مجرة - Majarah
طريقك الى العالم

ما هي الطاقة الذرية وكيفية تخصيب اليورانيوم

الطاقة الذرية

الطاقة  الذرية  هي الطاقة التي يتم إنشاؤها باستخدام التحكم في تفاعلات الانشطار أو الانصهار للذرة. يتم تسخير هذه الطاقة في الغطاء النباتي للكهرباء النووية ، حيث يتم تسخين المياه لتوفير بخار الماء ، والذي يستخدم بعد ذلك لتحريك الزعانف لتوفير الطاقة. في عام 2009 ، أصبحت النسبة المئوية للقوة المنتجة من الكهرباء النووية حوالي 13-14٪ من إجمالي القوة الكهربائية المنتجة في العالم. وهي تشغل الآن أكثر من مائة وخمسين غواصة تعمل بالطاقة النووية.

ينظر العلماء إلى الكهرباء النووية على أنها مصدر طاقة حقيقي لا ينضب. إن ما يزيد المنافسة حول مصير الكهرباء النووية هو الأسعار المفرطة لبناء المفاعلات ، وقضايا الحماية العامة ، ومسألة التخلص من النفايات المشعة بشكل مدهش. أما بالنسبة للسعر ، فهو مبالغ فيه بشكل خاص في عبارات بناء المفاعل ، ولكن هذه الرسوم تعوض بمرور الوقت لأن البنزين النووي رخيص للغاية. تمتلك الصناعات النووية وفرة كبيرة بحيث يكون لديها الترتيبات اللازمة لحل مشاكل حماية تشغيل المفاعلات والتخلص الصحيح من النفايات المشعة الضارة.

تأثير الإشعاع على الإنسان والكائنات الحية

يتسبب الإشعاع النووي عند التعرض لجرعات إشعاعية مفرطة في حدوث تشوهات وإعاقات يصعب علاجها ، ويمكن أن يصل تأثيرها أيضًا إلى عامل الموت للمصابين. يؤثر الإشعاع النووي بشكل مباشر على مكونات الخلايا الحية نتيجة التفاعلات التي لا علاقة لها بالتفاعلات العادية في الهاتف المحمول. ويختلف حجم الجرعة القوية باختلاف نوع الكائن الحي. هناك حشرات تموت عندما تمتص أجسامها الطاقة النووية التي تصل إلى أبسط 20 رمادي (وحدة) (1 رمادي == جول بالتوازي مع كيلوجرام من الإطار المعرض للإشعاع النووي الرمادي == J / كجم) ، والحشرات لا تفعل ذلك الآن تموت إلا عندما تكون الجرعة حوالي 3000 غرام (مائة وخمسون حالة من الجرعة السابقة). يبدأ التأثير على الثدييات بجرعة لا تزيد عن 2 غراي ، وتتحمل الفيروسات جرعة تصل إلى مائتي رمادي ، أي مائة حالة تؤثر على الثدييات.

يتم تقييد كمية النفايات المشعة الناتجة عن الانشطار النووي في إنتاج الطاقة من الزهور في المفاعلات النووية مقارنة بكمية النفايات في حياة المحطة الحرارية التي تعمل بالطاقة الأحفورية بما في ذلك النفط أو الفحم. تصل النفايات النووية إلى ثلاثة ملليغرام وفقًا للكيلو واط / ساعة (ثلاثة مجم / كيلو وات ساعة) مقارنة بحوالي سبعمائة جرام من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو وات / ساعة في النباتات الحرارية اليومية ، ولكن هذه الكمية الصغيرة جدًا من الإشعاع النووي قد تكون مميتة أو قد تكون سببًا أيضًا إعاقات وتشوهات لا رجعة فيها. وبالتالي ، فإن جميع الدول التي تستخدم الكهرباء النووية لتزويد الطاقة الكهربائية تعمل على التخلص من هذه النفايات المشعة عن طريق دفنها داخل الطبقات الجيولوجية العميقة تحت أرضية الأرض بعيدًا عن الإنسان ، وقد تكون فعالية الإشعاع أيضًا مناسبة بالنسبة للبشر. قرون أو ربما أكوام من السنين حتى ينطفئ هذا الإشعاع أو يصل إلى مستوى يعادل الإشعاع الطبيعي. هذا هو السبب في أن العلماء يسعون حاليًا إلى توليد الطاقة النووية عن طريق الاندماج النووي بدلاً من الانشطار النووي حيث تنقسم ذرات اليورانيوم وتعطي البروتونات والنيوترونات والحطام الصغير ، والتي تتحول حركتها إلى حرارة في مياه التبريد ومن بخار الضغط العالي يولد قوة كهربائية. . تكمن مشكلة إنتاج القوة من المفاعلات النووية في النفايات المشعة الناتجة عن العملية. هذه النفايات ضارة بالإنسان وهذا ما دفع العلماء إلى تحقيق القوة من خلال توليد الاندماج النووي الذي يأخذ منطقة في الشمس حاليًا مما يؤدي إلى القليل من النفايات المشعة.

تاريخ الطاقة الذرية

تم بناء سجلات الطاقة النووية للمفاعل النووي الأساسي طوال المعركة الدولية الثانية (45-1939 م) كجزء من تحدي نيويورك لبناء القنبلة الذرية ، وأصبح مبنيًا تحت إشراف إنريكو فيرمي في غرفة ضخمة أسفل الاسكواش محاكم في جامعة شيكاغو ، وتحولت إلى اختبار ملموس للنظريات الأولى القائمة على الانشطار النووي.

 بدأ المفاعل النووي العمل لأول مرة في الثاني من أكتوبر ضمن إعلان علوم عام 1942 ، واعتمد العلماء كليا على الحسابات الرياضية لحساب استخدام طريقة الانشطار النووي لتزويد الطاقة ، واتيحت فرصة رائعة للعلماء الذين بنوا أول مفاعل نووي.

 تحول المفاعل الأول إلى تشكيل بمساعدة استخدام طبقات متعاقبة من اليورانيوم وأكسيد اليورانيوم والجرافيت بسبب تحرير التفاصيل. صنعت قضبان التحكم من الكادميوم تنبيه النيوترونات في المفاعل. تسمى وحدة الذرات في المفاعل بوحدة الكومة الذرية ؛ وذلك لأن المفاعل تحول إلى مبنى عن طريق وضع المواد فوق كل نوع مختلف ، وأمر العالم برمي قضبان التحكم لينتهي بها الأمر معزولًا في الثاني من أكتوبر داخل عام 1945 ميلاديًا ، وهذا التاريخ. يعتبر بداية لتكنولوجيا إدارة الطاقة النووية في السجلات البشرية

اليورانيوم

اليورانيوم هو القماش الخام الأساسي للمبادرات النووية المدنية والبحرية. يستخرج من طبقات قريبة من سطح الأرض أو عن طريق التعدين من باطن الأرض. على الرغم من أن اليورانيوم يُلاحظ بشكل طبيعي في جميع أنحاء القطاع ، إلا أنه يتم تحديد لمسة من الأميال في شكل مركّز على شكل خام. وبينما تنشطر ذرات اليورانيوم الموجبة في مجموعة تفاعلية تسمى الانشطار النووي ، فإنها تحدث ببطء في المراكز النووية ، وبسرعة كبيرة داخل حالة تفجير سلاح نووي. هذه التأثيرات في إطلاق الطاقة ، وفي كلتا الحالتين ، يجب التحكم الصارم في الانشطار. يكون الانشطار النووي لطيفًا بينما يتم استخدام نظائر اليورانيوم -235 (أو البلوتونيوم -239) ، باستخدام النظائر ، توجد ذرات لها نفس النطاق الذري ولكن عددًا مميزًا من النيوترونات. يُعرف اليورانيوم 235 بالنظير الانشطاري لأنه يميل إلى الانشطار ، محدثًا استجابة متسلسلة ، وإطلاق طاقة داخل شكل الحرارة. عندما تنقسم نواة ذرة يورانيوم -235 ، فإنها تطلق نيوترونين أو ثلاثة. وعندما تكون هناك ذرات أخرى من اليورانيوم -235 تليها ، تتصادم تلك النيوترونات معها ، مما يؤدي إلى انشطار ذرات مختلفة ، ولهذا السبب يتم إطلاق نيوترونات أخرى. لا تحدث الاستجابة النووية حتى يكون هناك ما يكفي من ذرات اليورانيوم 235 للسماح لهذه التقنية بالبقاء كاستجابة متسلسلة تستمر من تلقاء نفسها. أو ما يشار إليه بالكتلة الحرجة. ومع ذلك ، مقابل كل ألف ذرة من اليورانيوم العشبي ، فإن أفضل سبع ذرات من اليورانيوم 235 قادرة على الانقسام. في حين أن 993 ذرة أخرى من اليورانيوم أكثر كثافة وتتميز بمدى ذري من اليورانيوم 238 ، لم يعد لديهم ممتلكات الانقسام عندما يمتصون نيوترونًا. مفاعلات الماء المعتدل هي نوع من مفاعلات الانشطار النووي التي يمكن استخدامها داخل الولايات المتحدة وإنجلترا واليابان وفرنسا وألمانيا والصين وكندا وبلجيكا لتوليد الطاقة الكهربائية واستخدام المياه اليومية كوسيلة لتسخين المياه وتحويلها إلى بخار عالي الضغط لإجبار المطاحن على توليد القوة من المطاحن. وهذا يستدعي تخصيب غاز اليورانيوم.

يشتمل اليورانيوم الطبيعي على 0.7٪ من اليورانيوم 235 ، وهو نظير يتشقق ، والإغلاق 99.3٪ يورانيوم 238 غير قابل للانشطار. يتم تخصيب اليورانيوم العشبي بحيث يصبح من 2.خمسة - 0 و 4٪ من اليورانيوم القابل للانشطار -235 ، لذلك فهو مناسب للاستخدام في مفاعلات الماء المعتدل التي تعمل داخل الولايات المتحدة الأمريكية والعديد من الدول الأخرى مع اليابان وفرنسا. وإنجلترا وألمانيا وغيرها ، بينما مفاعلات الماء الثقيل التي تعمل في كندا ، يتم استخدام اليورانيوم الطبيعي.

تخصيب اليورانيوم

وفي حالة التخصيب يشترط تزويد المفاعل النووي بـ 30 طنا من اليورانيوم المخصب بدرجة خمسة وثلاثة في المائة تزويد مفاعل واحد بالغاز النووي لمدة 12 شهرا إذا كان يعمل بطاقة ألف ميغاواط. يتم تحقيق طريقة تخصيب اليورانيوم من خلال اختراق سداسي فلوريد اليورانيوم الغازي خلف حاجز مادة مسامي ، وبالتالي زيادة نسبة اليورانيوم 235 في اليورانيوم من صفر.7 في المائة إلى حوالي 3.5 في المائة. ذلك لأن نفاذية اليورانيوم 235 داخل الحاجز المسامي أعلى من نظير اليورانيوم 238 الأثقل ، وبمساعدة تكرار نظام النفاذية عبر الحواجز المتعاقبة بانتظام ترتفع نسبة اليورانيوم 235 من 7٪ إلى 5٪ و 3٪ وبالتالي تصبح صالحة للاستعمال في المفاعلات النووية التي تعمل بالماء العادي ، وتتكون من مفاعل الماء المغلي.

يمكن أيضًا فصل اليورانيوم -235 الخفيف جدًا بطريقة أخرى عن اليورانيوم 238 عن طريق أجهزة الطرد المركزي ، وهو ما تتبعه إيران في الوقت الحالي. إن وقود اليورانيوم المطلوب لمفاعلات الانشطار لا يصنع قنبلة ذرية لأن القنبلة تريد تخصيبًا إضافيًا ، بقدر 90٪ يورانيوم -235 ، من أجل استجابة متسلسلة سريعة لتحديد موقعها وقت الانفجار.

استخدام اليورانيوم

يستخدم اليورانيوم المخصب بشكل ملحوظ والبلوتونيوم في صنع القنابل النووية. نظرًا لحقيقة أن اليورانيوم المفرط في الخصوبة يحتوي على نسبة زائدة من اليورانيوم 235 المحفوف بالمخاطر والمركّز صناعياً. يُصنع البلوتونيوم نتيجة معالجة غاز اليورانيوم في المفاعلات الذرية في مرحلة ما من عملها ، حيث تأخذ بعض ذرات اليورانيوم (حوالي 1٪ من كمية اليورانيوم) نيوترونًا لتوفير تفاصيل جديدة تمامًا ، وهي البلوتونيوم ، والتي يتم استخراجه بمساعدة الاستراتيجيات الكيميائية. لعمل انفجار نووي ، يتم مزج اليورانيوم المخصب أو البلوتونيوم بطريقة إيجابية مع المتفجرات التقليدية التي تخلق الكتلة الأساسية. يعمل هذا الدمج على تكثيف المادة النووية في وقت واحد ، مما يولد استجابة متسلسلة ويولد انفجارًا نوويًا سلبيًا.

 

يمكنها تخصيب اليورانيوم بعدة طرق. داخل برنامج إنتاج الأسلحة النووية في الولايات المتحدة ، فإنه يتبع نهج الانتشار الغازي من خلال استغلال نفاذية فريدة من نوعها لليورانيوم 235 واليورانيوم 238 داخل المواد. يتم تحقيق ذلك عن طريق تغيير اليورانيوم الطبيعي (نسبة اليورانيوم 235 فيه هي الأكثر فعالية

 

لما لا تترك تعليق