الطاقة النووية الأردنيّة ما لها وما عليها 11

السبت , 23 تشرين الثاني/نوفمبر 2024

الطاقة النووية الأردنيّة ما لها وما عليها 11

بقلم : احمد محمود سعيد
26-12-2015 01:05 PM
شركة الكهرباء النووية(11)
الكهرباء هي حالة وصف تشمل مجموعة متنوّعة من الظواهر المختلفة والتي تنتج عن طريق الشحنة الكهربائّية وتدفّقها، والكهرباء تدلّ إلى إشارة للتأثيرات الفيزيائيّة، ولكن هذا المصطلح يعتبر غامضاً لأنّ المجالات الكهربائيّة شتّى ولها أنواع كثيرة تنتج عنها ولها مصطلحات كثيرة منها الشحنة الكهربائيّة, والتيار الكهربائي ,والمجال الكهربائي ,والجهد الكهربائي , واخيرا الكهرومغناطيسيّة.
وأوّل شخص قام بإظهار إسم الكهرباء ومكتشفها هو وليام جيلبرت عام 1600 وأجرى اختبارات عدّة حول القوّة المغناطيسيّة ويعرف بأبي الهندسة الكهربائّية , وحيث كانت حاجة الإنسان الأساسية لمصدر ضوئي آمن، وكافٍ، وقادر على التحمل هي الدافع وراء التطور الذي حدث في أنظمة الطاقة والقدرة الكهربائية التي صارت اليوم ممتدة عبر القارات,حيث ظل ضوء الغاز وسيلة الإضاءة السائدة حتى منتصف القرن التاسع عشر، ولكن لم يكن آمناً ولا عملياً بدرجة كافية.
وقد أثمرت عبقرية إديسون الخلاقة عن المصباح الكهربائي المتوهج الضياء، وأوجدت الحاجة لنظام إمداد كهربائي. وفي سنة 1880 خرجت للوجود أولى شركات الإضاءة الكهربائية,التي كان أشهرها نظام شارع بيرل الذي بناه إديسون لإمداد حي منهاتن في مدينة نيويورك بالقدرة الكهربائية اللازمة لسريان التيار المستمر, وكانت هذه القدرة تولد بواسطة مولدات تيار مستمر بالبخار، ثم توزع عن طريق كابلات تحت الأرض,وحيث انه لم ينقطع التيار الكهربائي لهذا النظام إلا مرة واحدة لمدة ثلاث ساعات خلال الأعوام الثمانية الأولى لتشغيله, فقد أثبت أنه جدير بالإعتمادعليه بدرجة كبيرة وبقيت متحققة في صناعة استخدام الكهرباء للآن .
وقد تطورت شركات الإضاءة الكهربائية تطوراً سريعاً في أوروبا وأمريكا خلال العقد الأول من عصر الكهرباء، ثم ظهر اختراع محرك الحث الذاتي الذي يعمل بالتيار المتردد في العقد الأخير من القرن التاسع عشر. وبدأت تظهر أنظمة القدرة الكهربائية بشكلها المتطور، وفي عام 1896 تم تشغيل أول مولدين وخط نقل، في بفالو بمدينة نيويورك، بنظام كهربائي بثلاثة أطوار وتردد 25 هرتز, ثم أصبح محرك الحث الذاتي الكهربائي المطور الجهاز السائد الذي يُركب، بعد ذلك في أغلب الأجهزة المنزلية التي تحتاج إلى طاقة، تلاه العديد من أجهزة الاستعمالات الكهربائية التي أصبحت مجتمعة تمثل الأحمال في أنظمة القدرة.
ولم تستطع القدرة الهيدروليكية المتاحة في عديد من الدول الصناعية أن تواجه الحاجة للكهرباء التي تزداد باطراد، وبدأ البحث عن طرق توليد جديدة, وقد أصبحت القدرة المولدة بالبخار البديل السائد بعد أن صمم بارسون التوربين البخاري الدوار، وأصبح من الممكن، بوساطة هذه الآلة، استغلال الطاقة الكامنة في الرواسب المتعددة للوقود الأحفوري.
وكان من الضروري، بعد ظهور التوربينات البخارية العالية السرعة، أن يزداد التردد إلى 50 ـ 60 هرتز. ونُقلت الكهرباء إلى المزارع والأماكن النائية، وباستخدام أنظمة الاتصال بين المدن والريف تم إيجاد منظومة كهربائيّة لكل الدولة , وقد دلّت البيانات حينها على أن متوسط نصيب الفرد في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا هو0.92ك وات، وأن متوسط نصيب الفرد من استهلاك الطاقة الكهربائية للمباني 53% من المتوسط العالمي , ومتوسط نصيب الفرد من استهلاك الطاقة الكهربائية في الصناعة يمثل 33% من المتوسط العالمي ,وقد استحوذ القطاع المنزلي في الأردن على 43%من مجمل استهلاك الطاقة الكهربائية في المملكة لعام 2014.
ونظراً للتزايد المستمر في عدد سكان العالم، حيث كان حوالي5.3مليار نسمة عام 1990، وكان عدد سكان منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا حوالي 320 مليون نسمة أي حوالي 6% من إجمالي عدد سكان العالم، ومن المتوقع أن يصل عدد سكان هذه المنطقة إلى حوالي 859 مليون نسمة عام2100، فقد استخدمت هذه الأرقام لتغذية الاحتياجات المستقبلية للعالم من الطاقة الكهربائية، ونظراً لذلك، بدأ الإنسان في البحث عن مصادر جديدة لتوليد الطاقة الكهربائية بدلاً من الوقود الأحفوري لتغطية حاجة الناس، نتيجة ندرة مصادر النفط وقرب نضوبها.
فقد بدأ العالم في القرن الماضي التفكير باستخدام اليورانيوم والطاقة النووية في توليد الطاقة الكهربائية , حيث يمكن للطاقة النووية أن تُسهم في تغطية الاحتياجات من الطاقة الكهربائية، فعلى اتساع العالم كان عدد المحطات النووية التي تعمل فعلاً426قبل ست سنوات بينما 94 محطة اخرى كان يجري العمل في إنشاءها. والحقيقة أن قطاع الطاقة النووية معرض لمقاومة كبيرة عند كثير من شعوب العالم، وخاصة بعد حادث ثري مايلز آيلاند بولاية بنسلفانيا الأمريكية، وتشيرنوبل بأوكرانيا السوفيتية سابقاً،وفوكوشيما في اليابان , علاوة على التكاليف المرتفعة، مع زيادة الصعوبات التمويلية، والمتوقع أن تكون نسبة مساهمة الطاقة النووية حوالي 8%عام2020.
ورغم الاهتمامات الكبيرة لاستخدام مصادر الطاقة الكهربائية الجديدة والمتجددة منذ مدى زمني طويل، إلا إنها تعاني عدم الانتشار؛ نظراً لأسعار الطاقة الكهربائية المولدة من تلك المصادر،وتشير التوقُّعات الخاصة بتنمية مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة أن تصل إسهاماتها في الوفاء بالطلب على الطاقة إلى 3% عام 2020.
وأصبحت الكهرباء ضرورة في الحياةِ بالنسبة لنا ولا يمكننا الإستغناءُ عنها، لأنّ الكهرباء تدخل في جميع النشاطات اليومية في الحياة الحاضرة فهي ضرورة لإستخدامنا الكمبيوتر والإنترنت ، وفي الأجهزة الكهربائيّة مثل الغسالة والمايكرويف التي لا يمكن أن تعمل من دون الطاقة الكهربائيّة، كما أنّ جميع الإختراعات والإكتشافات في الوقت الحالي تعتمد على الكهرباء، حتّى السيارات التي نستخدمها لولا وجود بطارية السيارة لما كان هناك إضاءة للسيارة ولا كانت بعض السيارات تسير الآن على الطاقة الكهربائيّة.
وقد عمل استخدام الطاقة الكهربائية على تطوّر الشركات والمؤسّسات وقطاع النقل و إختراع أجهزة وتطويرها مما سهّل سبل الحياة للناس مما وفّر الوقت والطاقة على البشر.
ممّا جعل الكهرباء جزء لا يتجّزأ من هذا العالم الذي نعيشُ فيهِ، وأصبح الليل نهار في الطرقات وزيادة الأمن وزيادة قدرة العقل البشري على التفكير وربط الأمور في الإختراعات كتحويل الطاقة المتحرّكة إلى طاقة كهربائيّة أو الطاقة الحركيّة وهي الهواء إلى طاقة كهربائيّة فأصبح ربط الطاقات مع بعضها البعض وسيلة تطوّر في مجالات الإتّصال والنقل وشبك العالم باكملهِ عن طريق الشبكات والإنترنت وكلّ هذا الفضل يعود إلى إكتشاف الكهرباء ممّا غيّر نظرة العالم للعالم نفسهُ.
وفي الأردن تأسست شركة الكهرباء الأردنية المساهمة العامة المحدودة في عمان عام 1938 برأسمال قدره 2500 جنيه بهدف إنارة شوارع العاصمة آنذاك بالكهرباء بدلاَ من المصابيح التي كانت تضاء بمادة الكاز, إلا أنه ومع صدور قانون الكهرباء العام رقم 31 لسنة 1967 أنشأت سلطة الكهرباء الأردنية التي أوكلت إليها مهمة توليد الطاقة الكهربائية في المملكة,وقد توقفت الشركة عن التوليد في النصف الأول من عام 1978 وانحصرت مهام الشركة في نقل وتحويل وتوزيع الطاقة الكهربائية ضمن مناطق الإمتياز حيث أصبح المصدر الرئيسي لمشتريات الشركة من الطاقة هو شركة الكهرباء الوطنية إضافة لشركتي توليد وتوزيع الكهرباء وكانت تشكل سلطة الكهرباء سابقاَ.

والطاقة النووية هي الطاقة التي ينتجها المفاعل النووي، وبالتحديد عن طريق الانشطار أو الاندماج. من الناحية العملية، تستخدم الطاقة النووية وقوداً من اليورانيوم المستخرج والمعالج لإنتاج البخار وتوليد الكهرباء.
والطاقة النووية هي المصدر الوحيد للكهرباء الذي يستطيع إنتاج كميات كبيرة من الطاقة وتعرف بطاقة الحمل الأساسي بشكل موثوق دون انبعاث الغازات المسببة للانحباس الحراري والتي تساهم في ظاهرة التغير المناخي , كما ان الطاقة النووية تترك آثاراً بيئية على الأرض والموارد الطبيعية أقل من أي مصدر آخر للكهرباء.
وعندما فكّر العلماء باستخدام اليورانيوم لتوليد الكهرباء كان الهاجس الأكبر هو مخاطر الإشعاع على الكائنات والنبات حيث تبيّن ان الإشعاع النووي يتسبّب عند الجرعات الإشعاعية الكبيرة في تشوهات وإعاقات تصعب معالجتها وقد يصل تأثيرها إلى حد موت من يصاب بها. ويؤثر الإشعاع النووي مباشرة على مكونات الخلايا الحية نتيجة تفاعلات لا علاقة لها بالتفاعلات الطبيعية في الخلية, وحجم الجرعة المؤثرة يختلف حسب نوعية الكائن الحي فهناك حشرات تموت عندما تمتص أجسامها طاقة نووية تصل فقط 20 وحدةْ (1 وحدة = جول لكل كيلو جرام من الجسم المعرض للإشعاع النووي)، وحشرات لا تموت إلا عندما تصل الجرعة إلى حوالي 3000 وحدة أي150ضعف الجرعة السابقة, كما ان تأثر الثدييات يبدأ عند جرعة لا تزيد عن 2 وحدة، والفيروسات تتحمل جرعة تصل 200 وحدة أي 100ضعف الجرعة المؤثرة على الثدييات.
وكمية النفايات المشعة نتيجة الانشطار النووي بمحطات إنتاج الكهرباء بالمفاعلات النووية محدودة مقارنة بكمية النفايات بالمحطات الحرارية التي تعمل بالطاقة الأحفورية كالنفط أو الفحم, فالنفايات النووية تصل 3 ميليجرام لكل كيلو واط ساعة مقابل حوالي 700 جرام ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو واط ساعة بالمحطات الحرارية العادية لكن هذه الكمية الصغيرة جدا من الإشعاع النووي قد تكون قاتلة أو قد تتسبب في عاهات وتشوهات لا علاج لها, لهذا فإن جميع الدول التي تستخدم الطاقة النووية لإنتاج الطاقة الكهربائية تعمل على التخلص من تلك النفايات المشعة بدفنها في الطبقات الجيولوجية العميقة تحت سطح الأرض بعيدا عن الناس، وهذا ما جعل العلماء يسعون للحصول علي الطاقة عن طربق تقنية الاندماج النووي التي تجري حاليا في الشمس والتي تسفر عن نفايات مشعة قليلة.
وكان أول مفاعل نووي قد أقيم عام 1944 في هانفورد بأمريكا لآنتاج مواد الأسلحة النووية وكان وقوده اليورانيوم الطبيعي, وكانت المادة المهدئة لسرعة النيوترونات ليست الماء وإنما الجرافيت ،فكان ينتج البلوتونيوم لاستخدامة في صناعة القنابل الذرية, ولم تكن الطافة المتولدة من المفاعل تُستغل, ثم بُنيت أنواع مختلفة من المفاعلات في كل أنحاء العالم لتوليد الطاقة الكهربائية, وتختلف في نوع الوقود والمبردات والمهدئات, وفي أمريكا يستعمل الوقود النووي في شكل أكسيد اليورانيوم المخصب حتى 3% باليورانيوم-235 والمهدئ والمبرد من الماء النقي, وهذا النوع من المفاعلات يطلق عليها مفاعلات الماء الخفيف.
بينما كانت أول محطة توليد نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميجا واط, عندما توصل العلماء إلى تحرير الطاقة النووية من بعض العناصر كاليورانيوم والبلوتونيوم, فوقود المفاعلات النووية اليورانيوم المخصب بكمية تكفي لحدوث تفاعل انشطاري تسلسلي يستمر من تلقاء ذاته, ويوضع الوقود في شكل حزم من قضبان اليورانيوم طويلة داخل قلب المفاعل الذي هو عبارة عن غلاية كبيرة مضغوطة شديدة العزل ذات جدار بسمك حوالي 25 سنتيمتر من الفولاذ, ويتم الانشطار النووي بها لتوليد حرارة لتسخين المياه وتكوين البخار عالي الضغط، الذي يدير زعانف التوربينات التي تتصل بمولدات كهربائية, ويتم ضبط معدل تشغيل المفاعل عن طريق إدخال قضبان تحكم في قلب المفاعل من مادة الكادميوم التي تمتص النيوترونات الزائدة, فكلما تم تقليل عدد النيوترونات في المفاعل كلما بطء معدل انشطار أنوية اليورانيوم.
وحيث ان محطات التوليد النووية هي من محطات التوليد الحرارية البخارية، حيث تقوم بتوليد البخار بالحرارة التي تتولد في فرن المفاعل,بينما الفرق في محطات الطاقة النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية.
والمفاعل النووي تتولد فيه الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات النيوترونات. وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذات ضغط عال ودرجة حرارة نحو 480 درجة مئويـة, ثم يسلط هذا البخار ذو الضغط المرتفع (نحو 380 ضغط جوي) على زعانف توربينات بخارية صممت ليقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة البخارية إلى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات , ويُربط محور التوربين مع محور المولد الكهربائي فيدور محور المولد الكهربائي بنفس السرعة فتتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة الكهربائية التي تتوزع عبر شبكات النقل الى مختلف مناطق الإستخدام.
واهم العمليات للإستفادة من اليورانيوم في المفاعلات النوويّة هوتخصيبه ليصبح قابلا للإنشطار حيث ان اليورانيوم الطبيعي يحتوي فقط 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 - 0و4% يورانيوم-235 القابل للانشطار فيكون صالحا للاستخدام في مفاعلات الماء الخفيف التي تعمل بالولايات المتحدة الأمريكية وبلاد عديدة أخرى مثل اليابان وفرنسا وإنجلترا وألمانيا وغيرهم، بينما مفاعلات الماء الثقيل التي تعمل في كندا تستخدم اليورانيوم الطبيعي.
وفي حالة التخصيب يتطلب تزويد المفاعل النووي ب 30 طن من اليورانيوم المخصب إلى درجة 5و3% لإمداد مفاعل واحد بالوقود النووي لمدة عام إذا كان يعمل بقدرة 1000 ميجاوات, وعملية تخصيب اليورانيوم تتم بتخلل مادة هكسافلوريد اليورانيوم 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 النظير يورانيوم-238 الأثقل منه، وبتكرار عملية النفاذية خلال حواجز متتالية مرات كثيرة ترتفع نسبة اليورانيوم-235 من 7و0% إلى 5و3% ويصبح بذلك صالحا للاستخدام في المفاعلات النووية التي تعمل بالماء العادي، مثل مفاعل الماء المغلي.
كما يمكن فصل مادة اليورانيوم-235 الخفيفة نسبيا بطريقة أخرى عن يورانيوم-238 بواسطة آلات الطرد المركزي, 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.
وهناك عدة طرق لتخصيب اليورانيوم منها طريقة التدفق النفاث المتبعة في جنوب أفريقيا وطريقة الفصل للنظير بالكهرومغناطيسية, وكذلك طريقة التخصيب بالليزر لفصل اليورانيوم بتحويل المعدن إلى بخار وبتسليط أشعة الليزر عليه فتثير ذرات اليورانيوم-235 والتي تتجمع وتتركز بالتأثير الإلكتروستاتيكي.
وبالإضافة لإنشاء شركة توليد الكهرباء النوويّة في الأردن يمكن إنشاء مفاعلات نوويّة للأغراض السلمية المختلفة وهناك عدة انواع من المفاعلات منها مفاعل سيزر الذي يعتمد على انشطار ذرات اليورانيوم 238 داخل أذرع الوقود بواسطة نيوترونات تتحرك بسرعة مناسبة نتيجة وجود البخار كوسيط في المفاعل، بالتحكم في كثافته بدقة، لإبطاء مرور النيوترينات للحصول على الانشطار المطلوب من ذرة اليورانيوم 238، وحدوث انفجار صغير للطاقة وانطلاق مزيد من النيوترينات التي تدور حتى تصطدم بذرة أخرى من اليورانيوم والقليل من نويات الذرة , و المفاعل سيزر يمكن تشغيله لعقود دون الحاجة إلى إعادة تزويده بالوقود.
وهناك كذلك مفاعلات البحوث وهي أبسط من مفاعلات الطاقة وتعمل في درجات حرارة ووقود أقل من اليورانيوم عالي التخصيب 20% من U235، على الرغم من أن بعضاً من المفاعلات البحثية الأقدم تستخدم 93% من U235, وكمفاعلات الطاقة يحتاج قلب مفاعل البحث للتبريد، و مهدئ من الماء الثقيل أو بالجرافيت لتهدئة النترونات وتعزيز الانشطار , و معظم مفاعلات البحث تحتاج أيضاً إلى عاكس من الجرافيت أو البيريليوم لتخفيض فقدان النترونات من قلب المفاعل . ومفاعلات البحث تستخدم للبحث والتدريب واختبار المواد أو إنتاج النظائر المشعة من أجل الاستخدام الطبي والصناعي والزراعي , و هذه المفاعلات أصغر من مفاعلات الطاقة, و يوجد المئات من هذه المفاعلات تعمل في عشرات الدول كمصدر للنترونات من أجل البحث العلمي.
ولعل شركة الكهرباء النوويّة الأردنيّة عند تشغيلها لن تكون الأولى ولا الأخيرة التي تستخدم الطاقة النوويّة في العالم لتوليد الكهرباء حيث أن الطاقة النووية تزود دول العالم بأكثر من 16% من الطاقة الكهربائية؛ فهي تمد 35% من احتياجات دول الاتحاد الأوروبي. و اليابان تحصل على 30% من احتياجاتها من الكهرباء من الطاقة النووية، بينما بلجيكا وبلغاريا والمجر واليابان وسلوفاكيا وكوريا الجنوبية والسويد وسويسرا وسلوفينيا وأوكرانيا فتعتمد على الطاقة النووية لتزويد ثلث احتياجاتها من الطاقة .
وقد عانى قطاع الطاقة في بلدنا الكثير من المصاعب والهموم مثل إستيراد النفط وارتفاع اسعاره وتذبذبها ومن الغاز المصري وانقطاعه وقد أدّى ذلك الى عجز كبير بالموازنة وارتفاع المديونيّة الداخليّة والخارجيّة ولجوء الحكومة للإقتراض ورفع الدعم عن اسعار بعض المواد والخدمات الرئيسة وسبّب ضيقا لحال الكثير من المواطنين خاصّة ذوي الدخول المتواضعة .
وارجاء ان تكون هذه الشركة النوويّة باب الفرج للمواطنين وان تكون محورا بنّاء من محاور التنمية المستدامة وان تساهم في وضع الأردن على خط الدول المتقدِّمة .
اللهم احفظ الأردن ارضا وشعبا وقيادة وارشد حكوماته ومسؤوليه الى حسن التخطيط والحوكمة الراشدة بما يعود على المواطنين بالخير والرفاه وتحسين حالهم المعاشي لينعموا بعيش كريم .