القائمة الرئيسية

الصفحات

درس المواد المشعة والطاقة النووية


تمھید : تعتمد الطاقة النوویة على استغلال النشاط الإشعاعي لبعض المواد كالاورانیوم والتي تحرر كمیة كبیرة من الطاقة یتم تحویلھا إلى طاقة كھربائیة قابلة للاستغلال من طرف الإنسان. وعلى الرغم من مزایا الطاقة النوویة والمواد المشعة، إلا أن لھا عدة مخاطر على الإنسان والبیئة.

  1. - فما ھي المواد المشعة وما مزایاھا؟
  2. - ما ھي أخطار التلوث النووي والنفایات النوویة؟
  3. - ما ھي البدائل البیئیة للطاقة النوویة؟

Ι – المواد الإشعاعیة النشاط.

1 - اكتشاف النشاط الإشعاعي: أنظر الوثیقة 1

لقد اكتشف Becquerel. H أن بعض المواد تتمیز بنشاط إشعاعي، أي أنھا تصدر إشعاعات قادرة على اختراق المادة.

2 - مكونات الذرة: أنظر الوثیقة 2 .

تتكون المواد من ذرات كل ذرة یوجد في وسطھا منطقة صغیرة جدا موجبة الشحنة تسمى النواة. ً وكثیفة تحتوي النواة على بروتونات موجبة الشحنة، ونوترونات متعادلة الشحنة. وتحیط بالنواة إلكترونات، ذات شحنة سالبة.

 یكون الفرق بین ذرات عنصر ما وذرات عنصر آخر بعدد البروتونات (أو عدد الإلكترونات) التي تحتویھا كل ذرة. أما عدد النوترونات فیمكن أن یختلف حتى في ذرات العنصر الواحد ویشكل ما یعرف بنظائر العنصر. حیث تسمي ذرات العنصر الواحد التي تختلف في عدد النوترونات بالنظائر Isotopes .ویطلق على عدد البروتونات والنوترونات المكونة لنواة الذرة بعدد الكتلة A .

3 - الإشعاعات المنبعثة من المواد المشعة : أنظر الوثیقة 3 .

عندما تكون النواة غیر مستقرة تتفتت إلى نواة أكثر استقرارا مع انبعاث دقائق تكون إشعاعات، وتنقسم الإشعاعات إلى ثلاثة أنواع:

  •  الإشعاعات α :ھي نویدات الھلیوم He ویمكن توقیفھا بواسطة ورقة عادیة.
  •  الإشعاعات β :إما الكترونات أو بوزیترونات وھي أكثر طاقة وتحتاج ورقة من الألومنیوم بسمك 6mm لتوقیفھا.
  • الإشعاعات γ :ھي فوتونات عالیة الطاقة لھا سرعة الضوء وتتطلب حائطا من الاسمنت أو الرصاص لتوقیفھا.

4 - بعض خاصیات المواد الإشعاعیة :

أ- التناقص الإشعاعي: أنظر الوثیقة 4.

تتفتت تدریجیا النویدات الإشعاعیة النشاط (الأم) لتعطي نویدات جدیدة (بنت) ویتناقص عدد النویدات مع مرور الزمن وتستمر عملیة التفتت حتى الحصول على نویدة مستقرة وغیر مشعة، نسمي مجموع النویدات الناتجة عن النویدة الأصلیة فصیلة مشعة. مثال الفصیلة المشعة للأورانیوم .

یسمى عمر النصف لنویدة مشعة، المدة الزمنیة T اللازمة لتفتت نصف نویدات العینة.

ب- الانشطار النووي:

تتم تفاعلات الانشطار النووي في المفاعلات النوویة، وذلك بقذف نویدة ( غالبا الأورانیوم ) بنوترونات حراریة. ویصاحب ھذا الانشطار انبعاث إشعاعات (نوترونات) . و إذا كانت ذرات أخرى بجانب الذرات المنشطرة فان النوترونات المحررة تسبب انشطارات أخرى تساھم في تفاعل متسلسل، وھو ما یؤدي إلى ارتفاع كبیر في درجة الحرارة، یمكن الاستفادة منھا في إنتاج الطاقة الكھربائیة.

ΙΙ – مزایا المواد الإشعاعیة النشاط.

1 - توظیف المواد المشعة في إنتاج الطاقة: أنظر الوثیقة 5

تعتمد المحطات النوویة على الانشطار النووي، حیث تنشأ عن ھذه العملیة تفاعل متسلسل لا ینتھي إلا بتحویل المادة القابلة للانشطار إلى مواد جدیدة وإطلاق كمیة كبیرة من الطاقة على شكل طاقة حراریة تمكن من تولید بخار انطلاقا من الدارة الثانویة، حیث یمكن البخار من دوران عنفة منوب لتولید الطاقة الكھربائیة. ویتم التحكم في مختلف التفاعلات بواسطة قضبان التحكم التي تمتص النوترونات الناتجة عن الانشطار.

2- توظیف المواد المشعة في تأریخ المواد : أنظر الوثیقة 6 .

- یسمح التناقص الإشعاعي لبعض العناصر المشعة الموجودة في الكائنات الحیة أو الصخور بتأریخھا، وذلك بمقارنة النشاط الإشعاعي المتبقي في العینة المراد تأریخھا، مع قیاس النشاط الإشعاعي لعینة شاھدة من نفس الطبیعة.

- یتم الاعتماد على الكربون 14 ،عندما یتعلق الأمر بمدة لا تزید عن 40000 سنة، لأن عمر النصف للكربون 14 ھو 5730 سنة.

- یتم الاعتماد على الأورانیوم عندما یتعلق الأمر بمدة طویلة جدا مثل تأریخ الصخور.

3 - توظیف المواد المشعة في المیدان الصناعي والطبي : أنظر الوثیقة 7 .

أ- التعقیم والحفاظ على الأغذیة:

تستعمل الإشعاعات γ و β من أجل:

  1. - تعقیم المواد الغذائیة المعلبة وتمدید مدة حفظھا.
  2. - كبح إنبات البذور وزیادة مقاومتھا للأمراض والطفیلیات.
  3. - تعقیم الأدوات والوسائل الطبیة، والتي یصعب تعقیمھا بواسطة الحرارة أو المواد الكیمیائیة.

ب- في المجال الطبي:

تستعمل الإشعاعات في:

  1. - التصویر الطبي scintigraphie La من أجل الفحص وتشخیص الأمراض: یحقن المریض بكمیات ضئیلة من مادة إشعاعیة النشاط لتثبت على العضو المستھدف. وبواسطة كامیرا خاصة یمكن استقبال الإشعاعات التي یرسلھا العضو بشدة تختلف حسب شدة التثبیت التي تتغیر حسب طبیعة وظیفة الخلایا. مثلا یستعمل الیود 131 المشع لفحص الغدة الدرقي.
  2. - الفحص بأشعة X الشبیھة بالأشعة γ والتي لھا قدرة اختراق عالیة لاستكشاف الأعضاء الداخلیة للجسم.
  3. - في التحالیل النوویة لقیاس نسبة بعض المواد في الدم أو في بعض الأعضاء.
  4. - العلاج بالأشعة radiothérapie La حیث تستعمل إشعاعات مؤینة عالیة الطاقة لتدمیر الخلایا السرطانیة.

ج- في البحث العلمي:

  1. - استعمال الایسام الإشعاعي بواسطة مواد إشعاعیة النشاط لتتبع مصیر بعض الجزیئات داخل الخلایا.
  2. - استعمال المواد الإشعاعیة النشاط في مجال البحث الزراعي وذلك لإحداث التغیر الوراثي عند بعض البذور أو النباتات للرفع من المردودیة.

ΙΙΙ – أخطار التلوث النووي.

1 - أخطار التلوث النووي على الصحة : أنظر الوثیقة 8 .

* تختلف فترة عمر النصف من عنصر إشعاعي لآخر، وقد تصل إلى 5.4 ملیار سنة، إذن تتجلى خطورة النفایات النوویة في المدة الزمنیة الكبیرة اللازمة لاختفاء النشاط الإشعاعي.

* یتعرض الإنسان لإشعاعات من مصادر مختلفة ( إشعاعات طبیعیة، الفحص الطبي الإشعاعي، البحث العلمي، الحوادث النوویة ...). ویؤثر الإشعاع على الأنسجة الحیة بشكل كبیر خصوصا على جزیئة ADN التي تتلف نتیجة تعرضھا لكمیة كبیرة من الإشعاع، حیث یصعب على الخلیة إصلاحھا، وقد تحدث بذلك طفرات. كما أنھا تؤدي إلى تشوھات خلقیة عند تعرض المرأة الحامل للإشعاعات، ویمكن أن تتسبب في العقم.

2 - أخطار التلوث النووي على البیئة : أنظر الوثیقة 9 .

ینتج عن نشاط المفاعلات النوویة والتجارب النوویة عدة مواد إشعاعیة النشاط، غازیة أو صلبة، یتم تحریرھا في الجو والأنھار والبحار، فتؤدي إلى تلوث التربة والأوساط المائیة، الشيء الذي یؤدي إلى تلوث مختلف الأوساط البیئیة، حیث تنتقل ھذه المواد إلى الكائنات الحیة، وتتراكم عبر حلقات السلاسل الغذائیة.

مثال: انفجار المفاعل النووي لتشرنوبیل بأوكرانیا، الذي أدى إلى كارثة صحیة وبیئیة واقتصادیة وسیاسیة. تشكلت سحابة إشعاعیة النشاط فوق موقع الانفجار، انتشرت بسرعة كبیرة بفعل الریاح إلى الدول المجاورة لتغطي مساحة شاسعة تقدر بآلاف الكیلومترات المربعة.

ΙV – إشكالیة النفایات النوویة والبدائل البیئیة.

أبرز مشكل یواجھ استعمال الطاقة النوویة كمصدر للطاقة ھو تدبیر النفایات النوویة الناتجة عن تشغیل المفاعلات النوویة. فبقایا الوقود النووي تحتوي على عناصر إشعاعیة النشاط، وانتھاء نشاطھا الاشعاعي بواسطة التناقص الإشعاعي یتطلب مدة زمنیة طویلة قد تتطلب ملایین السنین.

1 - تصنیف النفایات النوویة:

تشكل النفایات النوویة كل مادة إشعاعیة النشاط، أصبحت غیر قابلة لإعادة الاستعمال ویجب التخلص منھا. وتصنف حسب مدة ومستوى نشاطھا الإشعاعي إلى:

الصنف TFA ) actif faiblement Très ) : نفایات ذات نشاط ضعیف جدا، ناتجة عن تفكیك المفاعلات النوویة.

الصنف A : نفایات ذات نشاط ضعیف إلى متوسط وعمر قصیر، مصدرھا معدات المختبرات، المستشفیات والصناعات.

الصنف B : نفایات ذات نشاط ضعیف وعمر طویل، مصدرھا معدات معالجة الأورانیوم في المحطات النوویة.

الصنف C : نفایات ذات نشاط مرتفع وعمر طویل یدوم آلاف أو ملایین السنین، مصدرھا قلب المفاعل النووي.

2 - إشكالیة تدبیر النفایات النوویة:

النفایات ذات المستوى الإشعاعي المنخفض والعمر القصیر: تخضع للمعالجة ثم تطرح في البیئة، حیث أن المعالجة ترتكز على تجمیعھا في أوعیة من البلاستیك أو الزجاج، وتركھا إلى أن ینخفض مستواھا الإشعاعي إلى حد أقل من المستوى الإشعاعي الطبیعي. وإذا كانت ذات عمر طویل فإنھا تخضع للمعالجة الكیمیائیة داخل خزانات لتخفیض مستواھا الإشعاعي.

النفایات ذات النشاط الإشعاعي المتوسط : تخضع للتعلیب في قوالب من الاسمنت أو الحدید الصلب غیر القابل للتأكسد، ثم تترك إلى أن ینخفض مستواھا الإشعاعي إلى درجة تسمح بتصریفھا في الوسط البیئي.

النفایات ذات النشاط الإشعاعي المرتفع والخطیر: تخضع للانصھار مع مواد زجاجیة للحد من إمكانیة تفاعلھا مع المحیط البیئي، لتدفن في مواقع تخزین آمنة ومستقرة جیولوجیا، لمنع تسرب الإشعاعات.

3 - إشكالیة البدائل البیئیة لتدبیر النفایات النوویة :

تعتبر الطاقة النوویة أكثر كفاءة ومردودیة، إلا أنھا تطرح إشكالیة في تدبیر النفایات النوویة. وھكذا فالطاقات المتجددة تعتبر بدیلا للطاقة النوویة، كالطاقة الكھرومائیة، والطاقة الریحیة، والطاقة الشمسیة... وتتمیز ھذه الطاقات البدیلة بمردودیة منخفضة، إلا أن التطور العلمي یمكن أن یرفع من مردودیتھا حتى تساعد في تغطیة الطلب العالمي المتزاید على الطاقة.


reaction:

تعليقات