الطاقة النووية والانشطار

الطاقة النووية والانشطار

الطاقة النووية هي الطاقة المخزنة داخل الذرة بواسطة القوى التي تربط نواة الذرة ببعضها البعض. لقد تعلم العلماء كيفية التقاط كميات كبيرة من الطاقة من هذه القوى التي يمكن استخدامها بعد ذلك لتوليدها كهرباء .

ه = مكاثنين

عند العمل على نظريته النسبية ، البرت اينشتاين اكتشف الصيغة الرياضية E = mcاثنين. أظهرت هذه الصيغة أنه يمكن تحويل المادة إلى طاقة. على الرغم من أن هذا يبدو وكأنه مفهوم بسيط ، إلا أنه أظهر أنه يمكن توليد كمية كبيرة من الطاقة من كمية صغيرة جدًا من المادة. يمكن القيام بذلك عن طريق تقسيم الذرة في عملية تسمى الانشطار النووي.

الانشطار النووي

الانشطار النووي هو عملية انقسام ذرة كبيرة إلى ذرتين أو أكثر أصغر. عندما تنقسم الذرة ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة. عندما يتم إطلاق الطاقة بطريقة بطيئة التحكم ، يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء لتشغيل منازلنا. عندما يتم إطلاق الطاقة دفعة واحدة ، يحدث تفاعل متسلسل يسبب انفجارًا نوويًا.

محطات الطاقة النووية

تعد الطاقة النووية أحد التطبيقات الرئيسية للانشطار النووي. تستخدم محطات الطاقة النووية الانشطار النووي لتوليد الحرارة. يستخدمون هذه الحرارة لتوليد بخار من الماء والذي بدوره يقوم بتشغيل المولدات الكهربائية.



يتم توليد حوالي عشرين بالمائة من الكهرباء في الولايات المتحدة بواسطة محطات الطاقة النووية. هناك 104 وحدات توليد نووية تجارية في الولايات المتحدة.

تستخدم محطات الطاقة النووية العنصر اليورانيوم كوقود. تُستخدم قضبان التحكم في اليورانيوم للتأكد من أن التفاعل المتسلسل لتقسيم الذرات يسير بوتيرة مضبوطة.

النفايات المشعة

أحد المنتجات الثانوية للطاقة النووية هو النفايات المشعة. هذه هي المواد المتبقية من التفاعل النووي. يمكن أن تكون المواد المشعة خطرة على حياة الإنسان والحيوان.

استخدامات أخرى للطاقة النووية

الطاقة النووية لها تطبيقات أخرى بالإضافة إلى محطات الطاقة. أحد التطبيقات هو الدفع النووي في السفن والغواصات. يمكن للغواصات التي تعمل بالطاقة النووية البقاء تحت الماء والسفر بسرعات عالية لفترة طويلة. كما تم استخدام الطاقة النووية في السفن البحرية والسفن المستخدمة لكسر الجليد في البحار القطبية وسفن الفضاء.


هذه السفن التابعة للبحرية الأمريكية تعمل بالطاقة النووية
الاندماج النووي

شكل آخر من أشكال الطاقة النووية هو الاندماج النووي. يحدث الاندماج عندما يتم ضم ذرتين أو أكثر معًا لتكوين ذرة أكبر. النجوم تحصل على قوتها من الاندماج النووي. في أعماق النجم ، يتم تحويل ذرات الهيدروجين باستمرار عن طريق الاندماج إلى ذرات الهيليوم. هذه العملية هي التي تولد الضوء والطاقة الحرارية المنبعثة من النجوم بما في ذلك الشمس.

لم يكتشف العلماء كيفية التحكم في الاندماج لتوليد طاقة قابلة للاستخدام. إذا استطاعوا ، فسيكون ذلك خبرًا رائعًا لأن الاندماج ينتج مواد مشعة أقل وسيمنحنا إمدادًا غير محدود تقريبًا من الطاقة.

حقائق مثيرة للاهتمام حول الطاقة النووية والانشطار
  • الدول الثلاث الأولى لتوليد الطاقة النووية هي إلينوي وبنسلفانيا وساوث كارولينا.
  • تولد الولايات المتحدة طاقة نووية أكثر من أي دولة أخرى.
  • في تاريخ الطاقة النووية ، كانت هناك ثلاث كوارث كبرى لمحطة الطاقة النووية بما في ذلك تشيرنوبيل (روسيا) ، جزيرة ثري مايل (الولايات المتحدة) ، وفوكوشيما دايتشي (اليابان).
  • كانت أول غواصة تعمل بالطاقة النووية هي الولايات المتحدة. نوتيلوس التي انطلقت في البحر عام 1954.
  • يمكن أن تولد حبيبة واحدة من اليورانيوم نفس كمية الطاقة مثل حوالي 1000 كيلوجرام من الفحم.
  • 'الدخان' الذي تراه قادمًا من محطة للطاقة النووية ليس كذلك التلوث ، لكن البخار.