البطارية النووية : إختراع مذهل .. ومصدر دائم لتيار لا ينتهي.
كتبت : آية مصطفى
البطارية النووية تفتح المجال لسؤال : هل من الممكن وجود بطاريات تولد الكهرباء بكفاءة عالية و تعمل مئات السنين؟
الإجابة هي نعم، في ظل اتجاه العالم الآن نحو البحث عن مصادر الطاقة البديلة والمستدامة.
ظهرت فكرة البطاريات النووية من ضمن الحلول المحتملة التي جذبت الباحثين والمطورين نحوها، فما هي؟، وما استخدامتها الحالية والتطبيقات المحتملة لها، وما التحديات التي تواجه هذه التقنية والمخاطر المحتملة لها؟.
كل هذه المعلومات وأكثر سوف نستعرضها في كوكب المعرفة من خلال هذه المقالة، فلنتابع سويا.
ما هي البطارية النووية nuclear battery وكيف تعمل؟
البطاريات النووية أو البطاريات الذرية atomic battery هي إحدى التقنيات الحديثة التي لديها قدرة عالية على إحداث ثورة صناعية في عالم الطاقة.
فهي نوع جديد مبتكر من البطاريات تعتمد على الطاقة النووية لتوليد الكهرباء مقارنة بالبطارية التقليدية التي تعتمد على التفاعلات الكيميائية، حيث يمكنها توليد الطاقة لمدة تصل إلى أكثر من 2000 عام، فهي تتميز بعمرها الطويل وكفاءتها العالية.
من الجدير بالذكر أن الطاقة النووية هي إحدى أشكال الطاقة التي يتم توليدها من التفاعلات النووية، والتي تنقسم بدورها إلى نوعين هما الاندماج النووي والانشطار النووي.
كما تستخدم الطاقة النووية في توليد الكهرباء، وتستخدم أيضا في تشغيل الأقمار الصناعية ومحركات السفن والطائرات، بالإضافة إلى أنها تتميز بأنها توفر كميات كبيرة من الطاقة ومصدر صديق للبيئة.
يوجد نوعان رئيسيان من البطاريات الذرية هما:-
1- البطارية النووية الحرارية
تعمل البطارية الحرارية من خلال استخدام الحرارة المنبعثة من أي تفاعل نووي لتسخين سائل مثل الماء ثم يتحول إلى بخار يمر عبر محرك لتوليد الكهرباء، حيث يتكون قلب البطارية من مادة مشعة مثل البلوتونيوم أو اليورانيوم.
2- البطارية النووية الكيميائية
تعمل البطارية الكيميائية من خلال استخدام مفاعل نووي يولد الكهرباء بشكل مباشر، كما يتكون قلب البطارية من مادة مشعة مثل البلوتونيوم أو اليورانيوم.
عند انقسام الوقود النووي تطلق كميات هائلة من الإلكترونات التي يتم جمعها من خلال الأنود لتوليد التيار الكهربائي.
مميزات وعيوب استخدام البطارية النووية
توجد للتكنولوجيا النووية العديد من الفوائد كما أن لها بعض العيوب المرتبطة بها.
المميزات:-
من أكثر ما يميز البطارية النووية عن البطاريات التقليدية:-
- عمرها الافتراضي الطويل، حيث يمكنها العمل لفترات طويلة دون إعادة شحنها أو استبدالها.
- كفاءتها العالية، حيث يمكنها تحويل كميات كبيرة من الطاقة النووية إلى كهرباء.
- كثافة طاقتها عالية، حيث تخزن كميات كبيرة من الطاقة في حجم صغير.
- توفر طاقة مستدامة ونظيفة يمكن استخدامها في العديد من المجالات.
- من الممكن أن تساهم في الحد من انبعاثات الكربون، كما تساعد في مكافحة ظاهرة تغير المناخ.
العيوب:-
- تكلفتها عالية و ذلك بسبب استخدام المواد النووية في التصنيع.
- من الممكن أن تتسبب في التلوث الإشعاعي في حالة عدم التعامل معها بشكل صحيح.
- الحاجة إلى طرق آمنة للتخلص من النفايات المشعة الناتجة عنها.
ما الاستخدامات الحالية للبطاريات النووية؟
تستخدم البطارية النووية في العصر الحالي في العديد من التطبيقات مثل:-
1- المركبات الفضائية
يتم استخدامها في المركبات الفضائية بغرض توفير الطاقة اللازمة لرحلات الفضاء الخارجي الطويلة، حيث أنها تتميز بطاقتها العالية، حيث تخزن كميات كبيرة من الطاقة في حجم صغير.
تعتمد البطارية النووية التي تستخدم في مركبات الفضاء على مبدأ الانشطار النووي، حيث يستخدم عنصر مشع مثل البلوتونيوم أو اليورانيوم لتوليد الحرارة ثم استخدامها في توليد الكهرباء من خلال محرك حراري نووي.
تتميزات البطاريات المستخدمة في هذا المجال بالعمر الافتراضي الطويل، حيث يمكنها الاستمرار في العمل لفتؤرات طويلة بدون استبدالها، كما تتميز بالكفاءة العالية حيث يمكنها تحويل 80% تقريبا من الطاقة النووية إلى كهرباء.
من أمثلة المركبات التي تعتمد على البطاريات النووية محطات الفضاء والمركبات المستخدمة في البحث والاستكشاف.
أول من استخدم البطاريات النووية في عالم الفضاء هو الولايات المتحدة الأمريكية، وكان ذلك عام 1965، من ثم تبعتها دول أخرى مثل روسيا واليابان ودول أخرى.
2- الأجهزة الطبية
حيث تم استخدامها في بعض الأجهزة الطبية مثل القوقعة الاصطناعية وأجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة العلاج الإشعاعي وأجهزة إزالة الرجفان القلبي.
تعتمد البطارية النووية المستخدمة في هذا المجال على مبدأ الإشعاع المشتت حيث يتم استخدام السيزيوم في توليد الحرارة ومن ثم توليد الكهرباء، كما أنها تتميز بعمرها الافتراضي الطويل ووزنها الخفيف بالإضافة إلى حجمها الصغير.
3- الأنظمة النائية
يتم استخدامها في محطات الاتصال والاستشعار والإضاءة في المناطق النائية، حيث أنها توفر الطاقة اللازمة لتشغيل هذه اظلنظمة بدون صيانة أو شحن متكرر أو استبدال.
تعتمد البطاريات المستخدمة في هذا المجال على مبدأ الانشطار النووي مثل المركبات الفضائية كما أن لها نفس مميزات العمر الافتراضي والطاقة العالية.
4- الأنظمة تحت سطح البحر
تستخدم البطاريات النووية في السفن البحرية والغواصات وأنظمة الاستشعار تحت الماء، حيث توفر الطاقة اللازمة لكل منهما دون الحاجة إلى تكرار الشحن.
كما أنها تعتمد على مبدأ الانشطار النووي بنفس الطريقة المستخدمة في المركبات الفضائية والأنظمة النائية، بالإضافة أن لها نفس المميزات.
إقرأ أيضا: الاستفادة من التكنولوجيا الحديثة | حلك السحري لتحقيق أهدافك
التطبيقات المستقبلية المحتملة للبطارية النووية
ذكرت الشركة الصينية Beta Volt Technology التي قامت بتطوير بطارية نووية تعمل أكثر من 50 عاما دون الحاجة إلى شحنها، أن التطبيقات المستقبلية المحتملة لهذه التكنولوجيا متعددة.
حيث يمكن الاستفادة منها في المجال الطبي والصناعي والفضائي والذكاء الاصطناعي، بالإضافة إلى العديد من التطبيقات الأخرى فهي توفر الطاقة الكهربائية المستدامة للعديد من الأجهزة الإلكترونية.
يمكن استخدام البطاريات النووية في العديد من التطبيقات مثل:-
الطاقة النظيفة والطاقة المتنقلة
حيث يمكن استخدامها في الهواتف الذكية والأجهزة المحمولة والطائرات بدون طيار والمركبات الكهربائية مثل السيارات لتقليل الاعتماد على الوقود.
الأمن والتطبيقات العسكرية
من الممكن استخدامها في تشغيل أنظمة الرادارات والأمان والاتصالات والمراقبة الخاصة بالجيوش، بالإضافة إلى استخدام الغواصات النووية والمركبات العسكرية التي تحتاج إلى كهرباء.
التطبيقات الصناعية
حيث يمكن استخدام البطارية النووية في تشغيل أنظمة التحكم الصناعية والمعدات الثقيلة.
التحديات التي تواجه استخدام البطاريات النووية والمخاطر المرتبطة بها
قد تحتاج التكنولوجيا النووية المطورة إلى تحقيق التوازن بين الفوائد المحتملة لها والمخاطرة المرتبطة بها والتحديات التي تواجه استخدامها.
حيث أنها تحتاج إلى جهود كبيرة ومستمرة لتطويرها وتعزيز السلامة والأمان.
المخاطر:-
- التخلص من النفايات النووية حيث أنها تتطلب التخلص من هذه النفايات بشكل آمن ويشكل ذلك تحديا تقنيا واقتصاديا وبيئيا كبيرا.
- من الممكن أن ينتج عن تشغيلها مخلفات إشعاعية خطيرة تحتاج إلى معالجة وتخزين لمنع تسربها وحماية البيئة.
- حدوث بعض الحوادث التي تؤدي إلى تسرب المواد النووية أو انفجارها أثناء تشغيلها مثل ضغط الوقود أو التحكم في درجة الحرارة.
التحديات:-
- يتطلب استخدام البطارية النووية اتخاذ بعض التدابير والاحتياطات الصارمة لضمان الأمان والسلامة، خاصة عند تصميمها وتشغيلها والتعامل معها والتخلص منها، فعند حدوث أي خلل يؤدي ذلك إلى نتائج ضارة وخطيرة.
- تحتاج هذه البطاريات تكلفة عالية عند تصنيعها وتشغيلها، لذلك تعد غير جذابة مقارنة بأنواع الطاقة الأخرى.
- الحاجة إلى تطوير هندسة متقدمة لتحقيق أداء جيد وتوفير كفاءة عالية.
- تحتاج إلى معالجة النفايات الناتجة عنها بشكل آمن لتجنب تأثيراتها السلبية على الصحة العامة والبيئة.
- هناك بعض المخاوف الامنية المرتبطة بها مثل استخدامها في الإرهاب النووي وتصنيع الأسلحة النووية.
قدمنا لكم من خلال هذه المقالة بعض التفاصيل المتعلقة بالبطاريات النووية مثل الأنواع والمميزات والعيوب، بالإضافة إلى المخاطر والتحديات المرتبطة بها.
شاركنا برايك إذا نال المقال اعجابك، تعليقك معنا يسعدنا.
إنضم لكوكب المعرفة كورسات اللغة الإنجليزية
