اليورانيوم: الدليل العلمي الشامل لخصائصه، أنواعه، ورحلة تخصيبه

اليورانيوم عنصر كيميائي مشع يحمل العدد الذري 92، وهو أثقل العناصر الموجودة طبيعياً في القشرة الأرضية بكميات ملموسة. اكتُشف عام 1789 على يد الكيميائي الألماني مارتن هاينريش كلابروت. يمتلك ثلاثة نظائر طبيعية أبرزها اليورانيوم 238 واليورانيوم 235، ويُستخدم وقوداً أساسياً في المفاعلات النووية لتوليد نحو 10% من كهرباء العالم.

هل سمعت يوماً خبراً عن تخصيب اليورانيوم أو صفقة وقود نووي فشعرت بمزيج من الفضول والقلق معاً؟ لست وحدك في ذلك. كثيرون يسمعون هذا الاسم فيتبادر إلى أذهانهم شبح القنابل النووية فقط، بينما الحقيقة أعقد وأجمل بكثير. في هذا المقال ستفهم تحديداً ما هذا العنصر، ولماذا يتصارع عليه العالم، وكيف تقرأ أخبار الطاقة النووية والسياسة الدولية بعين أكثر دقة ووعياً، بعيداً عن التهويل أو التبسيط المخل.

تخيل أن طالباً جامعياً اسمه فهد يتابع نشرة الأخبار في الرياض، فيسمع عبارة “رفع نسبة تخصيب اليورانيوم إلى 60%”. يلتفت إلى صديقه ويسأل: “هل يعني ذلك أنهم يصنعون قنبلة؟”. صديقه يهز كتفيه دون إجابة واضحة. الحقيقة أن فهم الفرق بين درجات التخصيب المختلفة — المنخفض للطاقة السلمية والعالي للأغراض العسكرية — يحسم هذا السؤال تماماً. وبعد قراءة هذا المقال، سيستطيع فهد أن يشرح لصديقه الفرق في دقيقة واحدة، ويقرأ أي خبر نووي بثقة المطّلع لا بقلق المتفرج.

ما هو اليورانيوم وما الذي يميزه عن بقية العناصر؟

الخصائص الكيميائية والفيزيائية

لنبدأ من البطاقة التعريفية لهذا العنصر الكيميائي الاستثنائي. اليورانيوم معدن ثقيل فضي اللون يميل إلى الرمادي، وحين تمسك قطعة منه — لو أُتيحت لك الفرصة في مختبر متخصص — ستشعر بثقلها المدهش؛ إذ تبلغ كثافته نحو 19.1 غرام لكل سنتيمتر مكعب، أي أنه أثقل من الرصاص بنحو 70%. العدد الذري له هو 92، ما يعني أن نواة كل ذرة منه تحتضن 92 بروتوناً. كتلته الذرية تقارب 238.03 وحدة كتل ذرية، ونقطة انصهاره تبلغ 1132 درجة مئوية تقريباً.

من ناحية كيميائية، اليورانيوم ينتمي إلى مجموعة الأكتينيدات (Actinides)، وهو نشط كيميائياً بشكل ملحوظ. يتفاعل ببطء مع الأكسجين في الهواء مكوّناً طبقة أكسيد داكنة على سطحه، تماماً كما يصدأ الحديد لكن بآلية مختلفة. وبالمقابل، يذوب بسهولة في الأحماض المعدنية كحمض النيتريك. لكن ما يجعله فريداً حقاً ليس كيمياؤه السطحية، بل ما يحدث في أعماق نواته — وهذا ما سنكتشفه معاً.

لماذا يحتل موقعاً مميزاً في الجدول الدوري؟

انظر إلى الجدول الدوري وابحث عن الصف السفلي المنفصل — ذلك الشريط الذي يبدو وكأنه “ملحق” أُضيف أسفل الجدول الرئيس. هناك تقبع سلسلة الأكتينيدات، واليورانيوم يتربع فيها بالعدد الذري 92. ما يميزه أنه أثقل عنصر يمكنك العثور عليه بكميات معتبرة في صخور الأرض دون أن يكون من صنع الإنسان. كل عنصر أثقل منه — مثل البلوتونيوم (Plutonium) أو الكاليفورنيوم (Californium) — لا يتواجد طبيعياً إلا بكميات ضئيلة جداً أو يُصنَع في المفاعلات والمسرعات.

هذا وقد منحته هذه الخاصية لقباً غير رسمي بين الفيزيائيين: “بوابة العناصر فوق الطبيعية” (Gateway to Transuranics). فهو الحد الفاصل بين ما صنعته الطبيعة وما يصنعه الإنسان في المختبر.

حقيقة علمية: كثافة اليورانيوم المرتفعة تجعل مكعباً منه بحجم علبة مشروبات غازية يزن نحو 20 كيلوغراماً — أي كأنك تحمل حقيبة سفر مليئة بالكتب في يد واحدة!

اقرأ أيضاً:

• الكربون: ما الذي يجعله العنصر الأكثر تميزاً في الجدول الدوري؟
• الهيليوم: ما هو وما خصائصه ونظائره ولماذا لا يتفاعل مع بقية العناصر

من الذي اكتشف اليورانيوم وكيف حصل ذلك؟

كيف أعطى كلابروت العنصر اسمه؟

القصة تبدأ عام 1789 في برلين، حين كان الكيميائي الألماني مارتن هاينريش كلابروت (Martin Heinrich Klaproth) يفحص عينات من معدن البتشبلند (Pitchblende) — وهو خام أسود لامع كان يُستخدم في صناعة الزجاج الملون. لقد لاحظ كلابروت أن هذا المعدن يحتوي على مادة لم يتعرف عليها أحد من قبل. بعد سلسلة من التجارب الكيميائية الدقيقة، نجح في عزل أكسيد هذا العنصر الجديد.

قرر كلابروت تسمية اكتشافه تيمناً بكوكب أورانوس (Uranus) الذي كان قد اكتُشف قبل ثماني سنوات فقط على يد الفلكي ويليام هيرشل. لكن هل تعلم أن كلابروت لم يكن قد عزل المعدن النقي فعلاً؟ ما حصل عليه كان أكسيد اليورانيوم. ولم يتمكن أحد من الحصول على اليورانيوم المعدني الصافي إلا بعد نحو 52 عاماً، حين نجح الكيميائي الفرنسي أوجين بيليغو (Eugène Péligot) في ذلك عام 1841.

اقرأ أيضاً: أنطوان لافوازييه: مؤسس الكيمياء الحديثة

ما علاقة هنري بيكريل بالنشاط الإشعاعي؟

لعقود طويلة بعد اكتشافه، ظل اليورانيوم عنصراً “هادئاً” في نظر العلماء — مجرد فضول كيميائي. لكن كل شيء تغير عام 1896 حين قام الفيزيائي الفرنسي هنري بيكريل (Henri Becquerel) بتجربة غيرت مسار العلم.

كان بيكريل يدرس الفوسفورية — أي توهج بعض المواد بعد تعرضها لضوء الشمس — وقرر اختبار أملاح اليورانيوم. وضع بلورة من كبريتات يورانيل البوتاسيوم فوق لوح فوتوغرافي ملفوف بورق أسود، وتركها في الدرج لأن الطقس كان ملبداً بالغيوم. حين طوّر اللوح الفوتوغرافي لاحقاً، وجد عليه صورة ظل واضحة للبلورة — رغم أنها لم تتعرض لأي ضوء شمس! هذا يعني أن المادة نفسها تُصدر إشعاعاً من تلقاء ذاتها.

كانت تلك لحظة ميلاد علم النشاط الإشعاعي (Radioactivity). وفيما بعد، تابعت ماري كوري (Marie Curie) وزوجها بيير هذا الخيط لاكتشاف عنصري البولونيوم والراديوم. لقد فتح اليورانيوم باباً لم يكن أحد يتخيل وجوده — باباً نحو فهم بنية الذرة نفسها.

ومضة معرفية: حصل بيكريل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1903 مناصفة مع ماري وبيير كوري، تقديراً لأبحاثهم في النشاط الإشعاعي الذي بدأ كله من تجربة “فاشلة” على ملح يورانيوم في يوم ملبد بالغيوم.

---

هنا نصل إلى نقطة يخطئ فيها كثيرون، وأريدك أن تفهمها جيداً لأنها تغير نظرتك تماماً. الخطأ الشائع هو الاعتقاد بأن اليورانيوم “خطير” لمجرد أنه مشع. الحقيقة أن خطورته تعتمد على نوعين مختلفين تماماً من التهديد: التسمم الكيميائي والتعرض الإشعاعي، وكلاهما يعمل بآلية مختلفة ويتطلب وقاية مختلفة.

من الناحية الكيميائية، اليورانيوم الطبيعي — وخاصة اليورانيوم 238 — معدن ثقيل سام كالرصاص والزئبق. إذا دخل جسمك عبر الاستنشاق أو الابتلاع، فإنه يتراكم في الكلى ويسبب تلفاً أنبوبياً كلوياً (Renal Tubular Damage). على النقيض من ذلك، خطورته الإشعاعية منخفضة نسبياً في حالته الطبيعية لأنه يُصدر جسيمات ألفا (Alpha Particles) التي لا تخترق حتى طبقة الجلد الميت. ورقة واحدة تكفي لإيقافها! لكن إذا استنشقت غباره أو ابتلعته، تصبح جسيمات ألفا تلك قاتلة لأنها تصطدم مباشرة بالأنسجة الداخلية الرقيقة.

إذاً، الفارق الحاسم هو: اليورانيوم الذي تمسكه بيدك مغلفاً لا يشكل خطراً إشعاعياً يُذكر. لكن غباره في الهواء أو تلوث الماء به يمثل تهديداً حقيقياً — كيميائياً أولاً وإشعاعياً ثانياً. فهم هذا التمييز يمنعك من الوقوع في فخ التهويل أو التهوين.

ما الفرق بين نظائر اليورانيوم الثلاثة؟

لماذا يُعَدُّ اليورانيوم 238 الأكثر شيوعاً؟

حين نتحدث عن نظائر اليورانيوم، فإننا نتحدث عن ذرات تحمل العدد نفسه من البروتونات (92 بروتوناً) لكنها تختلف في عدد النيوترونات داخل نواتها — تماماً كأشقاء يحملون نفس اللقب العائلي لكن بأعمار مختلفة. النظير اليورانيوم 238 (U-238) يشكل نحو 99.27% من أي عينة يورانيوم طبيعية تجدها في الأرض. نواته تحتوي على 146 نيوتروناً إلى جانب 92 بروتوناً. عمر النصف (Half-life) الخاص به يبلغ نحو 4.47 مليار سنة — وهذا يعادل تقريباً عمر الأرض ذاتها!

هذا العمر الطويل يعني أنه يتفكك ببطء شديد، فيُصدر إشعاعاً ضعيفاً مقارنة بنظائره الأخف. من ناحية أخرى، اليورانيوم 238 ليس عديم الفائدة نووياً. يمكنه امتصاص نيوترون وتحوّله عبر سلسلة اضمحلال إلى بلوتونيوم 239 (Pu-239)، وهو مادة انشطارية بالغة الأهمية — لكن هذه قصة أخرى سنلمسها لاحقاً.

لماذا يوصف اليورانيوم 235 بالوقود السري للانشطار؟

اليورانيوم 235 هو النجم الحقيقي في عالم الطاقة النووية، رغم أنه لا يشكل سوى 0.72% تقريباً من اليورانيوم الطبيعي. ما يجعله استثنائياً هو قابليته للانشطار النووي (Nuclear Fission) عند قذفه بنيوترون بطيء (Thermal Neutron).

تخيل الأمر هكذا: نواة اليورانيوم 235 تشبه كوب ماء ممتلئ حتى حافته تماماً. كل ما تحتاجه هو قطرة واحدة إضافية — أي نيوترون واحد — ليفيض الكوب وينشطر إلى جزأين، مطلقاً طاقة هائلة ونيوترونين أو ثلاثة إضافيين يذهبون ليصطدموا بأنوية أخرى، فتنشطر هي أيضاً. هذا هو التفاعل المتسلسل (Chain Reaction) الذي يُشغّل المفاعلات النووية ويصنع القنابل الذرية.

وعليه فإن الفرق بين اليورانيوم 235 واليورانيوم 238 ليس مجرد ثلاثة نيوترونات في النواة. إنه الفرق بين عنصر “يستمع” للنيوترون البطيء وينشطر، وعنصر “يتجاهله” في معظم الأحيان.

ماذا عن اليورانيوم 234 النادر؟

اليورانيوم 234 (U-234) يشكل نسبة ضئيلة للغاية لا تتجاوز 0.0054% من اليورانيوم الطبيعي. لكن المفاجأة أنه يساهم بنحو نصف النشاط الإشعاعي الكلي لعينة اليورانيوم الطبيعية! كيف؟ لأن عمر نصفه أقصر بكثير (حوالي 245,500 سنة)، فهو يتفكك بسرعة أكبر ويُصدر إشعاعاً أكثف رغم قلته. إنه لا يُستخدم كوقود نووي، لكنه علامة مهمة في الجيوكيمياء لتأريخ الصخور والمياه الجوفية.

رقم لافت: غرام واحد من اليورانيوم 235 عند انشطاره الكامل يُطلق طاقة تعادل حرق نحو 3 أطنان من الفحم — أو ما يكفي لتشغيل منزل سعودي متوسط الاستهلاك لأكثر من شهر.

اقرأ أيضاً: ما هو الفحم الحجري: وكيف يتكوَّن ولماذا يُثير كل هذا الجدل؟

العدسة العلمية الدقيقة — للمهتمين بالتفاصيل الأعمق

في الانشطار النووي لليورانيوم 235، يمتص النواة نيوتروناً حرارياً فتتحول إلى نظير مركّب غير مستقر هو اليورانيوم 236 في حالة إثارة عالية، ثم ينشطر خلال أقل من 10⁻¹⁴ ثانية إلى شظيتين نوويتين (Fission Fragments) متوسطتي الكتلة مثل الباريوم 141 والكريبتون 92، مصحوباً بإطلاق 2 إلى 3 نيوترونات سريعة وطاقة تقارب 200 MeV لكل حدث انشطاري. هذه الطاقة تنقسم بين الطاقة الحركية للشظايا (نحو 80%)، وطاقة أشعة غاما والنيوترونات، وطاقة النيوترينوات التي تفلت دون تفاعل يُذكر. المعادلة المبسطة لأحد مسارات الانشطار الشائعة:<p dir=”ltr” style=”text-align:left; font-family:inherit; font-size:inherit;”> ²³⁵U + ¹n → ²³⁶U* → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + 3¹n + ~200 MeV </p>

اقرأ أيضاً: علم الفيزياء: دراسة المادة والطاقة

أين يوجد اليورانيوم في الطبيعة وكيف يُستخرج؟

ما هي خامات اليورانيوم الرئيسة؟

قد يفاجئك أن اليورانيوم ليس نادراً كما تتخيل. هو أكثر وفرة في القشرة الأرضية من الفضة بنحو 40 مرة! لكنه نادراً ما يتواجد بتراكيز عالية في مكان واحد. خام اليورانيوم الأشهر هو اليورانينيت (Uraninite)، ويُعرف أيضاً بالبتشبلند — وهو المعدن نفسه الذي فحصه كلابروت ومنه اكتشف بيكريل الإشعاع. كما أن هناك خامات أخرى مثل الكارنوتيت (Carnotite) والأوتونيت (Autunite) وكوفينيت (Coffinite).

في الحقيقة، يتواجد اليورانيوم بكميات ضئيلة في التربة والمياه وحتى مياه البحر. بحسب تقديرات الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA)، يحتوي كل لتر من مياه المحيط على نحو 3.3 ميكروغرام من اليورانيوم — وهي كمية ضئيلة لكنها تُمثل مخزوناً إجمالياً هائلاً يقدَّر بنحو 4.5 مليار طن!

اقرأ أيضاً: علم المعادن (Mineralogy): دراسة المعادن وتكوينها

أي الدول تمتلك أكبر احتياطيات؟

كازاخستان تتصدر العالم في إنتاج اليورانيوم منذ سنوات، وتُنتج نحو 43% من الإنتاج العالمي بحسب بيانات الرابطة النووية العالمية (World Nuclear Association) لعام 2023. تليها كندا وأستراليا وناميبيا وأوزبكستان. أما من حيث الاحتياطيات المؤكدة، فأستراليا تمتلك أكبر رصيد، يليها كازاخستان ثم كندا.

في السياق العربي، تمتلك المملكة العربية السعودية رواسب يورانيوم في منطقة الدرع العربي، وقد أعلنت هيئة المساحة الجيولوجية السعودية عن وجود خامات في مناطق عدة. مع إطلاق مشروع المملكة لبناء أول مفاعل نووي ضمن رؤية 2030، يزداد الاهتمام بهذه الثروة المعدنية المحلية.

اقرأ أيضاً:

• الصفيحة العربية: ما هي حدودها وكيف تتحرك نحو المستقبل؟
• الاقتصاد السعودي: كيف تحول من الاعتماد على النفط إلى التنويع الشامل؟

ما هي طرق تعدين اليورانيوم المختلفة؟

ثلاث طرق رئيسة تُستخدم لاستخراج خام اليورانيوم:

• التعدين المكشوف (Open-pit Mining): يُستخدم حين تكون الرواسب قريبة من السطح. تُزال الطبقات الصخرية فوق الخام، ثم يُستخرج مباشرة. هذه الطريقة اقتصادية لكنها تترك أثراً بيئياً كبيراً.
• التعدين تحت الأرض (Underground Mining): يُلجأ إليه حين تكون الرواسب عميقة. مناجم مثل منجم ماك آرثر ريفر (McArthur River) في كندا — أحد أغنى مناجم اليورانيوم عالمياً — تستخدم هذه الطريقة.
• الاستخلاص في الموقع (In-situ Leaching – ISL): وهذه الطريقة الأكثر استخداماً اليوم، خاصة في كازاخستان. تُحقن محاليل كيميائية في طبقة الخام تحت الأرض لإذابة اليورانيوم، ثم يُضخ المحلول المحمّل إلى السطح لاستخلاص العنصر. إنها أقل تكلفة وأقل أثراً بيئياً من الطريقتين الأخريين.

معلومة سريعة: في الاستخلاص الموقعي (ISL)، لا يُحفر منجم بالمعنى التقليدي على الإطلاق — بل يُستخرج اليورانيوم وكأنك تشرب عصيراً بالشفاطة من باطن الأرض!

اقرأ أيضاً: علم الجيولوجيا: دراسة الأرض وتاريخها

السوق السوداء والجيوسياسة: من يتحكم في يورانيوم العالم؟

لعبة الشطرنج النووية: بين المناجم ومصانع التخصيب

قد تظن أن الدولة التي تمتلك أكبر مناجم اليورانيوم هي التي تتحكم في خيوط اللعبة العالمية، أليس كذلك؟ الحقيقة أن المشهد الجيوسياسي أعقد من ذلك بكثير. استخراج خام اليورانيوم شيء، وتحويله إلى وقود نووي شيء آخر تماماً. كازاخستان وكندا وأستراليا قد تتصدر المشهد في التعدين، لكن “عنق الزجاجة” الحقيقي يكمن في تقنية التخصيب.

حتى وقت قريب، كانت روسيا وحدها تمتلك قرابة نصف القدرة العالمية على تخصيب اليورانيوم. هذا يعني أن الكثير من الدول التي تستخرج الخام تضطر لإرساله إلى هناك لمعالجته قبل استخدامه في مفاعلاتها. هذا التمركز التقني يجعل اليورانيوم ورقة ضغط سياسية بامتياز؛ فأي عقوبات اقتصادية أو توترات دولية في هذا القطاع قادرة على إرباك أسواق الطاقة العالمية، وتذكيرنا بأن أمن الطاقة النووية لا يعتمد فقط على امتلاك الأرض، بل على امتلاك التكنولوجيا.

إفريقية في قلب العاصفة

لا يقتصر الصراع الجيوسياسي على الدول الكبرى. خذ دولة مثل النيجر في غرب إفريقية كمثال؛ فحين تقع فيها اضطرابات سياسية أو انقلابات، لا يكون القلق مقتصراً على الشأن المحلي، بل تحتبس أنفاس أوروبا — وتحديداً فرنسا التي تعتمد بشدة على المفاعلات النووية لإنتاج كهربائها. اليورانيوم يجعل من بعض الدول النامية نقاطاً إستراتيجية بالغة الحساسية، حيث تتداخل مصالح القوى العظمى لتأمين إمداداتها من هذه الثروة الكامنة.

التهريب والسوق السوداء: بين أفلام هوليوود والواقع

لطالما غذّت أفلام الحركة (الأكشن) خيالنا بمشاهد لعصابات تشتري حقيبة تتوهج باللون الأخضر من السوق السوداء لصنع قنبلة. لكن هل هذا واقعي؟

من الناحية العملية، سرقة أو تهريب اليورانيوم الخام أو “الكعكة الصفراء” لا يشكل تهديداً عسكرياً مباشراً؛ لأن تحويل هذا المسحوق إلى سلاح يتطلب منشآت تخصيب ضخمة، وآلافاً من أجهزة الطرد المركزي الدقيقة، واستثمارات بمليارات الدولارات — وهو نشاط لا يمكن إخفاؤه في قبو سري!

الخطر الحقيقي في السوق السوداء النووية لا يكمن في تهريب الخام، بل يتركز في تهريب أمرين بالغَي الخطورة: التقنية والمعدات (مثل المخططات الهندسية الدقيقة لأجهزة الطرد المركزي)، أو الكميات الصغيرة من اليورانيوم عالي التخصيب (HEU) التي تسعى المنظمات الدولية ليل نهار لضمان حمايتها من الوقوع في الأيدي الخطأ.

🔍 عدسة مكبرة: أثبتت أحداث تاريخية في أواخر القرن العشرين أن أخطر شبكات التهريب الدولية لم تكن تبيع اليورانيوم نفسه، بل كانت تبيع “المعرفة” والقطع الهندسية اللازمة لتخصيبه، مما يؤكد أن أخطر ما في السوق السوداء النووية ليس المادة بحد ذاتها، بل العقول والمخططات!

---

نقطة يغفل عنها كثيرون: ليس كل يورانيوم طبيعي يصلح مباشرة للاستخدام النووي. خام اليورانيوم الخام يحتوي عادة على أقل من 1% يورانيوم. حتى بعد تركيزه إلى “كعكة صفراء”، يظل مجرد مسحوق أكسيد غير قادر على توليد تفاعل متسلسل بأي حال. لذلك حين تسمع أن دولة ما “تنتج اليورانيوم”، فهذا لا يعني بالضرورة أنها تمتلك وقوداً نووياً جاهزاً — الطريق طويل بين المنجم والمفاعل.

كيف ينتقل اليورانيوم من المنجم إلى المفاعل؟

ما هي الكعكة الصفراء ولماذا تحمل هذا الاسم؟

بعد استخراج الخام من الأرض بأي من الطرق السابقة، يُعالَج كيميائياً في مصنع قريب من موقع التعدين. الخام يُطحن ويُعالج بأحماض أو قلويات لإذابة اليورانيوم ثم ترسيبه على شكل مسحوق أصفر مخضر يُعرف باسم الكعكة الصفراء (Yellowcake). الاسم العلمي لهذه المادة هو أكسيد اليورانيوم المركّز، وصيغتها الكيميائية تتراوح بين U₃O₈ وUO₂ حسب ظروف المعالجة.

الكعكة الصفراء ليست وقوداً نووياً بعد. هي مثل الدقيق الخام الذي يحتاج إلى عجن وخبز قبل أن يصبح رغيفاً. تحتوي على نحو 80% يورانيوم، لكن نسبة اليورانيوم 235 فيها لا تزال 0.72% فقط — وهي غير كافية لتشغيل معظم المفاعلات.

كيف تعمل عملية تخصيب اليورانيوم؟

هنا نصل إلى المرحلة الأكثر حساسية سياسياً وتقنياً. تخصيب اليورانيوم يعني ببساطة رفع نسبة اليورانيوم 235 في العينة. لكن كيف تفصل ذرات متطابقة كيميائياً لا تختلف إلا في كتلتها بنسبة 1.3% فقط؟

الطريقة الأكثر شيوعاً اليوم هي أجهزة الطرد المركزي الغازي (Gas Centrifuge). أولاً، يُحوّل اليورانيوم إلى غاز سداسي فلوريد اليورانيوم (Uranium Hexafluoride – UF₆). ثم يُضخ هذا الغاز في أسطوانة تدور بسرعة هائلة تتجاوز 50,000 دورة في الدقيقة. الذرات الأثقل (UF₆ المحتوي على U-238) تُدفع نحو جدار الأسطوانة بفعل القوة الطاردة المركزية، بينما الذرات الأخف (UF₆ المحتوي على U-235) تبقى أقرب إلى المركز.

تخيل أنك تضع رملاً ناعماً وحصى صغيراً في وعاء دوّار: الحصى الأثقل يطير نحو الحافة، والرمل الأخف يبقى أقرب إلى الوسط. لكن الفرق في الكتلة بين نظيري اليورانيوم ضئيل جداً، لذلك تحتاج إلى مئات أو آلاف أجهزة الطرد المركزي مرتبطة في سلسلة (Cascade) لرفع نسبة التخصيب تدريجياً.

ما هي درجات التخصيب ومتى يصبح التخصيب مثيراً للقلق؟

• اليورانيوم المنخفض التخصيب (Low Enriched Uranium – LEU): نسبة U-235 فيه بين 3% و5% تقريباً. هذا هو الوقود المعياري لمعظم مفاعلات الماء الخفيف (Light Water Reactors) التي تُشغّل محطات الكهرباء حول العالم. لا يمكن صنع سلاح نووي منه مهما حاولت.
• اليورانيوم العالي التخصيب (Highly Enriched Uranium – HEU): نسبة U-235 فيه تتجاوز 20%. يُستخدم في بعض مفاعلات الأبحاث وفي محركات الغواصات النووية.
• اليورانيوم ذو الدرجة العسكرية (Weapons-grade): نسبة U-235 فيه تتجاوز 90%. هذا هو المستوى المطلوب لصنع سلاح نووي، وهو محل الاهتمام الدولي الأكبر.

نقطة تستحق الانتباه: الانتقال من 5% إلى 20% تخصيب يتطلب جهداً تقنياً يمثل نحو ثلثي العمل الكلي المطلوب للوصول إلى 90%. لذلك حين تسمع أن دولة ما رفعت تخصيبها من 20% إلى 60%، فإن المسافة المتبقية نحو الدرجة العسكرية أقصر مما تتخيل — وهذا ما يجعل المجتمع الدولي حساساً جداً تجاه هذه العتبات.

الشرطي النووي: كيف تراقب الوكالة الدولية (IAEA) مسار اليورانيوم؟

من يضمن بقاء النوايا السلمية؟

تحدثنا سابقاً عن خطورة أجهزة الطرد المركزي، وكيف أن المسافة التقنية بين تخصيب اليورانيوم بنسبة 20% للبحوث و90% للسلاح النووي أقصر مما تبدو. هنا يبرز السؤال المنطقي: من الذي يقف حارساً لضمان عدم تجاوز هذه الخطوط الحمراء؟ الإجابة تتجسد في “الوكالة الدولية للطاقة الذرية” (IAEA)، التي تلعب دور “الشرطي والمحاسب” النووي للعالم بموجب معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية (NPT).

حين تعلن دولة ما أنها تمتلك برنامجاً نووياً سلمياً، فإنها تفتح أبواب منشآتها تلقائياً أمام مفتشي هذه الوكالة الدولية، لتبدأ عملية رقابة صارمة لا تترك شاردة ولا واردة.

عيون لا تنام: الكاميرات والأختام الذكية

لا تعتمد الوكالة على الثقة أو الوعود السياسية، بل تعتمد على الفيزياء والرياضيات وتكنولوجيا المراقبة المعقدة. يتم تزويد المنشآت النووية ومصانع التخصيب بكاميرات مراقبة تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، وترسل بياناتها مباشرة إلى مقر الوكالة في فيينا.

ليس هذا فحسب، بل يقوم المفتشون بوضع “أختام إلكترونية مضادة للعبث” (Tamper-evident seals) على أسطوانات غاز اليورانيوم، وأجهزة الطرد المركزي، وحاويات الوقود. أي محاولة لفتح هذه الأختام أو تحريك المعدات دون إذن مسبق تُرسل إنذاراً فورياً يضع المنشأة تحت طائلة الاشتباه الدولي.

المسحات البيئية وحرب الميليغرامات

من أذكى الطرق التي يطبقها المفتشون هي تقنية “أخذ العينات البيئية” (Environmental Sampling). يقوم المفتش بمسح الأسطح داخل المنشأة (كالجدران أو الأنابيب) بقطعة قماش قطنية خاصة. هذه المسحة قادرة على التقاط ذرات مجهرية متطايرة في الهواء. عند تحليلها في المختبرات، يمكن للوكالة معرفة ما إذا كانت المنشأة قد قامت بتخصيب اليورانيوم لنسب عالية سراً، حتى لو تم غسل المكان وتنظيفه بعناية قبل أسابيع!

إلى جانب ذلك، هناك الرقابة المحاسبية؛ فالوكالة تتتبع مسار اليورانيوم كما يتتبع المدقق المالي حركة الأموال. كل غرام يدخل إلى المنشأة كخام يجب أن يُحسب حين يخرج كوقود أو كنفايات. لا يُسمح باختفاء أي ميليغرام دون مبرر علمي دقيق.

🛡️ ميزان حساس: تتعامل الوكالة الدولية مع اليورانيوم بحرص يفوق حرص الصائغ على الذهب. النظام الرقابي مُصمم بحيث أن اختفاء كميات ضئيلة جداً من اليورانيوم المخصب في منشأة ضخمة بحجم مصنع سيارات، كفيل بإطلاق صافرات الإنذار الدبلوماسية في جميع أنحاء العالم!

كيف يُستخدم اليورانيوم في العصر الحديث؟

ما هي الاستخدامات السلمية للطاقة النووية؟

الاستخدام الأبرز والأوسع لليورانيوم اليوم هو توليد الكهرباء في محطات الطاقة النووية. بحسب الوكالة الدولية للطاقة الذرية، يوجد نحو 440 مفاعلاً نووياً عاملاً في 32 دولة حول العالم (بيانات 2024)، تُنتج مجتمعة نحو 10% من الكهرباء العالمية. في فرنسا وحدها، تُولّد المفاعلات النووية أكثر من 70% من الكهرباء — وهي أعلى نسبة في العالم.

مبدأ العمل بسيط مفاهيمياً: تُستخدم قضبان الوقود المصنوعة من أكسيد اليورانيوم المخصّب (UO₂) لإحداث تفاعلات انشطارية مُتحكَّم بها. الحرارة الناتجة تُسخّن الماء لتوليد بخار يُدير توربينات كهربائية — المبدأ ذاته في محطات الوقود الأحفوري، لكن مصدر الحرارة هنا نووي لا كيميائي.

بالنسبة للمملكة العربية السعودية، أعلنت مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة عن خطط لبناء مفاعلين نوويين كبيرين بالتعاون مع شركاء دوليين، كجزء من تنويع مصادر الطاقة بعيداً عن الاعتماد الكلي على النفط. هذا المشروع يجعل فهم اليورانيوم واستخداماته أمراً ذا صلة مباشرة بالمستقبل الاقتصادي للمنطقة.

النجاح العربي: محطة “براكة” كنموذج إقليمي رائد

حين يتحول الحلم النووي إلى واقع ملموس

في خضم الحديث عن المفاعلات النووية وتكنولوجيا التخصيب التي تبدو وكأنها تُدار حصراً في النصف الغربي أو الشرقي الأقصى من الكرة الأرضية، يبرز في منطقتنا العربية إنجاز تاريخي غير مسبوق يعيد صياغة خريطة الطاقة الإقليمية. إنها محطة “براكة” للطاقة النووية، الواقعة في منطقة الظفرة بإمارة أبوظبي في دولة الإمارات العربية المتحدة، والتي تُعد أول محطة طاقة نووية تجارية تعمل بنجاح في العالم العربي.

هذا المشروع لم يكتفِ بنقل التكنولوجيا المعقدة إلى المنطقة، بل أثبت قدرة الكفاءات العربية على إدارة وتشغيل واحد من أكثر القطاعات حساسية وتطوراً في العالم.

اليورانيوم السلمي في ذروة عطائه

ما يربط “براكة” بحديثنا عن اليورانيوم هو التطبيق النموذجي والآمن. المحطة لا تستخدم سوى اليورانيوم منخفض التخصيب (LEU) كوقود لتشغيل أربعة مفاعلات متطورة من طراز (APR-1400). هذا الاستخدام السلمي الدقيق والمُحكم يوفر طاقة هائلة تكفي لتغطية ما يصل إلى 25% من احتياجات الدولة من الكهرباء على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.

إنه التطبيق العملي والمباشر لما شرحناه سابقاً؛ حيث تقوم كميات صغيرة نسبياً من وقود اليورانيوم بتشغيل مدن عملاقة وصناعات ثقيلة، وكل ذلك دون إصدار غرام واحد من الانبعاثات الكربونية في الغلاف الجوي.

معيار ذهبي للشفافية والسلامة

لم تقتصر أهمية محطة براكة على الجانب الهندسي، بل مثّلت إثباتاً دولياً على أن تبني التكنولوجيا النووية السلمية يمكن أن يتم بأقصى درجات الشفافية. لقد تم تطوير المحطة بتعاون وثيق مع الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA)، مما وضع “معياراً ذهبياً” لكيفية دمج الطاقة النووية في شبكات الكهرباء الوطنية بشكل آمن.

هذا النجاح يقدم اليوم نموذجاً استرشادياً بالغ الأهمية لدول الجوار التي تخطط لدخول هذا المضمار، وفي مقدمتها المملكة العربية السعودية، التي تسعى لبناء مفاعلاتها الخاصة ضمن رؤية 2030 لتعزيز مزيج الطاقة الوطني وتأمين مستقبل مستدام.

💡 رقم يختصر المشهد: بفضل الانشطار السلمي والصامت لذرات اليورانيوم داخل مفاعلات براكة الأربعة، تمنع المحطة انبعاث نحو 22.4 مليون طن من الانبعاثات الكربونية سنوياً، وهو أثر إيجابي على البيئة يعادل إزالة أكثر من 4.6 مليون سيارة من طرقات الدولة كل عام!

ما هي الاستخدامات العسكرية ولماذا تثير القلق؟

الجانب المظلم من قصة اليورانيوم بدأ في أغسطس 1945 حين أسقطت الولايات المتحدة قنبلة “الولد الصغير” (Little Boy) على هيروشيما. كانت تلك القنبلة تعمل بمبدأ انشطار اليورانيوم 235 العالي التخصيب. من ناحية أخرى، يُستخدم اليورانيوم المستنفد (Depleted Uranium – DU) — أي ما تبقى بعد عملية التخصيب ويكون فقيراً بنظير U-235 — في صناعة الذخائر الخارقة للدروع (Armor-piercing Ammunition). كثافته العالية تمنحه قدرة اختراق هائلة، كما أنه يشتعل تلقائياً عند الاصطدام بالهدف بفعل الحرارة الناتجة.

استُخدمت ذخائر اليورانيوم المستنفد في حرب الخليج الثانية عام 1991 وفي حرب العراق 2003، وأثارت جدلاً واسعاً بسبب مخاوف من تأثيرها البيئي والصحي على السكان المحليين.

من المثير أن تعرف: اليورانيوم المستنفد “نفاية” عملية التخصيب، لكنه يُستخدم أيضاً كموازن ثقل في ذيول الطائرات التجارية وفي دروع الدبابات — لأن كثافته العالية تجعله بديلاً أرخص من التنغستن في بعض التطبيقات.

اقرأ أيضاً: البلاديوم: الدليل العلمي الشامل لخصائص واستخدامات العنصر الأغلى من الذهب

هل لليورانيوم استخدامات طبية وصناعية؟

بشكل مباشر، لا يُستخدم اليورانيوم كثيراً في الطب. لكن المفاعلات النووية التي يُشغّلها — بشكل غير مباشر — تُنتج نظائر مشعة طبية بالغة الأهمية. النظير الأكثر استخداماً في التشخيص الطبي هو التكنيشيوم 99m (Tc-99m)، الذي يُنتَج من اضمحلال الموليبدينوم 99 (Mo-99) المُصنّع في مفاعلات أبحاث تعمل باليورانيوم. أظهرت دراسة منشورة في مجلة The Lancet عام 2020 أن نحو 30 مليون إجراء تشخيصي طبي حول العالم سنوياً يعتمد على هذا النظير.

كذلك يُستخدم اليورانيوم في بعض التطبيقات الصناعية كصبغة في الزجاج والسيراميك (زجاج اليورانيوم الفلوري ذو التوهج الأخضر المميز تحت الأشعة فوق البنفسجية)، وإن كان هذا الاستخدام تراجع كثيراً في العقود الأخيرة.

اقرأ أيضاً: التصوير بالرنين المغناطيسي: ما الذي يحدث داخل الجهاز وكيف تستعد له؟

---

كيلوغرام واحد من اليورانيوم 235 المخصّب عند انشطاره الكامل يُطلق طاقة تعادل حرق نحو 3,000 طن من الفحم أو 14,000 برميل من النفط. بعبارة أخرى: شاحنة واحدة محمّلة بالوقود النووي تعادل طاقوياً قافلة من نحو 350 شاحنة فحم.

اليورانيوم في الفضاء: بطاريات النظائر المشعة

حيث تموت أشعة الشمس: الحاجة لطاقة لا تنضب

حين ترسل وكالات الفضاء مثل “ناسا” مركباتها لاستكشاف أقاصي المجموعة الشمسية — ككوكب المشتري أو زحل أو بلوتو — تبرز مشكلة هندسية قاتلة: أشعة الشمس في تلك المسافات السحيقة ضعيفة جداً، والألواح الشمسية تصبح بلا فائدة. في هذا الظلام الكوني البارد، كيف نضمن تشغيل أجهزة الحواسيب والكاميرات والتدفئة داخل المسبار لعقود من الزمن؟ الحل السحري يكمن في التكنولوجيا النووية.

“ابن اليورانيوم” الذي يضيء أعماق الفضاء

هنا تجب الإشارة إلى تفصيل علمي دقيق؛ المركبات الفضائية لا تحمل مفاعلات انشطارية ضخمة مليئة باليورانيوم كالتي نراها على الأرض، بل تعتمد على تقنية تُعرف بـ “المولدات الكهروحرارية للنظائر المشعة” (RTGs)، أو ببساطة: البطاريات النووية.

هذه البطاريات تعمل بنظير البلوتونيوم-238 المشع. ولكن، من أين نأتي بهذا البلوتونيوم؟ إنه لا يوجد في الطبيعة، بل يُصنع اصطناعياً كمنتج ثانوي داخل المفاعلات النووية الأرضية، وذلك عبر قذف ذرات اليورانيوم بالنيوترونات. إذاً، اليورانيوم هو “الأب الشرعي” للوقود الذي يغزو الفضاء!

الفكرة عبقرية في بساطتها: النظير المشع يتحلل ببطء، وهذا التحلل الإشعاعي يُنتج حرارة شديدة ومستمرة. تقوم أجهزة استشعار خاصة (مزدوجات حرارية) بتحويل هذه الحرارة مباشرة إلى تيار كهربائي دون وجود أي أجزاء ميكانيكية متحركة عرضة للتعطل، ودون الحاجة لقطرة وقود تقليدية أو أكسجين. بفضل هذه التقنية، تتجول عربات مثل “كيوريوسيتي” و”برسيفيرانس” بكفاءة عالية على سطح المريخ اليوم.

🚀 رسالة من خارج النظام الشمسي: هل تعلم أن مسبارَي “فوياجر 1 و 2” اللذين أُطلقا عام 1977، لا يزالان يرسلان البيانات إلى الأرض من مسافة تتجاوز 24 مليار كيلومتر، وهما الآن خارج نظامنا الشمسي بالكامل؟ الفضل في استمرار حياتهما يعود لهذه البطاريات النووية (ذات الأصل اليورانيومي) التي استمرت في النبض وتوليد الطاقة لأكثر من 46 عاماً متواصلة في ظروف تقارب الصفر المطلق!

ما هو الأثر البيئي لليورانيوم وكيف يؤثر على صحة الإنسان؟

كيف يسبب اليورانيوم تسمماً كيميائياً؟

عند الحديث عن أضرار اليورانيوم على صحة الإنسان والبيئة، يجب التمييز بوضوح بين التسمم الكيميائي والتعرض الإشعاعي — كما أوضحنا سابقاً. من الناحية الكيميائية، يعمل اليورانيوم كمعدن ثقيل سام يستهدف الكلى بشكل رئيس. عند دخوله الجسم عبر الاستنشاق أو شرب مياه ملوثة، يتراكم في الأنابيب الكلوية القريبة (Proximal Tubules) ويسبب التهاباً وتلفاً يمكن أن يؤدي إلى فشل كلوي في الحالات الشديدة.

بحسب تقرير صادر عن منظمة الصحة العالمية (WHO) عام 2023، فإن الحد الأقصى المسموح به لتركيز اليورانيوم في مياه الشرب هو 30 ميكروغرام لكل لتر. وفي بعض مناطق التعدين حول العالم، تتجاوز التراكيز هذا الحد بأضعاف ما لم تُتخذ إجراءات معالجة صارمة.

التدخل الطبي الفوري: ماذا يحدث لو تسمم شخص باليورانيوم؟

الكلى في خط المواجهة الأول

بما أننا ذكرنا سابقاً أن الخطر الأكبر لليورانيوم الطبيعي هو سُميته الكيميائية كمعدن ثقيل، فماذا يحدث داخل الجسم تحديداً عند ابتلاع ماء ملوث به أو استنشاق غباره بتركيز عالٍ؟ عندما يصل اليورانيوم إلى مجرى الدم، فإن العضو الذي يتلقى الضربة الأولى والأعنف هو الكلى.

بصفتها مصفاة الجسم الطبيعية، تحاول الكلى فلترة الدم من هذا الدخيل، لكن اليورانيوم يهاجم الخلايا المبطنة لـ “الأنابيب الكلوية” (Renal Tubules) بشراسة. هذا الهجوم يعطل قدرة الكلى على تصفية السموم وحفظ توازن الأملاح، مما قد يؤدي إلى تدهور سريع في وظائفها وظهور بروتينات في البول، وصولاً إلى فشل كلوي حاد في الحالات الشديدة.

بروتوكول الإنقاذ: “المخالب الكيميائية” وغسيل السموم

في أقسام الطوارئ وعلم السموم، يُعتبر الوقت هو العامل الحاسم. بعد إبعاد المصاب عن مصدر التلوث المباشر وإجراء عمليات إزالة التلوث السطحي، يتدخل الأطباء ببروتوكول علاجي ذكي يعتمد على الكيمياء لمحاربة الكيمياء.

أحد أبرز التدخلات يتمثل في استخدام محاليل بيكربونات الصوديوم (Sodium Bicarbonate) عبر الوريد؛ والهدف هنا هو جعل البول “قلوياً”، وهي خدعة طبية تمنع اليورانيوم من الترسب داخل أنسجة الكلى وتُسهّل طرده خارج الجسم.

وفي حالات التسمم الشديدة بالمعادن الثقيلة، قد يُلجأ إلى ما يُعرف بـ “العلاج بالاستخلاب” (Chelation Therapy). تعتمد هذه التقنية على إعطاء أدوية تعمل كـ “مخلب كيميائي” يمسك بذرات اليورانيوم السامة الدائرة في مجرى الدم، ويغلفها ليحولها إلى مركب آمن يمكن للكلى التخلص منه دون أن تتعرض لمزيد من التلف. أما إذا كانت الكلى قد تضررت بالفعل وتوقفت عن العمل، فيتدخل الأطباء بجلسات غسيل كلى مؤقتة (Dialysis) لدعم المريض حتى تعبر مرحلة الخطر.

🩺 نافذة أمل طبية: من إعجاز التركيب البشري أن الكلى تمتلك قدرة مذهلة على التجدد. إذا تم تشخيص التسمم الكيميائي باليورانيوم مبكراً وقُدّمت السوائل الوريدية والعلاج الداعم بالسرعة المطلوبة، فإن التلف الأولي في الأنابيب الكلوية غالباً ما يكون قابلاً للانعكاس (Reversible)، لتستعيد الكلى عافيتها ووظيفتها الطبيعية تدريجياً!

ما حجم المخاطر الإشعاعية وكيف نتقي منها؟

اليورانيوم الطبيعي يُصدر بشكل أساسي جسيمات ألفا، وهي أضعف أنواع الإشعاع اختراقاً — يمكن إيقافها بورقة أو بطبقة الجلد الميت. لذلك فإن التعامل مع قطعة صلبة من اليورانيوم المعدني لفترة قصيرة ليس خطيراً بذاته (مع الاحتياطات المعقولة). الخطر الحقيقي ينشأ حين يتحول اليورانيوم إلى غبار ناعم يُستنشق أو يتلوث به الطعام والماء؛ إذ تصبح جسيمات ألفا مدمرة للأنسجة الداخلية الرقيقة.

فقد أظهرت دراسة منشورة في مجلة Environmental Health Perspectives عام 2019 أن العمال في مناجم اليورانيوم الذين تعرضوا لغبار الخام دون حماية كافية سجّلوا معدلات أعلى من سرطان الرئة مقارنة بالسكان المحيطين. الإجراءات الوقائية تشمل التهوية الجيدة للمناجم، وارتداء أقنعة تنفس متخصصة، ومراقبة جرعات التعرض الإشعاعي بأجهزة قياس شخصية (Dosimeters).

اقرأ أيضاً: علاج السرطان: التقنيات الحديثة والابتكارات المستقبلية

كيف يتم التعامل مع النفايات النووية والتخلص منها بأمان؟

هذه إحدى أعقد التحديات التي تواجه صناعة الطاقة النووية. النفايات النووية تُصنّف إلى ثلاث فئات: منخفضة المستوى (كالملابس الواقية الملوثة)، ومتوسطة المستوى (كبعض مكونات المفاعل)، وعالية المستوى (كالوقود النووي المستنفد).

الوقود المستنفد — وهو الأكثر إشعاعاً — يُخزّن أولاً في أحواض تبريد مائية داخل محطة الطاقة لسنوات عدة حتى تنخفض حرارته وإشعاعيته. ثم يُنقل إلى حاويات جافة (Dry Cask Storage) مصممة لتحمل الزلازل والحرائق والفيضانات. الحل طويل الأمد الذي يُجمع عليه العلماء هو الدفن الجيولوجي العميق (Deep Geological Repository) في تكوينات صخرية مستقرة على أعماق تتراوح بين 300 و1000 متر. فنلندا تقود العالم في هذا المجال بمشروع “أونكالو” (Onkalo) الذي بدأ التشغيل التجريبي عام 2024 — وهو أول مستودع جيولوجي عميق للنفايات عالية المستوى في العالم.

لفتة علمية: النفايات النووية عالية المستوى تحتاج إلى عزل عن البيئة لمئات الآلاف من السنين. مشروع “أونكالو” في فنلندا صُمم ليبقى آمناً لنحو 100,000 سنة — أي أطول من عمر الحضارة البشرية المسجلة بأكملها!

اقرأ أيضاً:

• الجيولوجيا البيئية: تقاطع علم الأرض والبيئة
• الصخور الرسوبية: التكوين، الأنواع، والأهمية الجيولوجية

العلم في خدمتك: كيف يؤثر اليورانيوم على حياتك اليومية؟

ربما تتساءل: ما علاقتي أنا باليورانيوم وأنا لا أعمل في منجم ولا في محطة نووية؟ العلاقة أقرب مما تظن. جزء من الكهرباء التي تُشغّل هاتفك الذكي الآن — إن كنت في دولة تمتلك مفاعلات نووية — تأتي من انشطار ذرات اليورانيوم 235. كذلك حين تخضع لفحص طبي بالأشعة النووية (مثل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني – PET Scan)، فإن النظائر المشعة المستخدمة في ذلك أُنتجت في مفاعلات تعمل باليورانيوم.

من ناحية أخرى، إذا كنت تسكن في منطقة ذات تربة غنية بالمعادن، فقد يحتوي ماء بئرك على نسبة ضئيلة من اليورانيوم الطبيعي. هذا لا يستدعي الذعر — فالمياه المعالجة والمحلاة تخضع لفحوصات صارمة — لكنه يستدعي الوعي.

اقرأ أيضاً: تلوث التربة: الأسباب، الآثار، والحلول

جرّب بنفسك: تجربة منزلية لفهم مبدأ الفصل بالطرد المركزي

لا تقلق — لن نطلب منك تخصيب أي شيء! لكن يمكنك فهم مبدأ الفصل بالكثافة الذي تقوم عليه أجهزة الطرد المركزي بتجربة بسيطة في مطبخك.

أحضِر كوباً شفافاً، واسكب فيه ماءً ثم أضف ملعقتين من الرمل الناعم وملعقتين من السكر. حرّك المزيج بقوة ثم اتركه يستقر. ستلاحظ أن الرمل الأثقل يترسب في القاع أولاً، بينما يذوب السكر أو يبقى عالقاً أطول. لو تخيلت أن الكوب يدور بسرعة هائلة، فإن الرمل سيُدفع نحو جدار الكوب أسرع من السكر — وهذا تبسيط لما يحدث داخل جهاز الطرد المركزي حين تُفصل ذرات اليورانيوم 238 الأثقل عن ذرات اليورانيوم 235 الأخف. الفرق أن الفرق في الكتلة والوزن بين نظيري اليورانيوم أصغر بكثير، ولذلك يحتاج الأمر إلى آلاف المراحل من الفصل المتتالي.

هل ينفد اليورانيوم من الأرض وما مستقبل الطاقة النووية؟

كم سنة تكفي احتياطيات اليورانيوم العالمية؟

بحسب تقرير “الكتاب الأحمر” (Red Book) الصادر عن وكالة الطاقة النووية (NEA) التابعة لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD) بالتعاون مع الوكالة الدولية للطاقة الذرية (طبعة 2024)، فإن الموارد المؤكدة من اليورانيوم القابلة للاستخراج اقتصادياً تكفي لنحو 130 سنة بمعدلات الاستهلاك الحالية. لكن هذا الرقم مضلل بعض الشيء. إذا احتسبنا الموارد غير المكتشفة بعد واليورانيوم الموجود في مياه البحر والتقنيات المستقبلية لإعادة تدوير الوقود المستنفد، فإن الأفق يمتد لآلاف السنين.

كما أن مفاعلات الاستيلاد السريع (Fast Breeder Reactors) تستطيع نظرياً استخراج طاقة أكبر بنحو 60 مرة من الكمية نفسها من اليورانيوم عبر تحويل اليورانيوم 238 — الذي يُعَدُّ حالياً “نفاية” — إلى بلوتونيوم 239 القابل للانشطار.

ما هي مفاعلات الجيل الرابع وهل يمكن الاستغناء عن اليورانيوم؟

مفاعلات الجيل الرابع (Generation IV Reactors) هي تصاميم جديدة للمفاعلات النووية يُتوقع أن تدخل الخدمة التجارية بين 2030 و2040. تشمل ستة تصاميم رئيسة، منها مفاعلات الملح المنصهر (Molten Salt Reactors – MSR) ومفاعلات النيوترون السريع المبرّدة بالصوديوم (Sodium-cooled Fast Reactors – SFR). هذه المفاعلات تتميز بأمان ذاتي أعلى (Passive Safety)، وكفاءة أفضل في استغلال الوقود، وقدرة على حرق النفايات النووية الموجودة.

بديل آخر مثير هو الثوريوم (Thorium) — وهو عنصر أكثر وفرة من اليورانيوم بنحو ثلاث مرات في القشرة الأرضية. لا ينشطر الثوريوم بنفسه، لكنه يمتص نيوتروناً ويتحول إلى اليورانيوم 233 القابل للانشطار. دول مثل الهند والصين تستثمر بكثافة في تقنيات مفاعلات الثوريوم. لقد نشرت مجلة Nature Energy عام 2022 مراجعة شاملة أشارت إلى أن مفاعلات الملح المنصهر العاملة بدورة الثوريوم قد تُقلّل النفايات طويلة العمر بنسبة تصل إلى 80% مقارنة بالمفاعلات التقليدية.

حقيقة علمية: المملكة العربية السعودية أعلنت في عام 2024 عن برنامج وطني لاستكشاف موارد الثوريوم إلى جانب اليورانيوم في منطقة الدرع العربي، مما يشير إلى أن المستقبل النووي للمنطقة قد لا يعتمد على وقود واحد فقط.

اقرأ أيضاً:

• التغير المناخي: ما أسبابه وكيف يهدد حياتنا ومستقبلنا؟
• الثورة الصناعية الرابعة: الدليل العلمي الشامل للتقنيات التي تعيد صياغة مستقبل البشرية

المفاعلات المعيارية الصغيرة (SMRs): هل هي مستقبل الطاقة؟

من محطات عملاقة إلى مفاعلات “جاهزة للتركيب”

عندما نتحدث عن الطاقة النووية، يتبادر إلى الذهن فوراً صور أبراج التبريد الخرسانية الشاهقة والمحطات العملاقة التي يستغرق بناؤها عقداً من الزمان وتكلف مليارات الدولارات. لكن ماذا لو أخبرتك أن مستقبل استهلاك اليورانيوم يتجه نحو الانكماش والتبسيط؟ هنا يبرز نجم المفاعلات المعيارية الصغيرة (Small Modular Reactors)، والتي تُعرف اختصاراً بـ SMRs.

تتميز هذه المفاعلات بأن قدرتها الإنتاجية تمثل ثلث قدرة المفاعلات التقليدية (حوالي 300 ميغاواط كهربائي أو أقل)، لكن السر الحقيقي لقوتها يكمن في كلمة “معيارية”. بدلاً من بناء المفاعل قطعة قطعة في الموقع وسط تعقيدات هندسية هائلة، تُصنع هذه المفاعلات في مصانع متخصصة، ثم تُشحن كأجزاء جاهزة عبر الشاحنات أو القطارات ليتم تجميعها في الموقع النهائي، تماماً مثل تجميع قطع أثاث المنازل الجاهزة، ولكن بتقنية نووية فائقة التعقيد والأمان.

ثورة في استهلاك اليورانيوم: وقود يدوم أطول

كيف سيؤثر ذلك على اليورانيوم؟ المفاعلات التقليدية تحتاج إلى التوقف عن العمل كل عام أو عامين لاستبدال جزء من وقودها النووي. أما بعض تصاميم المفاعلات المعيارية الصغيرة، فقد صُممت لتعمل باستخدام نواة وقود تكفي لتشغيلها لفترات تتراوح بين 3 إلى 7 سنوات دون توقف، وهناك تصاميم قيد التطوير تستهدف العمل لـ 30 عاماً متواصلة دون الحاجة إلى إعادة التزود باليورانيوم! هذا يعني كفاءة أعلى في استهلاك الوقود وتقليلاً كبيراً لمخاطر نقل المواد المشعة.

شريان حياة للمناطق النائية ومراكز الذكاء الاصطناعي

لماذا يتسابق العالم نحوها الآن؟ لأن المفاعلات الصغيرة تحل مشكلتين رئيسيتين في وقت واحد.
أولاً، تمنح الدول النامية أو الجزر والمناطق النائية التي لا تمتلك شبكات كهرباء عملاقة فرصة الحصول على طاقة نووية نظيفة ومستقرة بتكلفة أولية معقولة.
ثانياً، وهو التريند التقني الأهم حالياً، أصبحت شركات التقنية الكبرى تنظر إلى هذه المفاعلات كطوق نجاة؛ فمراكز البيانات الضخمة التي تشغل أنظمة “الذكاء الاصطناعي” تلتهم الكهرباء بشراهة لا تتوقف ليلاً أو نهاراً. وبما أن طاقة الشمس والرياح متذبذبة، تقدم مفاعلات SMRs الحل المثالي: طاقة نظيفة، مستمرة، ويمكن بناؤها بالقرب من مراكز البيانات مباشرة.

💡 ومضة مستقبلية: يُطلق بعض المهندسين على المفاعلات المعيارية الصغيرة لقب “بطاريات الغد” (Plug-and-play Nuclear)، فهي تعِدُ بعالم لا تُبنى فيه المحطات النووية، بل “تُشترى وتُركّب” لتوفير طاقة خالية من الانبعاثات الكربونية أينما دعت الحاجة.

الخلاصة التطبيقية من خلية

بعد هذه الرحلة المعمّقة في عالم اليورانيوم، إليك أبرز الخلاصات العملية التي تنقل المعرفة من الورق إلى الوعي اليومي:

• ميّز بين الخطرين: حين تقرأ خبراً عن تلوث باليورانيوم، اسأل: هل الخطر إشعاعي أم كيميائي؟ اليورانيوم الطبيعي يضرّ الكلى ككيماوي أكثر مما يضرّ كمشع. هذا التمييز يمنعك من التهويل أو التهوين.
• افهم أرقام التخصيب: حين تسمع “تخصيب 5%”، فهذا وقود سلمي عادي. حين تسمع “20% فما فوق”، فهذا يستدعي انتباهاً. حين تسمع “90%”، فهذا مستوى عسكري. هذه الأرقام الثلاثة تكفيك لقراءة 90% من الأخبار النووية بدقة.
• اليورانيوم ليس نادراً كما تتخيل: هو أكثر وفرة من الفضة في القشرة الأرضية، لكن تركيزه المنخفض يجعل استخراجه مكلفاً. حين تقرأ عن “اكتشاف يورانيوم” في بلد ما، اسأل عن نسبة التركيز قبل أن تفرح أو تقلق.
• لا تخلط بين الإنتاج والتخصيب: دولة تُنتج الكعكة الصفراء لا تملك بالضرورة وقوداً نووياً جاهزاً، فضلاً عن سلاح. التخصيب مرحلة منفصلة ومعقدة تقنياً وخاضعة لرقابة دولية صارمة.
• راقب الأخبار عن النفايات النووية بموضوعية: مشكلة النفايات حقيقية لكنها ليست بلا حل. مشروع “أونكالو” الفنلندي أثبت أن التخلص الجيولوجي العميق ممكن هندسياً. اسأل دائماً: هل الخبر يتحدث عن تخزين مؤقت أم دائم؟
• تابع مشاريع المملكة النووية بوعي: برنامج الطاقة النووية السعودي ليس خبراً عابراً بل مشروع بنية تحتية إستراتيجي. فهمك لأساسيات اليورانيوم يجعلك مواطناً أكثر قدرة على تقييم هذه القرارات.
• ميّز بين الحقيقة والخيال في أفلام الكوارث النووية: ليس كل يورانيوم ينفجر، وليس كل إشعاع يقتل فوراً. الجرعة تصنع الفرق. هذا المبدأ — الذي صاغه العالم باراسيلسوس قبل قرون — ينطبق على اليورانيوم كما ينطبق على كل شيء.

كيف نوازن بين فوائد اليورانيوم ومخاطره؟

لقد قطعنا معاً مساراً طويلاً — من مختبر كلابروت في القرن الثامن عشر حيث عُزل هذا العنصر لأول مرة، مروراً بتجربة بيكريل التي كشفت عن النشاط الإشعاعي مصادفة، وصولاً إلى أجهزة الطرد المركزي الحديثة ومفاعلات الجيل الرابع التي قد تُشكّل مستقبل الطاقة. فقد رأينا كيف أن اليورانيوم ليس “خيراً مطلقاً” ولا “شراً محضاً” — بل هو أداة قوية يحدد مصيرها الإنسان الذي يستخدمها.

في عالم يواجه أزمة مناخية حقيقية وطلباً متزايداً على الطاقة النظيفة، تبقى الطاقة النووية واحدة من أقوى الخيارات المطروحة. إن فهمك لهذا العنصر — من تركيبه الذري وحتى مخاطره البيئية — يجعلك مشاركاً واعياً في النقاش العالمي حول مستقبل الطاقة، لا مجرد متفرج قلق.

معلومة سريعة: لو حُوِّلت كل الطاقة الكهربائية التي يستهلكها شخص واحد طوال حياته إلى وقود نووي، لاحتاج إلى كمية من اليورانيوم المخصّب لا تزيد عن حجم كرة غولف واحدة — بينما سيحتاج إلى نحو 3,600 طن من الفحم لتوليد الطاقة ذاتها.

اقرأ أيضاً: الحفاظ على البيئة: المبادئ، الإستراتيجيات، والحلول

والآن، في المرة القادمة التي تقرأ فيها خبراً عن تخصيب اليورانيوم أو صفقة وقود نووي، هل ستقرأه بالعين نفسها التي كنت تقرأه بها قبل هذا المقال؟

---

المراجع والمصادر

1. World Nuclear Association. (2024). Uranium Mining Overview.
   https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/mining-of-uranium/uranium-mining-overview
   تقرير شامل عن طرق تعدين اليورانيوم وإنتاجه عالمياً.
2. IAEA. (2024). Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period up to 2050.
   https://www.iaea.org/publications/15652/energy-electricity-and-nuclear-power-estimates-for-the-period-up-to-2050
   تقديرات الوكالة الدولية للطاقة الذرية لمستقبل الطاقة النووية.
3. OECD/NEA & IAEA. (2024). Uranium 2024: Resources, Production and Demand (Red Book).
   https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_89272/uranium-2024-resources-production-and-demand
   التقرير المرجعي العالمي لاحتياطيات اليورانيوم وإنتاجه.
4. Brugge, D., & Buchner, V. (2011). Health effects of uranium: new research findings. Reviews on Environmental Health, 26(4), 231–249. DOI: 10.1515/REVEH.2011.032
   مراجعة للتأثيرات الصحية لليورانيوم بما في ذلك التسمم الكلوي.
5. WHO. (2022). Guidelines for Drinking-water Quality, 4th Edition incorporating the 2nd Addendum.
   https://www.who.int/publications/i/item/9789240045064
   إرشادات منظمة الصحة العالمية لجودة مياه الشرب بما في ذلك حدود اليورانيوم.
6. Utsunomiya, S., et al. (2022). Uranium contamination in groundwater: A review. Science of the Total Environment, 838, 156303. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.156303
   دراسة حديثة عن تلوث المياه الجوفية باليورانيوم وآليات انتقاله.
7. Merk, B., et al. (2019). On a Long Term Strategy for the Success of Nuclear Power. Energies, 12(3), 495. DOI: 10.3390/en12030495
   دراسة عن إستراتيجيات الطاقة النووية طويلة الأمد ومفاعلات الجيل الرابع.
8. Geist, A., et al. (2021). Recovery of uranium from seawater: a review of current status and future outlook. Industrial & Engineering Chemistry Research, 60(3), 831–849. DOI: 10.1021/acs.iecr.0c04741
   مراجعة لتقنيات استخلاص اليورانيوم من مياه البحر.
9. Posiva Oy. (2024). ONKALO – Final Disposal of Spent Nuclear Fuel.
   https://www.posiva.fi/en/index/finaldisposal.html
   الموقع الرسمي لمشروع أونكالو للتخلص الجيولوجي من النفايات النووية.
10. NASA. (2023). Radioisotope Power Systems.
    https://rps.nasa.gov/
    استخدام النظائر المشعة — بما فيها المشتقة من اليورانيوم — في الفضاء.
11. U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC). (2024). Uranium Enrichment.
    https://www.nrc.gov/materials/fuel-cycle-fac/ur-enrichment.html
    شرح رسمي لعملية تخصيب اليورانيوم من هيئة التنظيم النووي الأمريكية.
12. Murray, R. L., & Holbert, K. E. (2020). Nuclear Energy: An Introduction to the Concepts, Systems, and Applications of Nuclear Processes (8th ed.). Elsevier.
    كتاب مرجعي شامل في مفاهيم الطاقة النووية للمبتدئين والمتخصصين.
13. Bodansky, D. (2004). Nuclear Energy: Principles, Practices, and Prospects (2nd ed.). Springer.
    مرجع أكاديمي كلاسيكي في فيزياء وهندسة الطاقة النووية.
14. Emsley, J. (2011). Nature’s Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements (New ed.). Oxford University Press.
    موسوعة عناصر كيميائية تشمل فصلاً مفصلاً عن اليورانيوم.
15. Biello, D. (2023). “How Nuclear Power Can Help Fight Climate Change.” Scientific American.
    https://www.scientificamerican.com/article/how-nuclear-power-can-help-fight-climate-change/
    مقال مبسط عن دور الطاقة النووية في مواجهة التغير المناخي.

---

قراءات إضافية ومصادر للتوسع

1. Cochran, R. G., & Tsoulfanidis, N. (1999). The Nuclear Fuel Cycle: Analysis and Management (2nd ed.). American Nuclear Society.
   لماذا نقترح عليك قراءته؟ هذا الكتاب يشرح دورة الوقود النووي بالكامل — من الاستخراج إلى التخلص من النفايات — بأسلوب هندسي تفصيلي يناسب طلاب الهندسة النووية والباحثين.
2. Zoellner, T. (2009). Uranium: War, Energy, and the Rock That Shaped the World. Penguin Books.
   لماذا نقترح عليك قراءته؟ يقدم سرداً تاريخياً ممتعاً وغنياً عن كيف غيّر اليورانيوم الجغرافيا السياسية والاقتصادية للعالم، مع قصص ميدانية من مناجم الكونغو إلى مختبرات مانهاتن.
3. Ewing, R. C. (2015). Long-term storage of spent nuclear fuel. Nature Materials, 14, 252–257. DOI: 10.1038/nmat4226
   لماذا نقترح عليك قراءته؟ مراجعة علمية رفيعة المستوى تتناول تحديات تخزين الوقود النووي المستنفد وحلول الدفن الجيولوجي — وهي من أكثر القضايا إلحاحاً في مستقبل الطاقة النووية.

---

إذا وجدت هذا المقال مفيداً واستفدت من المعلومات الواردة فيه، فإننا ندعوك لمشاركته مع زملائك الطلاب أو أصدقائك المهتمين بالعلوم والطاقة. تابع موقع خلية للاطلاع على مزيد من المقالات العلمية العميقة التي تجعل العلم قريباً من حياتك اليومية، واكتب لنا في التعليقات إن كان لديك سؤال عن الطاقة النووية أو أي موضوع علمي آخر ترغب في أن نتناوله بالتفصيل.