صفحة ٣٨٥
انظر إلى رأس الصفحة، نبدأ اليوم الدرس الرابع من الفصل الخامس عن الطاقة النووية. الهدف الأساسي هنا هو فهم كيف تحولت نواة الذرة، التي تتكون من البروتونات والنيوترونات، إلى مصدر هائل لتوليد الكهرباء دون تلويث البيئة بانبعاثات كربونية ضخمة. تأمل فقرة الربط مع الحياة: الإشعاع ليس شراً مطلقاً، فبها نقتل البكتيريا الضارة في الأطعمة المحفوظة لتعقيمها، ونعقم بها المعدات الطبية الحساسة كالحقن وضمادات الحروق بوساطة أشعة جاما. أما تعريف الطاقة النووية فهو الطاقة المنبعثة من نواة الذرة نتيجة لتفاعل نووي يحدث إما عبر الانشطار النووي أو الاندماج النووي. تذكر أن أول محطة للطاقة النووية في العالم أنشئت في مدينة أوبينينسك الروسية عام ١٩٤٥ ميلادية. انظر إلى الشكل ١٦-٥ أسفل الصفحة، فهو يوضح مفاعل الطاقة النووية بأبراجه الشهيرة.
صفحة ٣٨٦
انظر إلى أعلى الصفحة، كيف تولد محطات الطاقة النووية الكهرباء؟ الفكرة تشبه المحطات التقليدية تماماً: نحتاج إلى مصدر حراري يحول المياه إلى بخار، وبضغط هذا البخار ندور التوربينات المتصلة بمغناطيس كهربائي يسمى المولد لإنتاج الكهرباء. الاختلاف الوحيد أن مصدر الحرارة هنا ليس حرق الفحم أو النفط أو الغاز، بل هو انقسام الذرات بما يسمى الانشطار النووي. انظر إلى الشكل ١٨-٥: عندما يصطدم نيوترون بنواة ذرة اليورانيوم، تنقسم النواة إلى نواتين أو أكثر، ويصاحب ذلك انبعاث كمية هائلة من الطاقة على شكل حرارة وإشعاع، ويخرج المزيد من النيوترونات التي تصطدم بذرات يورانيوم أخرى متكررة العملية مراراً فيما يعرف بالتفاعل النووي المتسلسل. اكتشف العلماء هذا الأمر في الثلاثينيات، ولو أخذت نصف كيلو غرام من اليورانيوم لانشطاره، فإنه ينتج طاقة تعادل حرق ثلاثة آلاف طن من الفحم. يورانيوم الأرض تم اكتشافه عام ١٧٨٩ ميلادية بواسطة العالم الألماني مارتن كلابروث، وهو معدن يستخلص من صخور القشرة الأرضية.
صفحة ٣٨٧
تابع معنا مفهوم المفاعل النووي، وهو جهاز ضخم أو محطة تستخدم لتوليد تفاعل نووي مستدام. للطبيعة نظيران من اليورانيوم: يورانيوم ٢٣٨ ويورانيوم ٢٣٥. اليورانيوم ٢٣٨ هو الغالب في العالم بنسبة ٩٩.٣ بالمئة ولكنه لا ينتج تفاعلاً انشطارياً متسلسلاً بمفرده، بينما اليورانيوم ٢٣٥ هو الذي ينتج الطاقة عبر الانشطار ولكنه يشكل أقل من واحد بالمئة من اليورانيوم الموجود في العالم. لذلك نقوم بعملية إثراء أو إحلال لزيادة نسبة اليورانيوم ٢٣٥ ليصبح وقوداً فعالاً. انظر إلى المشروع الوطني للطاقة الذرية في المملكة العربية السعودية بالتعاون مع مدينة الملك عبد الله للطاقة الذرية والمتجددة، حيث اعتمدت المملكة مفاعلات الماء الخفيف المظغوط كخيار مثالي لإنتاج الكهرباء، وتأسست شركة نووية لتسويق هذا المشروع ضمن رؤية المملكة ٢٠٣٠ لتقليل الاعتماد على النفط ومواجهة شح المياه عبر التحلية الذرية.
صفحة ٣٨٨
انظر إلى فوائد الطاقة الذرية أعلى الصفحة: هي طاقة منخفضة التكاليف في الإنتاج والتشغيل، وهي مصدر موثوق لا يساهم في تغير المناخ لعدم وجود انبعاثات كربونية. والأهم أنها ذات كثافة عالية، بمعنى أن الطاقة المنبعثة منها أكبر بعشرة ملايين مرة من الطاقة الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري كما يوضح الشكل ٢١-٥. بالمقابل، انظر إلى أسرار الطاقة الذرية وأضرارها: هناك آثار سلبية كالأثر البيئي للتعدين وتصريف المياه الحارة واستهلاكها الكثيف للمياه في المفاصل، ومخاطر تسرب الإشعاعات الخطرة، ومشكلة التخلص من النفايات المشعة التي تبقى لآلاف السنين دون تحلل. وأضف إلى ذلك أنها طاقة غير متجددة لأن الوقود المستخدم هو اليورانيوم وهو معدن محدود تنفد كميته ولا يتجدد. تأمل الشكل ٢١-٥ أسفل الصفحة الذي يعرض أكبر عشر دول حسب سعة الطاقة النووية في العالم وتتصدرها الولايات المتحدة ثم فرنسا.
صفحة ٣٨٩
هذه صفحة التقويم والأسئلة الخاصة بالدرس الرابع. في قسم فهم الأفكار الرئيسية، عليك الإجابة عن: ما الطاقة النووية؟ وكيف تتم عملية الانشطار النووي؟ ولماذا نستخدم اليورانيوم ٢٣٥ في المفاعلات النووية؟ وعدِّد ثلاثة من فوائد استخدام الطاقة الذرية. في قسم التفكير الناقد، سيلزمك تلخيص كيف يتم توليد الكهرباء النووية، ووصف كيفية استخدام معدن اليورانيوم لإنتاج هذه الطاقة. وأما في قسم الكتابة في الجيولوجيا، فالمطلوب هو كتابة تقرير عن دور مدينة الملك عبد الله للطاقة الذرية والمتجددة في استخدام الطاقة الذرية في المملكة العربية السعودية.
صفحة ٣٩٠
انظر إلى عنوان الصفحة: الجافورة أكبر حقل للغاز غير المصاحب في المملكة العربية السعودية. تصدر المملكة العربية السعودية قائمة أكبر مصدري النفط في العالم، وهي تسعى لدخول عصر الغاز واحتلال مواقع متقدمة في إنتاج الغاز عبر تطوير حقل الجافورة. تستهدف السعودية تنويع موارد اقتصادها ودعم مكانتها في قطاع الطاقة العالمي لتكون شركة أرامكو السعودية أكبر شركة طاقة وكيماويات متكاملة على المستوى الدولي بطاقة نظيفة منخفضة الانبعاثات الكربونية الضارة بالبيئة. يقع حقل الجافورة بالمنطقة الشرقية، وهو مكتشف للغاز غير المصاحب وغير التقليدي، ويبلغ طوله نحو ١٧٠ كيلومتراً وعرضه ١٠٠ كيلومتر. تقدر الشركة حجم موارد الغاز في الحقل بنحو ٢٠٠ تريليون قدم مكعبة من الغاز الخام. وتخطط المملكة لرفع إنتاج الغاز من حقل الجافورة تدريجياً ليصل إلى ٢.٢ مليار قدم مكعبة يومياً بحلول عام ٢٠٣٦، مع تكثيف جهودها لتصدير وقود مهم يستخدم في التحول إلى الطاقة الخضراء وتنفيذ مشاريع الهيدروجين الأزرق.
صفحة ٣٩١
هذه صفحة مختبر الجيولوجيا وعنوانها: صمم بنفسك المكمن الصدعي. الخلفية العلمية توضح أن المكمن عبارة عن تركيب جيولوجي تحت سطح الأرض يحتوي على النفط أو الغاز أو الماء بفضل حفظه في طبقات صخرية ذات مسام ونفاذية عالية. الأدوات المطلوبة: ١٥ شريحة من الكرتون أو الفلين بطول ٣٠ سم وعرض ١٠ سم، صمغ قوي، ألوان زياتية وأداة قطع حادة. خطوات العمل تبدأ بلصق كل ٥ شرائح من الكرتون مع بعضها وتلوين المجموعات الثلاث بألوان مختلفة لتمثل أنواع صخور مختلفة: الأصفر لحجر الرمل، البني لحجر الطين، والأخضر لحجر الجير. ثم لصق المجموعات الثلاث مع بعضها لتكون نموذج تتابع الطبقات، وبعدها بقص الطبقات بزاوية ٤٥ درجة لتشكيل كتلتين، ثم رفع إحدى الكتلتين بمقدار ٥ سم ولصقهما مع بعضهما البعض لتكوين كتلة واحدة تمثل نموذج المكمن الصدعي. في قسم التحليل، عليك تفسير ما حدث للتتابع الطبقي، وتحديد الطبقة المتوقع تكون السوائل فيها وسبب ذلك، واستنتاج خصائص الطبقة، وتوضيح الطبقة ذات النفاذية الأقل بناء على النموذج المصنوع.
صفحة ٣٩٢
هذه صفحة دليل مراجعة الفصل الخامس. تلخص هذه الصفحة المفاهيم الرئيسية للقسم الأول والثاني. في القسم الأول المتعلق بالنفط والغاز وأماكن تواجدهما، تذكر الفكرة الرئيسية وهي أن نظرية النشأة العضوية للنقاط والغاز الطبيعي هي الأكثر قبولاً لدى العلماء المعاصرين، حيث تعتبر منطقة الخليج العربي من أغنى المناطق في العالم بالنفط والغاز. وتتكون الصخور الرسوبية التي تحتوي على المادة العضوية لصخور المصدر، وصخر المكمن هو الصخر ذو المسامية والنفاذية التي تسمح بمرور أو تجمع السوائل فيه، بينما المصائد النفطية هي نسق هندسي للطبقات الرسوبية يسمح للنفط والغاز بالتجمع بكميات اقتصادية. في القسم الثاني المتعلق بطرق استكشاف النفط والغاز وخصائصه، يهاجر النفط والغاز من صخر المصدر إلى صخر الخزان الذي يتكون من الحجر الرملي ذي المسامية والنفاذية العالية. ويمكن استكشاف النفط والغاز من خلال دراسة الصخور والتراكيب الجيولوجية تحت الأرض بطرق عديدة كالجهويزيائي والمسح الزلزالي والجاذبية والمغناطيسية والكهربائية.
صفحة ٣٩٣
تستكمل هذه الصفحة دليل مراجعة الفصل الخامس لتبين مفاهيم القسم الثالث والرابع. في القسم الثالث الخاص بأنواع الطاقة المتجددة، الفكرة الرئيسية هي أن الطاقة المتجددة هي الطاقة المستمدة من الموارد الطبيعية التي لا تنفد وتتجدد باستمرار مثل الرياح والمياه والشمس المتوفرة في معظم دول العالم، كما يمكن إنتاجها من حركة الأمواج والمد والجزر أو من الطاقة الحرارية الأرضية وكذلك من أشكال أخرى. وتبرز جهود المملكة العربية السعودية في مجال الطاقة المتجددة واستخداماتها لما لها من فوائد بيئية وإنسانية. في القسم الرابع الخاص بالطاقة النووية، الفكرة الرئيسية هي أن الطاقة النووية هي الطاقة الناتجة عن نواة الذرة التي تتكون من البروتونات والنيوترونات، وتنتج عبر طريقتين هما الانشطار النووي أو الاندماج النووي. وتنتج محطات الطاقة النووية الكهرباء بطريقة مشابهة جداً للمحطات التقليدية، ويحدث الانشطار النووي عندما تنقسم نواة الذرة إلى نواتين أو أكثر ويصاحب ذلك انبعاث للطاقة، ولليورانيوم نظيران هما يورانيوم ٢٣٨ ويورانيوم ٢٣٥ الذي يشكل الغالبية، وتعد الطاقة الذرية طاقة منخفضة التكاليف.
صفحة ٣٩٤
هذه صفحة تقويم الفصل الخامس وتحتوي على مجموعة من الأسئلة لاختبار فهمك. في قسم مراجعة المفاهيم، عليك كتابة المصطلح الصحيح في مكان الكلمات التي تحتها خط في الجمل العشر الأولى، مثل استبدال العبارات بكلمات كالميثان أو الفورانيمترا أو الطاقة غير المتجددة أو اليورانيوم ٢٣٨. وفي الأسئلة من ١١ إلى ١٧، اختر الإجابة الصحيحة من الخيارات المتعددة المتاحة لكل سؤال، مثل تحديد موقع مصادر النفط الرئيسية في العالم، أو التعرف على المصائد التي تتكون نتيجة تغيرات جانبية في مسامية ونفاذية صخور المكمن أو عدم استمرارها، أو تحديد أسباب قبول العلماء المعاصرين لنظرية النشأة العضوية، أو اختيار الحرف المناسب لبئر استكشافية وصلت عمق الحفر فيها إلى ١٥ كيلومتراً، وكذلك تحديد مصدر الطاقة الناتجة عن استغلإل حركة المياه التي تستخدم في توليد الكهرباء أو تحلية المياه، ونوع الهيدروجين الناتج من عمليات تحليل الكهربائي مع استخدام مصادر الطاقة المتجددة.
صفحة ٣٩٥
هذه صفحة استكمال تقويم الفصل الخامس، وتتضمن أسئلة بنائية وخريطة مفاهيمية وسؤال تحفيز. في قسم الأسئلة البنائية، يطلب منك تلخيص طرق التنقيب والاستكشاف عن النفط والغاز، وشرح كيف تتم عملية الانشطار النووي لإنتاج الطاقة، واستعمال الأشكال ١٨ و١٩ و٢٠ و٢١ للإجابة عن الأسئلة من ١٨ إلى ٢١ لمعرفة أنواع المصائد في الشكلين أ وب والفرق بينهما، وماذا يمثل اللون الأحمر، ومقارنة بين طرق المسح الجيوفيزيائي المختلفة. في قسم خريطة مفاهيمية، عليك رسم خريطة مفاهيمية مستعملاً المصطلحات الآتية: صخور المصدر، صخور المكمن، صخور الغطاء، المصائد التركيبية، مصائد القباب الملحية، المصائد الطبقية، والمصائد المركبة. أما في قسم سؤال تحفيز، فيطلب تفسير تكوين عدد من المكامن النفطية المتنوعة مثل الطي والصدوع في المنطقة الشرقية من المملكة العربية السعودية، وتوقع مدى أهمية استخدام الطاقة النووية في المملكة العربية السعودية من خلال رؤية ٢٠٣٠.
صفحة ٣٩٦
هذه صفحة اختبار مقنن للفصل الخامس، وتبدأ بأسئلة اختيار من متعدد في الجانب الأيمن حيث يُطلب منك اختيار رمز الإجابة الصحيحة لخمسة أسئلة، مثل مصدر النفط الموجود في بعض الصخور النارية أو المتحولة، وأفضل الصخور لتجمع النفط لاحتوائه على المسامية والنفاذية العاليتين، ومقدار الطاقة الإنتاجية بالجيجاواط لمشروع دومة الجندل لطاقة الرياح، وتحديد نوع الطاقة التي نحصل عليها من المواد العضوية، والمادة الأساسية التي تستخدمها معظم محطات الطاقة النووية لإنتاج الطاقة مثل اليورانيوم. وفي الجانب الأيسر، توجد أسئلة الإجاباة القصيرة من السؤال السادس إلى العاشر، وتتضمن: كيف تتم عملية الانشطار النووي؟ وكيف تنشأ مصائد الققب الملحية؟ والتحدث عن الطاقة الناتجة من الأمونيا الزرقاء. كما تستخدم الشكل الآتي للإجابة عن السؤالين ٩ و١٠ لمعرفة نوع المسح الجيوفيزيائي المستخدم في الشكل واسم الأجهزة المستقبلة للموجات المنعكسة.
صفحة ٣٩٧
هذه صفحة استكمال لاختبار مقنن للفصل الخامس، وتحتوي على قسم القراءة والاستكشاف مع نص قرائي مطول عن حقل الغوار الشهير. اقرأ النص جيداً لتتمكن من الإجابة عن الأسئلة من ١١ إلى ١٤. يوضح النص أن تسمية حقل الغوار جاءت من كلمة غار التي تعني شديد العمق أو البعيد في باط الأرض. ويقع حقل الغوار في شرق المملكة العربية السعودية ويمتد من مدينة الأحساء حتى جنوب شرق الرياض، وهو أكبر حقل في العالم من حيث المساحة والاحتياطيات وكميات الإنتاج. أجب عن الأسئلة بالاختيار من متعدد: السؤال ١١ عن تبغ مساحة حقل الغوار بوحدة الكيلومتر المربع، السؤال ١٢ عن موقع حقل الغوار بالنسبة للمملكة العربية السعودية، السؤال ١٣ عن تقدير إنتاج حقل الغوار اليومي بالبرميل لمدة ٦٠ سنة تقريباً، والسؤال ١٤ عن تقدير إنتاج حقل الغوار حالياً بملايين البراميل يومياً بناء على ما ورد في النص.
صفحة ٣٩٨
انظر إلى رأس الصفحة، نبدأ اليوم الفصل السادس من الكتاب وعنوانه: جيولوجيا المملكة العربية السعودية. الفكرة العامة هنا هي أن المملكة العربية السعودية تقع ضمن الصفيحة العربية التي تضم كلاً من الدرع العربي والرف العربي الذي يحتوي على مخزون كبير من النفط والمياه. الهدف الأساسي لدرس صخور المملكة العربية السعودية هو تقسيم نشأتها إلى عدة أقاليم من أكبره الدرع العربي والرف العربي. انظر إلى خريطة شبه الجزيرة العربية التي تشغل المساحة الكبرى من هذه الصفحة، فهي توضح تضاريس المنطقة مع البحر الأحمر وخليج العقبة. انظر إلى الفقرات الجانبية لتعرف أن الصفيحة العربية كانت متصلة بالصفيحة الإفريقية، ثم حدث فالق البحر الأحمر الذي أدى إلى انفصال الدرع العربي عن الدرع النوبي، ومن ثم ترسبت التكوينات الرسوبية على الدرع العربي. وفي أسفل الصفحة، تجد حقائق جيولوجية هامة عن بداية انفصال الجزيرة العربية عن قارة إفريقيا في حين الأيوسين وتقسيمها إلى كتلتين كبيرتين.
