19 ديسمبر، 2024 2:21 ص

الطاقة النووية ، ماهيتها وأسباب عدم انتشارها على نطاق واسع (3)

الطاقة النووية ، ماهيتها وأسباب عدم انتشارها على نطاق واسع (3)

تتخلل حاوية الوقود النووي والمصنوعة من الگرافيت أو السيراميك ، مجاري ملتوية من الماء لسببين ، أولهما التخلص من الحرارة المتراكمة والتي قد تسبب ذوبان حاوية الوقود النووي وتسرب المادة المشعة للخارج ، والثاني استخلاص الطاقة من هذه الحرارة ، وتمثل هذه دورة مغلقة تماما للمياه ، وتوضع هذه الحاوية داخل خزان أرضي من الخرسانة المبطنة بالفولاذ ويغطى بقبة فولاذية ،  ثم يُغمر هذا الخزان بالماء النقي ، كونه شفافا ، لتمكين المراقبين من ملاحظة حركة قضبان التحكم صعودا وهبوطا ، بالأضافة الى كون الماء من احسن المواد الممتصة لأشعة (غاما) التي قد تتسرب من قلب المفاعل ، علما أن من غير الممكن اختلاط ماء قلب المفاعل مع ماء الخزان .
في البدء ، ترفع قضبان التحكم قليلا الى الأعلى ، اي رفع حاجز النيوترونات جزئيا ، ويتم توجيه أشعة (الفا) ، وهو سيل من النيوترونات السريعة من (المُعجّل) الى قلب المفاعل ، فيحدث تفاعل متسلسل بطيء (انفجار بطيء) تتولد منه الحرارة ، ويتم بعد ذلك الأستغناء عن مصدر النيوترونات ، لأن العملية ستكتمل ذاتيا كما أسلفنا في شرح مبدأ التفاعل المتسلسل ، ويُضبط أرتفاع هذه القضبان حتى التوصل للطاقة المطلوبة ، وتقوم مضخات الماء ، بضخه داخل مجاري المياه المغلقة في قلب المفاعل ، وكلما رُفعت قضبان التحكم ، كلما زادت الطاقة الحرارية ، مما يؤدي الى تحويل المياه في هذه المجاري ، الى بخار تصل حرارته الى أكثر من 300 درجة مئوية ، ويُعرف البخار في هذه الحالة بالبخار المُحَمّص (Super Heated Steam) ، كونه معرضا الى ضغطٍ عالٍ ، ويوجه هذا البخار الى عنفات (ريَش) توربينات بخارية ، فتعمل على تدويرها ، وبالتالي تدوير رؤوس التوليد الضخمة القادرة على توليد عدة ميگاواطات من القدرة ، ولكن من غير المسموح مطلقا ، السماح بخروج البخار من هذه التوربينات ، ولو جزيئة واحدة منه ، لأنه بخار مشبّع بالأشعاع النووي وهو يمثل خطرا جادا على الصحة العامة ، لذا يتم دفعه الى ما يسمى (ابراج التبريد Cooling Towers) ، والتي تضم مبادلا حراريا (Heat Exchanger) ضخما وشبيها (براديتر) السيارة ، الا انها موضوعة بشكل أفقي ومطروحة أرضا بمساحة قد تزيد على 1000 م²  ، ولا يعتبر الهواء كافيا لتبريد البخار ، وأعادته الى ماء ، وان كان قد فقد الكثير من حرارته وهو يتحول الى طاقة ميكانيكية في التوربينات ، لذلك تُستخدم عملية رش للمياه فوق هذه (الراديتر) ، لآلاف اللترات من المياه في الثانية الواحدة ، لذلك يجب أن تكون المحطة بقرب أحد الأنهار ، ويجب استخدام منظومة لتنقية هذه المياه قبل الرش ، لتلافي تراكم الأوساخ على هذه الراديتر والتي تقلل كفاءتها بمرور الزمن ، ثم تُعاد هذه المياه الى النهر دون اي خطر اشعاعي ، كونها لا تختلط بمياه راديتر برج التبريد .
ٳن قسم من المياه التي تُرش على الراديتر تتحول الى بخار بسبب سخونة الراديتر ، مما يسبب تراكم غمامة تشبه الغيوم تصعب فيها الرؤية وتسبب ارتفاع في نسبة الرطوبة في جو المحطة ، لذلك يتم بناء برج ضخم على شكل اسطوانة فوق هذه الراديتر ، بأرتفاع قد يصل الى 100 م ، وتوجد في قاعدة هذا البرج فتحات كبيرة ، فيدخل فيها الهواء ، دافعا البخار الى أعلى بالأستفادة من ظاهرة (تيارات الحمل Convection) ، ويصمم شكل ديناميكي- هوائي لرفع كفاءة هذه الأبراج ، لهذا تكون متسعة من الاسفل وتضيق من الاعلى فتبدو وكأنها (جرّة) عملاقة تشبه المدخنة وهي ليست كذلك.
يجب أن تكون سرعة التوربينات ثابتة وهي 3000 دورة/دقيقة ، للحصول على ذبذبة (50 هيرتز) ، وعند حصول ارتفاع طفيف في الذبذبة (زيادة سرعة التوربينات) بسبب هبوط الحمل ، فهنالك صمام كهرو- ميكانيكي ، يعمل على تسريب جزء من البخار الآتي من قلب المفاعل ، وتوجيهه مباشرة  الى برج التبريد دون مروره بالتوربين أي بعمل دائرة قصيرة ،حول التوربين فيتباطأ ، وبالعكس ، فأن هذا التسريب يقل عند ساعات الذروة ، فيوجه كل البخار الى التوربينات ، وكل هذه العملية تتم تلقائيا بواسطة اجهزة سيطرة ، وبعد تحويل البخار الى ماء وهي تخرج من برج التبريد ، يُعاد توجيهه الى قلب المفاعل ، لتبخيره ثانية وهكذا .
وعند أيقاف عمل المحطة بسبب الصيانة الدورية مثلا ، يتم أنزال القضبان الى الاسفل تماما ، قيتوقف التفاعل المتسلسل ، لكن يجب تبريد المفاعل لعدة ساعات قبل الأقفال (Shut down) ، وللمقالة بقية .

أحدث المقالات

أحدث المقالات