المفاعل النووي هو جهاز يستخدم للتحكم في عملية الانشطار النووي لتوليد الطاقة. الانشطار النووي هو عملية يتم فيها تقسيم نواة الذرة الثقيلة (مثل اليورانيوم أو البلوتونيوم) إلى أجزاء أصغر، مما يطلق كمية كبيرة من الطاقة في شكل حرارة.
تعريف المفاعل النووي:
المفاعل النووي هو جهاز يحتوي على وقود نووي (عادة اليورانيوم أو البلوتونيوم) ومكونات أخرى تتيح للذرات في الوقود أن تخضع لعملية الانشطار بشكل متحكم به. يتم استخدام الحرارة الناتجة عن هذه العملية في إنتاج بخار ماء الذي يقوم بتدوير التوربينات لتوليد الكهرباء.
دوره في إنتاج الكهرباء:
- إنتاج الحرارة: الوقود النووي داخل المفاعل ينقسم إلى نوى أصغر في عملية الانشطار، مما يولد كمية كبيرة من الحرارة.
- تحويل الحرارة إلى بخار: يتم استخدام هذه الحرارة لتسخين الماء وتحويله إلى بخار عالي الضغط.
- تدوير التوربينات: البخار الناتج يتم توجيهه إلى توربينات ضخمة تعمل على تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية.
- توليد الكهرباء: تقوم التوربينات بدورها بتشغيل مولدات كهربائية لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
مكونات المفاعل النووي الرئيسية:
- الوقود النووي: عادةً ما يكون يورانيوم-235 أو بلوتونيوم-239.
- المهدئات: تستخدم لإبطاء سرعة النيوترونات الناتجة عن الانشطار لضمان استمرار التفاعل النووي بشكل مستدام.
- مياه التبريد: تسحب الحرارة الناتجة عن الانشطار وتستخدم لتبخير الماء.
- قضبان التحكم: تُدخل أو تُخرج من المفاعل للتحكم في معدل التفاعل النووي عن طريق امتصاص النيوترونات.
مزايا الطاقة النووية:
- إنتاج كهرباء ضخم: المفاعل النووي يمكنه إنتاج كميات كبيرة من الكهرباء دون الحاجة إلى وقود أحفوري.
- قلة الانبعاثات: لا يطلق المفاعل النووي ثاني أكسيد الكربون أثناء إنتاج الكهرباء.
التحديات:
- مخلفات نووية: المخلفات الناتجة عن المفاعلات النووية يمكن أن تكون خطيرة وتحتاج إلى إدارة بعناية.
- السلامة: هناك مخاطر مرتبطة بتسريبات الإشعاع أو حوادث نووية.
إنتاج الكهرباء من الطاقة النووية هو طريقة فعّالة وعالية الطاقة، ولكنها تتطلب تحكمًا دقيقًا في التكنولوجيا النووية وإدارة المخاطر.