كيف تنتج الانشطار النووي الطاقة؟ يشرح كيفية تحول النوى الذرية إلى طاقة حرارية هائلة تُستخدم في توليد الكهرباء من خلال التفاعلات النووية.
كيف تنتج الانشطار النووي الطاقة؟
يُعتبر الانشطار النووي إحدى العمليات الرئيسة المستخدمة لإنتاج الطاقة النووية. يحدث الانشطار النووي عندما ينقسم نواة ثقيلة إلى نواتين أو أكثر أصغر حجماً، مع إطلاق كمية ضخمة من الطاقة. هذه العملية تستخدم في العديد من المفاعلات النووية لإنتاج الكهرباء. لنتعرف على كيفية حدوث الانشطار النووي وكيفية إنتاج الطاقة من خلاله.
ما هو الانشطار النووي؟
الانشطار النووي هو عملية انقسام نواة ذرية ثقيلة، عادة اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239، إلى نواتين أصغر حجماً مع إطلاق نيوترونات حرة وطاقة. يتم التعبير عن العملية بالمعادلة النووية التالية:
235U + n → 141Ba + 92Kr + 3n + طاقة
كما هو موضح، يتفاعل اليورانيوم-235 مع نيوترون ليُنتج بايريوم-141 وكريبتون-92 بالإضافة إلى ثلاثة نيوترونات حرة وطاقة كبيرة في شكل حرارة وأشعة غاما.
كيفية إنتاج الطاقة
عندما تنقسم النواة الثقيلة، تُطلق كمية ضخمة من الطاقة. تتحول هذه الطاقة إلى حرارة تُستخدم في تسخين الماء لإنتاج البخار. إليك خطوات إنتاج الطاقة في المفاعل النووي:
- يتم تحميل الوقود النووي (مثل قضبان اليورانيوم) في قلب المفاعل النووي.
- تبدأ عملية الانشطار النووي داخل المفاعل عند إطلاق نيوترونات لاصطدام نواة اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239.
- تتسبب هذه الاصطدامات في انقسام النواة وإطلاق نيوترونات جديدة التي تحفز مزيداً من عمليات الانشطار (تفاعل تسلسلي).
- الطاقة الحرارية الناتجة عن الانشطار تُستخدم في تسخين الماء وتحويله إلى بخار.
- يُوجه البخار لتشغيل التوربينات التي تتصل بالمولدات الكهربائية لإنتاج الكهرباء.
الأمان في المفاعلات النووية
تُعد الأمان من الأولويات الأساسية في تشغيل المفاعلات النووية. تشمل التدابير الوقائية أنظمة التحكم في التفاعل التسلسلي، مكافحة زيادة الحرارة، واستخدام الحواجز المادية لاحتواء المواد المشعة.
عملية الانشطار النووي ليست مجرد تقنية لإنتاج الطاقة بل تستند إلى أساسيات فيزيائية معقدة. فهم هذه الأساسيات يساهم في إدراك كيفية إنتاج الكهرباء بطريقة فعّالة وآمنة من خلال المفاعلات النووية.