التأثيرات البيئية للمحطات النووية

1. التأثيرات البيئية للمحطات النووية Nuclear Reactors and its Ecological Effects- Eng.Sabry Gad & Dr. Ahmed Saeed د أحمد د . أحمد سعد حسين م . صبري جاد هيئة المحطات النووية قسم الهندسة النووية- جامعة الإسكندرية

2. المحتويات •   مقدمة . • تاريخ البرنامج النووي المصري •     إحتياجات الطاقة الكهربية. •     الطاقة الكهربية النووية. • أنواع المفاعلات النووية وأنظمة الأمان فيها. • التغيرات المناخية ومستقبل الطاقة النووية •     التأثيرات البيئية للطاقة النووية. •     أهمية استخدام الطاقة النووية لمصر . •     خاتمة وتوصيات.

3. مقدمــــــــــــة • يبلغ عدد سكان العالم حوالي 6 بليون نسمة ويتزايد هذا العدد بمعدل مائة مليون نسمة سنويا وبشكل أساسي في الدول النامية ومنالمتوقع أن يتضاعف هذا المعدل في العقود الخمسة القادمة ليصل إلى تسعة بلايين نسمة. • زداد المعدل السنوي للطلب على الطاقة بـمقدار 2.3% حيث من المـتوقع منها حـوالي ألف إكسا جول في عام 2050. • إن نوعية الحياة مرتبطة بثراء المجتمع وارتفاع مستوى معيشته وحاجته لمزيد من الطاقة . • يواجه العالم محدودية المصادر التقليدية للطاقة من الوقود الاحفورى (الفحم – النفط – الغاز الطبيعي) لتلبية احتياجاته • تشكل التغيرات المناخية تحيدا في إختيارات الطاقة.

4. الطاقة النووية مصدر غير محدودة للطاقة الكهربية وهى الأقل خطرا على البيئة . • تواجه تقنيات الطاقة النووية تحديات كبيرة تشمل التخوف من التأثيرات الإشعاعية وعواقب الحوادث النووية والنفايات ومخاطر الانتشار النووي وعمليات الإرهاب النووي حيث تحظى هذه التحديات بالاهتمام الإعلامي والقلق الجماهيري . • أثبتت التقنيات الحديثة للطاقة النووية إنها أفضل وسائل توليد الكهرباء المستقبلية حيث هي الأكثر أمانا واقتصادا وسلامة للبيئة. • أثبتت الدراسات أن الطاقة النووية هي أحد البدائل المقبولة لسد الاحتياجات المستقبلية للطاقة في مصر وأيضا توفير المياه بتحلية مياه البحر.

5. تاريخ البرنامج النووي المصري عام 1955 إنشاء لجنة الطاقة الذرية. عام 1957 إنشاء مؤسسة الطاقة الذرية. عام 1961 تشغيل مفاعل الأبحاث الأول بأنشاص. عام 1962 إنشاء قسم الهندسة النووية بجامعة الإسكندرية. عام 1964 طرح مناقصة عالمية لمشروع إنشاء محطة نووية لتوليد الكهرباء وتحلية مياه البحر بسيدي كرير. عام 1966 إصدار خطاب نوايا الي الشركة الأولي في المناقصة. عام 1967 حرب يونيه وتوقف المشروع. عام 1976 إنشاء هيئة المحطات النووية لتوليد الكهرباء وإنشاء المجلس الأعلي للطاقة. عام 1977 إنشاء هيئة المواد النووية.

6. عام 1979توقف المشروع بسبب حادثة مفاعل ثري مايلز أيلد الأمريكية. عام 1980 إختيار موقع الضبعة لإنشاء محطة مصر النووية. عام 1981 صدور القرار الجمهوري بتخصيص موقع الضبعة لإقامة مشروع المحطة النووية وإقرار المجلس الأعلي للطاقة للبرنامج النووي المصري وإنشاء صندوق لدعم مشروعات الطاقة البديلة. عام 1982 طرح مناقصة عالمية لمشروع إنشاء محطة نووية لتوليد الكهرباء بالضبعة عام 1986 توقف المشروع نتيجة لحادث مفاعل تشرنوبل بالإتحاد السوفيتي (سابقا). عام 1998 تركيب وتشغيل المفاعل البحثي المصري الثاني بأنشاص. عام 2006 فتح حوار وطني لدراسة إستخدام الطاقة النووية في توليد الكهرباء وإعادة تشكيل المجلس الأعلي للطاقة برئاسة رئيس مجلس الوزراء. عام 3007 إعلان قرار مصر الإستراتيجي ببناء عدد من المفاعلات النووية لتوليد الكهرباء وتشكيل المجلس الإعلي لإستخدامات الطاقة النووية برئاسة رئيس الجمهورية. عام 2008 طرح مناقصة عالمية لإختيار بيت خبرة للإستشارات النووية.

7. احتياجات الطاقة الكهربية • ويتوقع المجلس العالمي للطاقة (WEC) أن الاستخدام العالمي للكهرباء سوف يزداد عن مستواه في عام 1990 بمقدار 50% إلى 75% عام 2020. • وقدر المجلس العالمى للطاقة الاحتياج من الكهرباء سيصل الى 20000 تيراوات ساعة عام 2020 مقارنة بمقدار 14000 تيراوات ساعة عام 1997. • يوضح الجدول رقم (1) متوسط نصيب الفرد السنوي من الكهرباء بالكيلووات ساعة في بعض دول العالم. • ويوضح الجدول رقم (2) الزيادة في انتاج الكهرباء فى العالم خلال الفترة من عام 1990 الى عام 2003. • وضح الجدول رقم (3) مقارنة بين تكلفة الطاقة الكهربية (سنت لكل كيلووات ساعة) المولدة من بعض التقنيات في أمريكا عام 2001 وكذلك معامل السعة (Capacity Factor) لهذه التقنيات .

8. جدول رقم 1 نصيب الفرد من الطاقة الكهربائية في العالم عام1995 بالكيلووات ساعة في السنة 1575* عام 2008 *

9. جدول 2 الزيادة في الكهرباء المولدة( تيراوات ساعة)

10. جدول 3‌ مقارنة لتكلفة الطاقة الكهربائية ومعامل السعة لبعض تقنيات الطاقة

11. توزيع مصادر الكهرباء المولدة غلي مستوي العالم

12. تزايد عدد سكان مصر من 64.5 مليون نسمة عام 2000 إلى حوالي73 مليون نسمة عام 2007 وبزيادة سنوية أكثر من مليون نسمة ومن المتوقع ان يصل هذا العدد إلى 108 مليون نسمة عام 2025. • تزداد الحاجة للطاقة الكهربية في مصر للوفاء بمتطلبات التنمية حيث تمتلك مجموعة من محطات توليد الكهرباء المائية والحرارية وبعض مزارع الرياح التجريبية وقد بلغت إجمالي الطاقة المولدة عام 2001/2002 حوالى 83 مليار كيلووات ساعة بزيادة قدرها 6.5% عن عام2000 /2001 ويلزم توفير 1500 ميجاوات من الكهرباء سنويا. • خلال الخطة الخمسية 2002-2007لزمت استثمارات بحوالي 128 مليار جنيه لقطاع الكهرباء لتلبية احتياجات الكهرباء وتحسين كفاءتها.

13. في يناير 2008 كان هناك 439 مفاعلا في طور التشغيل تنتج قدرة كهربية حوالي 372 جيجا وات تمثل 16% من الإنتاج العالمي للكهرباء ولا يوجد منها في قارة إفريقيا سوي مفاعلين فقط في دولة جنوب إفريقيا قدرتهما معا 1800ميجا وات. لازال 34 مفاعلا قيد الإنشاء في 12 دولة بقدرة تصل الي 28 ميجاوات. هناك 93 مفاعلا مخطط بنائها في 18 دولة بقدرة 100 ميجاوات. هناك 222 مفاعلا مقترح بنائها في 28 دولة بقدرة 193 ميجاوات تتركز في الصين وروسيا وأكرانيا وجنوب أفريقيا وأمريكا.

16. ولمزيدا من إمدادات الطاقة العالمية وخاصة للمناطق الفقيرة والمحتاجة للطاقة فان الحاجة لسياسات حكومية قوية وتعاون دولي اصبح ضروريا حيث تلزم المحاور الاستراتيجية الآتية لقطاعات الكهرباء والطاقة في دول العالم : •   مقابلة تحدى الطلب المتزايد على الطاقة . • تنمية الإمدادات الجديدة من الطاقة . • البحث عن التعددية في مجال إمداد الطاقة . •   موازنة الاعتبارات والتأثيرات البيئية . •   الحصول على مداخل ناجحة لرأس المال الاستثماري في مجال الطاقة . • الإدارة الإبداعية لقطاع الطاقة .

17. الطاقة الكهربية النووية تنقسم الطاقة النووية إلى قسمين هما الانشطار والاندماج أصبحت تقنيات الانشطار النووي تقنيات عملية منذ إنشاء أول محطة نووية لانتاج الكهرباء في الاتحاد السوفيتي سنة 1954 تنتج خمسة آلاف كيلووات ثم إنتاج الكهرباء بالطاقة النووية للشبكة الكهربية البريطانية بقدرة 180 ميجاوات عام 1956 بينما لا يزال الاندماج النووي في مراحل البحث والتطوير. تعتمد مفاعلات الطاقة النووية المستخدمة في توليد الكهرباء وانتاج الحرارة علي حدوث التفاعل الانشطاري المتسلسل لليورانيوم والبلوتونيوم ويستفاد من الحرارة بانتقالها عبر وسط تبريد لتوليد البخار اللازم لتشغيل التوربينات ومولدات الكهرباء. وتختلف هذه المفاعلات فيما بينها طبقا لمكوناتها من الوقود (FUEL)كمصدر للطاقة والمهدئ Moderator)) وهو المادة التي تبطأ سرعة النيوترونات خلال التفاعل المتسلسل للمدي اللازم لاستمرار هذا التفاعل والمبرد (COOLANT)وهو وسيلة تبريد المفاعل ونقل الحرارة منه . الطاقة الكامنة فى الوقود النووى اكبر بكثير من مثيلاتها فى الوقود الآحفورى.

24. أنواع المفاعلات النووية وأنظمة الأمان فيها

25. تأثير التغيرات المناخيه علي العالم

26. أدت الأنشطة البشرية كالاستخدام الجائر في حرق الوقود الأحفوري للحصول علي الطاقة وفي وسائل المواصلات وكذلك عمليات القضاء علي الغابات في تزايد غازات الاحتباس الحراري ورفع درجة حرارة الأرضوما يترتب عليها من عواقب على الطبيعة مثل انصهار جبال الجليد القطبي وارتفاع منسوب البحار واختلال خرائط هطول الأمطار وما يعقبها من فيضانات وانتشار موجات الجفاف في مناطق كثيرة من العالم . أوصي مؤتمر الأمم المتحدة حول البيئة والتنمية (UNCED) الذي عقد في ريوديجانيريو بالبرازيل عام 1992 بأهمية الحصول علي احتياجات الطاقة والغذاء دون التأثير علي مناخ الكرة الأرضية وكذلك تحسين وسائل جمع ونشر وتطبيق المعلومات حول مصادر الطاقة ورفع مستوي الوعي لدي الجمهور وأصحاب القرار للأخطار المحتملة للتغيرات المناخية وإيجاد آليات التصدي لهذه الأخطار.

27. عقد بروتوكول كيوتو باليابان عام 1997 والذي يدعو الدول المتقدمة لتخفيض الإنبعاثات المسببة للاحتباس الحراري بنسبة لا تقل عن 5% عن المستوي الذي كانت عليه عام 1990 وذلك بعد عامي 2008 و 2012 وقد دخلت اتفاقيته حيز النفاذ من عام 2005. يري العديد من العلماء أن بروتوكول كيوتو بداية متواضعة وأنه يفترض أن يبلغ الخفض في الإنبعاثات خلال الخمسين عاما نسبة 60% كي تبقي التغيرات المناخية ضمن الحدود المقبولة . أظهرت سجلات الرصد الجوي منذ بدء الثورة الصناعية في القرن التاسع عشر أن متوسط درجة حرارة الأرض قد ازداد ما بين 0.3 و 0.6 درجة مئوية وأن متوسط مستوي سطح البحر قد ازداد ما بين 10 و 25 سنتيمتر. أعلن في التقرير الصادر عن اللجنة الحكومية حول التغير المناخي التابعة للأمم المتحدة (UN,IPCC) والصادر في 2 فبراير 2007 أن معدلات ارتفاع درجات حرارة الأرض في تزايد مستمر وتوقع الزيادة من 1.8 و 4 درجة مئوية وقد تصل في أسوأ الأحوال الي 6.4 درجة مئوية وذلك حتى عام 2100 وذكر التقرير أن مستويات البحار في زيادة مطردة بنحو من 28 إلي 43 سنتيمتر .

29. حذر العلماء بأن إفريقيا الأقل إسهاما في تغير مناخ العالم تتحمل العبء الأكبر من هذه الظاهرة .

30. حذر التقرير الصادر عن المؤتمر الدولي عن تغير المناخ والذي عقد في العاصمة الكينية نيروبي في نوفمبر 2006 من أخطار التغيرات المناخية علي قارة إفريقيا حيث ارتفاع درجات الحرارة بمقدار نصف درجة مئوية عما كانت عليه قبل 100 عام وستكون الزيادة أعلي في بعض المناطق وخاصة في كينيا خلال العقدين القادمين ويحذر التقرير أن المناطق الجافة وشبه الجافة في شمال وغرب وشرق وأجزاء من جنوب القارة ستزداد جفافا بينما ستزداد الرطوبة في الأجزاء المدارية وبعض الأجزاء الجنوبية من القارة. وينبه التقرير من احتمال تغير خريطة هطول الأمطار ويحذر التقرير أيضا أن المناطق الساحلية المنخفضة ستواجه ارتفاع مستوي البحار مما يؤدي إلي غرقها وتلف الأراضي الزراعية فيها وذلك في دلتا النيل بمصر وموريتانيا وتونس وبنيين حيث من المتوقع أن يصل عدد المهددين بالفيضانات الساحلية في القارة إلي 80 مليون نسمة بحلول عام 2080.

35. يضيف التقرير أن التغير المناخي إجمالا يشكل تهديدا غير مسبوق للأمن الغذائي لسكان إفريقيا علاوة علي التأثيرات الصحية علي السكان من زيادة في عدد الوفيات وانتشار لبعض الأمراض كالملا ريا وغيرها من الأمراض المعدية ويحذر أيضا من الصراعات المسلحة بين السكان في دول القارة. عقد في ديسمبر 2007 مؤتمر بالي بأندونيسيا بحضور ممثلي 187 دولة لدراسة تأثيرات التغيرات المناخية وبحث التعاون في تقليل هذه التأثيرات والحد من تداعياتها وإمكانيات إستخدام مصادر الطاقة النظيفة والآمنة بيئيا. تواجه الإنسان تحديات كبري للوفاء باحتياجاته المستقبلية من الطاقة وفي نفس الوقت العمل علي خفض إنبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري وأصبح الاهتمام ضروريا بمصادر الطاقة النظيفة كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المتولدة من السدود المائية والاتجاه للطاقة النووية في توليد الكهرباء حتميا علي مستوي العالم وخاصة في الدول النامية.

36. التأثيرات البيئية للمحطات النووية • تخضع المحطات النووية لقواعد صارمة للآمان تحد من تأثيراتها البيئية حيث تلزمها أن تكون آمنة علي العاملين فيها وعلي المجتمع المحيط بها وكذلك علي البيئة. • وتتميز الطاقة المولودة من المحطات النووية عن الطاقة المولدة من المحطات التقليدية التي تحرق الوقود الاحفوري أنها لا ينبعث منها غاز ثاني أكسيد الكربون وبالتالي لا تساهم في ظاهرة الصوب الزجاجية (GHG) المسببة للاحتباس الحراري لجو الأرض. • لا يصدر عنها غازات ثاني أكسيد الكبريت أو أكاسيد النيتروجين المسببة لظاهرة الأمطار الحمضية كما لا يصدر أيضا منها أي مواد معدنية سامة مثل الرصاص والزئبق او الغازات السامة.

37. نسب انبعاثات غاز ثانى اكسيد الكربون من انتاج الكهرباء من المصادر الختلفة للطاقة

38. في عام 1997 بلغ المقدار العالمي لانبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون حسب تقديرات الجمعية العالمية للطاقة (IEA) حوالي 23 جيجا طن تنتج المواصلات حوالي 21% منها وانتاج الكهرباء 33% والصناعة وغيرها 46%. نتيجة لتبني فرنسا سياسة الاعتماد علي الطاقة النووية أمكنها خلال الفترة من عام 1982 – 1992 من خفض معدل انبعاثات هذا الغاز بنسبة 30%. يجنب إنتاج الكهرباء بالطاقة النووية البيئية في أمريكا من حوالي 5.1 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت و 4.2 مليون طن من اكاسيد النيتروجين و 175 مليون طن من الكربون سنويا بالإضافة إلى المعادن الثقيلة السامة وذلك بالرغم من اعتماد أمريكا علي الفحم وانسحابها من معاهدة كيوتو 1997 الرامية لخفض غازات الاحتباس الحراري.

39. وتعود اعتبارات الأمان غير العادية الذي حظيت بها الطاقة النووية والتي ترتكز في التصميم علي تأكيد السيطرة الكاملة والمستمرة لاحتواء أي انبعاثات إشعاعية خلال تشغيل المحطة او أثناء شحنها بالوقود وكذلك عمليات نقل الوقود. • وتشمل هذه الاعتبارات:- • الحواجز المتعددة كالوقود ونظام التبريد المغلق ووعاء المفاعل والمبني الحاوى. •  اختيار الموقع. •  الإجلاء وخطط الطوارئ. • كما تعمل المحطات النووية في ظل جوانب تنظيمية ورقابية وإجراءات للرصد والمراجعة والتحقق والتفتيش تضمن الأداء الآمن لها .

40. والمحطات النووية ليس لها تأثيرات إشعاعية علي البيئة المحيطة بها حيث لا تتعدي الجرعة الإشعاعية لها من0.001الي 0.01 ملي سيفرت في السنة.مقارنة بالجرعات الاشعاعية الطبيعيةالتى تصل الى 2.4 ملى سيفرت فى السنة .

45. حسب تقديرات وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA ) فإن الجرعة الإشعاعية السنوية التي يتلقاها شخص علي بعد 50 ميل من محطة كهربية تعمل بالفحم تبلغ 0.3 ميكرو سيفرت بينما الجرعة الإشعاعية التي يتلقاها شخص علي نفس البعد من محطة كهربية تعمل بالطاقة النووية هي 0.09ميكروسيفرت . حديثا صدر تقرير عن نفس الوكالة نبه أن أخطار الجرعة الإشعاعية لغاز الرادون المشع طبيعيا والتي يتعرض لها سكان بعض المنازل في أمريكا تبلغ 35 ضعف الجرعة الإشعاعية المحتملة من أي منشأة نووية. بالنسبة للنفايات النووية الناتجة من المحطات النووية فإنها تخضع لإجراءات صارمة تحول دون تعرض الإنسان والبيئة لأخطارها حيث أن هناك حلولا كثيرة أصبحت مقبولة لإدارة النفايات المشعة.

50. وتشير الدراسات التي تهتم بحساب المخاطر بأن الطاقة النووية آمنة والأقل عددا فى الحوادث المسببة للموت مقارنه بأي مصدر من مصادر الطاقة الأخرى كما يظهر ذلك الجدول رقم (7).