بقلم مهندس/ عادل توفيق سعد 

تُعدُّ الطاقة أمراً لا غنى عنه لتحقيق النمو الاقتصادي المستدام وتحسين رفاه الإنسان. وتُتيح الطاقة النووية فرص الحصول على طاقة نظيفة وموثوقة وبأسعار معقولة، مما يخفّف من حدّة الآثار السلبية المترتبة على تغيّر المناخ. وهي جزء هام من مزيج الطاقة العالمي ومن المتوقَّع أن يتزايد استخدامها في العقود القادمة.

لذا لجأت دول عديدة إلى الطاقة النووية مؤخرًا، لضمان توافر إمدادات الكهرباء وتعزيز التحوّل الأخضر، خاصة بعد أزمة الطاقة التي ضربت أوروبا وآسيا.

باعتبار الطاقة النووية مصدرا نظيفا للطاقة؛ لأن محطات توليد الطاقة لها لا تطلق غاز ثاني أكسيد الكربون وهو أمر صحيح ولكنه مخادع،

 فمحطات الطاقة النووية لا تطلق غازات ثاني أكسيد الكربون خلال العمل ولكنها تطلق انبعاثات منه في العمليات المرتبطة بها وبأنشطتها وتشغيل المصانع التي تتصل بها، 
 كما أن محطات توليد الطاقة النووية التي تعمل بنظام الانشطار النووي ، تستخدم (اليورانيوم)  كوقود، وعملية استخراج اليوارنيوم في حد ذاتها ينتج عنها كميات كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون في البيئة الميحطة،  فضلا عن إطلاق الغاز نفسه خلال عملية بناء محطات نووية جديدة، 
  كما أن عملية نقل النفايات المشعة تسبب انبعاث هذا الغاز المسبب لظاهرة الاحتباس الحراري، 

  بالإضافة إلى مخاطر تسربات انبعاثات المواد المشعة والنفايات الناتجة عن تلك المفاعلات والتي يمكن أن تتسبب في أضرار مباشرة على الجنس البشري وسائر الكائنات الحية  المحيطة بها. 

الأمر الذي جعل بعض الدول تضطر إلى إغلاق محطات الطاقة النووية، وسط مخاوف تتعلق بالسلامة، إذ تنوي ألمانيا إغلاق جميع محطاتها النووية بحلول نهاية العام المقبل، وتخطط بلجيكا لإجراء مماثل بحلول عام 2025.
كما أغلقت الولايات المتحدة محطة "إنديان بونت" النووية في نيويورك قبل انتهاء صلاحية ترخيص التشغيل.
وأدّت مثل هذه الإجراءات إلى ثبات قدرة المفاعلات النووية العاملة حاليًا حول العالم عند 366 جيغاواط، دون تغيير منذ 20 عامًا، بحسب شركة الأبحاث وود ماكنزي.

وهو ما دعى أيضاً إلى لجوء الكثير من الدول والمؤسسات الخاصة إلى الإتجاه لإنتاج الطاقة النووية بتقنية الإندماج النووي بديلا عن الإنشطار النووي.

وطاقة الإندماج النووي تعرضت للسخرية منذ 30 ثلاثون عاماً باعتبارها احتمالًا بعيدًا بأهل التكاليف وشديد الحساسية والمخاطر ، يبدو أخيرًا أنه تقترب من الجدوى الاقتصادية والتجارية حيث يوجد الآن أكثر من 30 شركة اندماج خاصة على مستوى العالم ، تجتذب المليارات من الاستثمارات الخاصة وتعمل التطورات في مجال أبحاث المواد والحوسبة على تمكين تقنيات أخرى غير التصميمات القياسية التي اتبعتها الوكالات الوطنية والدولية لفترات طويلة ، ويقول "كريس كيلسال" ، الرئيس التنفيذي لشركة الاندماج "توكاماك إنيرجي" في كولهام بالمملكة المتحدة: "عاجلاً أم آجلاً ، سيتم فك شفرة هذه التكنولوجيا".  "وستكون هناك ثورة تحولية في مجال الطاقة."

وقريبا سيتم الانتهاء من أكبر مفاعل اندماجي في العالم في جنوب فرنسا (وفقا لمنظمة ITER)
======================ا

والسؤال الذي يطرح نفسه ؛؛ ما هو الفرق بين الإنشطار النووي والإندماج النووي،؟

فكلاهما عبارة عن تفاعلات نووية ينتج عنها قدر هائل من الطاقة، وتستخدم في العديد من المجالات، منها السلمي ومنها الغير سلمي، مثل ما حدث في قنبلة هيروشيما، بالخرب العالمية الثانية،  ولكن يوجد العديد من الفروقات بين الإنشطار النووي والإندماج النووي.

- أولا: الإنشطار النووي   

الإنشطار النووي عبارة عن تفاعل يحدث بين الذرات، وينتج عن هذا التفاعل قدر هائل من الطاقة، 
حيث أنه في الإنشطار النووي يتم تعريض نواة عنصر ثقيل لمجموعة من النيوترونات المتعادلة في الشحنة والتي عندما تصطدم بنواة الذرة الكبيرة تتسبب في إنشطار النواة لنصفين متساويين وهما أحد نظائر العنصر الأصلي، 
وينتج عن هذا الإجراء قدر هائل من الطاقة، وهذا التفاعل لابد أن يتم تحت ظروف معينة حتى لا يتسبب في حدوث دمار هائل،
 حيث أنه ينتج قدر هائل من الطاقة والتي لابد من التحكم بها جيدا وتوجيهها حتى لا يحدث أي خطأ يؤدي لكارثة.

▪︎أول من إكتشف تفاعلات الإنشطار النووي

العنصر المشع اليورانيوم هو أخر عنصر تم إكتشافه وإضافته للجدول الدوري وكان هذا في عام 1934 ميلادية، وبعدها حاول العالم الفيزيائي/ (فيرمي) أن يستخدم اليورانيوم في إنتاج عنصر جديد يضيفه للجدول الدوري، فقرر أن يقذف ذرات اليورانيوم بنيوترون، فقد ظن أنه سوف ينتج عن التفاعل عنصر جديد، ولكن عندما قام بالتجربة نتج عن هذا ذرتين لأحد نظائر اليورانيوم المشعة مع قدر كبير من الطاقة، ومن هنا توجه العالم لإستخدام اليورانيوم في تفاعلات الإنشطار النووي.

▪︎مصدر الطاقة في تفاعلات الإنشطار النووي

في عام 1938 ميلادية قدم العالم (إدا نوداك) وصف دقيق لهذا التفاعل، 
حيث أنه لاحظ أنه عند القيام بالتفاعل فإن نواة ذرات اليورانيوم الثقيلة تنشطر إلى ذرتين متوسطتين في الكتلة، ولكنه لاحظ بأن كتلة المواد الداخلة في التفاعل أكبر من كتلة المواد الناتجة عن التفاعل، وهو الأمر الذي يتنافى مع قانون بقاء المادة ولكنه إستخدم قانون النسبية لتوضيح الأمر، حيث أنه وجد أن كتلة المواد الناتجة عن التفاعل أقل من كتلة المواد الداخلة في التفاعل لأن الفقد في الكتلة قد تحول إلى طاقة، ومن الممكن حساب الطاقة الناتجة من التفاعل بالمعادلة التالية:

الطاقة = الكتلة المفقودة * مربع سرعة الضوء.
======================ا

- ثانيا: الإندماج النووي

في الإندماج النووي يحدث عكس ما تم في الإنشطار، حيث انه بدلا من إنشطار نواة عنصر ثقيل يتم الدمج بين نواتين لعنصرين خفيفين، وبالطبع لا يوجد أخف من الهيدروجين، 
لهذا يتم الدمج بين نواتي ذراتين من (الهيدروجين) ويكون الناتج من التفاعل [عنصر (الهيليوم) + نيوترون حر + كمية هائلة من الطاقة] التي من الممكن أن تكون مدمرة، والتفاعل يحدث كالتالي:

21H + 21H = 32He + 10n +Energy

▪︎الإندماج النووي في الطبيعة

بالنظر لتفاعل الإندماج النووي قد يظن البعض بأنه تفاعل سهل ويمكن تنفيذه بسهولة وهذا لأن عناصره متوفرة ونتائجه غير مشعة، 
ولكن يجب العلم بأن تفاعل الإندماج النووي هو المسؤل عن حرارة وطاقة الشمس والنجوم، فهذا التفاعل يحدث في النجوم والشمس، 
ولكي يتم هذا التفاعل لابد من تعريض ذرات الهيدروجين لطاقة حرارية كبيرة جدا قد تصل إلى 710 درجة مئوية، لكي تتغلب هذه الحرارة على التنافر الذي يحدث بين ذرات الهيدروجين،
 ولكن ينتج عن التفاعل طاقة كبيرة جدا، ومن الصعب التحكم فيها.
=====================ا

▪︎العلاقة بين الإنشطار النووي والإندماج النووي

يوجد علاقة وثيقة بين التفاعلين، فبالإضافة لأن كلاهما مدمر إلا أنه لكي يتم عمل تفاعل إندماج نووي بين ذرات الهيدروجين لابد من توافر قدر هائل من الطاقة حتى يتم التفاعل، وهذه الطاقة النووية يمكن الحصول عليها عن طريق تفاعل الإنشطار النووي.

حيث أنه عند صنع القنبلة الهيدروجينية، يكون في قلبها قنبلة تعتمد على الإنشطار النووي، وحولها مجموعة من ذرات الهيدروجين، وعند إنفجار القنبلة الداخلية ينتج كمية من الطاقة تساعد في توفير الظروف المناسبة لذرات الهيدروجين حتى يحدث بينها إندماج ويحدث إندماج نووي.

▪︎الطاقة الناتجة من الإنشطار النووي والإندماج النووي

بالنظر لعدد الذرات فإنه عند إندماج نواتين من الهيدروجين ينتج طاقة ضئيلة جدا مقارنة بين الإنشطار الذي يحدث لذرات اليورانيوم، حيث يساوي تقريبا 2% فقط من الطاقة الناتجة عن الإنشطار.

ومع هذا فإن الطاقة التي تنتج عن الإندماج أكبر، حيث أنه عندما تتعرض ذرات من اليورانيوم الثقيل والتي تزن كيلو جرام لعملية الإنشطار، فإن الطاقة الناتجة تكون أقل من إدماج كيلو جرام من ذرات الهيدروجين، حيث أن ذرات الهيدروجين أخف كثيرا من ذرات اليورانيوم، 
لهذا يكون عدد ذرات الهيدروجين في الكيلو جرام أكبر بكثير من عدد ذرات اليورانيوم في الكيلو جرام الواحد.

يستخدم في الغالب تفاعل الإنشطار لإنتاج الطاقة في المولدات، حيث يتم توفير الظروف التي يمكن أن تساعد في التحكم في معدل إنشطار الذرات حسب الحاجة، وأيضا يستخدم في صناعة القنابل الذرية، أما تفاعل الإندماج فيستخدم في صناعة القنبلة الهيدروجينية.

 المراجع

Nuclear Fission and Fusion
https://attaqa.net

 نقيب المهندسين بالغربية 
- رئيس قطاع مساعد عضو مجلس إدارة شركة المقاولون العرب 
- محكم دولي معتمد
- عضو اتحاد المحكمين العرب 
- عضو جمعية الأنفاق المصرية 
- سكرتير عام الجمعية المصرية لإنشاء واصلاح المرافق بدون حفر. (حفاظا على البيئة)