ما هي أجزاء المفاعل النووي، وما هي وظيفة كل جزءٍ منها؟

1 إجابة واحدة

يُعتبَر المفاعل النووي (Nuclear reactor) من أهم الأجهزة المُستخدمة لحدوث التفاعلات النووية المستمرة التي تُنتِج طاقة تُسخَّر كحرارة في الغاز أو الماء لإنتاج البخار الذي يُستخدَم لدفع التوربينات –العنفات- التي تولّد بدورها الطاقة الكهربائية الهامّة في معظم مجالاتنا اليومية، كما ينتُج عن هذه المفاعلات نظائر مُشعّة طبية تُستخدَم في علاج بعض أنواع السرطانات أو إجراء البحوث والدراسات العلمية.

يعتمد هذا المفاعل بشكل رئيسي على مبدأ الانشطار النووي المتسلسل المستمر، ففي البداية تنقسم الذرات الكبيرة بفعل امتصاص النيوترونات إلى جزيئاتٍ وشظايا نووية صغيرة جدًا، ومن ثم ينبعث من هذه الجزيئات النووية والشظايا عدد كبير من النيوترونات والفوتونات وجزيئات أخرى غير نووية، وتعود هذه الشظايا لتولّد انقساماتٍ جديدة في الخلايا وتنبعث الشظايا النووية الصغيرة وتعاد العملية السابقة بشكل دوري مستمر.

وينتج عن هذه التفاعلات كميات كبيرة من الطاقة تنطلِق على دفعات متتالية، فمع بداية التفاعل ينبعث حوالي 85% من هذه الطاقة وبعد حدوث الانشطار ينبعث قسم منها ونتيجةً للتحلل الشعاعي لمنتجات الانشطار ينبعث القسم الأخير، وهنا يجب التنويه أنّ هذه الطاقة يجب أن تُعالج بالشكل المناسِب والوقت المحدّد لتحقيق الأهداف المرجوة وتخفيف الكوارث النووية التي قد تحصل.

يتكوّن المفاعل النووي بشكل عام من عدّة أجزاء رئيسية وأساسية في عمله -ومن الممكن أن تُضاف بعض الأجزاء الثانوية حسب نوع المفاعل النووي وأهميّتها في آلية عمله-:

  • قلب المفاعل (reactor core): يوجد في جميع أنواع المفاعلات ويضمّ آلاف القضبان المكوّنة من وقود اليورانيوم –في أغلب أنواع المفاعلات- والمتشكّلة ضمن مجموعات، بحيث تُرتّب ملايين حبيبات ثنائي أوكسيد اليورانيوم (UO2) ضمن أنابيب لتشكّل تلك القضبان، كما يحتوي أيضًا على قضبان تحكّم لبدء التفاعل أو إيقافه التفاعل أو التحكّم بسرعته وتتكوّن هذه القضبان من مادّة ممتصة للنيوترونات مثل “الكاديوم أو البورون أو الهافنيوم”.
  • مهدّئ النيوترون (Neutron moderator) أو الوسيط: وهي مادّة تتواجد في بعض أنواع المفاعلات وتتوضّع في قلب المفاعل لإبطاء النيوترونات المنبعثة من عملية الانشطار بحيث تسبب المزيد من الانشطارات المتتالية. في أغلب الأحيان تكون هذه المادة هي الماء العادي ولكن يمكن أن تُستبدَل بالجرافيت أو الماء الثقيل –مركب كيميائي يحتوي على نظير ثقيل لذرة الهيدروجين وهي ديوتريوم وصيغته D2O-.
  • المبرّد (Nuclear reactor coolant): وهو مائع غالبًا ما يكون مياه عادية تُستخدَم لامتصاص ونقل الحرارة من المفاعل وتبريد قلبه.
  • وعاء ضغط أو أنابيب ضغط (Reactor pressure vessel): من الممكن أن يكون وعاء صلب يحيط بقلب المفاعل والمبرّد أو يكون سلسلة من الأنابيب التي تحيط بقلب المفاعل والمبرّد.
  • مولّدات البخار (Steam generator): وهي عادةً ما تكون جزء من نظام مفاعلات الماء المضغوط وتوجد بين حلقات سائل التبريد وتحدث داخلها مبادلات حرارية تضمن تحوّل الماء إلى بخار باستخدام الحرارة الناتجة في قلب المفاعل.
  • التوربين: يعمل على نقل الحرارة من قلب المفاعل إلى الكهرباء وهو ما يحدُث في محطة الوقود الأحفوري.
  • أبراج التبريد (Cooling tower): توجد في بعض أنواع المفاعلات النووية وتُستخدَم لنقل الحرارة الناتجة داخل المفاعل إلى الغلاف الجوي بأمان بعد تبريدها وجعل درجة حرارتها قريبة من درجة حرارة الهواء، ويُقام بهذه العملية بعد التأكّد من عدم أهمية هذه الحرارة وبأنه لا تصلح للتحوّل إلى طاقة يُستفاد منها.
  • بناء الاحتواء النووي (Containment building): وهو الجزء الخارجي الأساسي في جميع أنواع المفاعلات، ويكون عبارة عن هيكل كبير وثقيل مصنوع من الصلب المقوّى أو الرصاص أو الحديد، يحوي بداخله جميع أجزاء المفاعل النووي فيحتفظ بجميع الغازات والنظائر والسوائل المُشعّة مما يخفّف خطرها على العامة.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي أجزاء المفاعل النووي، وما هي وظيفة كل جزءٍ منها؟"؟