المفاعل النووي بصورة عامة , هو تجهيز أو منشأة يتم فيها تحويل الطاقة الحرارية الناتجة عن استهلاك الوقود النووي إلى إحدى صور الطاقة الأخرى لاستخدامها في أغراض مختلفة .
وهناك نوعين للمفاعلات النووية :
ـ المفاعلات النووية التي تعتمد على الوقود النووي الإنشطاري
ـ المفاعلات النووية ( التوكاماك Tokamac ) التي تعتمد على تفاعلات الإندماج لنوى العناصر الخفيفة .
ـ المفاعلات النووية الإنشطارية :
وهي المفاعلات التي تستخدم الوقود النووي الإنشطاري , لإنتاج الطاقة الحرارية التي تُستخدم لتوليد البخار تحت ضغط مناسب ثم دفعه بعد ذلك لإدارة عنفات المولدات الكهربائية لتوليد الكهرباء .
ولنلقي نظرة على أجزاء المفاعل النووي :
إن عناصر ومكونات المفاعلات النووية هي سبعة عناصر كالآتي :
1 ـ الوقود النووي
2 ـ المهدئ
3 ـ المبرد أو المبادل الحراري
4 ـ قضبان التحكم
5 ـ قضبان الأمان
6 ـ العاكس النيوتروني
7ـ الدرع الواقي
************************************************** ***************************************
ـ الوقود النووي :
وهو المادة القابلة للإنشطار كما ذكرنا سابقاً , وهذه المادة تنحصر في أحد ثلاثة نظائر فقط وهي :
ـ اليورانيوم 235 وهو عنصر طبيعي .
ـ البلوتونيوم 239 وهو عنصر صناعي يحضر من اليورانيوم 238 .
ـ اليورانيوم 233 وهو عنصر صناعي أيضاً يحضر من الثوريوم 232 .
والمستخدم حالياً كوقود في المفاعلات النووية هو :
1ـ اليورانيوم المثرّى أو المخصب إلى حوالي 3 % من النظير يورانيوم 235 ويسمى اليورانيوم منخفض الإثراء أو التخصيب ( Low Enriched Uranium ) , وهو الشائع في المفاعلات التجارية لتوليد الكهرباء على مستوى العالم .
2ـ اليورانيوم الطبيعي بدون إثراء أو تخصيب , والذي بدأ في الإنتشار مؤخراً .
أما اليورانيوم المثرّى أو المخصب إلى 90 % من النظير 235 ويسمى اليورانيوم عالي الإثراء أو عالي التخصيب ( High Enriched Uranium ) . وهو المستخدم في القنابل النووية الإنشطارية .
2 ـ المهدِئ :
وهو المادة التي تبطئ من سرعة النيوترونات وذلك من أجل التقليل من فرص اقتناصها من قبل اليورانيوم 238 وأكثر هذه المواد استخداما هي الماء العادي والماء الثقيل والغرافيت وثاني أكسيد الكربون .
3 ـ المبرد أو المبادل الحراري :
وهو المادة التي تقوم بتبريد قلب المفاعل النووي وحفظ درجة حرارته تحت الحد الأعلى للأمان , وفي نفس الوقت تقوم بنقل الحرارة من قلب المفاعل إلى خارجه لتوظيفها في توليد البخار لإدارة التوربينات , وفي معظم الحالات تستخدم مادة واحدة لتقوم بوظيفتي المهدئ والمبرد مثل الماء العادي والماء الثقيل وثاني أكسيد الكربون .
4 ـ قضبان التحكم :
وهي قضبان مصنوعة من مواد شرهة للنيوترونات , وكما أوردنا سابقاَ تبنى لها فتحات خاصة في قلب المفاعل بحيث إذا غرست فيه إلى نهايتها توقف التفاعل الإنشطاري تماماً , وأكثر المواد استخداماً في تصنيع هذه القضبان هي الكادميوم وأنواع أخرى من الصلب يدخل فيها واحد أو أكثر من العناصر المعروفة بشراهتها لامتصاص النيوترونات , مثل الهافنيوم والبورون وبعض العناصر المعدنية النادرة .
5 ـ قضبان الأمان :
وهي مثل قضبان التحكم تماماً , وتبنى لها أيضاً فتحات في قلب المفاعل , ولكن تظل معلقة خارج فتحاتها بواسطة مغناطيسات كهربائية , وفي حالة ظهور أي بوادر خطر يقطع التيار الكهربائي عن المغناطيسات فتسقط قضبان الأمان في قلب المفاعل فوراً وتوقف التفاعل .
6 ـ العاكس النيوتروني :
وهو طبقة رقيقة تغلف قلب المفاعل النووي من الداخل وتصنع من مادة لها قدرة فائقة على عكس النيوترونات إلى داخل قلب المفاعل وعدم تسربها إلى الخارج , وذلك للحفاظ على هذه النيوترونات الثمينة , وأيضاً كعامل أمان لمنع الإشعاع النيوتروني إلى خارج قلب المفاعل , وأكثر عنصر يقوم بهذه المهمة هو عنصر البيريليوم .
7 ـ الدرع الواقي :
يتكون في الغالب من طبقتين , الأولى عبارة عن بناء متين يضم قلب المفاعل الذي يحتوي على الوقود النووي , والثانية هي الغلاف الخارجي لقلب المفاعل ويسمى ( وعاء الإحتواء ) ويصنع من مادة شديدة الصلابة والقوة لتحمي قلب المفاعل من أي عوامل خارجية قد تؤدي إلى الإضرار به , وتدخل في إنشائه الخرسانة ذات المواصفات الخاصة , بالإضافة إلى المواد الأخرى ويقال أن دروع المفاعلات النووية المبنية على الأسس السليمة لا تؤثر فيها إلا القنابل النووية .
صورة رقم 1 بنية المفاعل النووي