طاقة نووية: الفرق بين النسختين

[[اليورانيوم]] هو المادة الخام الأساسية للمشروعات النووية المدنية والعسكرية. ويستخلص من طبقات قريبة من سطح [[الأرض]] أو عن طريق [[تعدين|التعدين]] من باطن الأرض. ورغم أن [[يورانيوم|مادة اليورانيوم]] توجد بشكل طبيعي في أنحاء [[العالم]]، لكن القليل منه فقط يوجد بشكل مركز كخام. وحينما تنشطر [[ذرات]] معينة من [[اليورانيوم]] في تسلسل تفاعلي بسمييسمى [[الانشطار النووي|بالانشطار النووي]].، ويحدث ببطء في المنشآت النووية، وبسرعة هائلة في حالة [[انفجار|تفجير]] [[سلاح نووي]]. وينجم عن ذلك انطلاق [[طاقة|للطاقة]] وفي الحالتين يتعين التحكم في [[الانشطار النووي|الانشطار]] تحكما بالغا. ويكون الانشطار النووي في أفضل حالاته حينما يتم استخدام [[النظائر]] من [[يورانيوم-235|اليورانيوم-235]] (أو [[بلوتونيوم|البلوتونيوم 239]])، والمقصود [[النظائر|بالنظائر]] هي [[الذرات]] ذات نفس الرقم الذري ولكن بعدد مختلف من [[النيوترونات]]. ويعرف اليورانيوم-235 '''بـالنظير الانشطاري''' لميله للانشطار محدثا تفاعلا تسلسليا، يطلق [[الطاقة]] في صورة حرارية. وحينما تنشطر [[نواة]] [[ذرة]] من [[يورانيوم-235|اليورانيوم-235]] فإنها تطلق [[نيوترون]]ين أو ثلاث نيوترونات. وحينما تتواجد إلى جانبها ذرات أخرى من اليورانيوم-235 تصتدم بها تلك [[نيوترون|النيوترونات]] مما يؤدي لانشطار الذرات الأخرى، وبالتالي تنطلق نيوترونات أخرى. ولا يحدث [[تفاعل نووي|التفاعل النووي]] إلا إذا توافر ما يكفي من ذرات [[يورانيوم-235|اليورانيوم-235]] بما يسمح بأن تستمر هذه العملية '''[[تفاعل تسلسلي|كتفاعل متسلسل]] ''' يتواصل من تلقاء نفسه. أو ما يعرف [[كتلة الحرجة|بـالكتلة الحرجة]]. غير أن كل ألف ذرة من [[يورانيوم|اليورانيوم الطبيعي]] تضم سبع ذرات فقط من [[يورانيوم-235|اليورانيوم-235]] القادرة على الانقسام. بينما تكون الذرات الأخرى الـ993 من اليورانيوم الأكثر كثافة ورقمه الذري [[يورانيوم-238]] فلا تتميز بخاصية الانقسامالإنقسام عند امتصاصها للنيوترون. ومفاعلات الماء الخفيف Light Water Reactors هي نوع من [[المفاعلات الانشطارية النووية]] The Nuclear Fission Reactors التي تستعمل في [[الولايات المتحدة الأمريكية]] و[[إنجلترا]] و[[اليابان]] و[[فرنسا]] و[[ألمانيا]] و[[الصين]] و[[كندا]] و[[بلجيكا]] لتوليد القوي الكهربائية وتستخدم الماء العادي كوسيط في اتسخين الماء وتحويله إلى بخار عالي الضغط لتشغيل [[توربين|التوربينات]] لتوليد الكهرباء من [[مولد كهربائي|المولدات]]. وهذا يتطلب تخصيب [[وقود]] اليورانيوم الخام Uranium Fuel Enrichment.

ويحتوي اليورانيوم الطبيعي على نسبة 0،7% من [[يورانيوم-235]] وهو نظير ينشطر، وأما 99،3% الباقية فهي [[يورانيوم-238]] لا ينشطر. واليورانيوم الطبيعي يخصب بحيث يصبح به من 2,5 - 0و40 و 4% يورانيوم- 235 القابل للانشطار فيكون صالحا للاستخدام في [[مفاعل الماء المغلي|مفاعلات الماء الخفيف]] التي تعمل ب [[الولايات المتحدة الأمريكية]] وبلاد عديدة أخرى مثل [[اليابان]] و[[فرنسا]] و[[إنجلترا]] و[[ألمانيا]] وغيرهم، بينما مفاعلات [[الماء الثقيل]] The Heavy Waterالتي تعمل في [[كندا]] تستخدم اليورانيوم الطبيعي.

وفي حالة [[التخصيب]] يتطلب تزويد [[المفاعل النووي]] ب 30 طن من اليورانيوم المخصب إلى درجة 5و35 و 3% لإمداد مفاعل واحد بالوقود النووي لمدة عام إذا كان يعمل بقدرة 1000 [[ميجاوات]]. وعملية [[تخصيب اليورانيوم]] Uranium Enrichment تتم بتخلل مادة هكسافلوريد اليورانيوم Uranium Hexaflouride[[غاز|الغازية]] وراء حاجز من [[مادة]] مسامية فتزيد نسبة اليورانيوم-235 في اليورانيوم من 7و0% إلى نحو 5و3%. وذلك لأن نفاذية اليورانيوم-235 في الحاجز المسامي تكون أعلى من نفاذية [[نظير|النظير]] [[يورانيوم-238]] الأثقل منه، وبتكرار عملية النفاذية خلال حواجز متتالية مرات كثيرة ترتفع نسبة اليورانيوم-235 من 7و0% إلى 5و35 و 3 % ويصبح بذلك صالحا للاستخدامللإستخدام في المفاعلات النووية التي تعمل [[ماء|بالماء]] العادي، مثل [[مفاعل الماء المغلي]].

كما يمكن فصل مادة [[يورانيوم-235|اليورانيوم-235]] الخفيفة نسبيا بطريقة أخرى عن يورانيوم-238 بواسطة آلات الطرد المركزي، وهاوهو ما تتبعه [[إيران]] في الوقت الحاضر. ووقود اليورانيوم اللازم للمفاعلات الانشطارية لا يصنع قنبلة ذرية لأن القنبلة تحتاج تخصيب أكثر يصل إلى 90% [[يورانيوم-235]] لكي يتم ''' [[تفاعل متسلسل]] ''' سريع وقت الانفجار.

واليورانيوم والبلوتونيوم المخصبان بنسبة مرتفعة جداجداً يستخدمان في صنع القنابل النووية. لأن اليورانيوم المرتفع الخصوبة به نسبة عالية من اليورانيوم-235 الغيرغير مستقرالمستقر والمركز صناعيا (المخصب). والبلوتونيوم Plutonium يصنع نتيجة معالجة وقود اليورانيوم في المفاعلات الذرية أثناء عملها حيث تقوم بعض ذرات اليورانيوم (حوالي 1% من كمية اليورانيوم) بامتصاص [[نيترون]] neutron لإنتاج عنصر جديد هو [[البلوتونيوم]] الذي يستخلص بطرق كيميائية. ولصنع التفجير النووي يدمج اليورانيوم أو البلوتونيوم المخصبان بطريقة معينة بمتفجرات تقليدية تعمل على تكون [[كتلة الحرجة]]. وهذا الدمج يعمل على تكثيف المادة النووية آنيا فينتج [[تفاعل تسلسلي|التفاعل المتسلسل]] وينتج الانفجارالإنفجار النووي المدمر.

ويمكن تخصيب اليورانيوم بعدة طرق. ففي برنامج تصنيع الأسلحة النووية بأمريكا يتبع طريقة [[الانتشارالإنتشار الغازي]] باستغلال النفاذية المختلفة لكل من [[يورانيوم-235]] و[[يورانيوم-238]] في المواد. يتم ذلك بتحويل اليورانيوم الطبيعي (نسبة يورانيوم-235 فيه 7و0% فقط) إلي غاز [[هكسافلوريد اليورانيوم]] Uranium Hexafluoride ثم يضخ خلال حاجز مسامي يسمح لذرات [[يورانيوم-235]] بالمرور خلاله بسرعة أكبر من سرعة نفاذية بقية ذرات [[يورانيوم|اليورانيوم]]، وبتكرار هذه العملية في عدة دورات يرتفع تركيز اليورانيوم-235 إلى نحو 90% فيصلح لصنع الأسلحة النووية، وهذا ما اتبعته [[الولايات المتحدة الأمريكية]] خلال الحرب العالمية الثانية]] لصنع قنبل [[هيروشيما]]. إما [[الصين]] و[[فرنسا]] و[[بريطانيا]] و[[الإتحاد السوفيتي]] فقد لجؤا إلي طريقة تخصيب اليورانيوم بطريقة الطرد المركزي لغاز هكسافلوريد اليورانيوم بسرعة عالية بدلا من طريقة الانتشار الغازي، وهذا ما تتبعته [[إيران]] حاليا لتخصيب اليورانيوم. وطبقا لهذه الطريقة يحول اليورانيوم الطبيعي إلى غاز هكسافلوريد اليورانيوم بالتسخين ثم يدخل في آلة طرد مركزي تدور بسرعة كبيرة. وبتاثير قوة الطرد المركزي تتجه ذرات اليورانيوم الأثقل [[يورانيوم-238]] إلى حافة أسطوانة الطرد المركزي، بينما تبقى ذرات اليورانيوم-235 (الأخف) في وسط الأسطوانة، ويتركز اليورانيوم-235 في وسط الأسطوانة فيـُسحب ويُفصل. وتستخدم هذه الطريقة لتخصيب اليورانيوم أيضا في [[الهند]] و[[باكستان]] وإيران و[[كوريا الشمالية]]، وهي تختصر الطاقة المستخدمة للتخصيب عن طريقة النفاذية الغازية.