لماذا طاقة الاندماج النووي؟

plas-blog

الإندماج النووي {1}  لماذا طاقة الاندماج النووي؟  

ببساطة لان بمقدورها استخدام كوب ماء لانارة مدينة القاهرة لعام كامل .. فلنبدأ رحلتنا ـــــــ

كلمة نووي اصبحت كلمة سيئة السمعه في الاوساط العامة والسياسية بعد حادثتي الانفجار النووية بـ تشرنوبل  في ابريل 1986 بروسيا و فوكوشيما  في مارس 2011 باليابان. الاختلاف في الاوسط العلمية قائم ما بين البقاء عليها او ادحارها ولكن اريدك في البداية ان تنسي كل خبرتك او معلوماتك عن الطاقة النووية مثل الاشعاع والتشوهات والنفايات الذرية ألخ…. وان تعيرني امنتباهك حتي النهاية لنفرق بين الطاقة النووية الانشطارية  والطاقة النووية الااندماجية  [1] ــــــــ

light cairo

 

مصادر الطاقة

الشمس هي المصدر الوحيد للطاقة بكل اشكالها علي كوكبنا الازرق فبدونها لا حرارة ودفيء بالنهار ولا نمو للنبات ولا تكون لوقود احفوري كالبترول والفحم في باطن الارض ولا حركة للرياح الناتجة عن اخنلاف درجات الحرارة ولا عملية التبخر وسقوط الامطار وبناء سدود صناعية وتوافر شلالات طبيعية.  كل ما ذكرناه هي اشكال مختلفة من الطاقة فالحركية تتمثل في سقوط الماء من الشلالات والسدود و حركة الرياح  وجميعها يستخدم لادارة توربينات و طاقة حرارية في اشعة الشمس واخري كامنة في الوقود الاحفوري ذو المحتوي الحراري العالي او طاقة ربط نووية كامنة في انوية الذرات الثفيلة جدا كاليورانيوم والبلوتنيوم والخفيفة جدا كالهيدروجين ونظائره.

الكهرباء

كلمة الطاقة اصبحت مرتبطة في عقول هذا الجيل بالكهرباء لانها المحرك الاساسي لكي شيء تستخدم للانارة وتشغيل الهواتف والحواسيب فلولاها لما كتبت المقال ولا انت قرأته وايضا محركات المصانع ولكن مازالت الطائرات والمواصلات في الدول النامية وبعضها في الدول المتقدمة تعمل بحرق الوقود الاحفوري (البترول) ولكنها تتلاشي الان بتحول معظم وسائل النقل الي الكهرباء. اذا كيف يمكننا الحصول علي الكهرباء  هناك طريقتان الاولي بتحويل الطاقة  الميكانيكية الي طاقة كهربية باستخدام المولد الكهربي تبعا لقانون الحث للعالم الامريكي فاراداي وتعتبر طريقة غير مباشرة. والثانية  هو التوليد المباشر باستخدام ضوء الشمس لتحفيز حركة الالكترونات في شرائح مصنعة من اشباة الموصلات كالسيلكون (الخلايا الشمسية) مولدة تيار كهربائي عندة توصيلها بالجهاز الكهربي.

قصور المصادر الحالية

هناك العديد من الدول اصبحت تركز علي المصادر النظيفة كالطاقة الشمسية او الرياح ولكن سطوع الشمس يتوقف علي كمية السحب وحركة الرياح علي توزيع درجات الحرارة وكلاهما لا يجري بشكل منتظم وهذا يؤدي  الي ان كمية الطاقة المتوفرة غير مرتبط بالاحتباج وانما بحالة المناخ بمعني انه أحيانا تكون الطاقة متوفرة بزياة عن الحاجة واوقات تكون اقل بكثير من الحاجة وهذه تسمي مشكلة التذبذب والحل المنتظر لها هو ايجاد بطاريا بسعات عالية جدا لحفظ كميات الطاقة المهولة وقت الفائض لاستخدامها وقت العجز وهذه مشكلة ومجال بحثي متخصص تتجه اليه بعض البلدان ومازال المشوار به طويلا. ومن الطرائف التي نشرت في الاندبندنت يوم 27 أكتوبر 2017  في هذا الموضوع ان الانتاج الالماني من طاقة الرياح ذا بشكل كبير جدا في احد الاسابيع وحيث ان حساب التكلفة علي المستهلك يتم بقسم تكلفة التشغيل علي كمية الطاقة وحيث ان الطاقة زادت بشكل كبير فوصل الاجمالي الاسبوعي الي تكلفة سالبة اي ان الحكومة عليها ان تدفع للمواطن [2]  والشيء الاهؤ ان المحطات الشمسية والرياح تحتاج الي مساحات واسعه من الارض وهذا لايتوفر ببعض الدول ـــــ

co2_temp_1964_2008
شكل (1) علاقة الترابط بين ازدياد درجة الحرارة باللون الاحمر مع نسبة ثاني اكسيد الكربون في الجو 

يعد الدافع الأكبرللاحتلال الاجنبي في الشرق الاوسط حتي منتصف القرن المنصرم وغزو العراق  هو كان السيطرة علي المخزون النفطي الكبير في الشرق الاوسط وهنا تكمن احد مشاكل الوقود الأحفوري وهي محدودية كميته ووجوده في اماكن وانعدامه من اخري. اما المشكلة الأخري وهم الأهم الان ان حرق البترول ينتج ثاني اكسيد الكربون الذي وجدت علاقة ترابط بينه وبين زيادة درجة حرارة كوكب الارض (ظاهرة الاحتباس الحراري) كما في الشكل (1) وهذا يدفع الدول الي التقليل من استخدامه والبحث عن طرق بديلة مع العلم بان امريكا والصين هم المشاركين بنسبة اكبر في انتاج ثاني اكسيد الكربون. ـــ

 

ماذا عن الطاقة النووية

كما اوضحنا في البداية هناك نوعان من الطاقة النووية  ـــــ
الاول والمعروف لدينا وهو الانشطار النووي الذي يعمل علي شطر انوية ثقيلة كاليورانيوم 235 او البلوتنيوم 239 وكل الكمات السابقة سيئة السمعة مرتبط به ولكن المفاعلات تم تامينها وتدعيمها بتكنولوجيات عالية وهناك دول ما زالت تصر عليها كفرنسا ودول تعارضها بالكلية كألمانيا حيث أغلقت كل مفاعلات الانشطار النووي بها.

الثاني هو الاندماج النووي ووقوده هو نظائر عنصر الهيدروجين الديوتيرم الموجود في الماء والترتيوم الذي نحصل عليه من الليثيم الموجود بصورة كبيرة جدا في القشرة الأرضية. وهو مصدر امن ونظيف للطاقة وذو وقود متوفر وذو محتوي حراري عالي جدا وكب النجوم مثل الشمس مضيئة بفعل الاندماج النووي. ولكن هذا التفاعل لايتم الي في حدود 150  مليون درجة مئوية (بلازما) اذا اردنا انتاجه في مفاعلات علي الارض وهذا ما يسعي اليه العلم علي مدار 7 عقود من البحث العلمي. الان يمكننا احداث الاندماج النووي في المفاعلات البحثية ولكن لم يتم الوصول للمستوي التجاري الذي يكون فيه كمية الطاقة الناتجة من المفاعل حوالي 200 مرة طاقة التشغيل. وسوف يتم اختبار كل معارفنا في هذا المجال بالمفاعل البحثي ايتر وهو مشروع تحت الانشاء في جنوب فرنسا يشارك فيه سبع اعضاء هم الاتحاد الأوروبي والصين والهند واليابان وروسيا وامريكا وكوريا الجنوبية بتكلفة حوالي 17 مليار يورو. ,ومن المقرر ان يبدا العمل في 2025 [3]ــــ

المقال القادم 

وتكمن تحديات الاندماج النووي في احتواء البلازما لفترة زمنية مناسبة و تصنيع مواد قادرة علي الصمود تحت الأاحمال الحرارية العالية وعملية تدوير الوقود داخل المفاعل وتصميم مضخات تفريغ الهواء من المفاعل و سنتطرق لها في مقالات متفردة  ــــــ

——————————————————–
كتبه: محمد عزت 
طالب بالماجستير الاوروبي الاندماج النووي والفيزياء الهندسية
بمركز ابحاث الطاقة والتكنولوجيا وبالبيئة بمدريد

معيد بقسم الفيزياء – كلية العلوم – جامعة المنصورة

بعض المراجع:ـــ

[1] Chernobyl disaster    –  Fukushima disaster 
[2] Germany set to pay customers for energy usage. 
[3] ITER reactor 
[  ] المصادر الرئيسية هنا

______________________________________
 للاشتراك في المدونة ليصلك كل جديد 
______________________________________

 

Advertisements