تخصص الهندسة النووية

تعتبر الهندسة النووية أحد التخصصات الهامة في مجال الهندسة حيث تهتم الهندسة النووية بالتعامل مع علم وتطبيق العمليات النووية والإشعاعية والتي تشمل إطلاق ومراقبة واستخدام الطاقة النووية وإنتاج واستخدام الإشعاع والمواد المشعة في العديد من المجالات البحثية مثل مجالات الصناعة والطب والأمن القومي .عند دراسة الهندسة النووية نجد أنها تعتمد على المبادئ الأساسية لعلوم الفيزياء وعلوم الرياضيات والتي تقوم بوصف التفاعلات النووية والنيوترونات والتي تعتمد بشكل رئيسي على نقل الحرارة وتدفق السوائل والعديد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في المواد عند تعرضها للإشعاع وبالتالي فإن الهندسة النووية هي بطبيعتها مجال متعدد يعتمد على علوم الفيزياء والتفاعلات الكيميائية للمواد .

بداية ظهور الهندسة النووية

عند البحث عن بداية ونشأة الهندسة النووية نجد أن الهندسة النووية بدأت في الظهور منذ القرن في العشرين وبالتحديد في عام 1939 عندما تم اكتشاف الانشطار النووي من قبل الكيميائيين الألمان أوتو هان وفريتز ستراسمان وذلك عندما تم اكتشاف كمية الطاقة المتفجرة الهائلة باستخدام الانشطار النووي .مع بداية الحرب العالمية الثانية تم بناء أول مفاعل نووي للولايات المتحدة عن طريق الفيزيائي الإيطالي إنريكو فيرمي وقد تم تسمية هذا المشروع باسم مشروع مانهاتن وتم تسمية المفاعل باسم المفاعل النووي شيكاغو ، بعد ذلك تم بناء مفاعلات في هانفورد بواشنطن والتي تم استخدامها لإنتاج البلوتونيوم المستخدم في صناعة الأسلحة النووية .كانت المفاعلات التي تم بنائها في هانفورد ذات أنظمة معقدة تتطلب مواهب وجهود عدد كبير من المهندسين التقليديين من جميع التخصصات ، ولذلك تم التعاون بين الفيزيائيين وعلماء الرياضيات الذين فهموا جيداً الظواهر النووية المعقدة وأصبح في امكانهم العمل لتصميم وتحليل أنظمة المفاعل المبكر .كان التطوير الناجح للغواصات النووية من قبل البحرية الأمريكية بعد الحرب كانت هناك الحاجة لإنشاء تخصص جديد في فروع الهندسة وهو الهندسة النووية حيث كان يتطلب تصميم وتحليل المفاعلات النووية سواء على الأرض أو في غواصة ، فهمًا للظواهر النووية المعقدة التي تحدث داخل المفاعلات بالإضافة إلى معرفة عملية بكيفية القيام بتجميع وتجميع الوقود وأنظمة التبريد معًا ، وبالتالي لقد أدى الفهم المتزايد للفيزياء النووية داخل المفاعل والنقل الإشعاعي داخل المفاعل وخارجه إلى ولادة تخصص هندسي جديد وهو الهندسة النووية والتي تعمل مع معظم التخصصات الهندسية التقليدية اللازمة لتصميم وتحليل وبناء وتشغيل محطة المفاعل النووي .في أواخر الأربعينيات وأوائل الخمسينيات ومع ظهور العديد من الاستخدامات السلمية المحتملة للطاقة النووية تم إنشاء مدارس لتكنولوجيا المفاعلات بواسطة مختبر أوك ريدج في مدينة تينيسي ومختبر أرجون بالقرب من شيكاغو ، وكانت هذه المدارس رائدة في أول الأقسام الأكاديمية وبرامج الدرجات التي تم تأسيسها في الخمسينيات والستينيات من قبل الكليات والجامعات في جميع أنحاء الولايات المتحدة بما في ذلك جامعة ولاية نورث كارولينا وجامعة ولاية بنسلفانيا وجامعة ميشيجان ، ونتيجة الاستخدام الناجح للمفاعلات النووية زاد الطلب على الخريجين الذين درسوا الهندسة النووية .

تخصصات ومهام الهندسة النووية

عند البحث في الهندسة النووية نجد أنهت تشمل العديد من التخصصات والمهام التي يقوم بها المهندسون النوويون بما في ذلك البحوث النووية الأساسية والبحوث التطبيقية وتطوير الهندسة النووية والتصنيع والبناء والتشغيل للمفاعلات حيث تنطبق جميع هذه الوظائف والتخصصات على الطاقة النووية .يقوم خريجي الهندسة النووية بالقيام بعدد من الوظائف المختلفة مثل العمل في شركات الهندسة المعمارية والتي يتم التعامل معها من أجل التصميم وتحليل السلامة وتنسيق المشروع والإشراف على البناء وضمان الجودة ومراقبة الجودة .يعمل المهندس النووي بالمفاعلات النووية ومنظمات التصنيع الأخرى وذلك من أجل استمرار البحث والتطوير والتصميم والتصنيع والتركيب لمختلف مكونات الأنظمة النووية ، كما يعمل المهندس النووي لدى شركات المرافق الكهربائية والتي تتعامل مع الهندسة النووية من أجل التخطيط والإشراف على البناء ، وتحليل سلامة المفاعلات ، وإدارة الوقود النووي الأساسية ، والتحليل الاقتصادي لمفاعل الطاقة ، وتقييم الأثر البيئي ، وتدريب الموظفين ، وإدارة المصنع ، والإشراف على تحول العمليات والحماية من الإشعاع بالإضافة تخزين الوقود المستهلك وإدارة النفايات المشعة .يعمل خريجي الهندسة النووية في المستشفيات والمراكز الطبية حيث تجري البحوث التطبيقية وكذلك تطوير وتنفيذ إجراءات الإشعاع التشخيصي والعلاجي على المرضى ، ذلك بالإضافة إلى الوكالات التنظيمية التي تتولى الترخيص ووضع القواعد ، وبحوث السلامة ، وتحليل المخاطر ، والتفتيش في الموقع وإدارة البحوث النووية .تتخصص الهندسة النووية أيضاً في برامج الدفاع حيث تتخصص في تطوير برامج الدفع البحري والأسلحة النووية ، كما تهتم الجامعات بالمهندسين النوويين حيث يقومون بأبحاث الهندسة النووية الأساسية والتطبيقية ، ويعمل المندسين النوويين في المختبرات الوطنية ومعامل البحوث الصناعية ، حيث تجري البحوث الأساسية والتطبيقية والتطوير في مجموعة متنوعة من المواضيع ذات الصلة بالمجال النووي .

فروع الهندسة النووية

الطاقة النوويةتعتبر الطاقة النووية من أهم فروع الهندسة النووية حيث يشهد العالم نمو كبير في الصناعة النووية وتطوير محطات الطاقة النووية حيث يولد اليوم أكثر من 400 مفاعل نووي حول العالم ، وتوجد هذه المفاعلات في العديد من البلدان أبرزها فرنسا واليابان وروسيا وكوريا الجنوبية والهند وكندا والمملكة المتحدة والصين ، وبالتالي تعتبر الطاقة النووية فرع مهم من فروع الهندسة النووية .يقوم المهندسون النوويون بتحليل ظواهر النقل الفيزيائية والإشعاعية المعقدة التي تحدث داخل وخارج المفاعل النووي خاصة الكثير من الظواهر المعقدة مثل نقل الحرارة ، وتدفق السوائل ، والتفاعلات الكيميائية واستجابة المواد للتفاعلات ، كما يعمل المهندسون النوويون مع المهندسين الميكانيكيين لتحديد نقل الحرارة وتدفق المبرد داخل المفاعل وعادةً ما يستخدمون رموز محاكاة معقدة لتحليل الظواهر الهيدروليكية والحرارية المركبة .الأسلحة النوويةتعتبر الأسلحة النووية أيضاً من أهم فروع الهندسة النووية وتشمل هذه الأسلحة  القنابل الذرية وهي الأسلحة الانشطارية وأسلحة الاندماج أي القنابل الهيدروجينية ، وأسلحة الاندماج النووي حيث يشارك المهندسون النوويون العاملون في برامج الأسلحة في أنشطة متنوعة مثل البحث والتطوير والتصميم والتصنيع والإنتاج والاختبار والصيانة والمراقبة لمجموعة كبيرة من أنظمة الأسلحة النووية ، ونظرًا لأن السلاح النووي هو نظام هندسي معقد بالتالي توجد هناك حاجة إلى العلماء والمهندسين من العديد من المجالات لبناء وتشغيل الأسلحة النووية ، وعلى الرغم من ذلك إلا أن هناك القليل جداً من الدورات التدريبية والتعليمية حول الأسلحة النووية في منهج الهندسة النووية حيث أن هذا المجال مصنف بدرجة عالية من الخطورة ويخضع لقواعد الأمن الدولية .النظائر المشعةتعتبر النظائر المشعة أيضاً من أهم فروع الهندسة النووية حيث يتم إنتاج أكثر من 2000 نظير مشع في المفاعلات النووية ، وبالتالي يشارك المهندسون النوويون في إنتاج واستخدام كل هذه النظائر حيث أصبح إنتاج وتغليف وتطبيق العديد من هذه النظائر بمثابة صناعة كبيرة يتم استخدامها في أجهزة تنظيم ضربات القلب ، والبحوث الطبية ، وتعقيم الأدوات الطبية ، وأجهزة التعقب الصناعية ، ومعدات الأشعة السينية والحفاظ على الطعام وأيضًا كمصدر للطاقة في المولدات الكهربائية ، وبالتالي يعتبر أهم استخدام للنظائر المشعة هو استخدامها في مجال الطب .[1]