اوضحت الدراسات ان طاقة الفحم ستنضب عام 2330م والبترول عام 2050م والغاز الطبيعى 2100م كما سوف يستنزف وقود اليورانيوم 235عام 2200م واليورانيوم 238عام 2400م (وهو الوقود التى تعتمد عليه المحطات الانشطارية) .
منذ حرب اكتوبر 1973 بدأت الدول الصناعية المتقدمة فى البحث عن بديل للبترول كمصدر للطاقة حتى لا تقع فىالمستقبل القريب او البعيد تحت رحمة الدول المنتجة للبترول . كما ان عدد السكان فى العالم يصل حاليا الى نحو 5000مليون نسمة وهم يستهلكون الطاقة فى المتوسط بمعدل 2كيلو وات فى الساعة للفرد الواحد واذا وصل معدل استهلاك الفرد عاليما الى 3كيلووات فى الساعة حتى نهاية هذا القرن .
ومع زيادة السكان فان مصادر الطاقة التقليدية لا تفى بتلك الاحتياجات حيث ان البترول الذى نعتمد عليه اعتمادا كبيرا فى هذه المرحلة هو فى طريقة الى النضوب على المستوى العالمى فى بعض عشرات من السنين وان كان بعض انواع الوقود الحفرى الاخرى (مثل الفحم) ما زالت ارصدتها تكفى لفترات اطول كثيرا اى ان مواردنا الحالية من الطاقة باستخدام المصادر التقليدية هى موارد محدودة وبعضها اخذ فى التناقص متجه الى النصوب وهى على اى حال موارد لا تفى فى المستقبل القريب بتلبية حاجاتنا المتزايدة من الطاقة اللازمة والضرورية لمشروعاتنا وخططنا فى التنمية الانتاجية والحضارية بوجه عام .
والمشكلة ليست فى مصادر الطاقة ذاتها بقدر ما هى فى قصور تكنولوجيا المتاحة لحسن تويع هذه المصادر والافادةمنها وكذلك فى قصور عنصرى التميل والزمن الضرورين لاحلال بدائل لمصادر الطاقة بهدف تفادى مواجهة ازمة فى مصادرها قد يكون لها ابعد الاثار الاقتصادية والاجتماعية والسياسية . كما أن أسلوب تماعلنا مع الطاقة يعد عاملا أساسيا من العوامل الفغالة فى مجال الطاقة فهناك فى الحقيقة قد كبير من الطاقة نفقده مرة عند الإنتاج وأخرى عن الاستهلاك ولا شك ان للبحث العلمى دورا جوهريا فى ترشيد عمليات الانتاج لرفع كفاءة هذه العمليات وتقليص حجم الفاقد عند انتاجها سواء بسبب تقادم اجهزتها او تدنى نظام ادارتها .
أما الفاقد عند الاستهلاك فيعود اساسا الى سببين هما :
- تقادم الاجهزة المستخدمة وتدنى كفاءتها .
- سلوكيات الافراد وهى فى الاساس مشكلة تربية واخلاق وعن طريق الادارة والتعليم والتوعيةوالقانون يمكنها مجتمعة ان تسهم الى حد كبير فى الحد من مشكلة فاقد الطاقة .
أما عن دور البحث العلمى فى ترشيد استهلاك الطاقة فان هذا الدوي يمكن ان يحدث فى مجالات عديدة منها :
- تعميم استخدام الطاقة الشمسية والبيوجاز وغيرها
- استخداث اجهزة متطورة تكنولوجية للاستخدام المنزلى والفردى فى المصانع تكون اقل استهلاكا للطاقة
- ترشيد استخدام السيارات وغيرها من وسائل النقل بحيث تكون اقل استهلاكا للطاقة
- مواصلة البحوث الهادفة الى تحسين فاعلية الوقود فى وسائل النقل
- اعادة استخدام زيوت التشجيم
- ترشيد استخدام الطاقة فى الريف المصرى .
فمن حيث استخدام الطاقة الشمسية :
فالمصدر هنا متاح ومستمر بطاقات كبيرة الا ان المشكلة تكمن فى انتشار هذه الطاقة بكثافة ضئيلة ولامكن استغلالها فان هناك صعوبات تكنولوجية بالاضافة الى التكلفة العالية لانتاج الطاقة الكهربية سواء عن طريق اعداد ضخمة من الخلايا الضوئية او عن طريق مساحات كبرة من المرايا العاكسة التى تتابع حركة الشمس لتعكس اشعتها على القلابان لانتاج البخار وهناك مصادر اخرى طبيعية للطاقة مثل طاقة الماء وطاقة الرياح والطاقة من المحيطات وبالنسبة لاستخدام البيوجاز لتوفير الطاقة فيمكن استخدامه خاصة فى الريف وقد سبق الحديث عنه وانتاج هذا الغاز (البيوجاز) من المخلفات الزراعية والحيوانية يوازى حوالى 900ألف طن كيروسين ويمكن ان يغطى حوالى 25% من جملة استهلاك الطاقة فى الريف المصرى .
ومن حيث ترشيد استهلاك وسائل النقل وغيرها للطاقة :
فقد تم استخدام جهاز جديد فى بريطانيا سمى " سوبر باور " أو القوة الخارقة يقومبتوفير استهلاك الوقود بأنواعه المختلفة (سواء الديزل أو البنزين) فى مختلف أنواع المحركات (سواء محركات السيارات و الاتوبيسات او محركات الاجهزة والآلات) وذلك بنسبة تتراوح ما بين 10 – 17% وفى نفس الوقت يقلل هذا الجهاز من الملوثات التى تنطلق من عوادم السيارات بنسبة تثل الى 60% مما يؤدى الى خفض نسبة التلوث فى الجو بصورة مباشرة خاصة فى المدن الكبرى والجهاز الجديد ببساطة عبارة عن اسطوانة يختلف حجمها باختلاف السعة للترية للمحرك (حيث يوجد 5احجام للجهاز) ولقد اثبت كفاءة فى العديد من الدول الاوروبية وفى امريكا حيث وجد ان يحسن أداء المحرك ويزيد قوته نتيجة زيادة كفاءة احتراق الوقود دون زيادة استهلاكية .
كما انتجت احدى الشركات السويدية جيلا جديدا من البطاريات عالية الطاقة يستخدم بصفة اساسية من السيارات الكهربية وكذلك الشحنات والاتوبيسات كبيرة الحجم ويعتمد هذا الجيل بصفة اساسية على استخدام نظام الكتروكيميائى يدخل فى عنصر الصوديوم والكبريت مع مادة خاصة تم تطويرها من السيراميك المنحل كهربيا حيث ان تكلفة انتاج الطاقة الطلوبة للسيارة الكهربائية باستخدام هذا النوع من البطريات تقل بأقلمن النصف عن تكلفة انتاج نفس القدرة من الطاقة باستخدام الوقود التقليدى .
وهناك عدة أساليب تكنولوجية متطورة مطبقة فى العديد من الدول النامية لاستخدام الطاقة فى المصانع تشمل على :
- تكنولوجيا التحكم فى العمليات .
- نظم ادارة شئون الطاقة
- التحكم فى الاحتراق
- نظم استرجاع حرارة العادم
- التوليد المشترك
- مواد العزل
- نظم الاضاءة عالية الكفاءة
- وحدات صرف الوقود الصلب
- الموتورات الكهربائية ذات الكفاءة العالية
انتاج الطاقة من الاندماج النووى :
لقد بلع عدد محطات توليد القوى العاملة بالطاقة النووية بالانشطار نحو 424محطة فى انحاء العالم بخلاف 83محطة تحت الانشاء ولقد جرت محاولات كثيرة على صعيد رفع كفاءة هذه المفاعلات وزيادة درجة الامان بها وفى مقابل ذلك صدر تقرير هام عن معهد مراقبة البيئة الامريكى يعترف بأن جميع الدول المستخدم لهذا النوع من الطاقة فشلت حتى الآن فى ايجاد حل جذرى وأمن دائم لمشكلة النفايات النووية الناتجة عن هذه المحطات والتى بلغت 80000طن خلال عام 1990وسوف ترتفع الى 190000طن عام 2000 الامر الذى يعنى ان العالم يقبل على اخطار كبيرة تهدد بيئته وسلامتها خاصة وان هناك ما يقرب من 200مفاعل نووى سوف تحال للتقاعد خلال السنوات القادمة .
وفى الجانب الآخر فلقد تحققت خطورة هائلة نحو الحصول على طاقة نظيفة ورخيصة بكميات غير محدودة وبشكل مستمر باستخدام اسلوب الاندماج النووى وهذه الطريقة تمثل الصورة العكسية لتفاعلات الانشطار النووى وتمثل مع ما يحدث فى الشمس من تفاعلات .
وفى حالة انتشار هذا النوع فسوف يغطى على كافة انواع الطاقة الاخرى (من فحم وبترول وانشطار نووى وخلافه) حيث سيمد العالم بمورد رخيص نظيف لا ينضب من الطاقة .
فان الاندماج هو مصدر الطاقة للشمس والنجوم وهو مصدر الطاقة الفعلى للكون الذى نحيا فيه حيث ان شمسنا تعتبر مفاعل طبيعى عملاق للانماج النووى وهى شريان الحياة ولذا فان مفاعل للاندماج النووى ليه به اية اضرار حيث ان يقوم اساسا على اقتراب بعض العناصر مالتأنية والتغلب على قوى التنافر بينهما فيتم الالتصاق ببعضها وحدوث حالة الاندماج الذى يتم فى وسط من الايونات والاكلترونات وله درجة عالية تصل ما بين 100 – 200مليون درجة مئوية ويسمى هذا الوسط " بالبلازما " ويؤدى هذا الاندماج الى خلص عنص جديد مع انطلاق نيترونات ذات طاقة عالية وتحرر الطاقة الهائلة نتيجة هذا التفاعل واهم تفاعل اندماجى حتى الان هو التحام نوى نظائر ذرات الهيدروجين مثل (اثقل وهى الهليوم-3) ويؤدى هذا الاندماج بينهما الى تحول جزء صغير جدا من اوزانها الى كم هائل من الطاقة (تسمى البلازما) تعادل 17 .
6مليون الكترون فولت كما تنطلق نيوترونات ذات سرعات عالية وذلك تحت درجة حرارة 200مليون رجة مئوية لتسخين هذه الذرات حيث توجد البلازما فى هذه الدرجات الحرارية ووجد ان المحتوى المناسب لحصد هذه البلازما هو المجالات الكهرومغناطيسة الذى يعادل 100مليون مرة شدة المجال المعناطيسى للارض ويبلغ زمن احتواء وحصر طاقة البلاما من 1 – 2 ثاني ويسمى هذا النظام الاحتاوء المعغناطيسى ويتم تصميم المفاعل بحيث تصطدم هذه النيتورنات وتتوقف داخل غلاف من مركب الليثيوم – 6 (أو اليثيوم – 7) والذى يبطن قلب المفاعل ويؤدى الى امتصاص الفيوترونات مما يرفع درجات الحرارة لقلب المفاعل والتى تستخدم فى تسخين غلايات بخارية ومنها الى مجموعة تروبينات مثل المولدات الكهربائية فى النهاية لاتسخدامها فى شتى الاغراض . وفى نفس الوقت فان النيترونات الممتصة داخل الليثيوم تقوم بتلوليد الترتيوم داخل المفاعل حتى يستمر التفاعل الاندماجى بين الديوتريم والترتيوم .
ومن مميزات الحصول على طاقة من الاندماج النووى ما يلى :
- توفير الوقود اللازم له بكميات هائلة لا تنضب فيوجد الديوتريم فى مادة البحر ويتم الحصول على الترتيوم بتفاعل النيوترونات مع خام الليثيوم المتوافرة بكثر شديدة فى كل انحاء العالم وهذا يبشر بمصدر غير محدود للطاقة
- قلة كمية الوقود المستخدم ورخصة حيث لانشاء محطة قوى تعمل بالانماج النووى لانتاج ألف ميجاوات فان هذا يتلب قدر من الوقود وزنه نصف طن فى السنة فقط وهذا الوقود متوفر ورخيص الثمن جدا ويكفى العالم لاكثر من عشرة آلاف مليون سنة .
- انتاج الطاقة هائلة بالمقارنة مع المصادرى الاخرى للطاقة فالطاقة التى نحصل عليها من نويات عناصر الديوتريم الموجود فى لتر واحد من الماء تعادل الطاقة التى يكن الحصول عليها من حرق 330لترا من الجازولين كما ان الطاقة الناتجة من 135طنا من تفاعلات طن من الفحم او 85الف طن من اليورانيوم فى مفاعلات التوليد السريع .
- يعطى طاقة نظيفة لاحتاوئه على كمية قليلة ومحدودة من الوقود وتسمتر لفترة صغيرة جدا ولا يوجد مواد مشعة طويلة الامد نتيجة للتفاعل .
يوجد نوعان من المواد المشعة فى مفاعل الاندماج النووى هما :
- الترتيوم ويعتبر اقل المواد المشعة اشعاعا حيث يشع الكترونيا واحد بطاقة منخفضة لا يمكنها اختراق جلد الانسان وهذا العنصر ليس له تاثير بيولوجى فى البيئة او الطعام للانسان ويتحلل بعمر نصفى يقدر بحوالى 12 . 3عام الى هليوم الذى ليس له تاثيرات ويمكن اعادة الانشطار تولد مخلفات نووية خطيرة تمتد تأثيراتها الى عشرات القورن ) .
- النوع الثانى من المواد المشعة يظهر فى الاجزاء المعدنية المصنوع منها قلب المفاعل للاندماج لامنصاص بعض النيترونات لانتاج الطاقة وليس لها اضرار تذكر .
وهذا وتجرى تجارب على انتاج انواع اخرى من الطاقة البديلة تحفاظ على البيئة ومنها استخدام الايدروجين ( الموجودة فى المياه ) عن طريق التحليل الكهربى للميع بالحصول على الطاقة اللازمة كوقود للسيارات والمركبات وغيره من الابحاث التى تجرى فى هذا الشأن .
المراجع
janoubia.com
التصانيف
المشاكل البيئية بيئة الطاقة والمخلفات النووية العلوم التطبيقية العلوم البحتة