الرئيسية » مقالات علمية » مفاعلات نووية أكثر أمانًا

مفاعلات نووية أكثر أمانًا

مفاعلات نووية أكثر أمانًا

في الساعة الواحدة والنصف من عام 1986 وقعت احدى أكبر الكوارث النووية حيث انفجر مفاعل تشرنوبل الأوكراني نتيجة خطأ تقني وتسبب بمقتل 37 شخص واصابة أكثر من 2000 شخص، لكن آثاره الباقية أدت إلى قتل الآلاف من البشر بالأمراض السرطانية على مرار السنوات وذلك نتيجة الإشعاعات النووية التي تصدر عن المفاعل المنكوب.

فالمفاعلات النووية تشكل مركز حساس في العالم وأي خطأ تقني قد يدمر مدن وحتى دويلات، وما زال العالم يحاول تركيز جهوده على تعزيز الحماية للمفاعلات النووية، وخاصة للمعادن التي تغلف المفاعل وتمنع تسرب أي اشعاع ممكن من هذه المفاعلات.

ولكون الطاقة النووية عنصرا مهما في انتاج الطاقة الكهربائية، حيث تنتج 11 في المئة من الكهرباء في العالم، كان لا بد من إيجاد منظومة حماية متكاملة للحفاظ على هذا المصدر المهم، فقد نجح علماء دوليين في إطالة عمر المفاعل النووي لأكثر من 40 سنة وهو العمر الافتراضي لأي مفاعل نووي.

وذلك عن طريق ابتكار سبيكة معدنية قوية لا تعطب بسهولة كما يحصل مع المعادن فائقة التكوين التي تستخدم حاليا في المفاعلات والتي تحتاج المال والوقت حين استبدالها بعد نفاذ عمرها الافتراضي، وتتكون هذه السبيكة الفائقة من عدة عناصر بنسب متساوية مثل الذهب والنيكل والفولاذ.

ولاختبار السبيكة عمليًا قام علماء من مختبر أوك ريدج الوطني في ولاية تينيسي وجامعة فنلندا بقصف سبيكة مكونة من الذهب والنيكل لمحاكاة ما يحدث في المفاعل النووي، ليجد العلماء أن السبيكة تتعرض لعيوب أقل بكثير من المعادن الفائقة المستخدمة في المفاعلات النووية الحالية.

كيف يحدث التسريب في المفاعل النووي؟

فعليا يتم تقسيم الذرات في المفاعل النووي لإنتاج كميات مكثفة من درجات الحرارة كافية لتشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء، وأثناء ذلك تنتج الكثير من النيترونات التي تحاصر بالماء الثقيل2 وهو ماء يحتوي على نظير ثقيل من الهيدروجين يسمى ديوتريوم ورمزه الكيميائي D2O، الا أن بعض النيترونات تتسرب لتواجه المعدن الذي يحيط بالمفاعل مما يسبب عيوب في المفاعل ويحدث التسريب.

كيف تعمل السبيكة فائقة التكوين High-entropy alloys؟

بما أن السبيكة تحتوي على معادن بنسب متساوية فإن هذه المعادن تنتشر بشكل متساوي في المفاعل وتتعرض لذرات بشكل متساوي مما يمنع فرص التسرب خارج المعدن للنيترونات وبالتالي تقليل العيوب التي تقلل العمر الافتراضي للمفاعل.

وقد حاول العلماء في السنوات الأخيرة التعديل على المعادن الفائقة المستخدمة حاليا للحصول على جودة مناسبة لحماية المفاعل من العيوب والتسريب لكن المال هو العائق الوحيد أمام هذه التعديلات.

وورد في تقرير تابع ل “نيو ساينيست” أن السبائك لن تكون جاهزة للاستخدام الا بعد اختبارات واسعة النطاق وطويلة المدى بسبب تطلع العلماء للكمال في الصيغة النهائية للسبيكة.

ويطمح العلماء أن يتم استخدام هذه السبيكة في مختلف أنواع المفاعلات النووية الموجودة وذلك لتقليل الكوارث النووية الناتجة عن هذه المفاعلات.

قاموس المصطلحات:

 

  • السبائك   Alloys: هي اتحاد كلي أو جزيء بين عنصرين كيميائيين أو أكثر مع بعضهما البعض على أن يكون أحدهما فلزا . وتكون السبائك مادة ذات خواص فلزية مختلفة عن العناصر المكونة لها.
  • الماء الثقيل Heavy water: يتكون من الديوتريوم (نظير الهيدروجين) والأكسجين وصيغته الكيميائية هي D2O فعندما يتحد الديوتريوم مع الأكسجين فإنه يكون أكسيد الديوتريوم أو ما يعرف بالماء الثقيل وتبلغ كتلة ذرة الديوتريوم حوالي ضعف كتلة ذرة الهيدروجين العادي ويتجمد عند درجة 3.82°م بدلاً من درجة الصفر المئوي، ويغلي عند درجة 101.42°م بدلاً من 100°م، ويستخدم في بعض أنواع المفاعلات النووية التي تسمى مفاعلات الماء الثقيل، حيث يعمل وسيطا للتحكم في طاقة النيوترونات المنطلقة من التفاعل المتسلسل و يعمل أيضًا كمبرد للمفاعل من الحرارة العالية .

اعداد:ضحى شريف حماد

المراجع :

Granberg, F. . Nordlund, K.  W. Ullah, Mohammad. Jin, K.  Lu, C.  Bei, H.  M. Wang, L.  Djurabekova, F.  J. Weber, W.  and Zhang, Y. 2016. Mechanism of radiation damage reduction in equiatomic multicomponent single phase alloys. Physical Review Letters. APS physics

https://journals.aps.org/prl/accepted/9f075Y64Yc81484286c762d3cd372b505791c1289

Daily news.2016. New alloys could lead to next generation of nuke plant metals.18 March. New Scientist. [Online]. [Accessed 28 March 2016]. Available from:

https://www.newscientist.com/article/2081605-new-alloys-could-lead-to-next-generation-of-nuke-plant-metals/

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

ăn dặm kiểu NhậtResponsive WordPress Themenhà cấp 4 nông thônthời trang trẻ emgiày cao gótshop giày nữdownload wordpress pluginsmẫu biệt thự đẹpepichouseáo sơ mi nữhouse beautiful