تُعد الطاقة النووية المصدر الأكبر والأكثر موثوقية للطاقة النظيفة في العالم، توفر الكهرباء لمنازل مئات الملايين في مختلف البلدان كل يوم.
لمكافحة تغير المناخ سيحتاج العالم إلى طرق جديدة وأفضل للاستفادة من مصدر الطاقة هذا، الذي تنتجه المفاعلات النووية من خلال عملية لا تولد أي غازات دفيئة.. ولكن كيف يمكن للمفاعلات النووية أن تنتج كل هذا القدر من الطاقة دون انبعاثات؟
إطلاق الحرارة في المفاعلات النووية
كل شيء يبدأ بالحرارة التي يتم إطلاقها في المفاعل النووي عندما تنقسم الذرات، وهي عملية تعرف باسم الانشطار.
تتكون الذرات وهي اللبنات الأساسية للمادة، من 3 جسيمات: (النيوترونات والبروتونات) المرتبطة ببعضها البعض وتشكل ما يُعرف بنواة الذرة، و(الإلكترونات) وهي جسيمات سالبة الشحنة تدور حول النواة.
تقوم المفاعلات النووية بتقسيم ذرات اليورانيوم، وهو عنصر مشع بشكل معتدل، لتكوين الحرارة، تطلق هذه العملية الحرارة والنيوترونات، وتستمر بعض هذه النيوترونات في الاصطدام بذرات اليورانيوم الأخرى، ما يؤدي إلى انشطارها والحفاظ على استمرار التفاعل النووي.
الانشطار النووي
تحدث هذه السلسلة من التفاعلات الانشطارية داخل جزء من المفاعل النووي المعروف باسم قضيب الوقود، وهو أنبوب أسطواني طويل ملحوم ومغلق يحتوي على اليورانيوم.
تصف مجموعة الوقود حزمة معبأة من 100 إلى 200 من هذه القضبان، يتكون قلب المفاعل بأكمله من مئات مجموعات الوقود المجمعة معًا في شكل أسطوانة كبيرة، لذلك يوجد عادة عشرات الآلاف من قضبان الوقود في قلب المفاعل.
إنتاج الطاقة النظيفة من المفاعلات النووية
في محطة الطاقة النووية النموذجية، يتدفق الماء فوق قضبان الوقود في قلب المفاعل لتبريده، تؤدي هذه الحرارة إلى رفع درجة حرارة الماء ما يؤدي إلى تحوله إلى بخار.
يتم إرسال هذا البخار إلى توربين متصل بمولد، يؤدي ضغط البخار إلى دوران التوربين، مثل طاحونة الهواء، يستخدم المولد، مثل جميع مولدات الكهرباء الأخرى، الحركة الميكانيكية للتوربين لتوليد الكهرباء.
وأخيرًا، بعد مروره عبر التوربين، يتم تبريد البخار وتحويله مرة أخرى إلى ماء حتى يمكن استخدامه مرة أخرى، وعلى عكس حرق الوقود الأحفوري، فإن الانشطار لا يطلق ثاني أكسيد الكربون أو السخام أو غيرها من المواد الكيميائية الضارة، ولهذا السبب فهو مصدر طاقة خالي من الانبعاثات.
في حين أن النوعين الأكثر شيوعًا هما مفاعل الماء المضغوط (PWR) ومفاعل الماء المغلي (BWR)، فقد تم تطوير تصميمات جديدة للمفاعلات النووية.
يستمر تطوير المفاعلات النووية اليوم لأن هذه التقنيات وتقنيات المفاعلات المتقدمة الأحدث يمكن أن تساعد في تلبية الطلب العالمي المتزايد على الطاقة دون المساهمة في ظاهرة الاحتباس الحراري.
