المفاعل نووي هو عبارة عن فئة من الأجهزة التي يمكنها أن تبدأ وتسيطر على سلسلة ذاتية الانشطار من الانشطارات النووية ، ويوجد العديد من انواع المفاعلات النووية ، وتُستخدم المفاعلات النووية كأدوات بحثية ، كنظم لإنتاج النظائر المشعة وبشكل بارز كمصادر للطاقة لمحطات الطاقة النووية .
تم اقتراح الطاقة النووية كإجابة على الحاجة إلى مصدر للطاقة النظيفة بدلاً من المصانع المنتجة لثاني أكسيد الكربون ، ولكن الطاقة النووية ليست بالضرورة مصدرًا للطاقة النظيفة ، حيث تُشكل تأثيرات الطاقة النووية على البيئة مخاوف جدية يجب أخذها في الاعتبار خاصة قبل اتخاذ قرار بناء محطات طاقة نووية إضافية .
كيفية عمل المفاعلات النووية
تعمل المفاعلات النووية على مبدأ الانشطار النووي ، وهي العملية التي تنقسم فيها نواة ذرية ثقيلة إلى شظايا أصغر ، والشظايا النووية في حالات تكون متحمسة للغاية وتنبعث منها نيوترونات وجزيئات أخرى دون الذرية وفوتونات ، وقد تتسبب النيوترونات المنبعثة بعد ذلك في انشقاقات جديدة ، والتي بدورها تنتج المزيد من النيوترونات وما إلى ذلك .
مثل هذه السلسلة المستمرة للاكتفاء الذاتي من الانشطار يشكل سلسلة من ردود الفعل الانشطاري ، ويتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة في هذه العملية ، وهذه الطاقة هي أساس أنظمة الطاقة النووية .
في القنبلة الذرية يتم تصميم تفاعل السلسلة لزيادة الشدة حتى ينشطر الكثير من المواد ، وهذه الزيادة سريعة جدًا وتنتج الانفجارات السريعة للغاية والحيوية المميزة لهذه القنابل ، وفي المفاعل النووي يتم الحفاظ على تفاعل السلسلة عند مستوى ثابت تقريبًا ثابت ، وتكون المفاعلات النووية مصممة بحيث لا يمكنها أن تنفجر مثل القنابل الذرية
يتم إطلاق معظم طاقة الانشطار وهي حوالي 85 بالمائة منها في غضون فترة زمنية قصيرة للغاية بعد حدوث العملية ، ويأتي الجزء المتبقي من الطاقة المنتجة نتيجة لحدوث الانشطار من التحلل الإشعاعي لمنتجات الانشطار ، والتي هي شظايا الانشطار بعد أن تنبعث منها النيوترونات .
التحلل الإشعاعي هو العملية التي تصل بها الذرة إلى حالة أكثر استقرارًا ، وتستمر عملية الاضمحلال حتى بعد توقف الانشطار ويجب معالجة طاقتها في أي تصميم مفاعل مناسب .
الأثار السلبية للمفاعلات النوويةانبعاثات ثاني أكسيد الكربون
لقد تم استخدام الطاقة النووية كمصدر نظيف للطاقة لأن محطات الطاقة لا تطلق ثاني أكسيد الكربون ، وفي حين أن هذا صحيح ، فقد لا تنبعث محطات الطاقة النووية من ثاني أكسيد الكربون أثناء التشغيل ، ولكن تنبعث كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الأنشطة المتعلقة ببناء وتشغيل المحطات والمفاعلات ، حيث أن محطات الطاقة النووية تستخدم اليورانيوم كوقود ، وتطلق عملية تعدين اليورانيوم كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في البيئة ، ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون أيضًا في البيئة عند إنشاء محطات طاقة نووية جديدة ، وأخيرًا يتسبب نقل النفايات المشعة أيضًا في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون .
مستوى الإشعاع الضار بالبيئة
تنبعث باستمرار مستويات منخفضة من الإشعاع في البيئة ، وهناك اختلاف في الرأي بين العلماء حول الآثار الناجمة عن انخفاض مستويات الإشعاع الثابتة من المفاعلات النووية ، وأظهرت الدراسات العلمية المختلفة ارتفاع معدل الإصابة بالسرطان بين الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من محطات الطاقة النووية ، وتبين أن التعرض طويل المدى للإشعاع منخفض المستوى يضر بالحمض النووي ، ودرجة الأضرار المنخفضة التي تسببها مستويات الإشعاع للحياة البرية والنباتات وطبقة الأوزون ليست مفهومة تمامًا ، ويوجد المزيد من البحوث لتحديد حجم الآثار الناجمة عن انخفاض مستويات الإشعاع في البيئة .
النفايات المشعة
النفايات المشعة مصدر قلق كبير ، ويمكن أن تظل نفايات المفاعلات النووية ومحطات الطاقة النووية نشطة لمئات الآلاف من السنين ، وحالياً يتم تخزين الكثير من النفايات المشعة من محطات الطاقة النووية في محطة توليد الكهرباء ، وبسبب قيود المساحة ستحتاج في النهاية إلى نقل النفايات المشعة .
هناك العديد من المشكلات المتعلقة بدفن النفايات المشعة ، وسيتم نقل النفايات في شاحنات كبيرة ، وفي حالة وقوع حادث قد تتسرب النفايات المشعة ، وهناك مشكلة أخرى هي عدم اليقين بشأن ما إذا كانت الأوعية سوف تتسرب بعد دفن النفايات ، وإن الكمية الحالية من النفايات المشعة التي تتطلب تخزينًا طويل الأجل سوف تملأ الأماكن المحددة لها ، وستحتاج مواقع جديدة إلى دفن النفايات المشعة في المستقبل .
لا يوجد حل حالياً للتعامل مع مشكلة النفايات المشعة ، ويشعر بعض العلماء أن فكرة بناء المزيد من محطات الطاقة النووية والقلق بشأن التعامل مع النفايات في وقت لاحق قد تنطوي على نتائج خطيرة .
نظام مياه التبريد
تستخدم أنظمة التبريد للحفاظ على مفاعلات الطاقة النووية من ارتفاع درجة الحرارة ، وهناك مشكلتان بيئيتين رئيسيتان ترتبطان بأنظمة تبريد محطات الطاقة النووية ، أولاً يقوم نظام التبريد بسحب المياه من مصدر المحيط أو النهر ، ويتم التقاط الأسماك عن غير قصد في نظام التبريد ، ثانياً بعد استخدام الماء لتبريد محطة الطاقة ، يتم إرجاعها إلى المحيط أو النهر ، والمياه التي يتم إرجاعها حوالي 25 درجة أكثر دفئا من الماء كان في الأصل ، وبالتالي يقتل الماء الدافئ بعض أنواع الأسماك والحياة النباتية .
تم اقتراح الطاقة النووية كإجابة على الحاجة إلى مصدر للطاقة النظيفة بدلاً من المصانع المنتجة لثاني أكسيد الكربون ، ولكن الطاقة النووية ليست بالضرورة مصدرًا للطاقة النظيفة ، حيث تُشكل تأثيرات الطاقة النووية على البيئة مخاوف جدية يجب أخذها في الاعتبار خاصة قبل اتخاذ قرار بناء محطات طاقة نووية إضافية .
كيفية عمل المفاعلات النووية
تعمل المفاعلات النووية على مبدأ الانشطار النووي ، وهي العملية التي تنقسم فيها نواة ذرية ثقيلة إلى شظايا أصغر ، والشظايا النووية في حالات تكون متحمسة للغاية وتنبعث منها نيوترونات وجزيئات أخرى دون الذرية وفوتونات ، وقد تتسبب النيوترونات المنبعثة بعد ذلك في انشقاقات جديدة ، والتي بدورها تنتج المزيد من النيوترونات وما إلى ذلك .
مثل هذه السلسلة المستمرة للاكتفاء الذاتي من الانشطار يشكل سلسلة من ردود الفعل الانشطاري ، ويتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة في هذه العملية ، وهذه الطاقة هي أساس أنظمة الطاقة النووية .
في القنبلة الذرية يتم تصميم تفاعل السلسلة لزيادة الشدة حتى ينشطر الكثير من المواد ، وهذه الزيادة سريعة جدًا وتنتج الانفجارات السريعة للغاية والحيوية المميزة لهذه القنابل ، وفي المفاعل النووي يتم الحفاظ على تفاعل السلسلة عند مستوى ثابت تقريبًا ثابت ، وتكون المفاعلات النووية مصممة بحيث لا يمكنها أن تنفجر مثل القنابل الذرية
يتم إطلاق معظم طاقة الانشطار وهي حوالي 85 بالمائة منها في غضون فترة زمنية قصيرة للغاية بعد حدوث العملية ، ويأتي الجزء المتبقي من الطاقة المنتجة نتيجة لحدوث الانشطار من التحلل الإشعاعي لمنتجات الانشطار ، والتي هي شظايا الانشطار بعد أن تنبعث منها النيوترونات .
التحلل الإشعاعي هو العملية التي تصل بها الذرة إلى حالة أكثر استقرارًا ، وتستمر عملية الاضمحلال حتى بعد توقف الانشطار ويجب معالجة طاقتها في أي تصميم مفاعل مناسب .
الأثار السلبية للمفاعلات النوويةانبعاثات ثاني أكسيد الكربون
لقد تم استخدام الطاقة النووية كمصدر نظيف للطاقة لأن محطات الطاقة لا تطلق ثاني أكسيد الكربون ، وفي حين أن هذا صحيح ، فقد لا تنبعث محطات الطاقة النووية من ثاني أكسيد الكربون أثناء التشغيل ، ولكن تنبعث كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الأنشطة المتعلقة ببناء وتشغيل المحطات والمفاعلات ، حيث أن محطات الطاقة النووية تستخدم اليورانيوم كوقود ، وتطلق عملية تعدين اليورانيوم كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في البيئة ، ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون أيضًا في البيئة عند إنشاء محطات طاقة نووية جديدة ، وأخيرًا يتسبب نقل النفايات المشعة أيضًا في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون .
مستوى الإشعاع الضار بالبيئة
تنبعث باستمرار مستويات منخفضة من الإشعاع في البيئة ، وهناك اختلاف في الرأي بين العلماء حول الآثار الناجمة عن انخفاض مستويات الإشعاع الثابتة من المفاعلات النووية ، وأظهرت الدراسات العلمية المختلفة ارتفاع معدل الإصابة بالسرطان بين الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من محطات الطاقة النووية ، وتبين أن التعرض طويل المدى للإشعاع منخفض المستوى يضر بالحمض النووي ، ودرجة الأضرار المنخفضة التي تسببها مستويات الإشعاع للحياة البرية والنباتات وطبقة الأوزون ليست مفهومة تمامًا ، ويوجد المزيد من البحوث لتحديد حجم الآثار الناجمة عن انخفاض مستويات الإشعاع في البيئة .
النفايات المشعة
النفايات المشعة مصدر قلق كبير ، ويمكن أن تظل نفايات المفاعلات النووية ومحطات الطاقة النووية نشطة لمئات الآلاف من السنين ، وحالياً يتم تخزين الكثير من النفايات المشعة من محطات الطاقة النووية في محطة توليد الكهرباء ، وبسبب قيود المساحة ستحتاج في النهاية إلى نقل النفايات المشعة .
هناك العديد من المشكلات المتعلقة بدفن النفايات المشعة ، وسيتم نقل النفايات في شاحنات كبيرة ، وفي حالة وقوع حادث قد تتسرب النفايات المشعة ، وهناك مشكلة أخرى هي عدم اليقين بشأن ما إذا كانت الأوعية سوف تتسرب بعد دفن النفايات ، وإن الكمية الحالية من النفايات المشعة التي تتطلب تخزينًا طويل الأجل سوف تملأ الأماكن المحددة لها ، وستحتاج مواقع جديدة إلى دفن النفايات المشعة في المستقبل .
لا يوجد حل حالياً للتعامل مع مشكلة النفايات المشعة ، ويشعر بعض العلماء أن فكرة بناء المزيد من محطات الطاقة النووية والقلق بشأن التعامل مع النفايات في وقت لاحق قد تنطوي على نتائج خطيرة .
نظام مياه التبريد
تستخدم أنظمة التبريد للحفاظ على مفاعلات الطاقة النووية من ارتفاع درجة الحرارة ، وهناك مشكلتان بيئيتين رئيسيتان ترتبطان بأنظمة تبريد محطات الطاقة النووية ، أولاً يقوم نظام التبريد بسحب المياه من مصدر المحيط أو النهر ، ويتم التقاط الأسماك عن غير قصد في نظام التبريد ، ثانياً بعد استخدام الماء لتبريد محطة الطاقة ، يتم إرجاعها إلى المحيط أو النهر ، والمياه التي يتم إرجاعها حوالي 25 درجة أكثر دفئا من الماء كان في الأصل ، وبالتالي يقتل الماء الدافئ بعض أنواع الأسماك والحياة النباتية .
