العلوم الكهربائية
تكلفة المصابيح الكهربائية الموفرة للكهرباء (C.F.L) :
قدرة المصباح (واط)10020عمر المصباح (ساعة)10001000مدة المقارنة (ساعة)1000010000عدد المصابيح101ثمن المصابيح1.560سعر التيار الكهربائي0.430.43تكلفة اللمبات1560استهلاك الكهرباء خلال فترة المقارنة43086التكاليف الكلية ( الأصلي + التشغيل ) لمدة 10000 ساعة445146
أ. الجراحة الكهربائية :
تتيح الجراحة الكهربائية سهولة قطع الأنسجة وتجلط الدم وذلك بتمريرتيار كهربائي عالي
التردد مرتفع الفولت خلال الأنسجة التي تجرى عليها الجراحةبواسطة آلة يدوية كالمشرط
الكهربائي، فقوة الكثافة في نقطة التماس تولد حرارة موضعية وتبخر للأنسجة، فمنهنا يمكن استخدامها في العديد من الإجراءات بدءا من زراعة الأعضاء وحتى الاستئصالالبسيط.
ب. آلية العمل :
· آلية القطع:
ان التيار الكهربائي ذو التردد العالي يمر عبر المسبر في النسيج الحيوي وتحت شروط معينة تؤدي الى تولد كثافة تيار عالية في رأس المسبر ويتطلب الأمر تيارات عالية التردد تزيد عن 500 kHلتحاشي تأثير فارادي للأعصاب والعضلات ولتحسين الشروط الكهربائية ( أي انتقال التيار من الأقطاب الى النسيج ) فعلى سبيل المثال اذا تم تأثير باستطاعة مقدارها 15 واط بواسطة مسمار سلكي مستقيم ذو قطر 0.25 ملم عند التردد 500 كيلوهرتز فان التطبيق المباشر للمبادئ الكهربائية على النسيج يبين ان كثافة الاستطاعة عند رأس المسبر 3.3 * 103 W/Cm3.
ان هذه الاستطاعة سوف تسبب ارتفاعا سريع لدرجة الحرارة تصل أحيانا الى 800 درجة مئوية وبالتالي فان عملية القطع في الجراحة الكهربائية تعتمد على تفجير النسيج الحيوي تبعا للغليان السريع للسائل في المنطقة المركزية حيث يجف النسيج بسبب الشرارة ثم يتبخر الماء في الخلية مما يؤدي الى انفجار الخلية و إحداث القطع ونظرا لان قطع النسيج يحدث بسرعة فان المسبر يجب أن يتحرك أيضا وذلك لإنقاص التخريب الحاصل في النسيج الحيوي وبواسطة التحكم بالمسبر فان هذا التخريب يكون على عمق 1 ملم ان هذه الجراحة الكهربائية تستخدم في الغالب للعمليات الجراحية الدماغية والطحال والمثانة والعنق والبروستات.
· آلية التخثير:
وينم التخثير وإيقاف النزيف بإحدى الطريقتين هما :
أ. التجفيف
ب. التجريف
وفي كلتا الحالتين فان حرارة النسيج في نقطة تطبيق التيار ترتفع بشكل كافي للحصول على تجفيف أو تخريب النسيج بدون تبخير النسيج حيث تكون كثافة التيار هنا أقل من كثافة تيار القطع
ويحدث التجفيف عندما يتلامس الالكترود بالنسيج بشكل جيد وتكون كثافة التيار المار عبر النسيج كافية لرفع درجة الحرارة وبالتالي تخريب البنى النسيجية علما انه لا يوجد أهمية لشكل الموجة من أجل تحديد فعالية التجفيف وينتج التجريف الفعال بموجة لها عامل أعظمي ( نسبة القيمة العظمى للجهد الى القيمة الفعالة للجهد r.m.s) وبدور قصير وفعال.
ج. أنماط العمل:
· نمط أحادي القطبية ( Monopolar) :
وتعتبر أشهر الطرق استخداما، وتقوم فكرةعملها على نقل الطاقة من قطب كهربائي يدوى مفرد، ثم يمرر التيار الكهربائي خلال جسمالمريض إلى صفيحة المريض وذلك على مسافة معينة من منطقة الجراحة،ويلاحظ أن هذه الطريقة ينتج عنها قطع وتجلط جيدان، ولكن مع الأسف على حساب مشكلات الأمان الجوهرية بالإضافة لكون القطب المفرد أو الشريحة غير ملائم بصفةعامة، أضف إلى ذلك تكلفته الباهظة.
ومن الشروط الاساسية لاستخدام هذه الطريقة ان يكون التأريض مشترك لكل من المريض وطاولة العمليات لتحقيق صورة سليمة.
الان اليكم موسوعة السفن الممتازة التى تتضمن شرح لكل اجزاء السفينة وهى بمساحة 668MB
اتمنى ان تحوذ اعجابكم
http://www.ebookee.com/Ship-Knowledg…n-_366780.html
قل دائما سبحان الله وبحمده سبحان الله العظيم
اللهم صل على محمد وعلى ال محمد كما صليت على ابراهيم وعلى ال ابراهيم وبارك على محمد وعلى ال محمد كما باركت على ابراهيم وعلى ال ابراهيم انك حميد مجيد
2-
4-
5-
6-
8-
الفكرة العلمية
توضح التجربة كيفية إستخدام الخاصية الكهرومغناطيسية فى إستحداث قوة جذب يمكن التحكم فيها عن طريق التيار الكهربي
مكونات التجربة
خطوات التجربة
أ- صل الكهرباء
ب- وإضغط على زر التشغيل ليمر التيار فى الملف
ج- تلاحظ إنجذاب الساق إلى الجرس وبعده مرة أخرى فيطرق على المطرقة ونسمع صوت الجرس
التيار – عدد لفات الملف – حجم ومادة القضيب
فى هذه التجربة يمكن التحكم فى القوة المغناطيسية عن طريق فتح وغلق الدائرة ( مرور أو عدم مرور التيار) ويمكن تفسير زيادة مغناطيسية الحديد بأن كل ذرة حديد تمثل مغناطيساً نتيجة حركة الإلكترونات وفى غياب المجال المغناطيسى تترتب المجالات المغناطيسية الناتجة من الذرات فى إتجاهات عشوائية تؤدى إلى محصلة صغيرة للمجال المغناطيسى وفى هذه الحالة لا تنجذب الساق إلي الجرس أما فى وجود المجال المغناطيسى الكهربى فإن الذرات والمجالات الناشئة عنها تترتب فى إتجاه المغناطيس وبالتإلى تنجذب الساق إلي الجرس
1- الجرس
2- وسائل قطع وتوصيل الكهرباء فى الثلاجات مثلا .
نظرية اللون الأبيض
الضوء الأبيض يحوي على ألوان الطيف و إن الأجسام التي تظهر ملونة فهي في الحقيقة تمتص جزء من موجة الضوء و تقوم بعكس الأخر الذي يعبر عن لون الجسم
مثال :
المادة التي تمتص اللون البنفسجي تظهر بلون أصفر إلى أصفر مخضر
مبدأ عمل جهاز السبيكترو :
مِقْيَاسُ الطّيْف أو السبكترومتر وهو آلة تنشر الضوء إلى ألوان الطيف وتعرضه للدراسة.
فذرات وجزيئات كل المواد تبث الضوء عندما تسخن في درجات حرارة عالية. ويختلف النمطالضوئي الذي تبثه كل مادة. وهكذا فإن الخبراء يمكنهم التعرف على المادة أو تحديدتركيبها الكيميائي بتحليل طيفها.
المخطط الصندوقي لجهاز السبيكترو :
المنبع الضوئي :
يزودنا بالطاقة الضوئية اللازمة لاستعمالها في الجهاز و للحصول على منبع ضوئي يمكن استعمال الاجسام الصلبة التي تعطي بتسخينها اشعاعات ضوئية كما يمكن استخدام شحانت كهربائية تمرر داخل غازات مناسبة.
· الاجسام الصلبة : توضع ضمن حبابة زجاجية مفرغة او تحوي على غازات معينة و هي غالبا من التنغستين
· شحنات كهربائية داخل غازات مناسبة : مثل المصابيح التي تحتوي على الهالوجين و تعطي طيفا في المجال المرئي و فوق البنفسجي.
شروط منبع الاشعاع المستخدم في جهاز السبيكتروفوتوميتر:
1. يجب ان يعطي بشك مثالي خرج ثابت و منتظم من الاشعاع ضمن مجال طيفي واسع و هذا يتطلب تغذية منتظمة وثابتة من وحدات التغذية
2. يجب ان تكون الاشارة الصادرة في معظم الحالات على شكل اشعاع مستمر في المنطقة المدروسة
3. يجب ان يصدر منبع الاشعاع اشارة قابلة للقياس.
طريقة عمل المنبع:
تقوم اللمبة بارسال اشعاع يركز هذا الاشعاع في محرق العدسة
فتخرج الاشعة متوازية و هذه الاشعة المتوازية نمررها ضمن انبوب اسود نضع عدسة اخرى فتخرج من المحرق على الموشور.
وبالتالي يخرج لدينا طيف مرئي و أشعة تحت حمراء و فوق بنفسجي و لكننا نريد فقط الضوء المرئي لذلك نستعمل شق ميكانيكي بحيث نحصل على الضوء المرئي بالكمية المطلوبة .
ثم يخرج الضوء الى الخلية الضوئية ثم الى المكبر فالخرج.
ناخب طول الموجة :
1. القديمة : عرض حزمة التمرير لها ( 50 nm ) و تعمل على مبدء إمتصاص الطاقة و عكس الحزمة
2. التداخل IF :هي عبارة عن سطوح عاكسة متوضعة بالقرب من بعضها و يفصل بينها طبقة عازلة تمتص الإشارة الضوئية و تعطي على خرجها إشارة ضوئية شبه احادية الطيف
3. المونوكرموميتر : تستخدم موشور أو عدة مواشير حيث تمتص الضوء و ترسل إشارة أحادية الطيف على خرجها و تكون هناك إزاحة بين المستقبلة و المرسلة و تزود بشبكة إنعراج تسمح بمرور
حزمة ضيقة و محددة في حال إستخدام
موشور احادي عرض حزمة
التمرير ( 4 nm ) أما عدة مواشير
( 0.5 nm (
الحساسات الضوئية :
1. الخلايا الضوئية :
يستخدم غالباً خلايا من ثلاث طبقات
أ. الشفافة العلوية
ب. الحساسة
ت. الناقلة
تعمل على الشكل التالي عندما يسقط الضوء على الخلية فإنه ينفذ أولاً من الطبقة الشفافة ليسقط على الحساسة التي تستقبل هذه الفوتونات فتثار و تصدر إلكترونات هذه الإلكترونات تستقبل من الطبقة الناقلة و تمرر هذا التيار إلى الدارات الخاصة من أجل قياسة لأنه يتناسب و كمية الضوء الساقط
إن إستجابتها ترددية بالنسبة للضوء الساقط و هي غير خطية و حساسيتها قليلة لذلك استعيض عنها بامضاعفات الضوءية
2. المضاعفات الضوئية :
يتألف من أنبوب مفرغ من الهواء و يحوي على مجموعة مصاعد14 و مهبط مطلي بمادة حساسة للضو حيث أنها تصدر إلكترونات عندما تسقط عليها فوتونات الضوء
إن فرق الكمون بين المصعد الأول و المهبط ( 100 v ) و نفسة بين المصعد الثاني و الأول
الإلكترونات الصادرة عن المهبط تستقبل من المصعد الأول
و بإصطدامها به فإنها تحرر المزيد من الإلكترونات التي تستقبل با المصعد التالي و تتكرر العملي على عدد المصاعد فتنتج إشارة تتناسب مع الضوء الهابط على المهبط
تتميز بخطيتها و حساسيتها العالية للضوء لذلك يجب أن توضع في ظلام دامس
طريقة عمل الجهاز:
يُحفظ مقياس الطيف النموذجي في وعاء يحجب الضوء الذي لا تُرغب دراسته. ويدخل الضوءعن طريق فتحة دخول ضيقة ويمر عبر عدسة متسامتة أو عدسة تسديد. وتحول هذه العدسةالضوء إلى حزمة من الأشعة الضوئية المتوازية. ويمر الضوء المتوازي بعد ذلك من خلالمنشور حيث يتم تفريقه إلى ألوان الطيف. وتركز عدسة أخرى الضوء في فتحة الخروج. ولايمكن لأكثر من لون واحد للضوء المرور عبر هذه الفتحة في وقت واحد. ولهذا فإنالموشور يجب أن يدار لجلب مزيد من الألوان لتخرج من الفتحة حتى يتم فحصألوان الطيف بأكملها. ويسجل مقياس دائري زاوية المنشور الذي يمكن بوساطته تحديد طولموجة الضوء.
مخطط دارة المحلل الطيفي للضوء ( ثنائي الحزمة الضوئية ):
عدسات
تجميع
عينة
مرجعية
عدسات تجميع
عدسات تجميع
لاقط ضوئي
بالنسبة للمقاييس الضوئية ثنائية الحزمة عن طريق تجزئة الحزمة الضوئية الخارجة عن المنبع الى قسمين :
· القسم الاول يوجه الى العينة المرجعية
· القسم الثاني يوجه الى عينة التجربة
وذلك لمقارنة الاشارة الضوئية الناتجة عن قسم عينة التجربة بالنســـــــــبة لاشــــــــــــارة مرجعية و تستخدم غالبا في قياس نسبة تركيز المادة المراد معايرتها بالتجربة. و من المفروض ان تكون العينة المرجعية مماثلة فـــــي التركيب لعينة التجربة باستثناء المادة المراد معايرتها و لمعرفة تركيز عينة مجهولة يجب اجراء القياس على عينة مماثلة تماما و معلومة التركيز.
و بمقارنة الجهود الناتجة على مخارج دارات الاستقبال بين عينة التجربة المجهولة و العينة المعلومة التركيز و يتم حساب قيمة تركيز العينة المجهولة .
لا يخلو أي جهاز إلكتروني في وقتنا الحاضر من دوائر رقمية IC فأصبح من الضروري معرفة النظريات الأساسية للإلكترونيات الرقمية .
تنقسم الدوائر الإلكترونية إلى قسمين : الدوائر الرقمية digital circuits و الدوائر التماثلية Analog circuits .
الدوائر الرقمية لا بد من وجود IC فيها .
الدوائر التماثلية لا يوجد فيها IC .
البوابات المنطقية :Logic Gates: circuits that take one or more input signals and send out a single outputsignal
حسب التعريف فهي دوائر كهربية تستقبل مدخل واحد أو أكثر، وتخرج مخرج واحد فقط.
وهي تتعامل مع درجتين من الفولت ( كخرج و دخل ) , أحدها (High) و الأخر (Low) , أو (1) والأخر (0) .
تتواجد هذه البوابات داخل دوائر متكاملة ( IC ) تحتوى الواحدة منها على العديد من البوابات.
وهذه البوابات يكون لها دخل واحد أو أكثر بينما يكون لها خرج واحد.
. وأهم سبع بوّابات في عالم الكهرباء:
NOT, AND, NAND, OR, NOR, EX-OR and EX-NOR
وهنا شرح مبدأ عمل كل بوابة:_
1. بوابة NOT المنطقية:
ال inverter وفي بعض الاحيان نطلق عليه بوابة NOT . وهذه البوابة تحتوي على مدخل واحد فقط
ويكون المخرج دائما عكس المدخل . مثلا عندما يكون المدخل 1 “true” يكون المخرج 0 ” false” وهكذا.
2.البوابة المنطقية (AND):
هذه البوابة تعنى وجود شرطين لا بد من تحقيقهما معًا.. حيث انه اذا كان لدينا 0 فانه يسمى” false” والرقم 1 يعطي “true” ويكون المخرج “true” اي 1 عندما يكون كلا المدخلين 1 وغير ذلك فانه صفر.
3.البوابة المنطقية (OR)
وهذه البوابة تعنى وجود شرطين يكفى تحقق شرط منهما. مثلا اذا كان المخرج 1 “true” فانه يكون اما احد المداخل او كلاهما 1 اي “true”. اما اذا كان كلا المدخلين 0 “false” فانه في هذه الحالة يكون المخرج هو 0 “false” .
4. البوابة المنطقية (NAND):
هي تجميع للبوابتين المنطقيتين “و” و” لا” (AND & NOT ). اي انها بوابة AND متبوعة ببوابة NOT .
اذا كان المخرج 0 “false” فانه في هذه الحالة يجب ان يكون كلا المدخلين 1 “true” والا فان المخرج سيكون 1 “true” .
5. البوابة المنطقية (NOR) :
هي تجميع للبوابة المنطقية “او” و”لا” (NOT ,OR ) أى أننا ندخل الداخل علي البوابة المنطقية “او” (OR gate) ثم ندخل الخارج منها علي “لا” (NOT gate). المخرج يكون 1 “true” اذا كان كلا المدخلين 0 false” والا فانه غير ذلك يكون المخرج 0 “false”.
6. البوابة المنطقية ( XOR )
وتعمل هذه البوابة على مبدأ “either/or.” فالمخرج يكون 1 “true” اذا كان فقط احد المداخل 1 “true” وليس كلا المدخلين. ويكون المخرج 0 “false” اذا كان كلا المدخلين 0 “false” او كلاهما 1 “true” .
7. البوابة المنطقية ( XNOR)
وهي عبارة عن تجميع لبوابة XOR متبوعة ببوابة AND اي inverter . وفي هذه الحالة يكون المخرج 1 “true” اذا كان المدخلين متشابهين . ويكون المخرج 0 “false” اذا كانت المداخل مختلفة .
وهنا ملخص للبوابات السبعة مع جدول التحقق لكل بوابة يظهر فيه مبدأ عمل البوابات….
ما هو اليورانيوم الناضب؟
لا يمكن فهم هذه المادة دون فهم أصلها، وهو اليورانيوم الطبيعي الذي يوجد بصفة دائمة وبشكل طبيعي في جميع أشكال الطبيعة من أرض وصخور وبحار ومحيطات، كما يوجد حوالي 90 مايكروجرامًا من اليورانيوم في جسم الإنسان مصدره مياه الشرب والطعام والهواء.. 66% من هذا اليورانيوم يتواجد بالهيكل العظمي، و16% بالكبد، و8% بالكليتين، و10% في باقي أجزاء الجسم.
يتكون اليورانيوم الطبيعي من خليط من ثلاثة نظائر مشعة من اليورانيوم بنسب متفاوتة هي: يورانيوم 238 بنسبة 99.27% (حسب الكتلة)، ويورانيوم 235 بنسبة 0.72%، ويورانيوم 234 بنسبة 0.0054%.
إنتاج واستخدام اليورانيوم الناضب
يستخدم اليورانيوم في محطات الطاقة النووية، والتي تحتاج إلى تخصيب اليورانيوم لتكون نسبة اليورانيوم 235,3% بدلا من 0.72%. ويسمى اليورانيوم المتبقي بعد إزالة الجزء المخصب باليورانيوم الناضب.
يتكون اليورانيوم الناضب من 99.8% يورانيوم 238 , 0.2% يورانيوم 235, 0.0006% يورانيوم 234 . نسبة الإشعاع الصادر من اليورانيوم الناضب هو 60% منها في اليورانيوم الطبيعي.
ينتج اليورانيوم الناضب أيضا عن إعادة تكرير نفايات الوقود النووي، والتي ينتج عنها إضافة يورانيوم 236 في اليورانيوم الناضب، بالإضافة إلى آثار من البلوتونيوم والأمريسيوم والنبتونيوم والتكنيتيوم -99.
زيادة نسبة الإشعاع حسب التقرير بسبب وجود هذه العناصر في اليورانيوم الناضب أقل من 1%. وهذه النسبة ليست لها دلالة واضحة بالنسبة للسمّيّة الكيميائية والإشعاعية لها.. هذا اليورانيوم الناضب هو الذي يستخدم بسبب كثافته العالية، والذي يزيد على كثافة الرصاص مرتين في الأسلحة المصنّعة لاختراق المدرعات، كما يستخدم في صناعة المدرعات نفسها.
تنطلق الطلقات المضادة للمدرعات المدججة باليورانيوم الناضب من إحدى الطائرات بسرعة 3900 طلقة في الدقيقة، والقصف العادي يستمر لمدة ثانيتين أو ثلاثة، وينتج عنه إطلاق ما بين 120- 195 طلقة، (لقد تم إطلاق 30000 طلقة في كوسوفا على حد قول المسئولين في حلف ناتو). هذه الطلقات تغطي مساحة 500 متر مربع تقريبا، وعادة لا تصل سوى 10% من الطلقات إلى الهدف المطلوب.
الطلقات التي لا تضرب أهدافا مدرعة أو لا تصل إلى هدفها؛ عادة ما تظل على حالها، وقد تخترق الأرض إلى مسافة 2-3 أمتار.. أما الطلقات التي تقصف المدرعات؛ فيتحول ما قد يصل إلى 70% من الطلقة إلى رذاذ، ثم تشتعل دقائق اليورانيوم الناضب، هذه الدقائق أقل من 5 مايكرومترات في الحجم، وتنتشر في الجو حسب اتجاه الرياح.
غبار اليورانيوم الناضب أسود اللون، ويعرف الهدف الذي تم قصفه باليورانيوم الناضب بالغبار الأسود المنتشر عليه وحوله، يقول تقرير برنامج البيئة التابع للأمم المتحدة: إن هذا الغبار ينتشر في البيئة تاركًا أثره في الماء والهواء، إلا أنه لا يصيب إلا مساحة 100 متر حول الهدف المقصوف.
الآثار الصحية لليورانيوم الناضب
يتم التعرض لليورانيوم الناضب عن طريق الاستنشاق، أو عن طريق الطعام، أو الماء الملوث، أو عن طريق تعرض الجروح السطحية على الجلد لشيء ملوث، يمتص الجسم أقل من 5% من اليورانيوم الناضب الداخل إليه؛ حيث يتم إخراج الباقي مع البراز، أما عن الجزء الذي يتم امتصاصه فعلا فيتم تنقية الدم من 67% منه عن طريق الكلى في خلال 24 ساعة من الدخول إلى الجسم..
الآثار الصحية الناجمة عن التعرض لليورانيوم الناضب تختلف حسب درجة التعرض، وتكون بسبب التسمم الإشعاعي أو التسمم الكيميائي، وتؤثر بشكل أكبر على الرئتين والكليتين؛ حيث بإمكانه التسبب في السرطان، وإحداث قصور وظيفي في بعض أعضاء الجسم.. فدقائق اليورانيوم المستنشقة مثلا، والتي يتراوح حجمها ما بين 1-10 مايكروجرامات، تحتجز داخل الرئة لتتسبب في حدوث سرطان الرئة في حالة التعرض لكمية كبيرة منه لمدة زمنية طويلة.
ان فكرة عمل المولد الكهربي لتوليد الطاقة الكهربية من خلال فهم العلاقة بين المجال المغناطيسي والتيار الكهربي المار في سلك، ووجدنا ان التيار الكهربي يتولد عند دوران ملف من سلك معدني في مجال مغناطيسي قوي وتسمى الملفات التي تدور في المجال المغناطيسي لتوليد التيار الكهربي بالتوربينات، وتكمن المشكلة في ايجاد الطاقة اللازمة لتدوير التوربينات بصورة مستمرة فمثلا يمكن استخدام النفط او الفحم للحصول عى الطاقة الحرارية الكافية لتحويل الماء إلى بخار تحت ضغط عالى عندما يمر هذا البخار على التوربينات يجعلها تدور بسرعة تدفق بخار الماء، كما يمكن استخدام مصادر طبيعية والتي تعرف باسم الطاقة المتجددة مثل استخدام المساقط المائية والشلالات والمراوح الهوائية للحصول على الطاقة اللازمة لتدوير التوربينات. ومن ضمن الوسائل التي اخترعها الانسان لتوفير الطاقة لتدوير التوربيانات استخدام الطاقة النووية، ويصل نسبة محطات توليد الطاقة الكهربية التي تعمل بالطاقة النووية في العالم حوالي 17%، ففي فرنسا مثلا تعتمد بنسبة 75% على المحطات النووية لتوليد الطاقة الكهربية. بينما في الولايات المتحدة الامريكية فإنها تعتمد على المحطات النووية بنسبة لا تزيد عن 15% ويصل عدد المحطات النووية في العالم حسب احصائيات الوكالة الدولية للطاقة الذرية إلى 400 محطة نووية منها 100 في الولايات المتحدة.
تستخدم الطاقة النووية في توليد الحرارة اللازمة من خلال التفاعلات الانشطارية لنواة اليورانيوم المشع وتستخدم هذه الحرارة في تحويل الماء إلى بخار يوجه لتحريك التوربينات التي تحرك ملفات كبيرة في مجال مغناطيسي فتعمل على توليد الطاقة الكهربية.
هل تسائلت عزيزي القارئ كيف يمكن الحصول على الطاقة الكهربية من محطات الطاقة النووية وكيف تعمل هذه المحطات للحصول على الطاقة الكهربية بالرغم من اننا نعرف تماما ان الطاقة النووية استخدمت للتدمير الشامل نتيجة لقوة الانفجار الهائلة التي تحدثها من خلال القنابل النووية ولكن في المقابل يمكن تسخير هذه الطاقة الهائلة من أجل الاستخدامات السلمية والحصول على الطاقة الكهربية التي هي عصب الحياة.
في هذا المقال من كيف تعمل الأشياء سوف نقوم بشرح تفصيلي بسيط لفكرة عمل محطات الطاقة النووية على ان تكون عزيزي القارئ قد اطلعت على المقالين السابقين بعنوان كيف يعمل المولد الكهربي الدينامو، وكيف تصدر الاشعاعات النووية.
اساسيات هامة
ماذا تعرف عن اليورانيوم؟
تحدث عملية امتصاص النوترونات والانشطار النووية لليورانيوم-235 بسرعة كبيرة جداً حيث لا تستغرق هذه العملية اكثر من بيكوثانية أي (1×10-12) ثانية. وخلال فترة زمنية صغيرة جداً نحصل على طاقة هائلة تنطلق في صورة حرارة واشعاعات جاما ولعلك تتساءل عزيزي القارئ من اين اتت هذه الطاقة الهائلة؟ ان الاجابة عن هذا يجعلنا نذكر قانون تكافؤ الطاقة والكتلة لاينشتين وهو ان الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء وبالتالي اي كتلة صغيرة نضربها في مربع سرعة الضوء يؤدي الى طاقة هائلة ويكتب قانون تكافؤ الطاقة والكتلة
والكتلة m التي تتحول الى طاقة في الانشطار النووي لليورانيوم-235 تأتي من ان كتلة النواة الام اكبر من كتلة نواة الذرتين المنشطرتين وبالتالي فرق الكتلة هذا هو مصدر الطافة الهائلة التي تتولد عن الانشطار النووي لليورانيوم-235 والتي تقدر بحوالي 200 مليون الكترون فولت من طاقة تتحرر من كل ذرة يورانيوم-235 وتخيل كم عدد الذرات التي تكون في قطعة من اليورانيوم بحكم كرة تنس ولتصور كم الطاقة الهائل المتحرر من انشطارات في ذرات اليورانيوم في هذا الحجم الصغير فغنه يعادل انفجار 20 مليون لتر من الوقود.
واليورانيوم المستخدم في المفاعل النووي المستخدم للحصول على الطاقة الكهربية مطعم بنسبة لا تزيد عن 3% بذرات اليورانيوم-235 وبالمناسبة اليورانيوم المستخدم في القنبلة النووية يحتوي على نسبة لا تقل عن 90% من اليورانيوم-235.
داخل المفاعل النووي
حزمة من اليورانيوم المرصوص وبداخله فتحات لادخال مادة التحكم في التفاعلات الانشطارية
تركيب المفاعل النووي
الفكرة الفيزيائية لعمل المفاعل النووي هي واحدة في كل المفاعلات ولكن هناك نظامين مختلفين للتبريد حيث في النظام الاول يستخدم الماء المضغوط الذي يمكن ان ترتفع درجة حرارته إلى مئات الدرجات المئوية قبل ان يتحول الى بخار ويستخدم الماء المضغوطكمصدر للحرارة لتحويل الماء إلى بخار في دائرة ثانوية أخرى منفصلة عن دائرة التبريد بينما في الانواع الاخرى من المفاعلات يتم ماء التبريد الذي ارتفعت درجة حرارته وتحول إلى بخار مباشرة لتحريك التوربينات وهنا تكون دائرة رئيسية واحدة كما هو موضح في المخططات التفصيلة التالية:
في الجزء الايسر من مخطط المفاعل النووي نلاحظ الماء المضغوط الذي يستخدم في تبريد اليورانيوم والحرارة الناتج والتي يمتصها الماء المضغوط يفقدها لتحويل الماء إلى بخار يستخدم في تحريك التوربينات وتوليد الحركة المطلوبة لتوليد الطاقة الكهربية. لاحظ ان دائرة التبريد تختلف عن دائرة البخار.
لمشاهدة الصورة بالحركة
اضغط هنا
لمشاهدة الصورة بالحركة
اضغط هنا
ما هي مخاطر التي من الممكن ان تنجم عن خلل في المفاعلات النووية؟
إن استخدام المفاعلات النووية لتوليد الطاقة الكهربية تعتبر ميزة كبيرة عن استخدام الفحم لتوليد الحرارة اللازمة الطاقة الكهربية لان الغازات الناتجة عن الاحتراق مثل غازات الكربون والكبريت وغيره من الغازات الناتجة هي غازات سامة وملوثة للبئية وتنتج بكميات كبيرة بالمقارنة بالعادم الناتج عن المفاعلات النووية، وبالرغم من كل هذا الا ان اي خلل قد يحدث في المفاعل النووي قد يسبب كارثة بشرية لا يحمد عقباها مثل كارثة تشورنوبل التي نتج عنها الاف الاطنان من المواد المشعة التي تسربت الى الجو، كما ان الوقود الناتج من المفاعل النووي يعتبر مواد خطرة ويستمر تأثيرها لالاف السنين ولا يمكن التخلص منها بسهولة، كما ان نقل الوقود النووي يعتبر عملية خطرة بالرغم انه لم تحدث اي مشاكل تذكر. ولهذه المخاطر لم يتم الاعتماد على توليد الطاقة الكهربية بواسطة الطاقة النووية بنسبة كبيرة وكما ذكرنا في بداية هذا المقال فإن الاعتماد على الحصول على الكهرباء من الطاقة النووية لم يتجاوز 17%
الموضوع منقول عن موقع تعليم الفيزياء الميكانيكية والكهربائية
تمكنت أول طائرة تعمل بالطاقة الشمسية في العالم بوزن سيارة صغيرة، وتطير بجناحين يشبهان جناحي طائرة السوبر جامبو من إتمام رحلة طيرانها التجريبية عبر مسافة قصيرة بين نقطتين
وتم تثبيت خلايا شمسية على جناحي الطائرة تزود أربعة محركات بما يلزمها من طاقة، وقد استجابت الطائرة عند إقلاعها لما تستجيب له الطائرات العادية من قواعد الطيران المنضبطة
وكان فريق العمل بدأ بإجراء اختبارات للطائرة منذ كانون الأول الماضي، ضمن شروط ألا ترتفع الطائرة عن الأرض أكثر من 60 سنتيمترا، وألا تتحرك أكثر من 300 متر
هذا وستجرى تجربة أخرى لرحلة ليلية في وقت لاحق من العام الجاري، ومن ثم سيتم بناء طائرة جديدة بناءا على نتائج هذه التجارب
وأوضح فريق العمل أنه “مع طائرة بمثل هذا الحجم الكبير والوزن الخفيف ولم تقم برحلة طيران من قبل فإن أداء الطائرة يظل في طور الاستكشاف ”
وعمل الفريق على المشروع طيلة السنوات السبع الماضية، والتي انتهت بنجاح كما قال شهود عيان الذين أكدوا يسر وسلاسة عملية الإقلاع والهبوط على حد سواء
ومن المقرر أن تقلع الطائرة في رحلتها المنتظرة حول العالم في عام 2022 بعد أن يقوم قائدا الطائرة برحلة عبر المحيط الأطلسي أولا
