كاتبة
الهندسة الزراعية, جامعة البعث (سوريا)

المفاعل المتوالد: هو عبارة مفاعل نووي ينتج مواد انشطارية أكثر مما يستهلكه لتوليد الطاقة.

تم تصميم هذا النوع الخاص من المفاعلات لتعزيز إمدادات الوقود النووي لتوليد الطاقة الكهربائية. يمكن للمفاعل النووي التقليدي أن يستخدم فقط نظائر اليورانيوم _235 القابلة للانشطار بسهولة ولكنها أقل وفرة ، لذلك فإن المفاعل المتوالد يستخدم إما اليورانيوم _238 أو الثوريوم، المتوافرة بكميات كبيرة نسبيًا. على سبيل المثال:  يمثل اليورانيوم _238، أكثر من 99 في المئة من جميع اليورانيوم الموجود طبيعياً.

يمكن استخدام حوالي 70 بالمئة من هذا النظير على وجه التقريب لإنتاج الطاقة. في المقابل، يمكن للمفاعلات التقليدية استخراج أقل من واحد بالمئة من الطاقة الناتجة عن هذه النظائر.

تم تطوير المفاعل المتوالد التجريبي الأول المصمم EBR-1  عام 1951 من قبل علماء أمريكيين في محطة اختبار المفاعل الوطني (تسمى الآن مختبر أيداهو للهندسة الوطنية)، بالقرب من أيداهو فولز. بنيت في وقت لاحق تصاميم تجريبية في فرنسا، وبريطانيا العظمى، واليابان، والاتحاد السوفييتي وعلى الرغم من  تضاؤل الاهتمامات في بناء مفاعلات التوليد في ستينيات القرنالماضي نتيجة لاكتشاف احتياطيات إضافية اليورانيوم قامت روسيا، والصين، والهند، واليابان بتفعيل استخدام المفاعلات المتوالدة.

أنواع المفاعلات المتوالدة:

  1. مفاعلات متوالدة سريعة:
    استخدمت جميع محطات الطاقة الكبيرة التي تعمل باستخدام المفاعلات المتوالدة السريعة مفاعلات متوالدة سريعة تعتمد على المعدن السائل، والتي تحول اليورانيوم_ 238 إلى نظائر البلوتونيوم _239 القابلة للانشطار عن طريق التحلل الإشعاعي الاصطناعي، يتم بعدها قذف البلوتونيوم _239 بالنيوترونات عالية السرعة، عندما تمتص نواة البلوتونيوم أحد هذه النيوترونات الحرة، تنقسم منشطرة إلى شظايا؛ يؤدي هذا الانشطار إلى إطلاق الحرارة بالإضافة إلى النيوترونات، والتي بدورها تقسم نوى البلوتونيوم الأخرى، وتحرر المزيد من النيوترونات. تصبح هذه العملية عندما تتكرر مرة تلوى الأخرى تفاعلًا متسلسلاً ذاتيًا، ينتج عنها مصدرٌ ثابتٌ للطاقة، معظمها على شكل حرارة منبعثة، تنتقل الحرارة من قلب المفاعل بواسطة مبرد من صوديوم السائل إلى نظام مبادلات حرارية. يستخدم هذا النظام الحرارة لإنتاج البخار للتوربين الذي يشغل مولد كهربائي .
    يشمل المفاعل السريع المقترح المفاعلات السريعة المبردة بالغاز، والتي يتم تبريدها بالهيليوم، ومفاعلات سريعة مبردة بالصوديوم ومفاعلات سريعة مبردة بالرصاص. بالإضافة إلى ذلك، تمّ اقتراح مفاعل سريع يعمل تحت الضغط فوق الحرج لاستخدام المياه التي ليست بخارية أو سائلة تمامًا. (أي تصل درجة حرارة الماء في هذه الحالة إلى درجة الحرارة الحرجة عند انتقاله من سائل إلى بخار مشبع)
  2. مفاعلات متوالدة حرارية:
    يوجد نوع آخر من المفاعلات المستخدمة وهو المفاعل المتوالد الحراري والذي يستخدم الثوريوم – 232 كوقود أساسي أو مادة خصبة. يقوم هذا المفاعل بتحويل هذا النظير إلى يورانيوم_ 233 القابل للانشطار والقادر على تكوين تفاعل تسلسلي. في المفاعل المتوالد الحراري _الذي تكون تقنيته أبسط بكثير من المفاعل المتوالد السريع المعدني السائل_  يتم استخدام الماء العادي كمبرد لإزالة الحرارة الناتجة عن السلسلة المستمرة من تفاعلات الانشطار.
    يرمز للمفاعل المتوالد الحراري التجريبي اختصارًا بالرمز ITER، ويستخدم فلوريد الثوريوم السائل (LFTR)، يستخدم هذا المفاعل ملح الفلوريد المنصهر لنقل الحرارة إلى التوربينات. لا تتطلب هذه المفاعلات قضبان وقود، وقد نما الاهتمام بتطوير هذه التكنولوجيا في أوائل القرن الحادي والعشرين.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما هو المفاعل المتوالد"؟