[GLOW="FFFF00"]عمل المفاعل النووي[/GLOW]
[GRADE="00008B FF6347 008000 4B0082"]عند تشغيل المفاعل النووي، يقوم الوقود النووي بإنتاج النيوترونات وامتصاصها مع إطلاق الحرارة داخل الوقود، ومع احتراق الوقود النووي تتغير طبيعته تدريجياً، ويعتبر النيوترون جسيماً نووياً لايحمل شحنة كهربائية، ويمكن للنيوترون أن يتخلل المادة ليصطدم بالنويات الذرية، وعند حدوث كل تصادم فإن النيوترون إما أن يرتد في اتجاه وإما أن تقتنصه الذرة لتتكون نواة مركبة •
وتختلف عملية اقتناص النيوترونات باختلاف أنواع النويات، وتختلف نواة ذرة اليورانيوم الموجود في الطبيعة باختلاف نوع النظير، ويوجد لعنصر اليورانيوم نظيران يختلف كل منهما عن الآخر في عدد الجسيمات التي تضمها النواة، وتضم نواة النظير الأول 238 جسيماً وتبلغ نسبة توافره 99.3% من اليورانيوم الذي يتم العثور عليه في الطبيعة، بينما تضم نواة النظير الآخر 235 جسيماً وتبلغ نسبته ,7% وقد جعل وجود هذا النظير عملية إنشاء المفاعلات النووية أمراً ممكناً
عند اقتناص اليورانيوم 235 لأحد النيوترونات، فإن النواة المركبة الناتجة لليورانيوم 236 يمكن أن تظل سليمة، ولكن الاحتمال الأكبر يتمثل في انشطارها إلى نويّتين متماثلتي الكتلة تقريباً، وتنطلق نتيجة لهذه العملية نيوترونات سريعة الحركة، ولذلك يسمى اليورانيوم 235 مادة قابلة للانشطار، بينما ينتج عن اقتناص ذرة اليورانيوم 238 نواة أخرى مركبة لليورانيوم 239 وهذه النواة الناتجة غير قابلة للانشطار •
ونظراً لإمكان تحول اليورانيوم 238 إلى مادة انشطارية فإنه يعد عنصراً خصباً، وتلعب العناصر الانشطارية والخصبة أدواراً هامة في تشغيل المفاعلات النووية، حيث تحدث سلسلة من تفاعلات الانشطار النووي بصورة منتظمة، إذا ما أمكن لأحد النيوترونات الناتجة عن كل انشطار تنشيط عملية انشطار جديدة، وتؤدي هذه العملية إلى ترك نيوترون أو نيوترونين بصفة احتياطية مع كل عملية انشطار، ويحدث امتصاص متعمد لبعض النيوترونات الاحتياطية في المفاعل النووي داخل قضبان تحكم يتم إدخالها جزئياً في المهدىء، ويُفقد بعضها بشكل لايمكن تجنب حدوثه •
وتعمل بعض المفاعلات الحرارية بوقود من نظائر اليورانيوم الموجود في الطبيعة، ولكن معظم المفاعلات تعمل بوقود من اليورانيوم بعد فصل نظائره عن بعضها، ويتيح استخدام اليورانيوم المركز الذي يحتوي على نسبة 2 -4% من اليورانيوم235 حرية أكبر عند تصميم المفاعل، وعند التطبيق العملي تكون نسبة عدد نويات البلوتونيوم 239 إلى عدد نويات اليورانيوم 235 في المفاعل الحراري أقل من واحد •
وإذا ماكان البلوتونيوم الناتج مطلوباً لصنع قنابل نووية يتم طرد الوقود في مرحلة مبكرة، أو يتم تركه المفاعل فترة تتراوح بين 3-5 سنوات يحترق خلالها جزء من البلوتونيوم 239 بفعل عمليات الانشطار، ويتحول بعضه إلى نظائر أعلى مثل البلوتونيوم 242/241/240 ولا يُعد قابلاً للانشطار منها سوى البلوتونيوم 241 [/GRADE]
[GLOW="0033CC"]المفاعل المولِّد (السريع)[/GLOW]
[GRADE="00008B FF6347 008000 4B0082"]أجرى المختصون دراسات تهدف إلى تحسين طريقة الانتفاع بالوقود النووي، ولتحقيق ذلك اتجهت الدراسات في اتجاهين: الأول إحلال الثوريوم الذي يوجد منه في الطبيعة نظير واحد هو الثوريوم 232 بدلاً من اليورانيوم 238 كمادة خصبة، ويترتب على ذلك إنتاج اليورانيوم 232 كمادة انشطارية، وتتلاءم خواص هذه النواة بشكل أفضل مع ظروف تشغيل المفاعل الحراري عن خواص البلوتونيوم 239 •
[BIMG]http://membres.lycos.fr/tperadioactnaturelle/images/desin.jpg[/BIMG]
وقد يساعد استخدام الثوريوم على رفع نسبة المحترق من كميته الموضوعة في المفاعل، الاتجاه الثاني للدراسات هو التوصل إلى المفاعل المولد السريع الذي يعتمد في تشغيله على استخدام نظائر البلوتونيوم كمادة انشطارية واليورانيوم 238 كمادة خصبة دون استخدام مهدىء، وبالتشغيل بنيوترونات سريعة تتحسن خواص البلوتونيوم كثيراً، وتنخفض قابليته للتحول إلى نظائر غير قابلة للانشطار، وبذلك يمكن تحول أكثر من نواة واحدة من نويات اليورانيوم إلى بلوتونيوم 239 لكل نواة بلوتونيوم تم انشطارها •
ويعمل المفاعل النووي السريع عبر انفصال نواة الذرة الموجبة، وخلال عملية الانشطار النووي ينفصل جزآ النواة حتى تتوقف فعالية قوة التجاذب المرتبطة بطاقة الربط، عندئذ يندفع كل من نصفي النواة الذي يحمل نصف الشحنة بعيداً عن الآخر بسرعة رهيبة بفعل التنافر الكهروستاتيكي، ويأخذ الجزء الأعظم من الطاقة التي انطلقت في عملية الانشطار صورة طاقة حركة لنواتج الانشطار، ومع بلوغ هذه النواتج حالة السكون وسط الوقود المحيط تتوزع الطاقة وتظهر على هيئة حرارة، ويتعاظم مقدار الحرارة الناتجة مع مرور نواتج الانشطار بعمليات تحول أخرى يصحبها نشاط إشعاعي ويقترب عدد أنواع هذه النواتج من ذرة لعناصر مختلفة •[/GRADE]
[GLOW="FFCC33"]عناصر الوقود النووي[/GLOW]
[GRADE="00008B FF6347 008000 4B0082"]تعتمد بعض المفاعلات في تشغيلها على استخدام عنصر >اليورانيوم الفلزي< كوقود نووي، ولكن ثبت فعالية أكسيد اليورانيوم وكربيد اليورانيوم في الاستمرار في العمل حتى درجات حرارة مرتفعة، وفي تراكم نواتج الانشطار، وتوضع قضبان مستديرة أو مربعة من الوقود بإحكام داخل مواسير معدنية رقيقة الجدران يتم تجميعها في بعض التصميمات على هيئة مجموعات، تضم كل منها 36 وحدة تمثل عنصر الوقود النووي، ويستخدم الجرافيت بدلاً من المعادن كغلاف يحيط بالقضبان عندما تكون درجة حرارة التشغيل مرتفعة •
وتوضع عناصر الوقود داخل مجارٍ رأسية تنساب فيها تيارات من المادة المبردة، ويشيع استخدام مواد معينة كمبردات أهمها غاز الهليوم وغاز ثاني أكسيد الكربون والماء العادي أو الثقيل (الذي يحتوي على ذرات نظير الهيدروجين المسمى بالديوتيريوم بدلاً من ذرات الهيدروجين العادي) أو الصوديوم الفلزي المنصهر، وعند استخدام الماء فإنه يتم ذلك تحت ضغط مرتفع للاحتفاظ بالماء في حالته السائلة، أو يتم ضبط الضغط بحيث يتولد بخار الماء عند مرور المياه على عناصر الوقود، وفي هذه الحالة يتم تمرير بخار الماء مباشرة إلى توربينات، وفي حالات أخرى يمر وسط التبريد إلى مبادل حراري يقوم بنقل الحرارة المكتسبة في الوسط إلى تيار من الماء لتبخيره واستكمال المراحل باستخدام التوربينات •
ويراعى الاحتفاظ بالمادة المبردة تحت ضغط مهما كانت نوعيتها، ويتحقق ذلك عادة بإحاطة الوقود والمادة المبردة داخل وعاء ضغط، وإن كانت هناك طريقة أخرى تعتمد على وضع الوقود والمادة المبردة وحدهما داخل مصفوفة من المواسير تحت ضغط، وفي جم[/GRADE]يع أنواع المفاعلات ينبغي إنشاء درع خرساني لحماية الأشخاص العاملين من خطر الإشعاع
[SIZE="7"][GLINT]في إنتظار ردودكم ودعائكم...وفقكم الله لما فيه خير لأمتنا العربية والإسلامية.
والسلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته[/GLINT][/SIZE
]