لماذا يُستخدم الماء كوسط تبريد في المفاعلات النووية والسيارات مثلا؟

1 إجابة واحدة
طالبة
علوم الحاسب الآلي, جامعة تشرين

الماء هو المادة الأساسية للحياة وهو من أكثر المركبات الكيميائية تواجدًا على سطح الأرض. كيميائيًا، يتألف جزيء الماء الواحد من ذرة أوكسجين مرتبطة بذرتي هيدروجين برابطة تشاركية. يمكن أن يتواجد الماء بحالة سائلة أو حالة غازية أو حالة صلبة ولكن عند الظروف القياسية للضغط ودرجة الحرارة فيكون في الحالة السائلة. ومن الجدير بالذكر أن الماء هو المادة الوحيدة التي توجد بشكل طبيعي في أطوارها الثلاثة.

ومن خواص الماء أيضًا: قابلية الإذابة ويتفوق في هذه الخاصية على جميع المواد السائلة التي نعرفها حاليًا، وتعتبر هذه الخاصية في غاية الأهمية في العمليات الحيوية والكيميائية والفيزيائية.

ويتمتع الماء بكثافة كتلية عالية وتبلغ قيمتها العظمى عند درجة حرارة 4 مئوية. وللماء أعلى توتر سطحي بين السوائل المعروفة وله أعلى قيمة من حيث موصليته للحرارة وأعلى قيمة من حيث حرارة الانصهار، كما أن نقله للموجات الصوتية جيّد جدًا فيما إذا قارناه مع السوائل الأخرى ولكن قابليته للانضغاط قليلة.

وللماء استخدامات عديدة منها: تبريد المفاعلات النووية، وتبريد محركات السيارات؛ وأحد الأسباب التي تدفع إلى استخدام الماء كمبرد هو أن الماء يمتص الحرارة بشكل ممتاز أي أن حجمًا صغيرًا من الماء يمكن أن يحمل الكثير من الطاقة الحرارية. وفي الظروف المناسبة يمكنه أن يتخلى عن كمية الطاقة الكبيرة تلك بسهولة تامة.

في البداية، ما هو المفاعل النووي؟ هو نظام مسؤول عن التحكم في سير التفاعل النووي ويطلق عليه اسم “قلب محطات الطاقة النووية”. بشكل عام يعمل المفاعل النووي على وقود الذرات الثقيلة الناتج عن انقسام الذرات عند امتصاصها للنيوترونات.

وكم سمعنا عن حوادث انفجار مفاعلات نووية سببت أضرارًا كبيرة أو صغيرة حسب شدتها. وتعد سلامة هذه المفاعلات أمرًا في غاية الأهمية ولضمان سلامتها من أي حوادث غير متوقعة يجب تبريدها، ويعد التبريد بالماء أحد أهم خطوات التأمين وهدف هذه العملية هي التخلص من الحرارة التي تنتج عن المفاعل النووي، ويستخدم من أجل خفض سرعة النيوترونات بالتالي ينخفض معدل الانشطار النووي وينقل الماء الحرارة التي تنتج عن التفاعل النووي ويحول جزءًا منه إلى بخار بضغط عال، ويستخدم هذا البخار في تشغيل التوربينات.

ومن الجدير بالذكر أن الغالبية العظمى من المفاعلات النووية تعمل الآن على الماء الخفيف وثلث المفاعلات النووية تستخدم الماء المغلي، حيث يمر المبرد بمرحلة انتقالية يتحول السائل فيها إلى بخار، وتستخدم بعض المفاعلات نوعًا من الماء يُدعى بـ “الماء الثقيل” الذي له خصائص مختلفة عن الماء العادي الذي نعرفه لكن يحتوي في تركيبه الكيميائي على بروتون ونيوترون في نواته.
ويستخدم الماء أيضًا في تبريد محركات السيارات ولفهم السبب عليك أن تعلم معنى “الحرارة النوعية” في مجال الديناميكا الحرارية.

الحرارة النوعية هي كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة لكل وحدة كتلة والحرارة النوعية للماء هي 1 كالوري/غرام وهي أعلى من أكثر المواد شيوعًا، مما يعني أن الماء يمتص حرارة كبيرة قبل أن ترتفع درجة حرارته بمقدار درجة مئوية وحدة لذلك يعمل الماء بشكل جيد وفعّال في نظم التبريد.     

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "لماذا يُستخدم الماء كوسط تبريد في المفاعلات النووية والسيارات مثلا؟"؟