توليد الطاقة النووية يتم عن طريق اليورانيوم والبلوتونيوم هما العنصران المستخدمان في إنتاج الطاقة بواسطة الانشطار النووي. كل ذرة من ذرات اليورانيوم أو البوتونيوم أو أي عنصر خر لها نواة عند مركزها تتكون من بروتونات و نيوترونات ، الانشطار النووي عندما يتصادم نيوترون سائب مع ذرة يورانيوم أو بلوتونيوم فان نواة الذرة تأسر النيوترون عندئذ تنفلق النواة إلى جزئين ، مطلقه كميه هائلة من الطاقة كما أنها تحرر نيوترونين أو ثلاثة تتصادم هذه النيوترونات مع ذرات اخرى ويحدث نفس الانشطار في كل مره ، وهو ما يسمى بالتفاعل المتسلسل
ملايين الملايين من الانشطارات يمكن ان تحدث في جزء من المليون من الثانية. وهذا هو ما يحدث عندما تنفجر قنبلة ذرية وعندما تنتج الطاقة النووية للأغراض السلمية العادية فانه يلزم إبطاء التفاعل المتسلسل. ولإنتاج الطاقة للأغراض العادية تحدث الانشطارات في اله تسمى المفاعل النووي أو الفرن الذري. يتم التحكم في سرعة الانشطارات بطرق مختلفة في إحدى الطرق تستخدم قضبان التحكم التي تقصى بعض النيوترونات بعيدا عن التفاعل.
أنواع النفاعلات الناتجة من توليد الطاقة النووية ثمة نوعان من المفاعلات النووية ، مفاعلات للبحث وأخرى لتوليد للطاقة. تُستخدَم مفاعلات البحث لإجراء الأبحاث العلمية ، وإنتاج النظائر لأهداف طبية وصناعية ، وهي لا تستخدم لإنتاج الطاقة على مستوى العالم هناك 284 مفاعلا نوويا للأبحاث في 56 بلدا ، أما مفاعلات الطاقة فيتم استخدامها لتوليد الطاقة الكهربائية.
وتستخدم المفاعلات النووية أيضا كمصانع لإنتاج الأسلحة في البلدان التي تمتلك برامج حرب نووية؛ فيمكن استخدام المفاعلات النووية السلمية لإنتاج الأسلحة النووية وإجراء الأبحاث المتعلقة بها.
تستخدم المفاعلات النووية المخصصة لصناعة الأسلحة مادة بلوتونيوم 239 ، أما في المفاعلات السلمية فيتم إنتاج نظائر أخرى للبلوتونيوم ، مثل بلوتونيوم 240 ، وبلوتونيوم 241 ، وبلوتونيوم 238؛ وذلك لأن وقود المفاعل يتعرض لإشعاع النيوترون لفترات أطول ، ومن الممكن استخدامها أيضا لإنتاج المتفجرات النووية.
وقد لا تكون هذه المتفجرات بدرجة ثبات المتفجرات المصنعة من البلوتونيوم الأمثل لصنع الأسلحة؛ فقد تنفجر قبل الأوان ، ولكن حتى لو حدث ذلك فإن نصف قطر دائرة الدمار الذي يسببه انفجارها هو على الأقل 33% من نصف قطر دائرة دمار قنبلة هيروشيما؛ فهي بذلك مواد تفجيرية ذات قدرات مريعة. الأكاديمية الوطنية للعلوم
وتعمل المفاعلات النووية على مبدأ الانشطار النووي وذلك من خلال انشطار نواة الذرة ، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة حرارية ، وتعتبر مادة اليورانيوم 235 هي الوقود الرئيسي المستخدم في المفاعلات النووية ، كما يمكن استخدام البلوتونيوم 239 ، ويحدث الانشطار النووي لذرات اليورانيوم بإطلاق النيوترونات عليها ، وعندما تنشطر بعض الذرات فإنها تطلق النيوترونات ، واصطدام هذه النيوترونات مع ذرات أخرى يسبب انشطارها فيتم تحرير المزيد من النيوترونات ، وهكذا يستمر رد الفعل المتسلسل مسببا توليد كمية هائلة من الطاقة الحرارية ، ويتم التحكم بمعدل الانشطار النووي في المفاعل باستخدام قضبان تحكم التي تقوم بامتصاص بعض النيوترونات المتحررة ، فهي تسمح بتنظيم الانشطار النووي والتحكم المن به. كما يتم استخدام نظام تبريد مائي للتخلص من الحرارة المفرطة التي تنتج أثناء العملية ، ويستخدم البخار الذي تم توليده لتدوير العنفات التي تولد الطاقة الكهربائية ، وتعد كندا والولايات المتحدة الأمريكية وجنوب أفريقيا وأستراليا ونيجيريا من أهم الدول المزودة لليورانيوم.
الانشطارالنووي .وبالطاقة الهوائية كان الإنسان يسير السفن الشراعية . وتعتبر الطاحونة من أقدم اللات التي اخترعها الإنسان والتي كانت تستخدم الهواء أو الماء كمصدر للطاقة المحركة لها . فظهر الدولاب المائي والطاحونة الهوائية التي كانت تعمل بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حركية أو لتشغيل مضخة لرفع المياه أو مطرقة مائية أو رحى الطحن .. وفي حوالي منتصف القرن التاسع عشر , كانت بداية التعامل المكثف مع المصادر الاحفورية ,ومع الحرارة الناتجة عن إحتراق الفحم والنفط . وارتفع حجم استهلاك الكتلة العضوية القابلة للاحتراق
وتمكن الإنسان .من تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية ، وكان هذا بداية انطلاق عصر الثورة الصناعية. التي بدأت مع الاستهلاك المكثف للفحم الحجري حيث كان أول المصادر الأحفورية في حوالي منتصف القرن التاسع عشر ، وفي بداية القرن العشرين كان الاستعمال المكثف للبترول. واستعمال الغاز ولاسيما بعد الحرب العالمية الأولى. وأدى اختراع القطار البخاري إلى تحويل الطاقة الكيميائية في المحروقات إلى طاقة ميكانيكية . وظهرت المحركات الحرارية.في وسائل النقل البحري والجوي والبري و تعمل بمحركات حرارية تعطي الحركة الميكانيكية باستخدام احد المحروقات واهمها النفط.وبعض المحركات أصبحت تستخدم لانتاج الكهرباء التي تنتج في المحطات الكهروحرارية باستخدام المحروقات مثل النفط والفحم والغاز الطبيعي .ثم اكتشف الإنسان تحويل الطاقة النووية إلى حرارية لإنتاج الكهرباء مع بداية السبعينيات من القرن العشرين. وخلال الثمانينيات من القرن العشرين ، ظهرت مشكلة ارتفاع ظاهرة الانحباس الحراري ،وسببها انبعاث مفرط لغاز ثاني أكسيد الكربون CO2 بالجو المحيط نتيجة الإفراط في المحروقات وتقليص الغطاء الغاباتي الأخضر من فوق سطح الكرة الأرضية . واصبحت الدعوة ملحة لإستخدام الطاقة المتجددة كالطاقة الشمسية والطاقة الريحية والطاقة المائية للحد من تلوث البيئة وظاهرة الإنحباس الحراري ..
والعلماء حاليا .. يحاولون تطوير أشكال جديدة من الطاقة المتجددة كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة المساقط المائية .وطرق توليد الطاقة الكهربائية Generation of Electrical Energy هي عملية تحويل الطاقة من شكل إلى خر حسب مصادرها وحسب الكميات المطلوبة لهذه الطاقة ، الأمر الذي يحدد أنواع محطات التوليد و أنواع الاستهلاك وأنواع الوقود ومصادره . وكلها تؤثر في تحديد نوع المحطة ومكانها وطاقتها .فهناك محطات التوليد البخارية و محطات التوليد النووية\ و محطات التوليد المائية و محطات التوليد من المد والجزر ومحطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي ديزل غازية و محطات التوليد بواسطة الرياح. ومحطات التوليد بالطاقة الشمسية.
توليد الطاقة النووية هي الطاقة التي تنطلق أثناء انشطار أو إندماج الأنوية الذرية . وطاقة أي نظام سواء أكان فيزيائيا أو كيميائيا أو نوويا تحكمه قدرة النظام علي القيام بشغل ما أو إطلاق حرارة أو اشعاعات بمكن أن تتحول لشكل خر من الطاقة . فالطاقة الكهربائية يمكن تحويلها لحرارة كما في الدفايات أو لحركة كما في المراوح أو لضوء كما في المصباح المنير .
المراجع
nasainarabic.net
التصانيف
الحلول والبدائل بيئة الطاقة المتجددة العلوم التطبيقية