مفاعل مهدئ بالجرافيت

- يشير مصطلح "مفاعل الجرافيت" إلى هنا. للاطلاع على معلومات حول مفاعل الجرافيت في مختبر أوك ريدج الوطني، انظر مفاعل الجرافيت X-10 .
المفاعل المهدئ بالجرافيت هو مفاعل نووي يستخدم الكربون كمهدئ للنيوترونات ، مما يسمح باستخدام اليورانيوم الطبيعي كوقود نووي .
استخدم أول مفاعل نووي اصطناعي، وهو مفاعل شيكاغو بايل-1 ، الجرافيت النووي كمهدئ. وقد تورطت المفاعلات المهدئة بالجرافيت في اثنتين من أشهر الكوارث النووية: فقد ساهمت عملية تلدين الجرافيت غير المختبرة في حريق ويندسكيل (لكن الجرافيت نفسه لم يشتعل)، بينما ساهم حريق الجرافيت خلال كارثة تشيرنوبيل في انتشار المواد المشعة.
الأنواع
تم استخدام عدة أنواع من المفاعلات النووية التي يتم تهدئة الجرافيت فيها في توليد الكهرباء التجارية :
- المفاعلات المبردة بالغاز
- المفاعلات المبردة بالماء
- المفاعلات المبردة بالغاز ذات درجة الحرارة العالية (الماضي)
- المفاعلات المبردة بالغاز ذات درجة الحرارة العالية (قيد التطوير أو الإنشاء)
- مفاعل ذو طبقة حصوية
- مفاعل ذو درجة حرارة عالية جداً
- مفاعل وقود موشوري
- تجربة مفاعل درجة الحرارة العالية للغاية (UHTREX)
- آخر
مفاعلات الأبحاث
تم بناء عدد من المفاعلات البحثية أو التجريبية التي تستخدم الجرافيت كمهدئ.
تاريخ

تم بناء أول مفاعل نووي اصطناعي، وهو مفاعل شيكاغو بايل-1 ، وهو جهاز مُهدِّئ بالجرافيت ينتج طاقة تتراوح بين 0.5 و200 وات، على يد فريق بقيادة إنريكو فيرمي عام 1942. وكان بناء هذا المفاعل (المعروف باسم " المفاعل الذري ") واختباره جزءًا من مشروع مانهاتن . وقد أدى هذا العمل إلى بناء مفاعل الجرافيت X-10 في مختبر أوك ريدج الوطني ، والذي كان أول مفاعل نووي مصمم ومبني للتشغيل المستمر، وبدأ تشغيله عام 1943.
الحوادث
وقعت عدة حوادث كبرى في المفاعلات التي يتم تهدئة الجرافيت فيها، ولعل حريق ويندسكيل وكارثة تشيرنوبيل هما أشهرها.
في حريق ويندسكيل، استُخدمت عملية تلدين غير مُختبرة للجرافيت، مما ساهم في وقوع الحادث، إلا أن وقود اليورانيوم، وليس الجرافيت، هو الذي اشتعل في المفاعل. وقد وُجد أن الضرر الوحيد الذي لحق بمُهدئ الجرافيت كان محصورًا حول عناصر الوقود المشتعلة. [ 2 ] [ 3 ]
في كارثة تشيرنوبيل، كان الجرافيت عاملاً مساهماً في وقوع الحادث. فبسبب ارتفاع درجة الحرارة نتيجة نقص التبريد الكافي، بدأت قضبان الوقود بالتلف. وبعد الضغط على زر إيقاف التشغيل التلقائي (AZ5) لإيقاف المفاعل، انحشرت قضبان التحكم في منتصف قلب المفاعل، مما تسبب في حلقة مفرغة، حيث تفاعل الوقود النووي مع الجرافيت. وقد أُطلق على هذه الظاهرة اسم "الشرارة الأخيرة" للأحداث التي سبقت الانفجار. وساهم حريق الجرافيت الذي اندلع بعد الحادث الرئيسي في انتشار المواد المشعة. وأدى الارتفاع الهائل في الطاقة في تشيرنوبيل أثناء اختبار أُجري بشكل خاطئ إلى انفجار وعاء المفاعل وسلسلة من الانفجارات البخارية التي دمرت مبنى المفاعل. وبسبب تعرضه للهواء وحرارة قلب المفاعل، اشتعلت النيران في مادة الجرافيت المهدئة في قلب المفاعل، مما أدى إلى إطلاق سحابة من الغبار النووي عالي الإشعاع في الغلاف الجوي وعلى مساحة جغرافية واسعة. [ 4 ]
إضافةً إلى ذلك، تعرضت محطة سان لوران الفرنسية للطاقة النووية ومحطة فانديلوس الإسبانية للطاقة النووية - وكلاهما مفاعلات يورانيوم طبيعي مُهدَّأة بالجرافيت - لحوادث جسيمة. ومن أبرزها انصهار جزئي في قلب المفاعل في 17 أكتوبر 1969، وارتفاع مفاجئ في درجة الحرارة أثناء عملية تلدين الجرافيت في 13 مارس 1980 في سان لوران، وكلاهما صُنِّف ضمن الفئة الرابعة من مقياس INES . أما محطة فانديلوس فقد تضررت في 19 أكتوبر 1989، واعتُبرت عملية إصلاحها غير مُجدية اقتصاديًا.
مراجع
- ↑ "مفاعل اليورانيوم-الجرافيت الصناعي الروسي ADE-2 سيتحول إلى متحف" . www.neimagazine.com . تاريخ الاطلاع: 14 ديسمبر 2024 .
- ↑ "اجتماع المجموعة الاستشارية الثانية مع فريق مشروع إيقاف تشغيل مفاعل ويندسكيل رقم 1" (ملف PDF) . اللجنة الاستشارية للسلامة النووية. 29 سبتمبر 2005. NuSAC(2005)P 18. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 19 أكتوبر 2020. تاريخ الاطلاع: 26 نوفمبر 2008 .
- ↑ مارسدن، بي جيه؛ بريستون، إس دي؛ ويكهام، إيه جيه (8-10 سبتمبر 1997). "تقييم مسائل السلامة المتعلقة بالجرافيت لأوتاد الإنتاج البريطانية في ويندسكيل" . مجلة تكنولوجيا الطاقة الذرية . الوكالة الدولية للطاقة الذرية. IAEA-TECDOC—1043 . تاريخ الاطلاع: 13 نوفمبر 2010 .
- ↑ "أسئلة متكررة حول تشيرنوبيل" . الوكالة الدولية للطاقة الذرية - قسم المعلومات العامة. مايو 2005. مؤرشف من الأصل في 23 فبراير 2011. تم الاطلاع عليه في 23 مارس 2011 .
- المفاعلات المُعدَّلة بالجرافيت
- أنواع مفاعلات الطاقة النووية
