ما مدى الحاجة لامتلاك الطاقة النوويةالباب: مقالات الكتاب

نشر بتاريخ: 2020-05-31 23:44:31

أ.د. عبد الله بن محمد الشعلان

قسم الهندسة الكهربائية - كلية الهندسة - جامعة الملك سعود - الرياض

مقدمــــة 

الكثير منا لا يجهل معنى القدرة أو الطاقة أو التقنية النووية فقد عرفها الإنسان منذ ما ينوف عن سبعة عقود وبالتحديد عندما استُخدمت القنبلة الذرية على هيروشيما وناجازاكي لأول مرة في اليابان في نهاية الحرب العالمية الثانية عام 1945، وبعد ذلك تم التفكير بإنشاء معاهد ومرافق للأبحاث والدراسات والمشاريع الميدانية في مجالات الطاقة النووية في عدد من دول العالم، وتم استخدامها والاستفادة منها في الأغراض السلمية وبخاصة في مجالات توليد الكهرباء والطاقات المتجددة وتحلية المياه وتحضير النظائر المشعة لاحتياجات الأبحاث الطبية والصناعية مما أتاح لهذه الدول استشراف حاجات مجتمعاتها والتخطيط لتلبيتها بشكل دقيق ومدروس يساعد في زيادة معدلات التنمية ويمنحها القدرة المعرفية ضمن الاتفاقات والمعاهدات الدولية المتعلقة بموضوع الأمان النووي التي تنظم استخدام الطاقة النووية للأغراض السلمية وتوفير المواد الضرورية للاستخدامات الطبية والزراعية والصحية وكافة الاحتياجات الوطنية، وتفتح بابًا واسعًا للمساهمة في تطوير العلوم والأبحاث والصناعات ذات الصلة بالطاقة النووية والمتجددة في الأغراض السلمية، بما يؤدي إلى توطين التقنية ورفع مستوى المعيشة وتحسين نوعية الحياة وبخاصة أن العالم بأسره يشهد نموًا مطردًا وبمعدلات عالية للطلب على الكهرباء والمياه المحلاة وبخاصة في الدول التي تفتقر لمياه الشرب واستجابة للنمو السكاني والامتداد الحضري بها. ويقابل هذا الطلبَ المتنامي على الكهرباء والماء طلب متزايد على الموارد الأحفورية (النفط والغاز) القابلة للنضوب لاستخدامها في توليد الكهرباء وتحلية المياه التي ستستمر الحاجة لتوفيرها بشكل متزايد، ولذلك فإن استخدام مصادر بديلة مستدامة وموثوقة لتوليد الكهرباء وإنتاج المياه المحلاة يقلل من الاعتماد على تلك الموارد أو بالتالي يوفر ضمانًا إضافيًا لإنتاج الكهرباء وتحلية المياه في المستقبل ويحفظ في الوقت ذاته تلك الموارد الأحفورية أو على الأقل يقلل من استخدامها واستهلاكها، الأمر الذي سيؤدي إلى إبقائها مصدرًا للدخل لفترات طويلة من الزمن.

ماهية الطاقة النووية

تعتبر الطاقة النووية من أعظم مصادر الطاقة في العالم حيث يمكن استغلالها في مناحٍ شتى كتوليد الكهرباء وتحلية المياه وفي استخلاص النظائر المشعة في الطب وتحسين المنتجات الزراعية وغير ذلك من الاستخدامات السلمية التي لا حصر لها، بيد أنها من جانب آخر ينظر إليها على أنها من أكثر مصادر الطاقة حساسية وأكثرها إثارة للجدل والهواجس كونها قد تستخدم في صنع القنابل النووية أعظم الأسلحة فظاعة وهلعًا وأشدها فتكًا وتدميرًا. ويُعرف عنصرا اليورانيوم والبلوتونيوم على أنهما العنصران المستخدمان في إنتاج الطاقة عن طريق الانشطار النووي إذ أن كل ذرة من ذرات اليورانيوم والبلوتونيم لها نواة عند مركزها تتكون من (بروتونات ونيوترونات)، وعند الانشطار النووي تتصادم ذرة النيوترون مع ذرة اليورانيوم، وعندئذ تنفلق النواة إلى جزئيين مطلقه كمية هائلة من الطاقة كما أنها تحرر نيوترونين أو ثلاثة لتتصادم هذه النيوترونات مع ذرات أخرى ويحدث نفس الانشطار في كل مرة وهو ما يسمى بالتفاعل المتسلسل، ولهذا يمكن أن يحدث ملايين الملايين من الانشطارات في جزء من المليون من الثانية، وهذا هو ما يحدث بالفعل عندما تنفجر قنبلة نووية. وعندما تنتج طاقه نووية للأغراض السلمية العادية فإن الانشطارات تحدث في آلة مصممة لذلك تسمى المفاعل النووي أو الفرن الذري حيث يتم التحكم في سرعة الانشطارات بطرق مختلفة منها استخدام قضبان التحكم في عزل بعض النيوترونات بعيدًا عن عملية التفاعل.

الكهرباء والماء من الطاقة النووية

تعد المفاعلات النووية مصدرًا أساسيًا للطاقة الكهربائية في كثير من البلاد المتقدمة والغنية وبعض الدول النامية خاصة خلال الفترة من أواخر القرن العشرين، وينتج المفاعل النووي في المتوسط طاقة كهربائية تبلغ حوالي ألف ميجاوات سنويًا، كما يتميز السعر النهائي للكهرباء المنتجة منه بأنه يقل كثيرًا عن مثيلاته من مختلف أنواع الطاقة الأخرى، وهذه تعتبر الميزة الوحيدة للمفاعل النووي. ويعتبر اليورانيوم الوقود الأساسي للمفاعل الذري حيث يستخدم منه ثلاثة وثلاثون طنًا سنويًا، يتم تنقيتها واستخلاصها من حوالي مائة ألف طن من خام اليورانيوم، ليتم تحويلها كيميائيًا بالأكسدة إلى النظير الفعّال (يورانيوم235) لتبدأ عمليات الانشطار النووي لليورانيوم التي ينتج عنها الطاقة المطلوبة لتشغيل التوربينات الكهربائية.

تزود الطاقة النووية دول العالم بأكثر من 16% من الطاقة الكهربائية؛ فهي تمد 35% من احتياجات دول الاتحاد الأوروبي، كما أن اليابان تحصل على 30% من احتياجاتها من الكهرباء من الطاقة النووية، بينما تعتمد بلجيكا وبلغاريا والمجر وسلوفاكيا وكوريا الجنوبية والسويد وسويسرا وسلوفينيا وأوكرانيا على الطاقة النووية لتزويد ثلث احتياجاتها من الطاقة وذلك لأن كمية الوقود النووي المطلوبة لتوليد كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية أقل بكثير من كمية الغاز أو البترول اللازمة لتوليد نفس الكمية من الطاقة، فطن واحد من اليورانيوم يقوم بتوليد طاقة كهربائية أكبر من ملايين من براميل البترول، كما أنها طاقة نظيفة لا تطلق غازات ضارة في الهواء كغازات ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد الكبريت والنيتروجين التي تسبب الاحتباس الحراري والمطر الحمضي والضباب الدخاني. ومن الجدير ذكره أن الحديث عن إنتاج الماء بتحلية مياه البحر المالحة قد يسير بشكل متوازٍ مع عملية إنتاج الكهرباء من الطاقة النووية حيث تستغل الحرارة الناتجة من تلك الطاقة في تبخير مياه البحر ومن ثم تحويلها إلى مياه عذبة كما هو المعمول بها لدينا في منطقة الخليج العربي ولكن من خلال تطبيق الطرق التقليدية في إنتاج الطاقة الحرارية.

استخدامات الطاقة النووية

تستخدم الطاقة النووية في وقتنا الحاضر في أغراض ومناح شتى منها توليد الطاقة الكهربائية، كذلك يمكن من خلالها تسيير السفن الضخمة (عابرات المحيطات)، وكذلك الغواصات لأن المفاعلات النووية لا تحتاج إلى أكسجين ولذا يمكن للغواصات النووية البقاء تحت الماء لفترات زمنيه طويلة. كذلك تستخدم الطاقة النووية في الطب حيث إن هناك أنواع معينة من الذرات الناتجة أثناء الانشطار النووي تساعد الأطباء في تشخيص بعض الأمراض والمستعصية منها ومكافحتها وتسمى هذه الذرات بالنظائر المشعة، وهي ذات استخدامات أخرى كثيره في الصناعة والزراعة. كذلك يمكن استغلال الطاقة الحرارية الناتجة عن الانشطار النووي في تحلية مياه البحر والحصول على مياه عذبة، كما يمكن استغلال هذه الحرارة في تشغيل توربينات لتوليد الكهرباء كما يحصل استغلالها الآن بالطرق التقليدية لتحلية مياه البحر المالحة لدينا في دول منطقة الخليج العربي.

اعتبارات السلامة والأمان في استخدامات الطاقة النووية

هناك جهود كبيرة بذلت وتبذل أثناء عمليات تصميم المفاعلات النووية وبنائها من أجل الوصول إلى أعلى درجات السلامة والأمان. ومن المعروف أن كل دولة تستخدم الطاقة النووية في كافة الأغراض السلمية تنشئ هيئات رقابية حكومية ومستقلة لمراقبة استيراد وتركيب وتشغيل وتخزين كل الأجهزة والمواد التي يصدر عنها إشعاعات مؤينة ضارة بالصحة والبيئة والمسطحات الخضراء والكائنات النباتية والحيوية. ويصبح وجود هذه الهيئة أكثر ضرورة عند البدء ببناء مفاعلات بحثية أو مفاعلات لإنتاج الطاقة.

إن اعتماد خيار الطاقة النووية يرتكز أساسًا على عدة عوامل جوهرية منها مدى توفر المصادر الأخرى للطاقة (بترول، فحم، غاز طبيعي، طاقات متجددة)، كذلك مدى الوعي البيئي ووجود الجهة المستثمرة (دولة، قطاع خاص)، كذلك مدى المستوى التقني لامتلاك التقنيات النووية في ميدان المفاعلات النووية، كذلك مدى نمو الطلب على الطاقة في البلد إذ يرتبط بالنمو المتزايد والنشاط الاقتصادي العالمي، كذلك توفر الوقود النووي الذي يعتمد على ما هو متوفر من اليورانيوم أو ما يمكن توفيره عبر اكتشافات جديدة بتقنيات جديدة. وهناك أيضًا عدة عوامل جوهرية يجب أخذها في الحسبان عند التفكير في الاستحواذ على الطاقة النووية واستغلالها والاستفادة منها، ومن تلك العوامل ما يلي:

إدارة النفايات المشعة: يجب أن يتم التفكير فيه لاسيما على ضوء التكلفة العالية للتخلص من تلك النفايات وإيجاد أماكن تدفن فيها (عميقًا) تحت سطح الأرض، مع العلم بأن مراكز البحوث النووية في جميع أنحاء العالم تعمل جاهدة على التخلص من تلك النفايات الضارة بإيجاد تقنيات حديثة آمنة لحل تلك المعضلة لا تضر البيئة أو المناطق المحيط بها إذ قد يكون تأثير الإشعاع غير مباشر، فمياه التبريد المستخدمة في المفاعلات النووية قد تصاب بالإشعاع وبالتالي مياه الأنهار أو البحيرات التي بدورها تؤثر على الكائنات الحية الموجودة فيها وبالتالي حياة الكائن المستهلك لها، فإصابة الأسماك تؤدي إلى إصابة الإنسان على مسافات بعيدة قد تصل إلى مئات الأميال عن مصدر الإشعاع خصوصًا في مواسم التكاثر حيث تنتقل الأسماك، وكذلك عن طريق الطيور الآكلة للأسماك أو الكائنات الأخرى القريبة من المفاعلات النووية وقت هجراتها السنوية.

الأمان النووي: وهو ذو سجل مثير للجدل بالنظر للحوادث المأساوية المثيرة للفزع إذ يعزى معظم حوادث المفاعلات النووية إلى عدة عوامل منها طريقة تغليف الوقود المستعمل ونوعية الوقود ودرجة نقائه، كذلك الوعاء الخرساني الحامي لقلب المفاعل وقوة احتماله المطلوبة. أيضًا جهاز التبريد لقلب المفاعل وضمان استمرارية تشغيله حتى لا ترتفع درجة حرارة المفاعل مما يؤدي إلى تسرب الغازات المشعة أو المواد القابلة للتبخر. ومن أشهر حوادث المفاعلات هي تلك وقعت في جزيرة الأميال الثلاثة بولاية بنسلفانيا بأمريكا في 28 مارس 1979م وما أحدثته من هروب للسكان القريبين منها، وكذلك حادثة مفاعل تشيرنوبل في روسيا والتي حدثت في 26 أبريل من عام 1986م والتي تعد أكبر كارثة نووية شهدها العالم، سبب حادث مفاعل تشرنوبل هو تعطل جهاز التبريد داخل قلب المفاعل وبالتالي تكونت السحابة الذرية ومن ثم انتشارها لأماكن أخرى حيث عملت الرياح على نقلها وتحريكها فتضررت ألمانيا والسويد وتركيا ضررًا بالغًا وقد بلغ الضرر دولاً أوروبية أخرى، وبما أن ألمانيا والسويد وتركيا تعتبر أكثر الدول التي تعرضت للغبار الذري الناتج عن حادثة تشرنوبل فتلوثت الأرض وبالتالي تأثر النبات ثم الحيوان الذي يقتات على هذا النبات. إن التلوث الحيواني سواء لحم الحيوان أو إنتاجه من اللبن لم ولن يكتشف الآن خاصة أن كل مادة مشعة تفقد نصف ما تحمله من إشعاعات في مدة معينة قد تقاس بالأيام أو السنين. وقد تختلف نوعية الاستهلاك الآدمي من المواد الغذائية في حالة تلوثها بالإشعاع من دول لأخرى حسب عادات كل منها فمثلاً يعتبر الأرز الغذاء الأساسي في الصين والأسماك في اليابان والمناطق الساحلية واللحوم في السويد التي تعرضت لتلوث كامل، لذا طالبت جميع دول العالم باعتبار كل المواد الغذائية المنتجة في البلاد المحيطة بحادثة  تشرنوبل ملوثة حتى يثبت العكس، كذلك لازلنا نتذكر أحدث حادثة وهي كارثة زلزال اليابان الكبير الذي وقع في 11 مارس 2011م وما تبعه من انفجار مفاعل فوكوشيما النووي. لقد رؤي أنه بعد وقوع هذه الحادثة رؤي أن التوسع في استخدام التقنية النووية ربما يؤدي إلى زيادة احتمالات وقوع مثل هذه الحوادث العارضة مما يستدعي جهودًا إضافيةً وخططًا استباقية لتلافي مثل تلك الحوادث المريعة وتجنب مخاطرها الماحقة.

انتشار الأسلحة: إن المخاوف من انتشار السلاح النووي يساهم في عدم التمكن من اعتماد الخيار النووي في بعض الدول لا سيما تلك التي يتوجب عليها شراء المفاعلات والمواد النووية من الخارج وكيفية علاج والتخلص من نفاياتها، كما أنه يعتمد على موقف الرأي العام لديها من الطاقة النووية باعتماد الخيار النووي كمصدر ضمن مصادر الطاقة الأخرى.

توفير المهارات في الميدان النووي: ويعتبر هذا الأمر ذو أهمية في ظل وجود قرار باعتماد الخيار النووي حيث إن الوصول بالمهارات الوطنية في أي ميدان -لاسيما ميدان الطاقة النووية- يتطلب جهدًا ووقتًا كبيرين، ورغم توفر هذه المهارات في الدول الكبرى فإنها بدأت تحس بالقلق إزاء تقلص الاهتمام بهذا التخصص في الجامعات ومراكز البحوث، لذا وضعت مشاريع دولية ووطنية (بالتعاون مع الوكالة الدولية للطاقة النووية) للحفاظ على المعرفة، وهذا ما يستدعي أن تتحول الدول الأخرى بمجهودات إضافية لتوفير حد معقول من المهارات النووية ذات الأغراض والتوجهات السلمية.

البحث والتطوير: إن وجود مهارات وكفاءات في علوم الطاقة النووية مؤهلة ومدربة على إنتاجها وإدارتها والهيمنة عليها سيؤمن اندفاعًا في مجالات البحث والتطوير يهدف لاستغلال أمثل للطاقة النووية كمصدر ثري وموثوق من مصادر الطاقة المستقبلية يمكن الركون إليه والاعتماد عليه.

يجب أن يكون التعامل مع المواد النووية سواء للأغراض الصناعية أو لإنتاج الكهرباء من المفاعل النووي على أعلى درجة من الحيطة والأمان، ويجب أن يؤخذ بجدية عند التفكير في إنشاء مفاعل نووي لإنتاج الطاقة الكهربائية بعض الاعتبارات أهمها المواصفات التي تضمن عوامل الأمان عند إنشاء المفاعل ودراسة اتجاه الرياح على المنطقة، كما يوصى بضرورة مراعاة احتمالات الحوادث أو التخريب والاحتياط اللازم لمثل هذه الطوارئ وكذلك التكلفة الاقتصادية لتشغيل المفاعل وصيانته الدائمة، والطريقة المثلى للتخلص من المواد المشعة الناتجة من التفاعل النووي (النفايات النووية) داخل قلب المفاعل. 

الخاتمـــة

إن حجم التحديات المصاحبة لقضايا مصادر الطاقة وتأثيراتها على السلامة والصحة والبيئة ستبقى في العقود القادمة كبيرة ومثيرة للجدل، ويبقى على الدول التي تمتلك القدرات الذرية والنووية أن تساهم في تطوير مفاعلات أكثر أمانًا وأقل تكلفة وأفضل جذبًا للاستثمار التجاري، بيد أن القرار يبقى غير كاف إذ يجب أن يسبقه قرار بإعداد العلماء والمهندسين والفنيين القادرين على مواكبة تصميم وتركيب تلك المفاعلات وتشغيلها بكفاءة وأمان. ويمكن القول أن هذا القرار يجب اتخاذه بغض النظر عما إذا كان ثمة خطط لبناء مثل تلك المفاعلات النووية أم لا، فبدلاً من أن نوجه طلابنا نحو دراسات لا ولن تجدي، يتوجب أن يكون هناك توجيه نحو دراسات الطاقة النووية للأغراض السلمية. إن الحاجة لوجود علماء ومهندسين وفنيين في ميدان الاستخدامات السلمية للطاقة النووية هي حاجة جلية وملحة سيما في وقتنا الحاضر وقبل أن يفوتنا القطار ثم نتطلع حولنا فنجد العالم قد سبقنا ونحن ما برحنا نراوح مكاننا ولازلنا ننتظر الركوب للمحطة القادمة وبخاصة نحن في بلداننا العربية يجب أن نسابق الزمن ونلحق بالركب قبل فوات الأوان.


عدد القراء: 174

اقرأ لهذا الكاتب أيضا

اكتب تعليقك

شروط التعليق: عدم الإساءة للكاتب أو للأشخاص أو للمقدسات أو مهاجمة الأديان أو الذات الالهية. والابتعاد عن التحريض الطائفي والعنصري والشتائم.
-