.jpg){kind=small}
الطاقة النووية
تستخدم معظم أنواع الوقود التفاعل الكيميائي لإطلاق الطاقة، مثل حرق جذع شجرة للحصول على الدفء والحرارة، ولكن متى يمكن للوقود إنتاج الحرارة دون حرق؟
عندما يكون الوقود نووياً.
ش تتم التفاعلات الكيميائية بوجود عنصرين أو أكثر باستخدام الإلكترونات التي توجد في الحافة الخارجية لذراتها لترتبط معاً.
لكن التفاعلات النووية التي نستخدمها لتوليد الحرارة والطاقة تختلف، فهي لا تنطوي على إلكترونات أو كهرومغناطيسية.
يحدث التفاعل النووي في مركز الذرة تماماً ، أي في النواة وهناك نوع معيّن فقط من الذرات هو الذي يمكن أن يصنع التفاعلات النووية التي نستخدمها في محطات الطاقة ألا وهو الذرة المشعة.
الذرة المشعة كبيرة الحجم جداًّ، وتحتوي على مئات البروتونات والنيترونات في داخل النواة الخاصه بها، وتلك النواة غير مستقرة؛ لذلك فمن الممكن لبعض البروتونات أو النيترونات في الداخل أن تنفصل او تنحل، وعندما يحدث ذلك تنطلق كمية هائلة من الطاقة في صورة حرارة وضوء ونشاط إشعاعي.
الانشطار النووي
يمكن استغلال الوقود النووي لعمل تفاعل قوي يسمى الانشطار النووي ، يحدث هذا عندما تنقسم ذرة من معدن مشع مثل "اليورانيوم" إلى جزئين ، فتنطلق كمية هائلة من الطاقة. وبعد ذلك تصطدم النيوترونات الناتجة عن الانقسام مع ذرات اليورانيوم الأخرى ، مما يجعلها تنقسم هي الأُخرى ، وهذا ما يُسمى تفاعلاً متسلسلاً ، وعندما يحدث الانشطار النووي بسرعة كبيرة فإنه يخلق انفجاراً هائلاً ، وهذا ما يحدث داخل القنبلة النووية ، وقد وجد العلماء طريقة للسيطرة على عملية الانشطار داخل المفاعلات النووية وبالتالي تحدث التفاعلات المتسلسلة ببطء وأمان.
الاندماج النووي
بالرغم من أنه يتم إنتاج نحو عُشر الكهرباء في العالم من تفاعلات الانشطار النووي في محطات توليد الطاقة النووية ، فإن معظم الطاقة التي يتم إطلاقها في الكون مصدرها تفاعل نووي آخر هو الاندماج النووي.
بينما يأخذ الانشطار النووي ذرات كبيرة ويقسمها إلى اثنتين أصغر منها ، يقوم الاندماج بالعكس فهو يدفع ذرتين صغيرتين معاً لتكوين ذرة واحدة أكبر .
واعتماداً على نوع الوقود المستخدم تنتج هذه العملية أربعة أضعاف الطاقة التي ينتجها الانشطار النووي . لكن هذا يتطلب كميات هائلة من الطاقة لتحقيق ذلك .
يحدث الاندماج أيضاً في مركز النجوم مثل الشمس حيث يكون الضغط في مركزها أكبر بنحو 250 مليار مرة من الضغط على سطح الأرض، وحتى الآن لم يتمكن أي شخص على وجه الأرض من صنع مفاعل اندماجي ينتج طاقة أكبر من الطاقة التي يستهلكها، ولكن المفاعلات الجديدة تقترب كل يوم من ذلك.
النشاط الإشعاعي
- تنتج جسيمات "ألفا" عن وجود أعداد كبيرة من البروتونات في نواة الذرة ـ ويمكن أن تمنع الحواجز الرقيقة مثل الجلد أو الورق موجات "ألفا" من المرور .
- أما جسيمات "بيتا" فتنتج عن وجود عدد كبير جدًّا من النيترونات في نواة الذرة ، ويمكن أن تمر موجات "بيتا" من خلال الجلد والأجسام الرخوة ولكنها لا تستطيع المرور من خلال المعادن .
- أما موجات "جاما" فهي الأسوأ ، فهي ضوء غيرمرئي ذو طاقة عالية يمكن أن يحرق الجلد ويندفع عبر الجدران ، ولا يمكن إيقافه إلا عن طريق الدروع السميكة المصنوعة من الرصاص .
التحلل الإشعاعي
لن يكون توليد الطاقة النووية ممكناً بدون عملية تسمى "التحلل الاشعاعي" . فالصخور والمعادن تحتوي على كميات صغيرة من الذرات المشعة مثل "اليورانيوم" و "الثوريوم" وبمرور الوقت تتفكك نواة هذه الذرات أو تتحلل مٌطلِقةً بعض الجسيمات الصغرى وحرارة وأشكالاً أخرى من الطاقة .
"التحلل الإشعاعي" هو عملية بطيئة ، والطاقة الحرارية الناتجة عنها ليست كافية لتكون مفيدة ؛ لذلك نقوم بتوليد الطاقة النووية يجب تنقية المعادن المشعة مثل "اليورانيوم " لنحولها إلى وقود نووي .
عمر النصف
يعرف العلماء أن الذرة غير المستقرة أكثر عرضة للتفكك أو التحلل من الذرة المستقرة ، ولكن من المستحيل التنبؤ بالضبط متى سيحدث ذلك . ومن أجل قياس الوقت الذي تستغرقه الذرة لتتفكك أو تتحلل ، قرر العلماء أن يقيسوا عمر النصف للذرة أو متوسط الوقت الذي يستغرقه نصف المادة المشعة لتفقد نشاطها الإشعاعي .
يبلغ عمر النصف لليورانيوم (4.5 مليار) سنة . هذا هو أيضا العمر الحالي للأرض ، مما يعني أن كمية اليورانيوم الموجودة حالياًّ على كوكب الأرض هي نصف الكمية التي كانت موجودة عند خلق الأرض ، أما النصف الأخر فقد تحلل ويبلغ عمر النصف لغاز "الرادون" أربعه أيام ، في حين نصف عمر "الفرنسيوم" هو 22 دقيقة .
.jpg "Ammar Al Masry")