الانشطار النووي

هو عملية إنقسام نواة ذرة ثقيلة إلى قسمين أو أكثر، وبهذه العملية يتحول عنصر معين إلى عنصر أخر وينتج عن عملية الانشطار نيوترونات وفوتونات عالية الطاقة (بالأخص أشعة كاما) وجسيمات نووية مثل جسيمات ألفا وأشعة بيتا. يؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تولد كميات ضخمة من الطاقة الحرارية والإشعاعية.

ونتيجة انشطار أنوية الذرات نحصل على طاقة هائلة في شكل ضوء وحرارة، وأنوية الذرات المستخدمة حاليا في عمليات الانشطار غالبا ما تكون من اليورانيوم، وقد ذكر "أينشتين" أن الجزء الصغير من المادة يحتوي على قدر كبير من الطاقة، عندما تخرج هذه الطاقة ببطء يمكننا استخدامها في إنتاج الكهرباء، أما إذا خرجت دفعة واحدة فإنها تتسبب في انفجار هائل ومدمر يشبه إلى حد ما انفجار القنبلة الذرية.

تستخدم المفاعلات النووية عنصر اليورانيوم كوقود وهو يستخرج من مناطق متعددة من العالم، وكمية الوقود المطلوبة لتوليد كمية من الطاقة الكهربية هي أقل بكثير من كمية الفحم أو البترول اللازمة لإنتاج نفس القدر من الطاقة. يحتاج اليورانيوم الخام قبل استخدامه إلى عمليات معالجة ثم تصنيعه في شكل كرات صغيرة "Pellets" ترص في شكل أعمدة يطلق عليها قضبان الوقود "Fuel Rods" وهي التي توضع في المفاعلات "Reactors" لتشغيلها كما في شكل رقم (1).

وما يحدث داخل المفاعل هو انشطار ذرات اليورانيوم لتبدأ سلسلة من التفاعلات "Reactions"، ينتج عنها طاقة تحرر الجزيئات "Particles" كنتيجة لانشطار الذرة فتصطدم بذرات اليورانيوم الأخرى لتنشطر بدورها، وفي المفاعلات النووية تستخدم قضبان التحكم "Control Rods" للسيطرة على عمليات الانشطار وتهدئتها، فهي تعمل كمهدئ "Moderator" حتى تتم التفاعلات ببطء، لأنها إذا تمت بسرعة فسوف تؤدي إلى انفجار ينتج عنه حرارة وإشعاع مدمرين.

ينتج عن التفاعلات مواد مشعة "Radioactive" تتسبب في إضرار البشر إذا أصابتهم، لذا فإن هذه المواد تحفظ في شكل صلب، بالإضافة إلى أن وجود قبة خرسانية تغطي المفاعل - كتلك الموضحة في شكل رقم (2)- تمنع تسرب هذه الإشعاعات خارج المفاعل وبالتالي تجنب آثارها الضارة. كما ينتج أيضا عن هذه التفاعلات المتسلسلة طاقة حرارية تستخدم في غلي الماء داخل المفاعل، لذا فبدلا من حرق الوقود لغلي الماء تعتمد المفاعلات النووية على الطاقة الناجمة من انشطار الذرات في تنفيذ هذا الإجراء.

ينقل الماء الساخن إلى مبادل حراري يقوم بتسخين مجموعة أخرى من الأنابيب المملؤة بالماء وتحويل الماء إلى بخار ثم تمريره إلى توربينة وبالتالي توليد الكهرباء، كما هو موضح بشكل رقم (3). والغرض من عمل المبادل الحراري هو عدم خلط الماء المُعرض للإشعاع مع الماء المستخدم في تشغيل التوربينات وذلك منعا لتسرب الإشعاع خارج المفاعل.