الكيمياءالكيمياء النووية

المفاعلات النووية

المفاعلات النووية هي مرافق يتم فيها تنفيذ التفاعلات النووية، وغالبًا ما تُستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية. تتكون المفاعلات النووية من عدة مكونات رئيسية، مثل قلب المفاعل، ونظام التحكم، ونظام التبريد، وأبراج التبريد، ونظام الحماية من الإشعاع.

المفاعلات النووية

المفاعلات النووية هي مرافق يتم فيها تنفيذ التفاعلات النووية، وغالبًا ما تُستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية. تتكون المفاعلات النووية من عدة مكونات رئيسية، مثل قلب المفاعل، ونظام التحكم، ونظام التبريد، وأبراج التبريد، ونظام الحماية من الإشعاع.

  • قلب المفاعل: هو مكان حدوث الانشطار النووي، ويحتوي على الوقود النووي، وعادةً ما يكون اليورانيوم أو البلوتونيوم.
  • نظام التحكم: يستخدم قضبان التحكم المصنوعة من مواد مثل الكادميوم أو البورون، التي تمتص النيوترونات للتحكم في معدل التفاعل النووي.
  • نظام التبريد: يعمل على تبريد حرارة قلب المفاعل عن طريق ضخ المياه أو الغاز حوله.
  • أبراج التبريد: تستخدم لتبريد الماء الساخن الذي يخرج من نظام التبريد قبل إعادة استخدامه أو إطلاقه في البيئة.

عناصر التحكم في المفاعل

الطريقة الأكثر شيوعًا تستخدم مجموعات الامتصاص – وهي: قضبان التحكم ، أو في بعض الحالات، الشفرات. عادةً ما يكون المفاعل مجهزًا بثلاثة أنواع من القضبان لأغراض مختلفة:

(1) قضبان الأمان لبدء تشغيل المفاعل وإيقافه،

(2) قضبان التنظيم لضبط معدل طاقة المفاعل،

(3) قضبان الرقائق للتعويض عن التغييرات في التفاعل حيث يتم استنفاد الوقود عن طريق الانشطار وأسر النيوترونات .

يجب أن تحتوي المفاعلات ذات الطاقة العالية جدًا على أنظمة تبريد متطورة للغاية لإزالة الحرارة بسرعة وبشكل موثوق؛ وإلا فإن الحرارة سوف تتراكم في وقود المفاعل وتذوبه.
يجب أن تحتوي المفاعلات ذات الطاقة العالية جدًا على أنظمة تبريد متطورة للغاية لإزالة الحرارة بسرعة وبشكل موثوق؛ وإلا فإن الحرارة سوف تتراكم في وقود المفاعل وتذوبه.

إزالة الحرارة

يتم تحويل جزء كبير من طاقة الانشطار إلى حرارة في اللحظة التي يقوم فيها تفاعل الانشطار بتكسير النواة المستهدفة الأولية إلى شظايا انشطارية.

يتم ترسيب الجزء الأكبر من هذه الطاقة في الوقود، ويلزم وجود مبرد لإزالة الحرارة من أجل الحفاظ على نظام متوازن (وأيضًا لنقل الطاقة الحرارية إلى محطة توليد الطاقة).

المبرد الأكثر شيوعا هوالماء ، على الرغم من أنه يمكن استخدام أي سائل. تم استخدام الماء الثقيل (أكسيد الديوتيريوم)، والهواء ، وثاني أكسيد الكربون ، والهيليوم ، والصوديوم السائل ، وسبائك الصوديوم والبوتاسيوم (المعروفة باسم NaK)، والأملاح المنصهرة، والهيدروكربونات في المفاعلات أو تجارب المفاعلات.

يتم تشغيل بعض مفاعلات الأبحاث بطاقة منخفضة جدًا ولا تحتاج إلى نظام تبريد مخصص؛ في مثل هذه الوحدات تتم إزالة كمية صغيرة من الحرارة المتولدة عن طريق التوصيل والحمل الحراري إلى البيئة .

من ناحية أخرى، يجب أن تحتوي المفاعلات ذات الطاقة العالية جدًا على أنظمة تبريد متطورة للغاية لإزالة الحرارة بسرعة وبشكل موثوق؛ وإلا فإن الحرارة سوف تتراكم في وقود المفاعل وتذوبه.

والواقع أن أغلب المفاعلات تعمل على مبدأ مفاده أن الوقود الذي تستخدمه لا يمكن السماح له بالذوبان؛ ولذلك، فإن الأنظمة المصممة لتبريد الوقود يجب أن تعمل بشكل كاف في ظل الظروف العادية وغير العادية. يُشار إلى الأنظمة التي تتيح التبريد الكافي خلال جميع الظروف غير الطبيعية الموثوقة في محطات الطاقة النووية باسم أنظمة التبريد الأساسية للطوارئ.

وفي الختام نجد أن المفاعلات النووية هي تجسيد للتكنولوجيا المتقدمة، وتعتبر من الحلول المستقبلية لتوليد الطاقة بكفاءة وأمان.

من قلب المفاعل إلى نظام التبريد وأبراج التبريد، تلعب هذه المكونات دورًا حيويًا في تحقيق توازن واستقرار عملية توليد الطاقة. إن فهم كيفية عمل هذه المكونات معًا يعطينا نظرة أعمق على التحديات والفرص التي تتيحها الطاقة النووية.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى