كيف تعمل محطة الطاقة النووية بشكل بسيط

النوويةمحطة توليد الكهرباءهي منشآت معقدة تولد الكهرباء عن طريق استغلال الطاقة المنبعثة من التفاعلات النووية. على الرغم من أن التكنولوجيا قد تبدو معقدة، إلا أن المبادئ الأساسية وراء كيفية عمل محطة الطاقة النووية يمكن شرحها ببساطة. ستوفر هذه المقالة نظرة عامة سهلة الفهم حول العملية، وتقسيمها إلى خطوات رئيسية لمساعدتك على فهم كيفية تحويل الطاقة النووية إلى كهرباء.

الانشطار النووي – التفاعل الأساسي

في قلب محطة الطاقة النووية توجد عملية تسمى الانشطار النووي. يتضمن ذلك تقسيم نواة الذرة الثقيلة، مثل اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239. عندما تنقسم هذه الذرات، فإنها تطلق كمية هائلة من الطاقة الحرارية. هذه الحرارة هي المصدر الأساسي للطاقة التي تغذي المصنع بأكمله.

قضبان الوقود تحتوي على المواد النووية

يتكون الوقود النووي عادة من كريات صغيرة مصنوعة من اليورانيوم أو البلوتونيوم. يتم تكديس هذه الكريات في أنابيب طويلة تسمى قضبان الوقود. يتم تجميع قضبان الوقود معًا ووضعها داخل قلب المفاعل، حيث تحدث التفاعلات الانشطارية.

قضبان التحكم تنظم التفاعل

وللحفاظ على التفاعل النووي مستقرًا وآمنًا، يتم إدخال قضبان التحكم المصنوعة من مواد مثل البورون أو الكادميوم في قلب المفاعل أو سحبها منه. تمتص هذه القضبان النيوترونات، وهي جسيمات تدعم التفاعل المتسلسل. ومن خلال ضبط موضع قضبان التحكم، يمكن للمشغلين التحكم في معدل الانشطار وكمية الحرارة المنتجة.

الحرارة المولدة تسخن الماء لإنتاج البخار

تُستخدم الحرارة الناتجة عن الانشطار النووي لتسخين الماء في نظام تبريد المفاعل. ويتحول هذا الماء إلى بخار. في العديد من محطات الطاقة النووية، يكون المفاعل محاطًا بنظام ماء مضغوط يمنع الماء من الغليان داخل المفاعل ولكنه يسمح بتوليد البخار في حلقة منفصلة.

البخار يقود التوربينات

يتم توجيه البخار عالي الضغط المتولد من الماء الساخن إلى التوربينات. تعمل طاقة البخار على تدوير شفرات التوربينات، وتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. تشبه هذه الخطوة طريقة عمل المحركات البخارية.

التوربينات تشغل المولد

يتم توصيل التوربين بمولد كهربائي. أثناء دوران التوربين، يقوم بتدوير دوار المولد داخل مجال مغناطيسي، مما يؤدي إلى إنتاج الكهرباء. يتم بعد ذلك إرسال هذه الكهرباء إلى شبكة الكهرباء لتستخدمها المنازل والشركات والصناعات.

يقوم نظام التبريد بتكثيف البخار مرة أخرى إلى الماء

بعد المرور عبر التوربين، يفقد البخار طاقته ويحتاج إلى تبريده وتحويله مرة أخرى إلى ماء. ويتم ذلك باستخدام نظام تبريد، غالبًا ما يشتمل على أبراج تبريد أو مسطحات مائية كبيرة. يتم بعد ذلك إعادة تدوير الماء المكثف مرة أخرى إلى المفاعل ليتم تسخينه مرة أخرى، مما يؤدي إلى إنشاء دورة مستمرة.

أنظمة السلامة تضمن التشغيل الآمن

تشتمل محطات الطاقة النووية على أنظمة أمان متعددة مصممة لمنع الحوادث والتحكم في الإشعاع. تقوم هذه الأنظمة بمراقبة درجة الحرارة والضغط ومستويات الإشعاع، وتغلق المفاعل تلقائيًا في حالة اكتشاف أي ظروف غير آمنة.

بعبارات بسيطة، تعمل محطة الطاقة النووية باستخدام الانشطار النووي لتوليد الحرارة، والتي تنتج بعد ذلك البخار لتدوير التوربينات المتصلة بالمولدات التي تنتج الكهرباء. توفر قضبان الوقود المادة اللازمة للانشطار، وتنظم قضبان التحكم التفاعل، وتقوم أنظمة التبريد بإعادة تدوير الماء للحفاظ على سير العملية بسلاسة. تلعب أنظمة السلامة دورًا حاسمًا في الحفاظ على التشغيل الآمن. إن فهم هذه الخطوات الأساسية يساعد على إزالة الغموض عن كيفية مساهمة محطات الطاقة النووية في توليد طاقة نظيفة وموثوقة لعالمنا.