كيف تنتج الطاقة النووية ؟
طاقة نووية
الطاقة النووية هي الطاقة التي يتم توليدها عن طريق التحكم في تفاعلات انشطار أو اندماج الذرة. تستغل هذه الطاقة في محطات توليد الكهرباء النووية، حيث يسخن الماء لإنتاج بخار الماء الذي يستخدم بعد ذلك لتحريك عنفات لإنتاج الكهرباء. في 2009، شكلت نسبة الكهرباء المنتجة من الطاقة النووية بحوالي 13-14% من إجمالي الطاقة الكهربية المنتجة في العالم. كما تعمل الآن أكثر من 150 غوّاصة بالطاقة النووية.
قوة نووية ضعيفة
القوة النووية الضعيفة أو القوة الضعيفة أو التآثر الضعيف هي واحدةٌ من القوى الأساسية الأربعة الموجودة في الطبيعة حسب فيزياء الجسيمات، إلى جانب ثلاث قوى أخرى هي التآثر القوي، والتآثر الكهرومغناطيسي، والجاذبية. تُعد القوة النووية الضعيفة القوّة المسؤولة عن الاضمحلال الإشعاعي والانشطار النووي للجسيمات دون الذرية، وتُسمّى نظرية القوة النووية الضعيفة في بعض الأحيان باسم الديناميكا النكهية الكمية قياساً على مُصطلحي ديناميكا لونية كمية وكهروديناميكا كمية، لكنّ هذا المُصطلح نادر الاستخدام عملياً.
وقود نووي
ولكن لا بد للتفاعل المتسلسل أن يسير بمعدل ثابت ، ولا يُسمح له للتزايد المستمر مثل القنبلة حيث ينتج عن كل نيوترون يتفاعل مع أحد أنوية اليورانيوم-235 بين 2 و 3 نيوترونات جديدة تستطيع بدورها التفاعل مع أنوية اليورانيوم منتجة 9 نيوترونات ، وهذه تتفاعل مع اليورانيوم وتنتج بدورها 27 نيوترونا وهكذا وهذا ما يحدث في القنبلة الذرية. ولكن في مفاعل القوي يجري التحكم في سير التفاعل عن طريق قضبان التحكم المحتوية علي الكادميوم التي تمتص النيوترونات الزائدة وتحافظ على أن يكون معدل سير التفاعل مساويا للواحد. أي بحيث أن كل نيوترون يتفاعل مع اليورانيوم وينتح مثلا 3 نيوترونات ، فتقوم قضبان التحكم بامتصاص 1 نيوترون ويمتص الماء 1 نيوترون بالتقريب ويتبقى 1 نيوترون للتفاعل مع اليورانيوم-235 وهكذا. وتسمى تلك الحالة بالحالة الحرجة للمفاعل.
مفاعل نووي
وفي المستوى الأول من السيطرة في جميع المفاعلات النووية، تعتبر عملية انبعاث النيوترونات المتأخرة من قبل عدد من نظائر الانشطار الغنية بالنيوترونات عملية هامة. وتمثل هذه النيوترونات المتأخرة حوالي 0.65٪ من مجموع النيوترونات المنتجة في الانشطار، بينما يطلق الباقي (المسمى "النيوترونات السريعة") مع الانشطار. إن منتجات الانشطار التي تنتج النيوترونات المتأخرة لها عمر نصف معين حيث تنحل من نفسها وتنتج نيوترونات سريعة. عمر النصف لتلك المواد وهي من مواد الوقود النووي يتراوح بين ميللي ثانية إلى عدة دقائق، ولذلك يستلزم بعض الوقت لتحديد بالضبط متى يصل المفاعل إلى الحالة الحرجة. إن حفظ المفاعل في منطقة التفاعل المتسلسل حيث تكون النيوترونات المتأخرة ضرورية لتحقيق حالة الكتلة الحرجة تسمح للأجهزة الميكانيكية أو المشغلين البشريين بالتحكم في سلسلة من التفاعلات في الوقت الحقيقي. وإلا فإن الوقت الفاصل بين إنجاز الحرجة والانهيار النووي نتيجة لانتشار القوة الهائل من تفاعل السلسلة النووية العادي، سيكون قصير جدا للسماح بالتدخل. هذه المرحلة الأخيرة، حيث لم تعد هناك حاجة النيوترونات تأخر للحفاظ على الحلة الحرجة، ويعرف باسم النقطة الحرجة السريعة. هناك مقياس لوصف الحرجة في الشكل العددي، حيث تعرف الحرجة العارية باسم الدولار الصفر والنقطة الحرجة الفورية هي دولار واحد، والنقاط الأخرى في عملية محرف في سنتا.
وقود هيدروجيني
وتعني الطاقة الهيدروجينية الطاقة العظيمة الناتجة عن الاندماج النووي. بعد أن استطاع الإنسان التفجير النووي في الحرب العالمية الثانية ضد اليابان بقنبلتي هيروشيما ونجازاكي، ونجح الاتحاد السوفييتي أيضا في الوصول إلى تلك التكنولوجيا الرهيبة، بدأت الولايات المتحدة مشروع لإنتاج قنبلة أكبر من القنبلة الذرية وإنتاج القنبلة الهيدروجينية. وتسابق كل من الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي على صنع قنابل من هذا النوع أكبر. وبينما كانت قنبلة هيروشيما تقدر قوتها ب 20.000 طن من متفجر TNT، توصلت أمريكا والسوفييت إلى قنابل هيدروجينية تقدر قوتها وقدرة تدميرها بملايين الأطنان من تي إن تي.
مفاعل نووي
المفاعل النووي هو عبارة عن جهاز يستخدم لبدء تفاعل نووي متسلسل مُسْتَدَام و للتحكم فيه، أو بتعبير أدق للتحكم في معدل سير التفاعل النووي بحيث يمكن السيطرة عليه والاستفادة من طاقته لفترة طويلة. فشل نظام التحكم في معدل سريان التفاعل النووي المتسلسل يؤدي إلى انصهار المفاعل؛ هذا لأن المفاعل يطلق طاقته كلها دفعة واحدة في زمن قصير. يعمل المفاعل النووي بوقود اليورانيوم أو البلوتونيوم-239 حيث تعمل نيوترونات على انشطار أنوية اليورانيوم أو البلوتونيوم فتتولد طاقة حرارية.لا بد من التحكم في عمليات الانشطار النووي المتسلسلة داخل قلب المفاعل مع الحفاظ على الأجواء المناسبة لاستمرار تلك العمليات بشكل دائم دون وقوع انفجارات، تنساب الطاقة النووية من المفاعل بشكل تدريجي في هيئة حرارة وإشعاعات. والمفاعل النووي، المعروف سابقا باسم كومة ذرية، كان كومة من اليورانيوم والجرافيت، وكان جهاز يستخدم لبدء والتحكم في عدد النيوترونات المتفاعلة مع اليورانيوم للبقاء على سلسلة تفاعلات نووية مستدامة، من دون زيادة للتفاعل حتى لا يحدث انفجار. ويتم تحديد عدد النيوترونات المتفاعلة مع أنوية اليورانيوم بواسطة قضبان من الكادميوم التي تمتص النيوترونات الزائدة.
نجم
إنتاج الطاقة في لُبّ النجم سببه أن النجوم تتألق جداً: في كل مرة اثنين أو أكثر من نوى ذرية تندمج معا لتشكيل نواة الذرة الواحدة من عنصر أثقل، يتم إطلاق فوتونات أشعة غاما من منتج الاندماج النووي. يتم تحويل هذه الطاقة إلى أخرى من الطاقة الكهرومغناطيسية في التردد المنخفض، مثل الضوء المرئي، في الوقت الذي تصل فيه إلى الطبقات الخارجية للنجم.
طاقة نووية
ينظر العلماء إلى الطاقة النووية كمصدر حقيقي لا ينضب للطاقة. ومما يثير المعارضة حول مستقبل الطاقة النووية هو التكاليف العالية لبناء المفاعلات، ومخاوف العامة المتعلقة بالسلامة، وصعوبة التخلص الآمن من المخلفات عالية الإشعاع. بالنسبة إلى التكلفة فهي عالية نسبيا من حيث بناء المفاعل ولكن تلك التكاليف تعوض بمرور الوقت حيث أن الوقود النووي رخيص نسبيا. وقد تقدمت الصناعات النووية كثيراً بحيث أن لديها الاستعدادات لحل مسائل سلامة تشغيل المفاعلات والتخلص السليم من النفايات المشعة الضارة.
أشكال الطاقة
تمد الطاقة النووية و طاقة الوضع الكهربائية الطاقة اللازمة لحدوث الإنشطار النووي و هو عملية إنقسام نواة ذرة ثقيلة إلى قسمين أو أكثر ، وبهذه العملية يتحول عنصر معين إلى عنصر أخر وينتج عن عملية الانشطار نيوترونات وفوتونات عالية الطاقة (بالأخص أشعة غاما) وجسيمات نووية مثل جسيمات ألفا وأشعة بيتا . ويؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تولد كميات ضخمة من الطاقة الحرارية والإشعاعية.
الطاقة النووية في فرنسا
الطاقة النووية هي المصدر الرئيسي للطاقة الكهربائية في فرنسا. في عام 2004، بلغ إنتاج الكهرباء من المحطات النووية 425.8 تيرا وات .ساعة(ت.و.س) من الإنتاج الكلي المساوي 540.6 (ت.و.س) من الكهرباء في البلاد أي (78.8٪)، وهي أعلى نسبة في العالم.
مفاعل نووي
تعمل مفاعلات القوى التي تولد الكهرباء بطريقة الانشطار النووي. وهي تستخدم اليورانيوم وما ينتج منه من البلوتونوم كوقود نووي، كما أن استخدام الثوريوم-233 من الممكن أيضا حيث يمكن انشطار أنويته عن امتصاصها نيوترونات. وتصنف مفاعلات الانشطار النووي إلى نوعين من حيث طاقة النيوترونات المستخدمة فيها لاستمرارية التفاعل المتسلسل:
تنتقل الحرارة الناتجة من التفاعل إلى ماء التهدئة فيسخن تحت ضغط عالي مما يرفع من درجة غليان الماء. يوجد الوقود النووي والماء المهديء في خزان المفاعل (الغلاية)، بالإضافة إلى محسات وأجهزة للتحكم في سير التفاعل. يحيط بخزان المفاعل - الذي يبلغ سمك جداره 12 سنتيمتر من الفولاذ - ويحيط به مانع خرساني سميك لحجب الإشعاعات عن العاملين، بالإضافة إلى المبنى الخرساني للمفاعل من الخارج، يصل سمك جدرانه 5و1 متر.
ولكن مفاعلات النيوترونات السريعة تكلف كثيرا، بالتالي يكون ثمن الكهرباء منها عاليا بالمقارنة بإنتاج الكهرباء في مفاعل النيوترونات البطيئة. لهذا فمعظم مفاعلات القوى من نوع مفاعلات النيوترونات الحرارية البطيئة. وتستغل بعض السفن الحربية الروسية مفاعل النيوترونات السريعة لتحركها. كما يقوم الفيزيائيون بتطوير مفاعل النيوترونات السريعة لإنتاج وقود نووي - مفاعل استنسال سريع - وهو يمثل الجيل الرابع من مفاعلات القوى. مفاعلات الجيل الرابع تمثل مفاعلا ينتج الطاقة وفي نفس الوقت ينتج وقودا جديدا في هيئة بلوتونيوم-239 من اليورانيوم-238 يمكن تدويره.
محطة طاقة نووية
شهدت تصاميم المفاعلات النووية الحديثة العديد من التحسينات في مجال السلامة منذ الجيل الأول من المفاعلات النووية. لا يمكن لمحطات الطاقة النووية أن تنفجر مثل القنبلة النووية لأن الوقود لمفاعلات اليورانيوم ليس اليورانيوم المخصب المخصب بما فيه الكفاية والأسلحة النووية تتطلب متفجرات دقيقة لإجبار الوقود على حجم صغير بما يكفي للذهاب فوق المرحلة الحرجة. وتتطلب معظم المفاعلات التحكم المستمر في درجة الحرارة لمنع الانهيار النووي الذي يحدث في مناسبات قليلة من خلال حادث أو كارثة طبيعية والإفراج عن الإشعاع وجعل المنطقة المحيطة غير صالحة للسكن. 
يجب الدفاع عن المحطات ضد سرقة المواد النووية (على سبيل المثال القنبلة القذرة).
تصميم السلاح النووي
مجموع الطاقة التي تنتج هو 17.6 ميجا إلكترون فولت، وهو عشر الانشطار لكن كثافة المكونات بنسبة واحد إلى خمسين، لذلك فالطاقة الناتجة لكل وحدة كتلية تكون أكبر. هي أعظم. في تفاعلات الانشطار 80 بالمائة من الطاقة وهو ما يعادل 14 ميجا إلكترون فولت تكون لحركة النيوتيرون الذي لا يحمل شحنة إلكترونية ويكون غالبا بكثافة ذرة الهيدروجين التي تصنعه مكثف بأنوية الهيدروجين التي تصنعه، إمكانية خروجه عن موقعه أو محوره مع استمرار احتفاظه بطاقته يساعد على استمرار التفاعل أو إنتاج الاشعة السينية التي تستخدم للانفجارات و الحرائق. الطريقة العلمية الوحيدة للاستفادة من معظم طاقة الانشطار هي بحصر النيوترون داخل زجاجة ضخمة من المواد الثقيلة مثل:الرصاص، اليورانيوم أو البلوتونيوم. فإذا حصرنا 14 ميجا فولت نيترون بمادة اليورانيوم (أما نوع:235 أو 238) أو بمادة البوتونيوم، النتيجة التي سوف تظهرلنا هو انشطار و إطلاق طاقة قدرها 180 ميجا فولت من طاقة الانشطار، أي إنتاج طاقة بعشرة أضعاف الطاقة المدخلة. الانشطار النووي هذا ضروري لبدء عملية الانشطار الأصلية، كما أنه يساعد على تحمل قوة الانشطار، ويحصر ويضاعف الطاقة التي أُنتجت في نيوترون الانشطار. وفي حالة انفجار النيوترون (أنظر في الأسفل)، فإن عملية الانشطار لا تتم بعد ابتعاد النيوترونات عن الهدف المنشود.
محطة نووية من الجيل القادم
محطة نووية من الجيل القادم يعد الجيل القادم من المفاعلات النووية عبارة عن مفاعل ذي درجة حرارة عالية جداً من الجيل الرابع يمكن أن يقترن بمنشأة مجاورة لإنتاج الهيدروجين. ويمكن أيضا أن تنتج الكهرباء والحرارة. يمكن استخدام ما يصل إلى 30٪ من هذه الحرارة لإنتاج الهيدروجين عبر التحليل الكهربي ذي درجة الحرارة العالية مما يقلل بشكل كبير من تكلفة العملية.
برنامج إيران النووي
استخدام الطاقة النووية يستند إلى اسباب متعددة أخرى ، منها برنامج تطویر انتاج الطاقة والحصول على التقنیات المتقدمة وتنویع مصادر انتاج الطاقة وتوفیر الامان والسلامة لمصادر الطاقة، وانتاج طاقة نقیة، والاخذ فی الاعتبار للدواعی البیئیة وضرورة المحافظة علیها، والاستفادة من الامتیازات التقنیة والاقتصادیة، ترى أن تطویر المحطات الذریة، ضرورة لامحید عنها فی برنامج إيران طویل الامد، لتأمین مصادر الطاقة.
وأما عن المرتكزات الكلية التي تقوم بها منظمة الطاقة الذریة لایران حسب التقارير، فی الوقت الراهن، فهی کالتالی:
تصميم السلاح النووي
الاندماج النووي ينتج النيوتيرونات التي تحمل طاقة من خلال تفاعلها فاغلب تفاعلات الاندماج في الأسلحة تسمى بتفاعل D-Tوتستخدم فيها الحرارة و ضغط الانشطار النووي أو هيدروجين -2 او الديوتريوم D2. تندمج مع هيدروجين -3، أو تريتيوم لإنتاج هيليوم -4 و نيوتيرون و طاقة. بحسب المعادلة التالية:
أشكال الطاقة
وتوفر القوة النووية الضعيفة ( مختلفة عن القوة القوية ) الطاقة اللازمة لأنواع معينة من التحلل الإشعاعي ، مثل تحلل بيتا . وتتفرد القوة النووية الضعيفة بأنها تسمح للكواركات (التي تشكل الجسيمات المركبة مثل البروتونات والنيوترونات على شكل ست نكهات : علوي، وسفلي، وغريب، وساحر، وقمّي، وقعري) في تغيير نكهاتها من نكهة إلى أخرى، فمثلاً يتحول كوارك سفلي إلى آخر علوي أثناء اضمحلال بيتا ليُصبح بذلك النيوترون بروتوناً. 
وبالإضافة إلى ذلك فإنّ القوة النووية الضعيفة هي القوة الوحيدة بين القوى الأساسية التي تخرق التكافؤ وكذلك الوحيدة التي تستطيع خرق تناظر الشحنة السوية .
دورة الوقود النووي
في قلب وحدة إنتاج الوقود النووي يتم تحويل اليورانيوم الذي تم اثرائه الي مسحوق ناعم عبارة عن اكسيد اليورانيوم، ثم يُضغط علي شكل اسطوانات صغيرة ويتم تحميصه في درجات حرارة عالية جداً ثم تدمج سويا في شكل قضبان طول كلا منها 4 أمتار، ومن ثم فأخيرا يتم تحزيم عدة قضبان مع بعضها البعض وبذلك نكون قد حصلنا علي الوقود النووي اللازم للمفاعلات.
قوة نووية ضعيفة
تنتج القوة النووية الضعيفة عن انبعاثات أو امتصاصات بوزونات دبليو وزد طبقاً للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، وتتآثر جميع الفرميونات المعروفة تآثراً ضعيفاً. والفرميونات هي جُسيمات تملك خاصية اللف المغزلي بعدد كم مغزلي قيمته نصف عدد صحيح. يُمكن أن يكون الفرميون جُسيماً أولياً مثل الإلكترون، ويُمكن أن يكون جُسيماً مُركباً مثل البروتون. وبما أنّ كتلة بوزونات دبليو وزد أكبر بكثير من كتلة البروتونات والنيوترونات، فإنّ هذا يخلق مدى قصيراً للقوة النووية الضعيفة. وتعود سبب تسمية هذا التآثر بالضعيف إلى أنّ شدة مجاله على مدى مسافة مُعينة تكون أقل حجماً من تلك التي يصنعها التآثر القوي والتآثر الكهرومغناطيسي.
طاقة نووية في الفضاء
الطاقة النووية في الفضاء هي استخدام الطاقة النووية الكامنة في الفضاء الخارجي، وتكون عادةً إما أنظمة انشطار صغيرة أو انحلال إشعاعي للكهرباء أو الحرارة. وهناك استخدام آخر لها في الملاحظة العلمية، كما في مقياس طيف موسباور (Mössbauer spectrometer). وتُعد بطارية النظائر المشعة أحد الأنواع الشائعة، والتي استُخدمت في العديد من المسابير الفضائية وفي البعثات القمرية المأهولة، وهناك نوعٌ آخرٌ وهو مفاعلات الانشطار الصغيرة للأقمار الصناعية لرصد الأرض مثل مفاعل توباز النووي (TOPAZ nuclear reactor). وتوفر وحدة التسخين من النظائر المشعة الحرارة، وذلك من خلال الانحلال الإشعاعي للمواد، وقد تنتج طاقة حرارية لعقودٍ من الزمان.
تخليق نووي
الاصطناع النووي في السوبرنوفا ضمن النجوم المتفجّرة يحدث عن طريق دمج الكربون والأكسجين وهو المسؤول عن وفرة العناصر الموجودة بين المغنيسيوم (العدد الذري 12) والنيكل (العدد الذري 28) في الجدول الدوري. ويعتقد أيضا أن الاصطناع النووي في المستعر الأعظم (السوبرنوفا) مسؤول أيضاً عن تشكيل عناصر أندر وأثقل من الحديد والنيكل، في الثواني القليلة الأخيرة من تشكل المستعر الأعظم (السوبرنوفا) من النوع الثاني. ويمتص عملية تشكيل هذه العناصر الثقيلة الطاقة من الطاقة الناتجة عن انفجار المستعر الأعظم (السوبرنوفا) (عملية ماصّة للحرارة)،. ويتكوّن بعضٌ هذه العناصر نتيجةً لامتصاص نيوترونات متعددة من خلال ما يعرف بـ (عملية R) في فترة بضع ثوان أثناء الانفجار. وتشمل العناصر المكوّنة في المستعرات العظمى أثقل العناصر المعروفة، مثل العناصر الطويلة العمر (اليورانيوم والثوريوم).
نواة الذرة
وتعمل القوة النووية خلال مسافات صغيرة بين البروتونات والنيوترونات ولذلك نسمي ذلك الجسيمين في النواة نوكليون. وتتغلب القوة النووية على التنافر بين البروتونات الحادث داخل النواة بتأثير القوة الكهرومغناطيسية فتبقى النواة متماسكة. ونظرا للقصر الشديد لقوة الارتباط النووية فإنها تتخاذل سريعا مع زيادة المسافة (أنظر جهد يوكاوا)، ولذلك تكون النواة الذرية مستقرة إذا لم يتعد حجمها حجما معينا.
محطة طاقة نووية
التحويل إلى الطاقة الكهربائية يحدث بشكل غير مباشر كما هو الحال في محطات الطاقة الحرارية التقليدية فالانشطار في المفاعل النووي يسخن مبرد المفاعل ويوجد ثلاثة أنواع من مبردات المفاعلات وهي مبرد مفاعل الماء ومبرد بواسطة الغاز ومبرد بواسطة المعدن السائل حيث يعتمد على نوع المفاعل . بعدها
يقوم مبرد المفاعل بإعطاء إشارة إلى مولد البخار (الطاقة النووية) ويقوم بعملية تسخين الماء لإنتاج البخار ثم يقوم بتغذية البخار المضغوط وتحويله إلى توربينات بخارية متعددة المراحل مما يؤدي إلى توسع التوربينات البخارية وتكثيف البخار جزئيا بحيث يتم تكثيف البخار المتبقي في المكثف .
مفاعل نووي
بهدف تحفيز سلسلة عمليات الانشطار النووي في مركز المفاعل النووي، يستعمل ما يسمى بالوقود النووي وهو في الغالب اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239. ومن أجل تسيير التفاعل المتسلسل يحتاج المفاعل أو القنبلة النووية لكمية من اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239 أكبر مما يسمى الكتلة الحرجة. قنبلة اليورانيوم-235 تحتاج إلى نحو 50 كيلوجرام، وقنبلة البلوتونيوم-239 تحتاج إلى كتلة حرجة أكبر من 6 كيلوجرام، فيهما يسير التفاعل المتسلسل بلا توقف ويؤدي للانفجار. أما في المفاعل النووي فإن الوقود النووي يتكون من اليورانيوم الطبيعي المحتوي على 5و3% من اليورانيوم-235 ولهذا يسمى "يورانيوم مخصب". ومن الممكن الحصول على وقود نووي من اليورانيوم الطبيعي المخلوط ببلوتونيوم-239 بنسبة 4% واستخدامها في المفاعل النووي الذي يسير فيه التفاعل بتحكم فلا ينفجر. كمية الوقود النووي التي تستخدم لتوليد الكهرباء تصل ما بين 50 طن إلى 110 طن. يساعد الماء كمهديء للنيوترونات بالإضافة إلى قضبان امتصاص النيوترونات الزائدة على التحكم في سير التفاعل، فيسير هادئا ببطء ولا ينفجر المفاعل.
توليد الكهرباء
محطات الطاقة النووية يمكن أن تنتج كمية كبيرة من الطاقة من وحدة واحدة. ومع ذلك، فقد أثار الكوارث الأخيرة في اليابان مخاوف بشأن سلامة الطاقة النووية.
مفاعل نووي
نوعين أساسيين من التفاعل في الإطار النووي : انشطار نووي واندماج نووي. تفاعل الانشطار النووي هو النوع المستغل حاليا في مفاعلات القوى وفي كل المفاعلات الأخرى المستخدمة اليورانيوم البلوتونيوم كوقود نووي. أما الإندماج النووي فلا يزال تحت البحث وربما يستغرق عشرات السنين وهو يستغل الهيدروجين الثقيل والتريتيوم كوقود ويتم فيه التحام تلك العناصر لإنتاج الهيليوم وتنتج منه طاقة أكبر بكثير من طاقة انشطار اليورانيوم. الطاقة الناتجة من اندماج الهيدروجين بأنواعه هي السر وراء طاقة الشمس، فهي تفاعلات اندماج تولد تلك الطاقة الهائلة عبر بلايين السنين من دون توقف. لهذا يكون تقليدها على الأرض بالغا الصعوبة،ولكن البحوث العلمية لإنتاج مفاعل اندماج نظائر الهيدروجين لإنتاج الطاقة في تقدم.
توليد الكهرباء
توليد الكهرباء الكهروكيميائية مهم أيضاً في التطبيقات المحمولة والنقالة. حالياً، معظم الطاقة الكهروكيميائية تأتي من خلايا كهروكيميائية مغلقة ("بطاريات")، والتي يمكن القول عنها أنها تُستَخدم أكثر كأنظمة تخزين منها كأنظمة توليد؛ ولكن الأنظمة الكهروكيميائية المفتوحة، والمعروفة باسم خلايا الوقود، قد خضعت لقدر كبير من البحوث والتنمية في السنوات القليلة الماضية. خلايا الوقود يمكن استخدامها لاستخراج الطاقة أما من الوقود الطبيعي أو من الوقود المولف (الهيدروجين الالكتروليتي في الأساس ) وهكذا يمكن أن ينظر لها باعتبارها إما أنظمة توليد أو أنظمة تخزين اعتماداً على استخدامها.
اختيار وسائط إنتاج الكهرباء وجدواها الاقتصادية يختلف وفقاً لحجم الطلب على الكهرباء والمنطقة التي يراد ايصال الكهرباء لها. محطات الطاقة الكهرومائية ومحطات الطاقة النووية، ومحطات الطاقة الحرارية ومصادر الطاقة المتجددة لها ايجابيات وسلبيات، والاختيار فيما بينها يعتمد على متطلبات الطاقة المحلية والتقلبات في حجم الطلب على الكهرباء.
صاروخ نووي
الصاروخ النووي
هو سلاح يستمد قدرته التدميرية من تحويل المادة إلى طاقة. وكل الأسلحة النووية أدوات تفجير. وتشمل الصواريخ، والقنابل، وقذائف المدفعية، والألغام والطوربيدات. والأسلحة النووية أكثر تدميرًا من أي سلاح تقليدي (غير نووي) بمراحل. تتكون الأسلحة النووية من أسلحة انشطار، تدعى أيضًا الاسلحة ذرية، وأسلحة حرارية نووية، وتعرف أيضًا بالأسلحة الهيدروجينية أو أسلحة الالتحام. وفي أسلحة الانشطار يتم تحويل المادة إلى طاقة عندما تنفلق نويات (لب) أنواع معينة من ذرات اليورانيوم والبلوتونيوم. وفي الأسلحة الحرارية النووية، يتم تحويل المادة إلى طاقة عندما تتحد أزواج من أنواع معينة من نويات الهيدروجين لتشكل نواة واحدة. وبصورة عامة، فإن الأسلحة الحرارية النووية أكثر قوة من أسلحة الانشطار بكثير. والغالبية العظمى من الأسلحة النووية اليوم أجهزة حرارية نووية. 
كانت بداية الأسلحة النووية قنبلتين انشطاريتين استخدمتهما الولايات المتحدة خلال الحرب العالمية الثانية (1939-1945م)، حيث تم إلقاؤهما على المدينتين اليابانيتين هيروشيما وناجازاكي. وأصبح الدمار الفظيع الذي سببته هاتان القنبلتان عاملاً رئيسيًا في قرار اليابان بالاستسلام للولايات المتحدة وحلفائها، وأنهى استسلام اليابان الحرب. وسببت قنبلة هيروشيما دمارًا كبيرًا، حيث قتلت عددًا يتراوح بين 70,000 و100,000 شخص، ودمرت حوالي 13كم² من المدينة. ولقد كان يلزم حوالي12,000 طن متري من ثلاثي نيترو التولوين (تي.إن. تي.) لإحداث القدر نفسه من الدمار. وأغلب الأسلحة النووية الحالية أقوى بحوالي 8 إلى 40 مرة من قنبلة هيروشيما. القنبلتان اللتان تم تفجيرهما على هيروشيما وناجازاكي هما القنبلتان النوويتان الوحيدتان اللتان جرى استخدامهما حتى الآن.ولكن القنابل النووية سيطرت منذ الحرب العالمية الثانية على التخطيط العسكري لدول العالم الأكثر قوة. وقد استحوذت كل من الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي (سابقًا) على معظم أسلحة العالم النووية حتى عام 1991م. غير أن بريطانيا، وفرنسا، وإسرائيل (بمساعدة مباشرة من الولايات المتحدة) والصين تمتلك أيضًا أسلحة نووية. وفي عام 1998م انضمت الهند وباكستان إلى قائمة الدول الممتلكة للسلاح النووي. وهناك دول أخرى تسعى لامتلاك ذلك السلاح. قادت القدرة التفجيرية الهائلة للأسلحة النووية إلى الاختلاف حول ما إذا كان بإمكان أي دولة حيازتها. ومنذ نهاية الحرب العالمية الثانية، يعتقد معظم الخبراء أن خطر الحرب قد ساعد على حفظ السلام بين دول العالم الكبرى. لكن كل الخبراء يتفقون على أن الاستخدام المكثف للأسلحة النووية الضخمة في أي حرب، سوف يسبب دماراً واسعًا للعديد من الدول. وقد سعت الدول طويلاً وراء سبل السيطرة على الأسلحة النووية، وتقليل خطر نشوب حرب نووية. وأعطت الإصلاحات التي بدأت في أوروبا الشرقية والاتحاد السوفييتي (سابقًا) في أواخر ثمانينيات القرن العشرين الأمل في جعل هذه الأهداف ممكنة التحقيق.
مفاعل نووي
عملية تخصيب اليورانيوم عبارة عن عزل نظير معين من مخلوط نظائر، وهذ النظير المعين هو اليورانيوم-235 الذي يصلح لإنتاج الطاقة الكهربائية في مفاعل نووي. اليورانيوم الطبيعي يحتوي على 7و0% من اليورانيوم-235 أما باقي اليورانيوم فهو اليورانيوم -238. والمطلوب من عملية التخصيب هو رفع نسبة اليورانيوم-235 في اليورانيوم الطبيعي إلى 5و3% حتى يمكن استخدامه في مفاعل نووي يعمل بالماء الخفيف. اليورانيوم المخصب إذا يمكن أن يكون ذو نسبة 5و3% من اليورانيوم-235 أو أعلى من ذلك (إنتاج أسلحة نووية يحتاج إلى تخصيب أعلى من 90%)، ويسمى الجزء من اليورانيوم المنزع منه اليورانيوم-235 "اليورانيوم المنضب". وتتم عملية التخصيب على مراحل حيث يتم في كل مرحلة عزل كميات أكبر من النظير المرغوب فيه (اليورانيوم-235) حيث يزداد اليورانيوم تخصيبا بعد كل مرحلة لحد الوصول إلى نسبة النقاء المطلوبة (5و3% لإنتاج الطاقة الكهربائية في مفاعلات نووية ؛ أو 90% لإنتاج أسلحة نووية).
تفاعل نووي
قد ينتج عن التفاعل طاقة حرارية تظهر على هيئة طاقة حركة تحملها مكونات التفاعل الناتجة . وهذه الطاقة يمكن حسابها بواسطة معادلة أينشتاين "E" = "mc"² التي تعطي العلاقة بين الكتلة و الطاقة ، حيث m الكتلة ووحدتها الكيلوجرام و c هي سرعة الضوء في الفراغ و E هي الطاقة المعادلة لكتلة الجسيم . وبمعرفة الكتلة الساكنة لجميع الجسيمات الداخلة في التفاعل وطرح منها مجموع الكتل الناتجة من التفاعل ، نستطيع حساب الطاقة الناتجة . و توجد لكتل الجسيمات الساكنة جداول يمكن الاستعانة بها في ذلك .
طاقة نووية
ويمكن تخصيب اليورانيوم بعدة طرق. ففي برنامج تصنيع الأسلحة النووية بأمريكا يتبع طريقة الانتشار الغازي باستغلال النفاذية المختلفة لكل من يورانيوم-235 ويورانيوم-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 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 وفرنسا وبريطانيا والإتحاد 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 وباكستان وإيران وكوريا الشمالية، وهي تختصر الطاقة المستخدمة للتخصيب عن طريقة النفاذية الغازية.
تصميم السلاح النووي
الأسلحة النووية التجميعية هي أحد أنواع الأسلحة النووية التي تتم صناعتها بخطوتين، تكمن فكرة هذا النوع من السلاح في خلق مايسمى الكتلة الفوق حرجة ويتم هذا بدمج كتلتين تعتباران ذو كتلة دون الحرجة ولغرض عملية الدمج هذه يسلط ضغط هائل على الكتلتين لدمجهما في كتلة واحدة تعتبر فوق الحرجة وينشأ من عملية الدمج هذه كميات هائلة من الطاقة الحركية.
تصميم السلاح النووي
في العلاج الإستفزازي بالأشعة، تصدر طاقة الأشعة السينية من الإنفجار الأساسي الذي يقع ويتم احتوائه داخل قنوات إشعاعية معتمة التي تحيط بعناصر الطاقة النووية الثانوية. تتحول الاشعه إلى رغوة بلاستيكية بشكل سريع الذي كان يُعبئ القناة ويتحول إلى بلازما تميل إلى شفافة ثم إلى أشعة سينية، ويتم امتصاص الأشعة في الطبقات الخارجية من الدافع / المدك المحيط بالجزء الثانوي، الذي يُجتذ ويضغط بشكل هائل(أشبه بمحرك صاروخي داخلي خارجي) مما يتسبب في اندماج كبسوله الوقود إلى انفجار داخلي تماماً كالتجويف الرئيسي. كما في انفجار داخلي قابل للإنشطار" الولاعة" يشتعل مركزها ويطلق حرارة تتسبب في دمج الوقود الذي يشتعل أيضاً. الانشطار والانصهار هما سلسلة من تبادل تفاعلات النيترونات مع بعضها بعضا وتدعم كفاءة تفاعل العنصرين. وتعزز قوة الدفع الأكبر من كفاءة الانشطار "الولاعة" نتيجة للتعزيز الناتج عن جمع النيترونات، وانصهار الانفجار نفسه يتسبب في حدوث انفجار أكثر وضوحاً ثانوي بالرغم من كونه أكبر بكثير من الرئيسي.
قوة نووية
القوة النووية هي القوة المتبادلة بين نيوكلونين أو أكثر. وهي مسؤولة عن ربط البروتونات والنيوترونات في النواة الذرية.
هناك عدد من القوى الأساسية المعروفة لدينا والموجودة في الطبيعة مثل قوى الجذب والقوى الكهرومغناطيسية والقوى الضعيفة (انحلال بيتا) وبالإضافة إلى هذه القوى هناك قوى أخرى جديدة ومهمة جداً هي القوة النووية المسؤولة عن ربط مكونات النواة مع بعضها. لقد جرت محاولات عديدة لفهم القوة النووية أو المجال النووي وذلك بعد ظهور فرضية احتواء النواة على البروتونات والنيوترونات (فرضية البروتون – نيترون). لقد كان السؤال المطروح آنذاك هو كيف ان البروتون والنيوترون مترابطان مع بعضهما داخل النواة ؟ وستكون الإجابة على هذا السؤال من خلال شرحنا لخواص القوة النووية والنظريات المتعلقة بها.
إن القوة النووية هي قوة تجاذب شديدة بين نويتين داخل النواة أي بين (بروتون بروتون، نيوترون نيوترون ،بروتون نيوترون) وهذه القوة هي التي تحافظ على استقرارية النواة بصورة عامة. ففي النوى الثقيلة مثلاً نلاحظ ان القوة النووية هي أعظم من قوة التنافر الكولومية بين البروتونات وإلا لما كانت هناك نوى ثقيلة. وبالمقابل يجب أن تكون هناك قوة تنافر بين النويات عند مسافات صغيرة جداً حيث تعمل هذه القوة (قوة التنافر) بصورة أو بأخرى للحيلولة دون تصادم النويات وتمركزها في نقطة واحدة كجسيم واحد.
تصميم السلاح النووي
التحرير الفوري للطاقة لكل ذرة حوالي 180 مليون إلكترون فولت (MeV)، أي 74 TJ / كجم. فقط ٪7من هذا يكون أشعة جاما والطاقة الحركية من نيوترونات الانشطار. ال 93٪ المتبقية تكون طاقة حركية (أو طاقة الحركة) من شظايا الانشطار المشحونة، تتطاير بعيدا عن بعضها البعض وتتنافر من بعضها البعض من الشحنة الموجبة لبروتوناتها (38 للسترونتيوم، 54 للزينون). هذه الطاقة الحركية البدائية تكون 67 تيرا جول / كجم، تعطي سرعة بدائية تساوي حوالي 12،000 كيلومتر في الثانية. الشحنة الكهربائية العالية للشظايا المشحونة تسبب الكثير من التصادمات الغير مرنة مع الأنوية القريبة، وتبقى هذه الشظايا محصورة داخل حفرة قنبلة اليورانيوم وتتلاعب؟ وتدك؟ وتحفر؟ حتى يتم تحويل حركتها إلى حرارة. هذا الحول الجزء من المليون من الثانية (مايكرو ثانية)، وهو الوقت الذي يتوسع به المركز والمحفذ في القنبلة حتى يصل قطر البلازما إلى عدة أمتار مع درجة حرارة عشرات الملايين من الدرجات.
تحول الطاقة
وتنطلق الطاقة المخزونة في اليورانيوم أثناء الانشطار النووي كما في القنبلة الذرية، كما تنطلق طاقة مماثلة مخزونة في أنوية الذرات عند تحللها خلال النشاط الإشعاعي. وفي عملية تسير ببطء تُنتج حرارة من تحلل العناصر ذات النشاط الإشعاي الموجودة في قلب الأرض، والتي تتسبب أحيانا في تكون الجبال عن طريق تحركات الصفائح التكتونية للقارات.
دول نووية
الدول النووية أو القوى النووية مصطلح يطلق على الدول التي تمتلك التقنية النووية في مجال تسلحها عبر وجود مفاعلات لإنتاج الطاقة المستخدمة في القنابل النووية وما يتبعها من صواريخ ورؤوس نووية.
توليد الكهرباء
وغالباً ما يتم توليد الكهرباء في محطة لتوليد الطاقة من قبل مولدات كهروميكانيكية، تسوقها في الأساس محركات حرارية يتم تغذيها بواسطة عمليات الاحتراق الكيميائية أو الانشطار النووي، ولكنها أيضاً قد يتم دفعها بواسطة وسائل أخرى لتوليد الطاقة الكهربية مثل الطاقة الحركية للمياه المتدفقة والرياح. وتشمل مصادر الطاقة الأخرى الخلايا الكهروضوئية الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية (الحرارة الجوفية).
المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي
تعتمد فكرة الاندماج النووي على تنفيذ التفاعلات التي تجري في الشمس لإنتاج الطاقة . في الشمس توجد مواد خفيفة كالهيدروجين و نظائره والهيليوم والليثيوم ؛ وهي في حالة بلازما مرتفعة الحرارة والضغط وتتفاعل أيوناتها مع بعضها البعض وتندمج مع بعضها وتنج طاقة حرارية كبيرة . وهذا هو السر في كون تفاعل الشمس قد استمر حتى الآن نحو 5و4 مليار سنة دون أن يتوقف . بل إنها سوف تعطينا حرارتها وأشعتها مدة أخرى تصل إلى نحو 5و4 مليار سنة قادمة . إلى أن تستهلك 90% من الهيدروجين فيها فتبدأ في الدخول في مراحل من عمرها لا تكون في صالح الحياة على الأرض.
مفاعل كندو
بعد خروج بخار الماء من التوربين يُكثف في مكثف للبخار بواسطة ماء كثير مأخود من نهر مجاور، ويعاد الماء ثانيا إلى المبادل الحراري، ويمكن الاستعاضة عن ذلك باستخدام برج تبريد.
في المفاعل النووي تنشطر أنويةاليورانيوم بواسطة النيوترونات وينتج عن الانشطار نيوترونات جديدة، تصتدم هي الأخرى بأنوية جديدة منتجة أنشطارا وطاقة ونيوترونات، وبهذ يستمر التفاعل. ويتطلب ذلك توزيع هندسي للمواد وتحكم في سير التفاعل، بحيث لا تضيع النيوترونات هباء (إذا كان المفاعل صغير الحجم) فهي تخرج منه بدون أن تحدث تفاعلا جديدا مع اليورانيوم-235 أو تمتصها مادة من المواد الأخرى الموجودة في المفاعل، ولا يتزايد عددها تصاعديا في المفاعل فيؤدي إلى انفجار خطير.
طب نووي
والطباشير نهر مفاعل يستخدم لأشرق مع النيوترون ق المواد التي يتم إنتاجها بكميات كبيرة خلال انشطار من اليورانيوم 235. هذه النيوترونات تغيير نواة المواد المشع بإضافة النيوترونية، أو من خلال تقسيم ذلك في عملية الانشطار النووي. في المفاعل، واحدة من نواتج الانشطار من اليورانيوم هو الموليبدينوم - 99 التي يتم استخراج وشحنها إلىالمخازن الصيدلانية إشعاعية في جميع أنحاء أمريكا الشمالية. مو - 99 بالإشعاع بيتا تسوس ق مع {0عمر افتراضى{/0} 2.7 أيام، وانتقل في البداية إلى ح - 99m، والتي يتم بعد ذلك استخراج (حلب) من بقرة "moly" (انظر تكنيتيوم - 99m مولد). وح - 99m ثم يتعفن أخرى، في حين داخل المريض، والإفراج عن فوتون غاما التي تم الكشف عنها بواسطة كاميرا جاما. ويتحلل إلى حالته أرضية للتعاون التقني - 99، التي هي غير مشعة نسبيا بالمقارنة مع ح - 99m.
طاقة نووية
وتشغل المحطات النووية لتوليد الطاقة مساحات صغيرة من الأرض مقارنة بمحطات التوليد التي تعتمد على الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. لكن استخدام الطاقة النووية يسبب إنتاج النفايات ذات الإشعاعية العالية. لذلك يخزَّن الوقود النووي المستهلك في أحواض مائية بغرض تبريدها، وامتصاص أشعتها الضارة وتخفيض درجة إشعاعيته. بعد ذلك يمكن تدويرها وإعادة معالجتها لاسترجاع اليورانيوم والبلوتونيوم التي لم تنشطر بعد، واستخدامهما من جديد كوقود للمفاعل أو في إنتاج الأسلحة النووية. وبعض العناصر الموجودة في النفايات مثل البلوتونيوم ذات إشعاعية عالية وتظل على ذلك لمدة آلاف السنين. ولا يوجد نظام آمن للتخلص من هذه النفايات، لكن مراكز البحوث النووية في جميع أنحاء العالم تعمل على ايجاد تكنولوجيا حديثة لحل تلك المسألة. وقد ابتليت المفاعلات النووية بسوء السمعة بسبب الحادث المروع الذي حدث في محطة الطاقة النووية في تشيرنوبل بأوكرانيا عام 1986 والذي أدى إلى تسرب إشعاعي فظيع. فقد أدى إلى مقتل 31 شخصاً وتعريض مئات الآلاف للإشعاع الذي سيستمر تأثيره على أجيال قادمة.
إنهاء الطاقة النووية
تتضمن المشاكل المحيطة بالطاقة النووية أمانها، وتأثيرها المحتمل على البيئة، ونتائجها الاجتماعية والسياسية. غالبا ما ترتبط فكرة إنهاء الطاقة النووية بتحول نحو الطاقات المتجددة. ومن أهم المشاكل المتنتجة عن توليد الطاقة نوويا هي مسألة النفايات النووية ،وكيفية التخلص منها.علي الأخص بعد أنفجار المفاعل النووي تشيرنوبيل بأوكرانيا عام 1986 اشتدت معارضة المواطنين ضد بناء المفاعلات الذرية في بلد مثل ألمانيا وفي بعض البلاد الأخرى، وقد تحولت اليوم تلك المعارضة إلى فهم استغلال الطاقة النووية بعدما تبين للرأي العام أن المفاعلات النووية التي تبنى في بلاد أوروبا الغربية ليست من نوع المفاعل الروسي الصنع الذي كان موجودا في أوكرانيا، فالمفاعلات النووية في فرنسا وإنجلترا وألمانيا وسويسرا وأسبانيا من نوع آخر، روعيت فيهم نظم للأمان عالية القدرة. كما بانت مشاكل الانحباس الحراري على الأرض بشكل واضح في السنين القليلة الماضية، وبدأ الناس يفكرون في كيفية خفض إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون المتسبب في ذلك.
قائمة بمحطات الطاقة في الصين
الفحم وقود أحفوري استخدم عبر التاريخ كمصدر للطاقة الحرارية، فأستخدم للتدفئة، وكوقود للقاطرات في بداية عهد اختراع الآلة البخارية. والاستخدام الأساسي اليوم لهذه الطاقة هو في إنتاج الكهرباء. وتعطي محطات إنتاج الكهرباء باحتراق الفحم الحجري ثلثي الكهرباء المستهلكة في العالم، كما أنه أحد أكبر مصادر إنبعاثات ثاني أكسيد الكربون الغير طبيعية (أي كنتيجة لممارسات البشر). في عام 1999، كان مجمل الإنبعاث العالمي من ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الفحم كان 8666 مليون طن. في 2011، مجمل إنبعاث ثاني أكسيد الكربون من الفحم الحجري كان 14416 طن. مولدات الكهرباء التي تستخدم الفحم تبعث حوالي 2000 رطل من ثاني أكسيد الكربون لتوليد كل ميجاواط/ساعة، وهو حوالي ضعف ما يبعثه الغاز الطبيعي لتوليد ذات الطاقة (المقدر ب1100 رطل).
الطاقة النووية هي الطاقة التي يتم توليدها عن طريق التحكم في تفاعلات انشطار أو اندماج الأنووية الذرية. تستغل هذه الطاقة في محطات توليد الكهرباء النووية، لتسخين الماء لإنتاج بخار الماء الذي يستخدم بعد ذلك لإنتاج الكهرباء. في 2009، شكلت نسبة الكهرباء المنتجة من الطاقة النووية بحوالي 13-14% من إجمالي الطاقة الكهربية المنتجة في العالم. كما تعمل الآن أكثر من 150 غوّاصة بالطاقة النووية.العلماء ينظرون إلى الطاقة النووية كمصدر حقيقي لا ينضب للطاقة. ومما يثير المعارضة حول مستقبل الطاقة النووية هو التكاليف العالية لبناء المفاعلات، ومخاوف العامة المتعلقة بالسلامة، وصعوبة التخلص الآمن من المخلفات عالية الإشعاع. بالنسبة إلى التكلفة فهي عالية نسبيا من حيث بناء المفاعل ولكن تلك التكاليف تعوض بمرور الوقت حيث أن الوقود النووي رخيص نسبيا. وأما بالنسبة إلى المخاوف المذكورة فهي تُستغل من الأحزاب السياسية في الانتخابات بين مؤيدين ومعارضين بغرض الحصول على مقاعد كثيرة في البرلمانات. وقد تقدمت الصناعات النووية كثيرا بحيث أن لديها الاستعدادات لحل مسائل سلامة تشغيل المفاعلات والتخلص السليم من النفايات المشعة.
تاريخ الأسلحة النووية
لكي يعمل السلاح الانشطاري، لا بد من تواجد كمية كافية من المادة الانشطارية لدعم التفاعل المتسلسل، تسمى «كتلة حرجة». لفصل نظير اليورانيوم-235 القابل للانشطار عن يورانيوم-238 غير القابل للانشطار، هناك طريقتان اعتمدتا على فكرة أن يورانيوم-238 كتلته الذرية أكبر من كتلة يورانيوم-235 الذرية، وهما طريقتي فصل النظائر و. كانت عملية الإنتاج وفصل النظير النادر تتم في موقع سري في أوك ريدج. حينئذ، كان مصنع K-25 أكبر مصنع في العالم يغطيه سقف واحد. عمل في ذلك الموقع في ذروته عشرات الآلاف من الناس دون أن يدري معظم ما طبيعة العمل الذي يؤدونه. وعلى الرغم من أن يورانيوم-238 لا يمكن استخدامه لبدء تفاعلات القنبلة الذرية، إلا أنه عندما يمتص نيوترون، فإنه يتحول إلى يورانيوم-239 الذي يضمحل إلى نبتونيوم-239، ثم يستقر نهائيًا في صورة بلوتونيوم-239، وهو العنصر الذي لا يتواجد في الطبيعة، ولكنه قابل للانشطار مثل يورانيوم-235. وبعد نجاح فيرمي في عمل أول تفاعل نووي متسلسل أمكن التحكم فيه في معمل شيكاغو بايل -1، أنشأت مفاعلات عملاقة سريًا في موقع هانفورد لتحويل يورانيوم-238 إلى بلوتونيوم لاستخدامه في القنابل. كانت أبسط صور الأسلحة النووية في صورة «مسدس انشطاري» به كتلتين دون-حرجتين من يورانيوم-235، يدفعان تجاه بعضهما البعض ليتحولا إلى كتلة حرجة مثالية لبدء التفاعل المتسلسل، ويحدث الانفجار غير المتحكم فيه. استخدمت تلك الفكرة في قنبلتي الولد الصغير (يورانيوم) والرجل النحيف (بلوتونيوم)، بينما استخدمت تقنية قنبلة سحق البلوتونيوم في قنبلة الرجل البدين. وفي بداية سنة 1943 م، قرر أوبنهايمر مواصلة العمل في مشروعي الرجل النحيف (مسدس البلوتونيوم) والرجل البدين (سحق البلوتونيوم). حظي المشروع الأول بالجهود البحثية الأكبر، نظرًا لأنه كان الأكثر غموضًا في بعض جوانبه. وفي ديسمبر 1943 م، وصل فريق بريطاني به 19 عالمًا إلى لوس ألاموس، وتم تعيين هانز بيته رئيسًا لقسم الأبحاث النظرية.
محطة طاقة نووية
تم توليد الكهرباء من قبل المفاعل النووي للمرة الأولى في 3 سبتمبر 1948 في مفاعل جرافيت X-10 النووي في أوك ريدج بولاية تينيسي في الولايات المتحدة حيث كانت أول محطة للطاقة النووية لتوليد لمبة ضوء.
التجربة الثانية كانت في 20 ديسمبر 1951 في الولايات المتحدة. في 27 يونيو 1954 تم إنشاء محطة الطاقة النووية الأولى في العالم أوبنينسك لتوليد الكهرباء لتشغيل شبكة الكهرباء في الاتحاد السوفييتي وسميت أوبنينسك كأول محطة طاقة كاملة في العالم.
في 17 أكتوبر 1956 تم إفتتاح ثاني محطة في إنجلترا. كأول محطة للطاقة على نطاق كامل في العالم مخصصة فقط لإنتاج الكهرباء. 
في 18 ديسمبر 1957 تم إنشاء محطة شحن كهربائية بواسطة محطة للطاقة الذرية في الولايات المتحدة متصلة بالشبكة.
الأمن والسلامة النووية
إن الصناعة النووية لديها سجل أمان ممتاز والوفيات لكل ميغاوات ساعة هي أدنى جميع مصادر الطاقة الرئيسية.
لقد أظهرت العقود الستة الماضية أن التقنية النووية لا تتسامح مع الخطأ. وربما تكون الطاقة النووية المثال الرئيسي لما يسمى "التقنيات عالية المخاطر " لأنه "مهما كانت أجهزة السلامة التقليدية فعالة هناك نوع من الحوادث التي لا مفر منها وهذه الحوادث هي" طبيعية للنظام." باختصار لا يوجد هروب من فشل النظام وإمكانية وقوع حوادث كارثية وما يترتب عليها من تكاليف اقتصادية يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند وضع السياسة والأنظمة النووية.
مفاعل نووي للأبحاث
مفاعل نووي للبحوث العلمية هو مفاعل نووي صغير يستخدم أساسيا كمصدر للنيوترونات. ويسمى أيضا مفاعل لاطاقة (non-power reactor) حيث أنه لا يُستخدم لإنتاج الطاقة الكهربائية، بعكس مفاعلات القوى التي الكبيرة والمستخدمة لإنتاج الطاقة الكهربائية أو إنتاج الحرارة لأغراض صناعية؛ يُطلق على مفاعلات القوى أحيانا اسم "محطات قوى نووية " (nuclear power plant). كما يمكن لمفاعلات القوى التي تعمل بالوقود نووي أن ي
تشغل سفينة أو غواصة عوضا عن استخدام الفحم أو الديزل.
محطة طاقة نووية
إن الانشطار النووي يخلق النشاط الإشعاعي ويحيط بالمفاعل درع واقي حيث يقوم هذا الاحتواء بإمتصاص الإشعاع ويمنع المواد المشعة من الإنتشار في البيئة. بالإضافة إلى ذلك تم تجهيز العديد من المفاعلات بقبة من الخرسانة لحماية المفاعل ضد الحوادث الداخلية والآثار الخارجية.
قانون نووي
القانون النووي كما هو معروف فان للطاقة النووية مزايا وعيوب حيث انها من جهة تساعد على إنتاج الكهرباء والطاقة كما يتم استخدامها أيضا في الطب والقضاء على الامراض بل تمتد منافع التكنولوجيا النووية أيضا في الحفاظ على الاراضي الزراعية والقضاء على الاوبئة والآفات المختلفة، الا انه ومن جهة أخرى فان تفجيرات الحرب العالمية الثانية في هيروشيما ونجازاكي عام 1945 تعد أكبر شاهد على الاثار المدمرة للأسلحة والاشعاعات النووية والتي تؤثر بصورة كبيرة على السلم والامن الدوليين.
موارد الطاقة في العالم
يعد الاندماج النووي من البدائل لانتاج الطاقة ، يتم عن طريق دمج نواتي مواد مشعة مثل الهيدروجين لتكوين ذرة عنصر جديد و هذا ما يحدث على سطح الشمس حيث تندمج 4 ذرات من عنصر الهيدروجين لانتاج عنصر الهيليوم و طاقة كبيرة جداص .
أشكال الطاقة
وتسبب الطاقة النووية وطاقة الوضع الكهربائية أيضا حدوث الإندماج النووي والذي يعتبر من أحد أهم أنواع التفاعلات النووية التطبيقية . حيث ينطلق خلال هذا الاندماج كمية هائلة من الطاقة تظهر على شكل حرارة وإشعاع كما يحدث في الشمس، فتمدنا بالحرارة والنور والحياة. فبدون هذا التفاعل ما وُجدت الشمس وما وُجدت النجوم، ولا حياة من دون تلك الطاقة المسماة طاقة الاندماج النووي. وتنتج تلك الطاقة الهائلة عن فقد في وزن النواة الناتجة عن الاندماج النووي، وهذا الفقد في الكتلة يتحول إلى طاقة طبقاً لمعادلة ألبرت أينشتاين التي تربط العلاقة بين الكتلة والطاقة .
هندسة محطات القوى
وتنقسم إلى فئتين مختلفتين تلك التي تخلق الكهرباء عن طريق حرق الوقود وتلك التي تنشئ الكهرباء عبر المحرك الرئيسي. أحد الأمثلة الشائعة لمحطة الطاقة الحرارية التي تنتج الكهرباء باستهلاك الوقود هي محطة الطاقة النووية. تستخدم محطات الطاقة النووية حرارة مفاعل نووي لتحويل الماء إلى بخار. يتم إرسال هذا البخار من خلال توربين متصل بمولد كهربائي لتوليد الكهرباء. تمثل محطات الطاقة النووية 20٪ من توليد الكهرباء في الولايات المتحدة. مثال آخر على محطة لتوليد الطاقة بالوقود هو محطة لتوليد الطاقة من الفحم. تنتج محطات توليد الكهرباء من الفحم 50٪ من إمدادات الكهرباء في الولايات المتحدة. حيث تعمل محطات توليد الطاقة بالفحم بطريقة مشابهة لمحطات الطاقة النووية حيث أن الحرارة الناتجة عن حرق الفحم تعمل على توليد التوربينات البخار والمولدات الكهربائية. هناك عدة أنواع من المهندسين الذين يعملون في محطة للطاقة الحرارية حيث يحافظ المهندسون الميكانيكيون على أداء محطات الطاقة الحرارية. أما المهندس النووي عموما يتعامل مع كفاءة الوقود والتخلص من النفايات النووية. ومع ذلك في محطات الطاقة النووية تعمل مباشرة مع المعدات النووية. أما المهندسون الكهربائيون يتعاملون مع معدات توليد الطاقة بالإضافة إلى الحسابات.
فلورية رنين نووي
تنتج تفاعلات فلورية الرنين النووي عن امتصاص النواة الذرية لشعاع غاما عالي الطاقة ثم اصدارها لها مباشرة . يحدث ذلك غالبا في أنوية الذرات الثقيلة مثل نواة ذرة اليورانيوم وذرة الثوريوم حيث يكون شعاع غاما ذو طاقة نحو 1 مليون إلكترون فولت أو أكثر. فعندما يصتدم شعاع غاما بنواة الذرة يجعلها في حالة إثارة أي أن نظامها يكتسب طاقة وتصبح النواة الذرية في مستوى طاقة أعلى (نقول شعاع غاما بالمعنى المقصود أي شعاع غاما واحد، حيث كل شعاع يكوّن في نفس الوقت فوتونا . وكما يحدث عند إثارة إلكترون الذرة فإن النواة تحاول الهبوط إلى حالتها القاعية عن طريق إصار فوتونا ذو طاقة عالية أو عدة فوتونات تكون ذات طاقات قليلة .
ولذلك يستخدم فلورية الرنين النووي في مطيافية قياس أشعة غاما. وهي تمكّن من التعرف على نوع النواة الذرية من خلال قياس توزيع قمم اصدار أشعة غاما الصادرة من النواة. 
وكلما زادت طاقة شعاع غاما تقل المسافات بين مستويات الطاقة في النواة . وعندما تكون طاقة النواة عالية بسبب امتصاصها فوتون غاما ذو طاقة أعلى من 1 ميجا إلكترون فولت ، فهي تصدر عدة فوتونات ويكون مجموع طاقات الفوتونات التي تصدرها مساويا لطاقة الفوتون الممتص . ولهذا تسمى فلورية حيث أن امتصاص فوتونا واحدا شديد الطاقة ينتج عنه اصدار عديد من الفوتونات ذات طاقات أقل .
تأثير الطاقة النووية على البيئة
خلاصة القول إن مصادر الطاقة النظيفة مفيدة للبيئة ولكن الخلاف يكمن في الشكل الذي ينبغي أن تتخذه هذه المصادر، فمؤيدو الطاقة النووية يزعمون سهولة تنفيذها وإنشائها، فيما المعارضون لها يقترحون إنشاء مجمعات للرياح واستغلال طاقتها واستخدام الشمس والحرارة الأرضية المنبعثة من باطنها كمصادر للطاقة النظيفة ولكن جميعها مرتبط بقضايا بيئية أيضا، ولكن أثرها يقل بكثير عن محطات الطاقة النووية أو محطات توليد الطاقة التي تعمل بحرق الفحم.
البرنامج النووي الأردني
وفي مجال الطاقة بالذات تعتبر الطاقة النووية المصدر الوحيد، المثبت علمياً وعملياً، حتى الآن، كبديل لمصادر الطاقة البديلة ( كالفحم والنفط والغاز)، التي باتت وشيكة النضوب، ما يستلزم العمل على تطوير العلوم والتكنولوجيا النووية في المملكة، من الآن، حتى تتمكن البلاد، خلال العقدين القادمين، من إرساء الأسس اللازمة لإعداد البنية التحتية الأساسية الضرورية لدخول الحقبة النووية.
وقود نووي
تلك الطاقة الناتجة هي طاقة حركة تتحرك بها الجسيمات بسرعات هائلة ، وتنتج منها حرارة (بالتحول من طاقة حركة إلى طاقة حرارية).
مفاعل نووي
تستخدم المفاعلات النووية في محطات الطاقة النووية لتوليد الكهرباء ودفع السفن والغواصات. أحد أنواع المفاعلات النووية هو مفاعل الماء الخفيف الذي يعمل باليورانيوم المخصب - به نحو 5و3 % من اليورانيوم-235 القابل للانشطار عند امتصاصه نيوترونا - وتبلغ كمية اليورانيوم المخصب فيه نحو 100 طن. تعمل الطاقة الحرارية الناتجة على تسخين الماء المحيط باليورانيوم حتى درجة الغليان، فيتولد بخار عند ضغط عالي. هذه "الكومة" الذرية الغاطسة في الماء موجودة داخل صهريج المفاعل (انظر الشكل). يتم نقل البخار عالي الضغط عبر التوربينات البخارية فيدور. يمكن استغلال دوران التوربين في دفع مراوح السفينة أو لإدارة المولدات الكهربائية. ويمكن استخدام الماء الساخن المتولد من تفاعل انشطار اليورانيوم من حيث المبدأ في العمليات الصناعية أو للتدفئة في المناطق الباردة. ولكن يجب معرفة أيضا أن الماء المحيط بالكومة الذرية يصبح مشعا مع الوقت ولا يصلح للاستخدام المدني، لهذا يتم تدويره في مبادل حراري تنتقل فيه الحرارة من ماء المفاعل إلى ماء آخر نظيف يمكن استغلاله. أي تكون في المفاعل دورتان للمياه : دورة أولية داخل المفاعل، ودورة ثانوية خارج المفاعل، والأخيرة تكون نظيفة ويمكن استغلال حرارتها في الأغراض المدنية.
انشطار نووي
تستخدم عملية الانشطار النووي في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية، كما تستعمل لإنتاج الأسلحة النووية. ومن العناصر النووية الانشطارية الهامة والتي تستخدم كثيراً في المفاعلات الذرية مادتي اليورانيوم-235 وبلوتونيوم-239، والتي هي عماد الوقود النووي. وفي الوقود النووي يتم ما يسمى بالتفاعل المتسلسل حيث يصطدم نيوتروناً مع نواة ذرة اليورانيوم-235 فتنقسم إلى قسمين؛ ويصاحب هذا الانقسام انطلاق عدد من النيوترونات يقدر عادة من 2-3 نيوترونات وفي المتوسط 2.5 نيوترون. ويمكن لتلك النيوترونات الناتجة أن تصطدم بأنوية أخرى من اليورانيوم-235 وتتفاعل معها وتعمل على انشطارها. بذلك يزيد معدل التفاعل زيادة تسلسلية قد يؤدي إلى الانفجار إذا لم ننجح في ترويضه والتحكم فيه.
إشعاع نووي
ظاهرة كونية غير مستقرة ينتج عنها طاقة كبيرة يمكن أن تستغل سلباً أو ايجاباًالإشعاع النووي ينقسم إلى
تقنية نووية
التقنية النووية أو التقانة النووية هي التقنية التي تحتوي على تفاعلات بين نوايا الذرات. لها تطبيقات عديدة من مستشعرات الدخان إلى المفاعلات النووية ومن ناشنكاه الأسلحة إلى الأسلحة النووية. هناك قدر عظيم من الاهتمام العام بتداعيتها، وكل تطبيقاتها تُراجع بحرص.
التماسك في المادة وفي الفضاء
اكتشف هذا النوع من القوى لأول مرة عند ملاحظة عملية نووية تعرف " بتفكك بيتا " nuclear - decay، وعلى الرغم من أن كافة الهادرونات (الباريونات) والليبتونات - الجدول (II) - تشارك في العمليات التي تخضع لهذه القوى إلا أن هذه التأثيرات تكون محجوبة (لا نشعر بها) بفعل القوى الكهرطيسية الشديدة وغيرها ومدى هذه القوى قصير جداً– الجدول (I) القوى النووية الشديدة : القوة النووية الشديدة المسؤولة عن ارتباط النيوترونات بالپروتونات في داخل نواة الذرة. كما هو معروف، النواة مشحونة إيجابيا وهي لذلك تتدافع إن تركت لشأنها بفعل القوة الكهربائية ممزقة عرى النواة وهنا تتدخل القوة الشديدة للتغلب على القوى المذكورة وتقريب البروتونات إلى بعضها محاولة لم شمل النواة ولتخلق نوع من التوازن الدقيق بينها وبين القوة الكهربائية التنافرية (repulsive) (التي تسعى إلى تفجير النواة). عندما يطلق العنان للقوة النووية الشديدة تنشأ نتائج كارثية، فمثلا عندما تشطر نواة اليورانيوم عن عمد في القنبلة الذرية تتحرر الكميات الهائلة من الطاقة الحبيسة داخل النواة في شكل انفجار نووي مروع. حيث تطلق القنبلة النووية مليون ضعف من الطاقة التي يعطيها الديناميت ويؤكد ذلك بشكل جلي حقيقة أن بإمكان القوة الشديدة توليد طاقة تتعدى طاقة المتفجرات الكيميائية التي تحكمها القوة الكهرمغنيطيسية.
طاقة نووية
على الرغم من معارضات كثيرة للطاقة النووية فالعالم ينظر إلى الطاقة النووية للتقليل من الاعتماد على النفط والفحم والغاز لإنتاج الطاقة الكهربائية.
غواصة نووية
الغواصة النووية تحمل مفاعل نووي مثلما تعمل محطة قوى نووية تعمل على البر ، إلا أن المفاعل النووي عليهى يكون أصغر حيث يكتفي بقطر عرضي للغواصة أقل من 10 متر. 
يقوم المفاعل النووي بتسخين الدورة الرئيسة . وهي تعطي حرارتها عن طريق مبادل حراري إلى دورة الماء النقي الثانية ، فيكون ماء الدورة الثانية خاليا من الشوائب المشعة. وينتج من الماء الساخن المضغوط بحارا عال الضغط الذي يقوم بتدوير توربين. ويقوم [[[[مولد كهربائي]] متصل محوريا مع التوربين بتوليد الكهرباء لتغذية أجهزة الغواصة ولشحن البطاريات الضخمة ؛ و تعمل البطاريات على تسيير الغواصة عن توقف المفاعل النووي. سفينة . يقوم [[محرك كهربائي]] بتدوير مراوح الغواصة للحركة .
مفاعل نووي
تاريخ الطاقة أو تاريخ تشغيل وقود نووي، هو مصطلح يدل على طاقة مفاعل نووي خلال فترة طويلة من الزمن، آخذة في الحسبان أيضا فترات توقفه عن التشغيل وفترات تشغيلة بقدرات مختلفة. هذا يؤثر على نوعية الوقود النووي الموجود فيه والمستخرج منه. تاريخ الطاقة مهم للحسابات والعمليات الخاصة بحرارة الانحلال والمواد المشعة الناتجة عن الانشطار وكذلك بالنسبة إلى تدوير ما الوقود النووي المتبقي فيه وإعادة استغلاله. إذا لم يتم تدوير الوقود النووي المستخدم في المفاعل فهو يعتبر نفايات وغازات مشعة، ويجب التخلص منها بطريقة تتفق مع المعاهدات الدولية، تحت إشراف من الهيئة الدولية للطاقة الذرية، بفينا.
تصميم السلاح النووي
ودرجة السخونة هذه تصل إلى مرحلة كافية لينبعث أشعة الجسم الأسود في الطيف الإشعاعي للأشعة السينية (أشعة اكس). هذه الأشعة السينية تُمتص بواسطة الهواء المحيط، فينتج النار والصوت العالي للانفجار النووي. معظم المنتجات الناتجة من الإنشطار النووي لها العديد من النيترونات فلا تكون مستقرة، فتكون مشعة بواسطة إنحلال بيتا، تحول النيترونات إلى بروتونات بواسطة اضمحلال بيتا (إلكترونات و أشعة غاما. مدى العمر النصف لها يتراوح من جزء من ألف من الثانية إلى حوالي 200،0000 سنة. العديد يتحلل إلى نظائر تكون مشعة بنفسها، إذا من 1 إلى 6 ( متوسط 3) تحللات قد تكون متطلبة للوصول إلى الاستقرار. في المتفاعلات، المنتجات المشعة تكون الفضلات النووية في الوقود المستهلك. في القنابل تصبح نثار ذري مشع، كلا المحلي والعالمي.
في غضون ذلك، في داخل القنبلة المتفجرة تحمل النيوترونات المنطلقة من الانشطار تقريبا 3٪ من طاقة الانشطار الأولي. الطاقة الحركية للنيوترون تزيد من طاقة انفجار القنبلة لكنها ليست بفعالية الطاقة التي من الشظايا المشحونة، لأن تباطؤ النيوترونات لا يتم بشكل سريع. أهم تأثير لانشطار النيوترونات على قوة القنبلة هو البدء في انشطارات أخرى. ينبعث من قلب القنبلة أكثر من نصف النيوترونات، و الباقي يضرب بالقرب من الأنوية U-235 ليتسبب في انشطارها أضعاف مضاعفة بسلسلة متزايدة ( 1، 2، 4، 8، 16، الخ). بدءا من واحد، عدد الانشطار نظرياً يمكن أن يتضاعف مئة مرة في جزء من مليون من الثانية، مما قد يؤدي إلى استهلاك كل اليورانيوم أو البلوتونيوم إلى مئات الأطنان من الرابط الرقم مئة في السلسلة. عملياً، القنابل لا تحتوي على هكذا مقدار من اليورانيوم أو البلوتونيوم، و عادة ( في سلاح حديث ) نحو 2 إلى 2.50 كيلوغرام من البلوتونيوم تمثل 40الى 50 كيلوطن من الطاقة، تخضع للانشطار قبل أن تفجر النواة نفسها إلى أجزاء.
تركيب قنبلة انفجارية معا هو أعظم تحدي في تصميم سلاح الانشطار. حرارة الانشطار توسع تجويف اليورانيوم بسرعة لتفصل هدف النواة فتشكل مساحة للنيوترونات لتنبعث بدون أن تقبض. فتتوقف سلسلة ردات الفعل.
الطاقة النووية حسب البلد
توليد الكهرباء من خلال الطاقة النووية شهد أدنى مستوياته عام 2012 وذلك منذ عام 1999.
مفاعل نووي
ومثلما تولد محطات الطاقة التقليدية الكهرباء عن طريق تسخير الطاقة الحرارية المنبعثة من حرق الوقود الأحفوري، تحول المفاعلات النووية الطاقة التي يطلقها الانشطار النووي الخاضع للرقابة إلى طاقة حرارية لمزيد من التحول إلى أشكال ميكانيكية أو كهربائية.
محطة نووية
المحطة النووية هي موقع صناعي لإنتاج الحرارة عبر الانشطار النووي للأنوية الذرية وذلك لاستعمالها لإنتاج الكهرباء وهذا الاستعمال هو الرئيسي في مجال استخدام الطاقة النووية المدنية.
تتكون المحطة النووية من أحد أو عدة مفاعلات نووية التي تتراوح قوتها من بضع إلى آلاف الميغاوات (1500 ميغاوات في بعض المفاعلات ).
في 2009 قدرت عدد المفاعلات المنتجة للطاقة 439 في 31 بلداً منتجة ما يقارب ال 14% من الطاقة الكهربائية في العالم.
محطة طاقة نووية
المفاعل النووي وهو قلب المحطة حيث يتم توليد الحرارة الأساسية للمفاعل من خلال الانشطار النووي الخاضع للرقابة ومع هذا فالحرارة يتم تسخينها بواسطة المبرد الذي يقوم بعملية الضخ من خلال المفاعل وبالتالي تتلاشى الطاقة من المفاعل. أيضاً يتم استخدام الحرارة من الانشطار النووي لرفع البخار الذي يمر عبر توربينات البخار. حيث تقوم التوربينات بعمل قوى للمولدات الكهربائية .
نظرية الأثير للورنتس
E=mc^2
أي إن حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء يساوي طاقته
وهي أشهر المعادلات الفيزيائية في القرن العشرين، وتمثل هذه المعادلة إحدى نتائج نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، وقد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية، واستغلت أول ما استغلت في صناعة القنبلة الذرية التي ألقيت على مدينة هيروشيما وأخرى على ناجازاكي باليابان خلال الحرب العالمية الثانية وانتهت الحرب بسببهما. فكثير من الناس كان لا يصدقون بأن لنواة العناصر طاقة كبيرة بهذا القدر. ولو فكرنا قليلا بأن نضرب كتلة أي جسم أمامنا في سرعة الضوء لوجدنا طاقة هائلة، وسوف نتعجب عما يملكه أي جسم من طاقة حيث أن كتلة جسم صغير تنتج طاقة كبيرة.
وقد بينت التجارب العلمية أن كتلة نواة الذرات تقل عن كتلة مجموع مكوناتها (أي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات) والفرق في هذه الكتل يتحول إلى طاقة وهذه الطاقة هي التي تسمح بترابط مكونات نواة الذرة. وقد استطاع العلماء تحرير هذه الطاقة عن طريق شطر أنوية الذرات.
وتستغل الطاقة النووية في عصرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية والتي تعمل اليورانيوم كوقود ذري. ويعتبر اليورانيوم-235 هو الوقود الذري، إلا أن وجوده في خام اليورانيوم قليل (يوجد في الخام بنسبة 7و0 %). ولكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيبه إلى درجة 5و3 %.وخلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم-235 وتنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغلها في تسخين الماء وتكوين بخار ماء ذو ضغط عال (نحو 400 ضغط جوي) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير بدوره المولد الكهربائي، وبذلك نحصل على الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية.
وهناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية للطاقة وهي تفاعل الاندماج النووي وفيها يلتحم 4 ذرات للهيدروجين ليكونوا نواة ذرة الهيليوم وتنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية. وخلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين فتصبح نواة الهيليوم بها 2 بروتونات و 2 نيوترونات، وهي أشد الأنوية جميعا في صلابتها وتماسكها.
تكون النجوم
الاندماج النووي عملية تتجمع فيها نواتان ذريتان لتكوين نواة واحدة. ويلعب اندماج الأنوية الخفيفة مثل البروتون وهو نواة ذرة الهيدروجين والديوترون نواة الهيدروجين الثقيل والتريتيوم دوراً هائلاً في الكون، حيث ينطلق خلال هذا الاندماج كمية هائلة من الطاقة تظهر على شكل حرارة وإشعاع كما يحدث في الشمس؛ فتمدنا بالحرارة والنور والحياة. فبدون هذا التفاعل ما وُجدت الشمس وما وُجدت النجوم، ولا حياة من دون تلك الطاقة المسماة طاقة الاندماج النووي. وتنتج تلك الطاقة الهائلة عن نقص في وزن النواة الناتجة عن الاندماج النووي، وهذا النقص في الكتلة يتحول إلى طاقة طبقاً لمعادلة ألبرت أينشتاين التي توضح العلاقة بين الكتلة والطاقة.
انشطار نووي
الانشطار النووي هو عملية إنقسام نواة ذرة ثقيلة إلى قسمين أو أكثر، وبهذه العملية يتحول عنصر معين إلى عنصر أخر وينتج عن عملية الانشطار نيوترونات وفوتونات عالية الطاقة (بالاخص أشعة غاما) وجسيمات نووية مثل جسيمات ألفا وأشعة بيتا. يؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تولد كميات ضخمة من الطاقة الحرارية والإشعاعية.
طاقة نووية
انهاء الطاقة النووية مصطلح يتم إطلاقه على عملية إغلاق محطات الطاقة النووية تدريجياً بشكل منظم من قبل بعض الدول التي تملك هذه المفاعلات. السبب في رغبة هذه الدول في انهاء الطاقة النووية على أراضيها هي النفايات النووية الضارة التي لا يمكن إعادة تصنيعها. وحاليا فقد بدأ العديد من الدول مثل السويد وألمانيا في إعادة نظرتها بالنسبة إلى قرارها السابق بشأن إنهاء الطاقة النووية، خصوصا بعد تفاقم مشكلة الانحباس الحراري على الأرض، بسبب تركيز إنتاج الطاقة الكهربائية بوساطة محطات التي تعمل بالفحم والبترول، والتي تنتج قدرا هائلا من ثاني أكسيد الكربون، الذي يرفع بشكل مستمر درجة الحرارة على الأرض.
تصميم السلاح النووي
اذا كان العنصر المستخدم في عملية الأنشطار النووي ذو كتلة قادرة على تحمل سلسلات متعاقبة من الأنشطار النووي حتى بدون اي تحفيز خارجي بواسطة تسليط نيوترونات خارجية فيطلق على هذه الحالة الكتلة الفوق حرجة. وهذه الكتلة الفوق حرجة إذا تم استعمالها كقنبلة نووية فيجب أن يتم تجميعها بسرعة لان سلسلة الأنشطارات المتعاقبة سوف تستغرق مجرد ثواني وستكون الطاقة الحركية الناتجة من الضخامة مما يؤدي إلى انفجار القنبلة بسرعة فائقة.
المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي
يتفادى التفاعل الإندماجي الأعراض السالبة لتفاعل الإنشطار الذي يستخدم اليورانيوم لإنتاج الطاقة. ينتج مفاعل اليورانيوم مواد نفايات مشعة كثيرة ، تظل تصدر اشعاعها عبر مئات الآلاف من السنين ، وتلك هي مشكلة المفاعلات النووية المستخدمة حاليا لإنتاج الكهرباء . أما تفاعلات الاندماج بين عناصر خفيفة مثل الهيدروجين والتريتيوم والليثيوم فهي تنتج نفايات ذات عمر قصير في إنتاج إشعاعها. وبناء على ذلك فهي أصلح للبيئة عن مفاعلات اليورانيوم.
تخليق نووي
هناك عدد من العمليّات الفيزيائيّة الفلكيّة التي يعتقد أنّها مسؤولة عن الاصطناع النوويّ. تحدث بغالبيّتها داخل النجوم، وتعرف سلسلة تلك العمليات الانصهارية النووية باسم حرق الهيدروجين (عبر سلسلة البروتون-البروتون أو دورة CNO)، وحرق الهليوم، وحرق الكربون، وحرق النيون، وحرق الأكسجين وحرق السيليكون. هذه العمليات قادرة على تشكيل العناصر بما في ذلك الحديد والنيكل. هذه هي منطقة الاصطناع النووي التي يتم فيها إنشاء نظائر ذات أعلى طاقة ارتباط لكلّ نواة.
يمكن تجميع العناصر الأثقل ضمن النجوم من خلال عملية التقاط النيوترونات المعروفة باسم (العملية (s أو في البيئات المتفجرة، مثل المستعرات النجمية (السوبرنوفا) واندماج النجوم النيوترونية، من خلال عدد من العمليات الأخرى التي تشمل (عمليّة r)، والتي تنطوي على التقاط النيوترونات السريعة، و (عملية (RP ، و (عملية p) (التي تعرف أحيانا باسم عملية غاما)، والتي ينتج عنها الانحلال النووي للنوى الموجودة.
مفاعل نووي
يتم ضبط إنتاج الطاقة من المفاعل عن طريق التحكم في عدد النيوترونات القادرة على أن تمتصها الأنوية القابلة للإنشطار فتؤدي إلى انشطارها مصحوبة بإنتاج الطاقة. الطاقة النووية الناتجة تتحول من ذاتها إلى طاقة حرارية بسبب تصادم نواتج الإنشطار السريعة بجزيئات المهديء.
وتستخدم قضبان التحكم المصنوعة من الكادميوم - وهو مادة تمتص النيوترونات بشدة - فتمتص جزءا من عدد النيوترونات الكبير، وتخفضه إلى حد سير منتظم للتفاعل وهاديء. امتصاص المزيد من النيوترونات في قضيب التحكم (بحسب مدى دخوله في قلب المفاعل أو إخراجه) يعني أن هناك نيوترونات أقل قابلة لتسبب التفاعل وانشطار أنوية الوقود النووي. لذلك دفع قضيب التحكم أعمق في المفاعل سوف يقلل من إنتاج الطاقة، واستخراج قضيب التحكم تدريجيا تزيد من سير التفاعل.
وقود نووي
وينتج البلوتونيوم-239 من مفاعلات الماء الخفيف المعتمدة على اليورانيوم المخصب ، ويتم فصل البلوتونيوم من وحدات الوقود المستهلكة في مصنع خاص يقوم بتدوير المواد النووية reprocessing.
كما يمكن استغلال البلوتونيوم الموجود في القنابل النووية بعد تفكيكها في إطار الحد من التسلح النووي ، وخلطها مع اليورانيوم الطبيعي لتصنيع وحدات وقود تستخدم لإنتاج الطاقة.
قائمة بمحطات الطاقة النووية
والقائمة التالية تحتوي على محطات الطاقة النووية والتي إنتاجها الصافي من الطاقة بحد أدنى 1000 ميغا واط، والمحطات ذات السعات الإنتاجية الأقل من الألف ميغا واط والمحطات الأخرى تحت الإنشاء والتشييد تم الإشارة لها ب"ملحوظة" ويُمكن الإطلاع عليها في نهاية المقالة في الملاحظات، والقائمة تستند في بياناتها وأرقامها إلى النظام المعلوماتي لمفاعلات الطاقة الخاص بالوكالة الدولية للطاقة الذرية.
نواة الشمس
تعتبر نواة الشمس الطبقة التي تنتج معظم الطاقة الحرارية للشمس من خلال الاندماج النووي، فمن خلال الـ 24 % من نصف القطر الشمسي يتم انتاج 99% من الطاقة. وتتوقف عملية الاندماج النووي ما بعد 30% من نصف القطر الشمسي، في حين أن بقية النجم يتم تسخينه عن طريق الانتقال الحراري. وهكذا فإن الطاقة المنتجة من النواة تنتقل منها خلال عدة طبقات لتصل إلى الفوتوسفير لتنتقل من ثمة إلى الفضاء على شكل أشعة ضوئية وطاقة حركية للجسيمات.
نظرية الأوتار
أما القوة التي تتحكم بتحلل الجسيمات الأولية داخل الذرة والمسؤولة عن نشاط الذرات الثقيلة غير مستقرة الإشعاع، فتعرف بالقوة النووية الضعيفة. إن لبعض النوى، كنواة اليورانيوم التي تضم 92 بروتون، كتلاً هائله تؤدي إلى تحللها تلقائيًا وإطلاق شظايا وبقايا صغيرة فيما يُعرف بالنشاط الإشعاعي. النوى في هذه العناصر هي ببساطة نوى غير مستقرة وتجنح إلى التحلل، لذا لابد من تواجد قوة أخرى ضعيفة لتتحكم بالنشاط الإشعاعي وتكون مسؤولة عن تحلل النوى الثقيلة. هذه هي القوة الضعيفة التي تتسم بسرعة الزوال والتلاشي إلى حد أنه لا يمكن تحسسها مباشرة في الحياة اليومية لكن يمكن الشعور بآثارها غير المباشرة. فعندما يوضع عداد غايغر بالقرب من قطعة اليورانيوم يتناهى إلى السمع الطقطقة التي تقيس النشاط الإشعاعي للنوى الناجم عن فعل القوة الضعيفة. ويمكن أن تستخدم الطاقة المتحررة من قبل القوة الضعيفة لتوليد الحرارة أيضًا، فمثلا إن الحرارة الشديدة الموجودة في باطن الأرض قد نجمت جزئيًا عن تحلل العناصر المشعة في عمق نواة الأرض، وتتفجر هذه الحرارة الهائلة بدورها في هيئة براكين إن وصلت سطح الأرض. وبالمثل فإن الحرارة التي تنتج في نواة مفاعل نووي والتي تستطيع توليد طاقة كهربائية تكفي لإنارة مدينة كاملة تعزى أيضا إلى أثر القوة الضعيفة.
الطاقة النووية حسب البلد
تعمل حاليا محطات الطاقة النووية في 31 دولة؛
معظمها في أوروبا، أمريكا الشمالية، شرق آسيا وجنوبها. وتُعتبر الولايات المتحدة أكبر منتج للطاقة النووية؛ في حين تتوفر فرنسا على أكبر حصة من الكهرباء المولدة من الطاقة النووية.
في عام 2010 وقبل كارثة فوكوشيما، كان من المتوقع أن تصبح 10 مفاعلات نووية جاهزة للعمل في مطلع العام الموالي؛ وعلى الرغم من ذلك فقد نشرت الرابطة العالمية للطاقة النووية تقريرا أكدت فيه أن 17 من المفاعلات النووية التي كان من المقرر أن تباشر عملها خلال الفترة ما بين 2007 و2009 لم تعمل منها سوى خمسة.
إنهاء الطاقة النووية
يوجد على مستوي العالم 439 مفاعل قوي للطاقة النووية بقوة أنتاج 471 ميجاوات تشكل نحو 16% من أنتاج الكهرباء العالمي. لم يفكر بلد في التخلي عن الطاقة النووية إلا السويد عام 1980 من خلال استفتاء شعبي، وألمانيا قرار عام 2000 بإغلاق المفاعلات حتي سنة 2021، وذلك لعدم اطمئنان المواطنين لسلامة تشغيل المفاعلات. لكن حكومتي ألمانيا والسويد بدأتا التفكير في عدم تنفيذ قرار الإنهاء.
توليد الكهرباء من الطاقة النووية
توليد الكهرباء من الطاقة النووية
هي أحد التقنيات المتقدمة في استخدام الطاقة النووية لتوليد الكهرباء، حيث يتم إستغلال القدر الهائل من الطاقة النووية لتحويلها بالتالي إلى طاقة كهربية بدرجة كبيرة، وتعد طاقة الإنشطار النووي لليورانيوم-235 هي نوع الطاقة النووية الرئيسي المستخدم لهذا الغرض في العالم، حيث يتم بناء محطات نووية والتي تضم عدد من المفاعلات النووية التي يتم فيها إنتاج الطاقة النووية الإنشطارية، وتعد أول دولة قامت باستخدام الطاقة النووية في توليد الكهرباء هي الإتحاد السوفيتي فتم بناء محطة أوبنينسك النووية لإنتاج الكهرباء عام 1954م في مدينة أوبنينسك .
طاقة نووية
تعتبر محطات التوليد الطاقة النووية نوعاً من محطات التوليد الحرارية البخارية، حيث تقوم بتوليد البخار بالحرارة التي تتولد في فرن المفاعل. 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 (ALTERNATOR) بنفس السرعة فتتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة الكهربائية.
تكافؤ كتلة-طاقة
وهناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية للطاقة وهي تفاعل الاندماج النووي وفيها يلتحم 4 ذرات للهيدروجين ليكونوا نواة ذرة الهيليوم وتنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية. وخلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين فتصبح نواة الهيليوم بها 2 بروتونات و 2 نيوترونات، وهي أشد الأنوية جميعا في صلابتها وتماسكها.
انشطار نووي
وفي المفاعلات النووية التي تستخدم لإنتاج الطاقة الكهربائية يُستعمل اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239 بنسبة 5.3 % في مخلوط أكسيد اليورانيوم لإنتاج الطاقة. ويحتاج مفاعل نووي كبير يعمل بقدرة 1000 ميجاوات إلى نحو 100 طن من أكسيد اليورانيوم تكفيه لمدة ثلاثة سنوات. إلا أن الطريقة الاقتصادية لتشغيل المفاعل النووي تتطلب إيقاف تشغيل المفاعل كل سنة لمدة عدة أسابيع، يجري خلالها استبدال ثلث كمية الوقود النووي المستهلك بوقود جديد، وكذلك لإجراء أعمال الصيانة والتفتيش عن أي خلل قد يحدث ومعالجة الخلل.
دورة الوقود النووي
في قلب المفاعل يتم وضع من 150-200 حزمة من الوقود النووي المشع، ويتم قذفها بالنيوترونات المتعادلة الشحنة فتنشطر ذرات النظير 235، وكمية من النيوترونات التي تقوم بشطر ذرات أخري ويحدث سلسلة تفاعل انشطارية متسلسلة وينتج عن ذلك حرارة عالية جداً تُسخِن غرف الماء بالمحطة النووية لتتحول لبخار ماء تدير توربينات فتقوم بإنتاج الطاقة الكهربائية.
تصميم السلاح النووي
تعرف القنبلة النيترونية تقنياً بسلاح الإشعاع المكثف ، وهو نوع من الأسلحة النووية التكتيكية صُمم خصيصاً لإخراج طاقة هائلة كالطاقة الإشعاعية الكبيرة. هذا يتعاكس مع الأسلحة النووية الحرارية القياسية، والتي صُممت خصيصاً لالتقاط هذه الإشعاعات النيترونية المكثفة لزيادة الحصيلة المتفجرة الشاملة. بالنسبة للحصيلة، تنتج الأسلحة الإشعاعية المكثفة حوالي عُشر ما ينتجه السلاح النووي الانشطاري، وبالرغم من قلة قوتها التفجيرية إلا أن الأسلحة الإشعاعية المكثفة تظل قادرة على إحداث دمار أكبر بمرات من الدمار الذي تحدثه القنابل التقليدية. وفي الوقت نفسه تشترك مع الأسلحة النووية الأخرى في أن الضرر يكون متركزاً على المواد الحيوية أكثر من البنية التحتية المادية، على الرغم من أن الإنفجارات العنيفة والتأثيرات الحرارية لا يمكن استبعادها.
فيزياء نووية
و بفضل مجهودات يوكاوا هيديكي أصبح النموذج العام للنواة الذرية كاملا. فمركز الذرة يحتوي على نواة من النيوترونات والبروتونات، وهي تتماسك عن طريق القوة النووية قصيرة المدى وقوية جدا. وأن الأنوية الغير المستقرة تقوم بخفض طاقتها عن طريق تحلل ألفا حيث ينبعث منها نواة الهيليوم، أو عن طريق اضمحلال بيتا، وهي تصدر إلكترون (أو بوزيترون). وفي بعض الأحيان تكون النواة المشعة في حالة إثارة وتصل إلى حالة قاعية من الطاقة عن طريق إصدار فوتونا في هيئة أشعة غاما خلال عملية إشعاعية تسمى إشعاع غاما.
مصدر نيوتروني
يتم إنتاج النيوترونات أو النيوترونات الضوئية عندما تتكون الفوتونات عرضياً في طاقة الربط النووي لتلك المادة، مسببةً بذلك تغييراً ضخماً جداً في الرنين الجزيئي الثنائي الاستقطاب، ويحدث بعد ذلك إما ابتعاث نيوترون أو انشطار نووي خاضع للتغيير.
عدد النيوترونات المتحررة لكل حدث انشطار نووي يعتمد على المادة.
نظرية الأوتار
كما هو معروف، فإن النواة مشحونة إيجابيًا وهي لذلك تتدافع إن تركت لشأنها بفعل القوة الكهربائية ممزقةً عرى النواة وهنا تتدخل القوة الشديدة للتغلب على القوى المذكورة وتقريب البروتونات إلى بعضها محاولة لم شمل النواة ولتخلق نوع من التوازن الدقيق بينها وبين القوة الكهربائية التنافرية، التي تسعى إلى تفجير النواة، وهذا ما يُعرف بالقوة النووية الشديدة المسؤولة عن ارتباط النيوترونات بالپروتونات في داخل نواة الذرة. عندما يطلق العنان للقوة النووية الشديدة تنشأ نتائج كارثية، فمثلا عندما تشطر نواة اليورانيوم عن عمد في القنبلة الذرية تتحرر الكميات الهائلة من الطاقة المحبوسة داخل النواة في شكل انفجار نووي مروع. حيث تطلق القنبلة النووية مليون ضعف من الطاقة التي يعطيها الديناميت ويؤكد ذلك بشكل جلي حقيقة أن بإمكان القوة الشديدة توليد طاقة تتعدى طاقة المتفجرات الكيميائية التي تحكمها القوة الكهرمغنيطيسية. تفسر القوة الشديدة أيضًا سبب إضاءة النجوم بأن النجم ليس إلا فرن نووي ضخم تتحرر فيه القوة الشديدة سجينة النواة. ولو أن طاقة الشمس كانت ناجمه عن حرق الفحم بدلاً من الوقود النووي لما أطلقت الشمس إلا جزءًا ضئيلاً من ضوئها ولخبت بسرعة متحولة إلى رماد. وبدون الشمس تبرد الأرض وتنقرض كل أشكال الحياة عليها وبدون القوة الشديدة لايمكن أن توجد الشمس وبالتالي لا يمكن أن تنشأ الحياة وترتقي.
نظرية الأثير للورنتس
ط = ك.س² (بالإنجليزية : E=mc²) أي إن حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء يساوي طاقته
وهي أشهر المعادلات الفيزيائية في القرن العشرين، وتمثل هذه المعادلة إحدى نتائج نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، وقد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية، واستغلت أول ما استغلت في صناعة القنبلة الذرية التي ألقيت على مدينة هيروشيما وأخرى على ناجازاكي باليابان خلال الحرب العالمية الثانية وانتهت الحرب بسببهما. فكثير من الناس كان لا يصدقون بأن لنواة العناصر طاقة كبيرة بهذا القدر. ولو فكرنا قليلا بأن نضرب كتلة أي جسم أمامنا في سرعة الضوء لوجدنا طاقة هائلة، وسوف نتعجب عما يملكه أي جسم من طاقة حيث أن كتلة جسم صغير تنتج طاقة كبيرة.
وقد بينت التجارب العلمية أن كتلة نواة الذرات تقل عن كتلة مجموع مكوناتها (أي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات) والفرق في هذه الكتل يتحول إلى طاقة وهذه الطاقة هي التي تسمح بترابط مكونات نواة الذرة. وقد استطاع العلماء تحرير هذه الطاقة عن طريق شطر أنوية الذرات.
وتستغل الطاقة النووية في عصرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية والتي تعمل اليورانيوم كوقود ذري. ويعتبر اليورانيوم-235 هو الوقود الذري، إلا أن وجوده في خام اليورانيوم قليل (يوجد في الخام بنسبة 7و0 %). ولكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيبه إلى درجة 5و3 %.وخلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم-235 وتنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغلها في تسخين الماء وتكوين بخار ماء ذو ضغط عال (نحو 400 ضغط جوي) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير بدوره المولد الكهربائي، وبذلك نحصل على الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية.
وهناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية للطاقة وهي تفاعل الاندماج النووي وفيها يلتحم 4 ذرات للهيدروجين ليكونوا نواة ذرة الهيليوم وتنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية. وخلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين فتصبح نواة الهيليوم بها 2 بروتونات و 2 نيوترونات، وهي أشد الأنوية جميعا في صلابتها وتماسكها.
محطة طاقة نووية
مازال الجدل مستمر بين مؤيد ومعارض ویقول بعض المحامون إن الطاقة النوویة مصدر للطاقة المستدامة حيث تقلل انبعاثات الکربون ویمکن أن یزید من أمن الطاقة إذا کان استخدامھا یعتمد علی الوقود المستورد. ويؤيد المؤيدون فكرة أن الطاقة النووية لا تنتج تقريبا تلوثا للهواء، على النقيض من البديل الرئيسي القابل للتطبيق الوقود الأحفوري . ويعتقد المؤيدون أيضا أن الطاقة النووية هي الطريق الوحيد القابل للاستمرار لتحقيق استقلال الطاقة بالنسبة لمعظم البلدان الغربية. وهي تؤكد على أن مخاطر تخزين النفايات صغير ويمكن تخفيضها باستخدام أحدث التقنيات في المفاعلات الحديثة، وسجل السلامة التشغيلية في العالم الغربي ممتاز بالمقارنة مع الأنواع الرئيسية الأخرى لمحطات توليد الطاقة.
بينما تقول الجهة المعارضة إن الطاقة النووية تفرض العديد من التهديدات على الناس والبيئة، وأن التكاليف لا تبرر الفوائد. وتشمل التهديدات المخاطر الصحية والأضرار البيئية الناجمة عن استخراج اليورانيوم، والنقل وخطر السلاح النووي أو التخريب، ومشكلة لم النفايات النووية.
تكافؤ كتلة-طاقة
وتستغل الطاقة النووية في عصرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية والتي تعمل اليورانيوم كوقود ذري. ويعتبر اليورانيوم-235 هو الوقود الذري، إلا أن وجوده في خام اليورانيوم قليل (يوجد في الخام بنسبة 7و0 %). ولكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيبه إلى درجة 5و3 %.وخلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم-235 وتنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغلها في تسخين الماء وتكوين بخار ماء ذو ضغط عال (نحو 400 ضغط جوي) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير بدوره المولد الكهربائي، وبذلك نحصل على الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية.
تأثيرات ناجمة عن انفجار القنبلة النووية
تبلغ قوة الأنفجار ما يقارب 40% إلى 60% من الطاقة الأجمالية للقنبلة النووية حيث تؤدي الحرارة والضغط الشديدين الناجمة من الأنفجار إلى حركة سريعة للغازات الموجودة في الجو نحو خارج منطقة الأنفجار مسلطا ضغطا هائلا على المناطق المجاورة على شكل موجات متعاقبة دائرية الشكل وتكون سرعة هذه الموجات مئات الكيلومترات في الساعة وبهذا يمكن القول ان هناك نوعين من الضغط يتولدان في لحظة الأنفجار وهما:
مفاعل نووي
ويولد جوهر المفاعل الحرارة بعدة طرق:
يتم تحويل الطاقة الحركية من منتجات الانشطار إلى الطاقة الحرارية عندما تصطدم هذه النوى مع الذرات القريبة.
يمتص المفاعل بعض أشعة غاما المنتجة أثناء الانشطار ويحول طاقتها إلى حرارة.
يتم إنتاج الحرارة من قبل الاضمحلال الإشعاعي من المنتجات الانشطار والمواد التي تم تفعيلها من قبل امتصاص النيوترونات. سيبقى هذا مصدر الحرارة الاضمحلال لبعض الوقت حتى بعد إيقاف تشغيل المفاعل.
فالكيلوغرام من اليورانيوم 235 (U-235) المحول عن طريق العمليات النووية يطلق طاقة تزيد بثلاثة ملايين مرة تقريبا عن كيلوجرام من الفحم المحترق تقليديا (7.2 × 1013 جول لكل كيلوغرام من اليورانيوم 235 مقابل 2.4 × 107 جول لكل كيلوغرام من الفحم).
سلاح إشعاعي
التركيبة
ينتج عن الأسلحة النووية تفاعلات نووية تحدث بين مواد معينة أقل إشعاعا وينتج عن ذلك كمية هائلة من الطاقة بالإضافة إلى مواد مشعة ثانوية بينما تعتمد القنبلة القذرة على نشر مواد هي أصلا ذات إشعاع عال وهذا يعني بالضرورة احتواء القنبلة القذرة على كمية كبيرة من المواد المشعة لتبدأ من خلالها عملية نشر المواد المشعة بنسب عالية وهذه الضرورة تجعل من الصعب جدا تحضير هذا النوع من الأسلحة كما يمكن كشفها بسهولة كبيرة «بواسطة قياس نسب الإشعاع من بعد مثلا». ومن المواد المحتمل استخدامها لإنتاج القنبلة القذرة النظائر والتي توجد عادة بكميات قليلة باستثناء أماكن تصنيعها التي تكون خاضعة لحماية مشددة في العادة.
عنفة بخارية
تستخدم السفن والغواصات التي تعمل بالطاقة النووية مفاعل نووي لخلق البخار وإما استخدام العنفات البخارية مباشرة للدفع الرئيسي، مع توفير مولدات للطاقة المساعدة، أو توظيف دفع اكهربائى عنفةى، حيث تدفع العنفات البخارية، مع مجموعة مولدات الدفع المنصوص من المحركات الكهربائية. يتم اختيار الطاقة النووية في كثير من الأحيان، حيث يكون الديزل غير عملي (كما هو الحال في تطبيقات الغواصات) أو المشاكل اللوجستية للتزود بالوقود (على سبيل المثال، كاسحات الثلج). فقد قدر أن وقود المفاعل النووي للبحرية الملكية ل الغواصة فانجارد يكفي ل 40 دورة بحرية للعالم—يحتمل أن تكون كافية لخدمة السفينة بأكملها مدى الحياة.
مفاعل نووي
وتولد الطاقة المنبعثة في عملية الانشطار حرارة، ويمكن تحويل بعضها إلى طاقة قابلة للاستعمال. وهناك طريقة مشتركة لتسخير هذه الطاقة الحرارية هي استخدامه لغلي الماء لإنتاج البخار المضغوط الذي سيؤدي بعد ذلك إلى دفع توربين بخاري يحول المولد ويولد الكهرباء.