية يجب أن تحتوي على الكمية الكافية من الوقود النووي (الكتلة الحرجة) ، وذلك لضمان حصول التفاعل الانشطاري المتسلسل .
ولتقريب الفكرة للانشطار المتسلسل نقول أن النيوترونات التي سبق ذكرها و التي هي عديمة الشحنة الكهربائية ولا تُواجَه بأي تنافر مع النوى ، فهي تصدم نواة اليورانيوم القابلة للانشطار وتحولها إلى شقفتين متساويتين إضافة إلى نيوترونين أو ثلاثة ، وبدورها تصطدم هذه النيوترونات (المولودة) بنوى أخرى وتسبب انشطارها ،
وهكذا يبدأ التفاعل المتسلسل الذي نراه في صور التفجيرات النووية .
عمل المفاعل النووي العادي :
عند تشغيل المفاعل النووي، يقوم الوقود النووي بإنتاج النيوترونات وامتصاصها مع إطلاق الحرارة داخل الوقود، ومع احتراق الوقود النووي تتغير طبيعته تدريجياً، ويعتبر النيوترون جسيماً نووياً لايحمل شحنة كهربائية، ويمكن للنيوترون أن يتخلل المادة ليصطدم بالنويات الذرية، وعند حدوث كل تصادم فإن النيوترون إما أن يرتد في اتجاه وإما أن تقتنصه الذرة لتتكون نواة مركبة •
وتختلف عملية اقتناص النيوترونات باختلاف أنواع النويات، وتختلف نواة ذرة اليورانيوم الموجود في الطبيعة باختلاف نوع النظير، ويوجد لعنصر اليورانيوم نظيران يختلف كل منهما عن الآخر في عدد الجسيمات التي تضمها النواة، وتضم نواة النظير الأول 238 جسيماً وتبلغ نسبة توافره 99.3% من اليورانيوم الذي يتم العثور عليه في الطبيعة، بينما تضم نواة النظير الآخر 235 جسيماً وتبلغ نسبته ,7% وقد جعل وجود هذا النظير عملية إنشاء المفاعلات النووية أمراً ممكنا ..ً
عند اقتناص اليورانيوم 235 لأحد النيوترونات، فإن النواة المركبة الناتجة لليورانيوم 236 يمكن أن تظل سليمة، ولكن الاحتمال الأكبر يتمثل في انشطارها إلى نويّتين متماثلتي الكتلة تقريباً، وتنطلق نتيجة لهذه العملية نيوترونات سريعة الحركة، ولذلك يسمى اليورانيوم 235 مادة قابلة للانشطار، بينما ينتج عن اقتناص ذرة اليورانيوم 238 نواة أخرى مركبة لليورانيوم 239 وهذه النواة الناتجة غير قابلة للانشطار •
ونظراً لإمكان تحول اليورانيوم 238 إلى مادة انشطارية فإنه يعد عنصراً خصباً، وتلعب العناصر الانشطارية والخصبة أدواراً هامة في تشغيل المفاعلات النووية، حيث تحدث سلسلة من تفاعلات الانشطار النووي بصورة منتظمة، إذا ما أمكن لأحد النيوترونات الناتجة عن كل انشطار تنشيط عملية انشطار جديدة، وتؤدي هذه العملية إلى ترك نيوترون أو نيوترونين بصفة احتياطية مع كل عملية انشطار، ويحدث امتصاص متعمد لبعض النيوترونات الاحتياطية في المفاعل النووي داخل قضبان تحكم يتم إدخالها جزئياً في المهدىء، ويُفقد بعضها بشكل لايمكن تجنب حدوثه •
وتعمل بعض المفاعلات الحرارية بوقود من نظائر اليورانيوم الموجود في الطبيعة، ولكن معظم المفاعلات تعمل بوقود من اليورانيوم بعد فصل نظائره عن بعضها، ويتيح استخدام اليورانيوم المركز الذي يحتوي على نسبة 2 -4 % من اليورانيوم235 حرية أكبر عند تصميم المفاعل، وعند التطبيق العملي تكون نسبة عدد نويات البلوتونيوم 239 إلى عدد نويات اليورانيوم 235 في المفاعل الحراري أقل من واحد •
وإذا ماكان البلوتونيوم الناتج مطلوباً لصنع قنابل نووية يتم طرد الوقود في مرحلة مبكرة، أو يتم تركه المفاعل فترة تتراوح بين 3-5 سنوات يحترق خلالها جزء من البلوتونيوم 239 بفعل عمليات الانشطار، ويتحول بعضه إلى نظائر أعلى مثل البلوتونيوم 242/241/240 ولا يُعد قابلاً للانشطار منها سوى البلوتونيوم 241 •
المفاعل المولِّد السريع :
أجرى المختصون دراسات تهدف إلى تحسين طريقة الانتفاع بالوقود النووي، ولتحقيق ذلك اتجهت الدراسات في اتجاهين: الأول إحلال الثوريوم الذي يوجد منه في الطبيعة نظير واحد هو الثوريوم 232 بدلاً من اليورانيوم 238 كمادة خصبة،
ويترتب على ذلك إنتاج اليورانيوم 232 كمادة انشطارية، وتتلاءم خواص هذه النواة بشكل أفضل مع ظروف تشغيل المفاعل الحراري عن خواص البلوتونيوم 239 •
وقد يساعد استخدام الثوريوم على رفع نسبة المحترق من كميته الموضوعة في المفاعل، الاتجاه الثاني للدراسات هو التوصل إلى المفاعل المولد السريع الذي يعتمد في تشغيله على استخدام نظائر البلوتونيوم كمادة انشطارية واليورانيوم 238 كمادة خصبة دون استخدام مهدىء، وبالتشغيل بنيوترونات سريعة تتحسن خواص البلوتونيوم كثيراً، وتنخفض قابليته للتحول إلى نظائر غير قابلة للانشطار، وبذلك يمكن تحول أكثر من نواة واحدة من نويات اليورانيوم إلى بلوتونيوم 239 لكل نواة بلوتونيوم تم انشطارها •
ويعمل المفاعل النووي السريع عبر انفصال نواة الذرة الموجبة، وخلال عملية الانشطار النووي ينفصل جزآ النواة حتى تتوقف فعالية قوة التجاذب المرتبطة بطاقة الربط، عندئذ يندفع كل من نصفي النواة الذي يحمل نصف الشحنة بعيداً عن الآخر بسرعة رهيبة بفعل التنافر الكهروستاتيكي، ويأخذ الجزء الأعظم من الطاقة التي انطلقت في عملية الانشطار صورة طاقة حركة لنواتج الانشطار، ومع بلوغ هذه النواتج حالة السكون وسط الوقود المحيط تتوزع الطاقة وتظهر على هيئة حرارة،
ويتعاظم مقدار الحرارة الناتجة مع مرور نواتج الانشطار بعمليات تحول أخرى يصحبها نشاط إشعاعي ويقترب عدد أنواع هذه النواتج من ذرة لعناصر مختلفة •
هناك أنواع كثيرة أخرى من المفاعلات النووية منها :
مفاعل سيزر
تمكن كلوديو فيلبون العالم النووي ومدير مركز الطاقة المتطورة في جامعة ميريلاند الأمريكية من ابتكار وتصميم مفاعل سيزر المتطور لإنتاج الكهرباء دون التسبب في أي تلوث نووي، أو انتشار الإشعاعات النووية.
عكس المفاعلات النووية التقليدية التي تدار بأذرع وقود اليورانيوم 238 المزود بحوالي 4% من اليورانيوم 235.
وعند اصطدام النيوترون بذرة اليورانيوم 235، تنشطر إلى نويات وتنطلق كمية من الطاقة في شكل حرارة ومزيد من النيوترينات التي تصطدم بالذرات الأخرى. ويتحكم «الوسيط» بإدخاله بين قضبان الوقود ليبطأ بعض النيوترينات لتتحرك ببطء بدرجة كافية بحيث تعمل . لكن بعد عامين أو ثلاثة من تشغيل المفاعل،
تصبح ذرات اليورانيوم 235 الباقية غير كافية فتظهر الحاجة إلى قضبان وقود جديدة.
لكن مفاعل سيزر يعتمد على انشطار ذرات اليورانيوم 238 داخل قضبان الوقود بواسطة نيوترونات تتحرك بسرعة مناسبة نتيجة وجود البخار كوسيط في المفاعل،
بالتحكم في كثافته بدقة، لإبطاء مرور النيوترينات للحصول على الانشطار المطلوب من ذرة اليورانيوم 238. وحدوث تفاعل نووي مصحوبا بانطلاق الطاقة وانطلاق مزيد من النيوترينات، التي تصطدم بدورها بذرة أخرى من اليورانيوم وهكذا. والمفاعل سيزر يمكن تشغيله لعقود دون الحاجة إلى إعادة تزويده بالوقود.
.
مفاعل البحوث :
هناك مفاعلات البحوث وهي أبسط من مفاعلات الطاقة وتعمل في درجات حرارة ووقود أقل من اليورانيوم عالي التخصيب (20% من U235،) على الرغم من أن بعضاً من المفاعلات البحثية الأقدم تستخدم 93% من U235. وكمفاعلات الطاقة يحتاج قلب مفاعل البحث للتبريد، ومهدئ من الماء الثقيل أو بالجرافيت لتهدئة النترونات وتعزيز الانشطار.و معظم مفاعلات البحث تحتاج أيضاً إلى عاكس من الجرافيت أو البيريليوم لتخفيض فقدان النترونات من قلب المفاعل. ومفاعلات البحث تستخدم للبحث والتدريب واختبار المواد أو إنتاج النظائر المشعة من أجل الاستخدام الطبي والصناعي. وهذه المفاعلات أصغر من مفاعلات الطاقة. ويوجد 283 من هذه المفاعلات تعمل في 56 دولة. كمصدر للنترونات من أجل البحث العلمي
وهي الطاقة التي تنشطر اثناء إنشطار او إندماج الأنوية الذرية أو هي الطاقة التي تتحرر عندما تتحول ذرات العنصر الكيميائي إلى ذرات عنصر اّخر..علما ان النواة هي أصغر الجسيمات التي يمكن ان يتفتت اليها أي جسم كان .
الاشعاع النووي ليس قاتلاً وإنما يتسبب في عاهات وتشوهات وإعاقات تصعب معالجتها. وتنتج من تأثير الإشعاع النووي على مكونات الخلايا الحية نتيجة تفاعلات لا علاقة لها بالتفاعلات الطبيعية في الخلية. وحجم الجرعة المؤثرة يختلف حسب نوعية الكائنات
النفايات النووية :
- وكمية النفايات المشعة نتيجة الانشطار النووي بمحطات إنتاج الكهرباء بالمفاعلات النووية محدودة مقارنة بكمية النفايات بالمحطات الحرارية التي تعمل بالطاقة الأحفورية كالنفط أو الفحم.
فالنفايات النووية تصل 3 ميليجرام لكل كيلو واط ساعة مقابل حوالي 700 جرام ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو واط ساعي بالمحطات الحرارية العادية لكن هذه الكمية الصغيرة جدا من الإشعاع النووي قد تكون قاتلة أو قد تتسبب في عاهات وتشوهات لا علاج لها. لهذا فإن جميع الدول التي تستخدم الطاقة النووية لإنتاج الطاقة الكهربائية تعمل على التخلص من تلك النفايات المشعة بدفنها في الطبقات الجيولوجية العميقة تحت سطح الأرض بعيدا عن الناس، وقد تستمر فاعلية الإشعاعات لقرون بل لآلاف السنين حتي يخمد هذا الإشعاع أو يصل إلى مستوى يعادل الإشعاع الطبيعي. لهذا يحاول العلماء حاليا ً توليد الطاقة النووية الاندماج النووي بدلا من الانشطار النووي عن طريق الذي تنشطر فيه ذرات اليورانيوم وتعطي بروتونات نيوترونات وجسيمات دقيقة، تـُحول حركتها إلى حرارة في ماء التبريد ومن بخاره المرتفع الضغط تـُولد الطاقة الكهربائية. ومشكلة توليد الكهرباء من المفاعلات النووية تتمثل في النفايات المشعة التي تسفر عن العملية. وهذه النفايات ضارة بالبشر وهذا ما جعل العلماء يسعون للحصول علي الطاقة عن طربق تقنبة الاندماج النووي التي تجري حاليا في الشمس والتي تسفر عن نفايات مشعة قليلة.
أن النفايات النووية لها طبيعة خاصة تتمثل في عدم اختفاء آثارها السلبية على البيئة وصحة الإنسان حتى مع دفنها في مسافات عميقة تحت سطح الأرض
تخصيب اليورانبوم :
اليورانيوم يوجد في الطبيعة على شكلين مرتبطين ببعضهما البعض ، وهما (يورانيوم 235) الانشطاري و (يورانيوم 238) ، والاختلاف بالطبع نسبة لاختلاف الكتل الذرية لهما .
(اليورانيوم 238) هو العنصر المتواجد بكثرة في الطبيعة حيث تبلغ نسبته 99.3% أما الآخر (العزيز جداً) وهو (اليورانيوم 235) والذي يشكل العنصر المهم والفعال والقابل للانشطار فهو أقل من واحد في المائة ،
وعليه يجب فصله وتجميعه في عملية يطلق عليها تخصيب اليورانيوم أو (إغناء الوقود الطبيعي) وهذه العملية تتم بأكثر من طريقة ،
وذلك عن طريق تحويل اليورانيوم إلى غازٍ ، ومن ثم يُدفع الغاز عبر مرشحات ذات مسامات دقيقة لأجل فصل عنصر (اليورانيوم 235) وتعتبر هذه العملية مثلاً بدائية ومكلفة ..
هناك أيضاً عملية الطرد المركزي (تستخدمها إيران) حيث يتم تدوير الغاز فتندفع الجزيئات الأثقل (يورانيوم 238) إلى الأطراف وتبقى(المرغوبة 235) وهي الأخف قريبة من المحور المركزي ..
كذلك يمكن الحصول على (وتجميع) عنصر(البلوتونيوم) وهو مادة انشطارية لا توجد في الطبيعة ولكنها تتأتى عن طريق قذف نوى (اليورانيوم 238)بالنيوترونات ..
وهناك طريقتان للحصول على الطاقة النووية الجبارة ، إما عن طريق (الانشطار) النووي أو عن طريق (الاندماج) النووي .
فإن الانشطار يتمثل في انقسام النواة إلى جزئين أو نواتين اصغر من النواة الأصل ، وهذا يتأتى عن طريق انشطار نواة اليورانيوم أو البلوتونيوم.
الجدير بالذكر أن إحدى القنبلتين الأمريكيتين اللتين ألقيتا على اليابان كانت من البلوتونيوم .
أما الاندماج فهو اتحاد نواتين مع بعضهما البعض ليكوّنا نواة أثقل . فباندماج نوى ذرتين من (الدوتريوم وهو نظير الهيدروجين الثقيل تُنتج نواة ذرة الهليوم) التي تعطينا كمية هائلة من الطاقة (القنبلة الهيدروجينية) .
الجدير بالذكر هو أنه عن طريق الاندماج تمكن الإنسان من صُنع القنبلة الهيدروجينية ولكنه لم يستطع حتى اليوم من صنع مفاعل اندماجي سلمي ! لأن هناك الكثير من الصعوبات والتعقيدات في هذا المجال .
وعليه يصبح دوماً (اليورانيوم) سيد الموقف بالنسبة للمفاعلات السلمية أو العسكرية .
إذن الوقود النووي الرئيسي المتعارف عليه اليوم سلمياً و عسكرياً هو (اليورانيوم) الذي ترجع أهميته بالطبع للحجم الكبير لذراته وصعوبة تماسكها وسهولة انشطار نواته ويحتاج إلى عمليات تركيز وإغناء وتخصيب..
ورجوعاً للانشطار والاندماج نقول أنه من كلى العمليتين نحصل على طاقة جبارة ، ولكن عملية الاندماج تحتاج لطاقة منذ البداية لإكمالها . أي بمعنى مبسط أننا نحتاج إلى قنبلة داخل قنبلة لإتمام عملية الاندماج .
فالقنبلةالهيدروجينية تحتاج لقنبلة نووية انشطارية أصغر بداخلها . هذا ويحدث الانشطار النووي في النوى الثقيلة (عدد ذري كبير)، في حين يحدث الاندماج النووي بين اقل النوى ثقلاً(عددذري صغير،
وأية قنبلة نووية يجب أن تحتوي على الكمية الكافية من الوقود النووي (الكتلة الحرجة) ، وذلك لضمان حصول التفاعل الانشطاري المتسلسل .
ولتقريب الفكرة للانشطار المتسلسل نقول أن النيوترونات التي سبق ذكرها و التي هي عديمة الشحنة الكهربائية ولا تُواجَه بأي تنافر مع النوى ، فهي تصدم نواة اليورانيوم القابلة للانشطار وتحولها إلى شقفتين متساويتين إضافة إلى نيوترونين أو ثلاثة ، وبدورها تصطدم هذه النيوترونات (المولودة) بنوى أخرى وتسبب انشطارها ،
وهكذا يبدأ التفاعل المتسلسل الذي نراه في صور التفجيرات النووية .
عمل المفاعل النووي العادي :
عند تشغيل المفاعل النووي، يقوم الوقود النووي بإنتاج النيوترونات وامتصاصها مع إطلاق الحرارة داخل الوقود، ومع احتراق الوقود النووي تتغير طبيعته تدريجياً، ويعتبر النيوترون جسيماً نووياً لايحمل شحنة كهربائية، ويمكن للنيوترون أن يتخلل المادة ليصطدم بالنويات الذرية، وعند حدوث كل تصادم فإن النيوترون إما أن يرتد في اتجاه وإما أن تقتنصه الذرة لتتكون نواة مركبة •
وتختلف عملية اقتناص النيوترونات باختلاف أنواع النويات، وتختلف نواة ذرة اليورانيوم الموجود في الطبيعة باختلاف نوع النظير، ويوجد لعنصر اليورانيوم نظيران يختلف كل منهما عن الآخر في عدد الجسيمات التي تضمها النواة، وتضم نواة النظير الأول 238 جسيماً وتبلغ نسبة توافره 99.3% من اليورانيوم الذي يتم العثور عليه في الطبيعة، بينما تضم نواة النظير الآخر 235 جسيماً وتبلغ نسبته ,7% وقد جعل وجود هذا النظير عملية إنشاء المفاعلات النووية أمراً ممكنا ..ً
عند اقتناص اليورانيوم 235 لأحد النيوترونات، فإن النواة المركبة الناتجة لليورانيوم 236 يمكن أن تظل سليمة، ولكن الاحتمال الأكبر يتمثل في انشطارها إلى نويّتين متماثلتي الكتلة تقريباً، وتنطلق نتيجة لهذه العملية نيوترونات سريعة الحركة، ولذلك يسمى اليورانيوم 235 مادة قابلة للانشطار، بينما ينتج عن اقتناص ذرة اليورانيوم 238 نواة أخرى مركبة لليورانيوم 239 وهذه النواة الناتجة غير قابلة للانشطار •
ونظراً لإمكان تحول اليورانيوم 238 إلى مادة انشطارية فإنه يعد عنصراً خصباً، وتلعب العناصر الانشطارية والخصبة أدواراً هامة في تشغيل المفاعلات النووية، حيث تحدث سلسلة من تفاعلات الانشطار النووي بصورة منتظمة، إذا ما أمكن لأحد النيوترونات الناتجة عن كل انشطار تنشيط عملية انشطار جديدة، وتؤدي هذه العملية إلى ترك نيوترون أو نيوترونين بصفة احتياطية مع كل عملية انشطار، ويحدث امتصاص متعمد لبعض النيوترونات الاحتياطية في المفاعل النووي داخل قضبان تحكم يتم إدخالها جزئياً في المهدىء، ويُفقد بعضها بشكل لايمكن تجنب حدوثه •
وتعمل بعض المفاعلات الحرارية بوقود من نظائر اليورانيوم الموجود في الطبيعة، ولكن معظم المفاعلات تعمل بوقود من اليورانيوم بعد فصل نظائره عن بعضها، ويتيح استخدام اليورانيوم المركز الذي يحتوي على نسبة 2 -4 % من اليورانيوم235 حرية أكبر عند تصميم المفاعل، وعند التطبيق العملي تكون نسبة عدد نويات البلوتونيوم 239 إلى عدد نويات اليورانيوم 235 في المفاعل الحراري أقل من واحد •
وإذا ماكان البلوتونيوم الناتج مطلوباً لصنع قنابل نووية يتم طرد الوقود في مرحلة مبكرة، أو يتم تركه المفاعل فترة تتراوح بين 3-5 سنوات يحترق خلالها جزء من البلوتونيوم 239 بفعل عمليات الانشطار، ويتحول بعضه إلى نظائر أعلى مثل البلوتونيوم 242/241/240 ولا يُعد قابلاً للانشطار منها سوى البلوتونيوم 241 •
المفاعل المولِّد السريع :
أجرى المختصون دراسات تهدف إلى تحسين طريقة الانتفاع بالوقود النووي، ولتحقيق ذلك اتجهت الدراسات في اتجاهين: الأول إحلال الثوريوم الذي يوجد منه في الطبيعة نظير واحد هو الثوريوم 232 بدلاً من اليورانيوم 238 كمادة خصبة،
ويترتب على ذلك إنتاج اليورانيوم 232 كمادة انشطارية، وتتلاءم خواص هذه النواة بشكل أفضل مع ظروف تشغيل المفاعل الحراري عن خواص البلوتونيوم 239 •
وقد يساعد استخدام الثوريوم على رفع نسبة المحترق من كميته الموضوعة في المفاعل، الاتجاه الثاني للدراسات هو التوصل إلى المفاعل المولد السريع الذي يعتمد في تشغيله على استخدام نظائر البلوتونيوم كمادة انشطارية واليورانيوم 238 كمادة خصبة دون استخدام مهدىء، وبالتشغيل بنيوترونات سريعة تتحسن خواص البلوتونيوم كثيراً، وتنخفض قابليته للتحول إلى نظائر غير قابلة للانشطار، وبذلك يمكن تحول أكثر من نواة واحدة من نويات اليورانيوم إلى بلوتونيوم 239 لكل نواة بلوتونيوم تم انشطارها •
ويعمل المفاعل النووي السريع عبر انفصال نواة الذرة الموجبة، وخلال عملية الانشطار النووي ينفصل جزآ النواة حتى تتوقف فعالية قوة التجاذب المرتبطة بطاقة الربط، عندئذ يندفع كل من نصفي النواة الذي يحمل نصف الشحنة بعيداً عن الآخر بسرعة رهيبة بفعل التنافر الكهروستاتيكي، ويأخذ الجزء الأعظم من الطاقة التي انطلقت في عملية الانشطار صورة طاقة حركة لنواتج الانشطار، ومع بلوغ هذه النواتج حالة السكون وسط الوقود المحيط تتوزع الطاقة وتظهر على هيئة حرارة،
ويتعاظم مقدار الحرارة الناتجة مع مرور نواتج الانشطار بعمليات تحول أخرى يصحبها نشاط إشعاعي ويقترب عدد أنواع هذه النواتج من ذرة لعناصر مختلفة •
هناك أنواع كثيرة أخرى من المفاعلات النووية منها :
مفاعل سيزر
تمكن كلوديو فيلبون العالم النووي ومدير مركز الطاقة المتطورة في جامعة ميريلاند الأمريكية من ابتكار وتصميم مفاعل سيزر المتطور لإنتاج الكهرباء دون التسبب في أي تلوث نووي، أو انتشار الإشعاعات النووية.
عكس المفاعلات النووية التقليدية التي تدار بأذرع وقود اليورانيوم 238 المزود بحوالي 4% من اليورانيوم 235.
وعند اصطدام النيوترون بذرة اليورانيوم 235، تنشطر إلى نويات وتنطلق كمية من الطاقة في شكل حرارة ومزيد من النيوترينات التي تصطدم بالذرات الأخرى. ويتحكم «الوسيط» بإدخاله بين قضبان الوقود ليبطأ بعض النيوترينات لتتحرك ببطء بدرجة كافية بحيث تعمل . لكن بعد عامين أو ثلاثة من تشغيل المفاعل،
تصبح ذرات اليورانيوم 235 الباقية غير كافية فتظهر الحاجة إلى قضبان وقود جديدة.
لكن مفاعل سيزر يعتمد على انشطار ذرات اليورانيوم 238 داخل قضبان الوقود بواسطة نيوترونات تتحرك بسرعة مناسبة نتيجة وجود البخار كوسيط في المفاعل،
بالتحكم في كثافته بدقة، لإبطاء مرور النيوترينات للحصول على الانشطار المطلوب من ذرة اليورانيوم 238. وحدوث تفاعل نووي مصحوبا بانطلاق الطاقة وانطلاق مزيد من النيوترينات، التي تصطدم بدورها بذرة أخرى من اليورانيوم وهكذا. والمفاعل سيزر يمكن تشغيله لعقود دون الحاجة إلى إعادة تزويده بالوقود.
.
مفاعل البحوث :
هناك مفاعلات البحوث وهي أبسط من مفاعلات الطاقة وتعمل في درجات حرارة ووقود أقل من اليورانيوم عالي التخصيب (20% من U235،) على الرغم من أن بعضاً من المفاعلات البحثية الأقدم تستخدم 93% من U235. وكمفاعلات الطاقة يحتاج قلب مفاعل البحث للتبريد، ومهدئ من الماء الثقيل أو بالجرافيت لتهدئة النترونات وتعزيز الانشطار.و معظم مفاعلات البحث تحتاج أيضاً إلى عاكس من الجرافيت أو البيريليوم لتخفيض فقدان النترونات من قلب المفاعل. ومفاعلات البحث تستخدم للبحث والتدريب واختبار المواد أو إنتاج النظائر المشعة من أجل الاستخدام الطبي والصناعي. وهذه المفاعلات أصغر من مفاعلات الطاقة. ويوجد 283 من هذه المفاعلات تعمل في 56 دولة. كمصدر للنترونات من أجل البحث العلمي
» علاج تساقط الشعر2
» ........عبرة........
» رياضة المشي تغذي الدماغ.
» مفاجأه..
» اكتشاف كوكب يتوافر فيه الماس كالتراب على الأرض
» Insatiable
» بسرعة ادحلو على المنتدى أحلى مسابقة
» موقع للجلب معلومات عن اي شخص
» مسجات حركشة
» مفاهيم خاصة عند البنات..في المدارس