[نعال الزهراء (ع)]

(بالتوكل على الله)

و طلب العون من بقية الله الأعظم ع.ج

نبدأ بي مشروع 3000 مقال ..

** لمن يحب المشاركة يرجى ارسال المقال و ان نشاء الله سوف أدرجه في قائمة أكثر من 3000 مقال..

--------------------------------------------------------------------------------------

هندسة نظم الطاقة والمعلوماتية



إنها الهندسة الاكثر تطورا وتقدما في ايامنا هذه ، بمعنى هندسة النظم بشكل عام ( systems engineering ) حيث كل مجالات الحياة المعاصرة قد دخلت اليوم مرحلة مفهوم النظام والشبكات بشكل كامل ودقيق ، مثلا نظام ( منظومة ) الاتصالات التي تتألف من شبكات وعقد ( knots) وعناصر دخل وخرج (in-out ) وما يسمى بالتغذية العكسية ( feedback ) ومسائل المراقبة والتحكم والسيطرة وغير ذلك الكثير .

وقد اصبحت الحياة المعاصرة ( سواء في البلدان المتقدمة او النامية ) تعتمد كليا على مصادر الطاقة المتنوعة ( energy ) ابتداء من الحطب والخشب والفحم ولغاية الوقود النووي ( fuel ) الذري ، مثل اليورانيوم والبلوتونيوم وما يتبع ذلك من تجهيزات تخصيب وطرد مركزي وفاصلات او فارزات وعمليات تشطير النواة الذرية ( fission ) او دمج نويات الذرات للعناصر الخفيفة ( fusion ) .

ويستهلك عالمنا اليوم ( 6 مليار نسمة ) حوالي ( مئة ) مليون برميل نفط خام يوميا على شكل ( وقود – فيول – مازوت – بنزين ) ، ناهيك عن الغاز الطبيعي والطاقة الشمسية والرياحية وبوجود حوالي ( 500 ) مفاعل نووي – ذري ( reactors ) في محطات طاقة ذرية منتشرة في شتى انحاء العالم .

ومع ازدياد انتاج واستهلاك الطاقة ، تزداد وتتراكم المعلومات ( كما ونوعا ) في مجمل المعارف ( علوم ، تكنولوجيا ، آداب ، فنون ، .. ) وذلك عبر جناحي الكمبيوتر ( الشخصي والسوبر ) في العتاد والبرمجيات وعبر شبكات الانترنيت وغير ذلك .

عزيزي القارىء الكريم ، اذا كنت تقرأ هذا المقال الآن على شبكة الانترنيت ، فإننا نقترح أن تكتب بعد قليل إحدى هاتين الكلمتين
( الطاقة أو المعلوماتية ) وذلك بالانكليزية ( energy / informatics ) ، فإنك لا شك ستجد امامك على شاشة الكمبيوتر عشرات ومئات آلاف المواقع أو المواد في محركات بحث هاتين الكلمتين ، والخلاصة أن المعلومات ( كما ونوعا ) متوفرة تماما وبأدق تفاصيلها .. ولكن السؤال : وماذا بعد ذلك ؟!

هنا بالضبط يأتي دور الانسان .. هذا الانسان الذي هو محور الحياة حيث خلق الله سبحانه وتعالى الانسان على أبهى صورة وأغلى ما في الكون كله ، وبالتالي فإن البرمجيات الجيدة او الشبه ذكية تعني أن هناك انسانا حيا ينبض بالحياة وراءها ، وكلما ازداد الانسان علما ومعرفة ، كلما زاد طموحه للمزيد اكثر وهذه سنة الحياة وطبيعتها ، وبالتالي الانسان يعمل ويبني ويجاهد ويسعى ويخترع ويكتشف ويبادر ويحاول .. كما حاول الطيران قديما بتقليده للطيور والعصافير ، وكان اختراع الطائرة ( بجناحين وذيل ) ثم الغواصة
( بالمحاكاة - analog ) مع السمكة والحوت . واليوم البرمجيات الذكية بمحاكاة دماغ الانسان ، وها هو الانسان قد فك رموز وشيفرات الاستنساخ والوراثة والخ .

والمعرفة بمفهومها الشامل تعني عمليتي التركيب والتحليل ( synth.-analys. ) او الفك والبناء ، وبالتالي نجد مصطلح تحليل النظام الى شبكات وعناصر او بالعكس بناء منظومة اقتصادية ، مثلا للمعاملات البنكية وغيرها . وكما كانت الفلسفة قديما تعتبر ( أم العلوم والمعارف ) ، كذلك اليوم لا بد من ما يسمى بالمنظومة الفكرية الانسانية المعاصرة اليوم وغدا ..

وأخيرا وليس آخرا .. نتساءل : كيف سيبدو عالمنا عام ( 2050 ) من حيث الطاقة والمعلوماتية ، هل ستختفي مصادر الطاقة التقليدية لتحل محلها الطاقات المتجددة ، وهل ستقفز المعلوماتية تلك القفزات النوعية الكبرى بحيث تتغير مظاهر وملامح الحياة الانسانية والطبيعية على سطح الكرة الارضية نحو الافضل .. عالم أكثر امانا وامنا واستقرارا وجمالا ، وهل سيترك الانسان الكرة الارضية ليهاجر للعيش على سطح القمر او كوكب المريخ والزهرة . إنها الحياة قيد التغيير والتطور والتقدم دائما للأمام .. ويبقى الانسان دائم السعي نحو تأمين الطاقة وتطوير المعلوماتية بالتوازي وبتناسب طردي فيما بينهما ( جول – كيلوواط ساعي – بت / بايت ) في كل زمان ومكان .

[نعال الزهراء (ع)]

أهم الاكتشافات العلمية لعام 2004



تصدر اكتشاف المركبات الجوالة التي أرسلتها وكالة ناسا الأمريكية للفضاء آثار المياه على كوكب المريخ قائمة أهم عشرة اكتشافات في عام 2004.
وكان وضع هذه القائمة دائما محل خلاف بين العلماء، ولم تخل قائمة هذا العام أيضا من هذا الخلاف في الرأي.
وإلى جانب هذا الكشف، جاء في قائمة أهم عشرة اكتشافات علمية لعام 2004 اكتشاف بقايا سلالة من البشر الأقزام في إندونيسيا.
وقال دونالد كينيدي، رئيس تحرير مجلة ساينس التي تنشر كل عام هذه القائمة، إن اختيار أهم الاكتشافات لهذا العام لم يكن صعبا.
ولكن هذا الرأي لم يكن رأي الجميع، فالبعض رأى أن الإعلان في فبراير/ شباط الماضي عن نجاح علماء كوريين جنوبيين في استنساخ أجنة بشرية كان هو الحدث العلمي الأهم في هذا العام.
وقال البروفيسور كريستوفر هيجينز، مدير مركز العلوم الطبية بمجلس الأبحاث العلاجية في لندن: "لهذا الاكتشاف أهمية كبرى، فهو يعني حدوث تطور مهم".
وقال: "قيام العلماء الكوريين بهذا الإنجاز يضعهم على رأس القائمة قبل اكتشاف آثار المياه على سطح المريخ، فهم لم يعثروا على أثر للحياة هناك، ولو كانوا قد اكتشفوا آثارا للحياة لكن ذلك كشفا مثيرا".
ويمثل الاكتشاف الذي توصل إليه العلماء الكوريون خطوة كبيرة على طريق الاستنساخ البشري بغرض العلاج، لكن البروفيسور هيجينز يرى في الكشف العلمي وجها فلسفيا.
فهو يقول: "حقيقة أن الاستنساخ البشري قد أصبح ممكنا تنقلنا إلى مرحلة الكشف عن أسرار كثيرة تحيط بالكائن البشري، مثل فكرة وجود الروح، والتي تبين أنها مجرد خيال".
وقال: "هذا الكشف يأخذنا إلى مبدأ أننا مجرد نوع من الحيوانات، فالعلم يوشك على معرفة أصولنا الحيوية، وما هو هدفنا في هذه الحياة".
وقال: "استنساخ الأجنة البشرية يثير الكثير من الأسئلة، ربما لا تعجب البشر فيما يتعلق بهدف الوجود البشري، ولكنني أعتقد أنها لا تزال على درجة من الأهمية".
أما الكشف المهم عن أن سلالة من الأقزام قد عاشت في إندونيسيا إلى ما قبل ثلاثة عشر ألف سنة مضت فقد جاء في المركز التالي لإرسال المركبة الفضائية إلى المريخ.
وقال كينيدي في مقاله بمجلة ساينس إن هذا الاكتشاف قد استولى على خيال الكثيرين، لكنه قال إنه في الوقت نفسه أثار الكثير من التساؤلات والجدل.
وقال كينيدي: "لا زالت الجمجمة والبقايا البشرية التي عثر عليها الباحثون قيد البحث، ولا نزال في انتظار ما ستسفر عنه الدراسات".
كما أشارت المجلة إلى الكشف عن أن شريط الحامض النووي الذي لا يحوي صفات جينية ليس عديم الأهمية كما كان العلماء يعتقدون في الماضي، وأن له أثر في التنوع الحيوي في النبات والحيوان.
لكن الكاتب سيمون سينج يرى أن الصورة التي التقطها باحثون فضائيون في شيلي لكوكب يدور حول نجم كانت من المفترض أن تكون على رأس الاكتشافات العلمية لعام 2004.
وقال دكتور سينج: "لقد عثرنا على العشرات من الكواكب خارج مجموعتنا الشمسية، وقد غير ذلك في حد ذاته من نظرتنا إلى الكون الذي نعيش فيه".
وقال: "نحن نعرف الآن بوجود كواكب أخرى خارج مجموعتنا الشمسية، وكنا نعرف ذلك من آثارها على النجوم الأخرى، وعلى الرغم اختلاف المريخ عن كوكبنا، إلا أن رؤيته بشكل مباشر أمر غير تقليدي".
وأضاف: "إنه أمر غير تقليدي، ليس فقط لأننا نملك التقنية اللازمة لرؤية هذا الكوكب، ولكن لأنه يوحي بإمكانية رؤية كواكب تشبه كوكب الأرض، وربما حتى نرى أثرا لوجود حياة".
وقال: "أنا أرى أن هذه الصورة تعتبر صورة تاريخية، ولا أصدق أن هذا الكشف لم يتصدر الصحف والمجلات حول العالم".
ترتيب مجلة ساينس لأهم الكشوف العلمية في عام 2004:


المركز الأول: اكتشاف مركبات سبيريت وأبورتيونيتي التي أرسلتها وكالة الفضاء الأمريكية، ناسا، إلى كوكب المريخ لآثار مياه مالحة وحمضية على سطح الكوكب الأحمر.

المركز الثاني: القزم الإندونيسي: عثور فريق من علماء الآثار على سلالة من الأقزام كانت تعيش في جزيرة فلورز بإندونيسيا، كان الفرد فيها لا يزيد طوله عن متر واحد.

المركز الثالث: استنساخ الأجنة البشرية: أعلن الباحثون الكوريون الجنوبيون عن تمكنهم من استنساخ أجنة بشرية، وهو ما يعد الدليل الأول على إمكانية استنساخ البشر.

المركز الرابع: فهم سر الغازات فائقة البرودة: حقق العلماء في عام 2004 سبقا علميا كبيرا بالتعرف على طبيعة الغازات فائقة البرودة والتي يطلق عليها اسم المكثفات، وهو ما يلقي الضوء على إحدى معضلات علم الطبيعة.

المركز الخامس: كنوز الحامض النووي الخفية: تبينت أهمية الحامض النووي الذي لا يحمل صفات وراثية، فقد اكتشف العلماء دورها في تحول الجينات في الوقت المناسب إلى المكان المناسب.

المركز السادس: اكتشاف الزوج النجمي النيوتروني: وهو أول زوج من النجوم النيترونية الدوارة، والتي تطلق دفقات من الإشعاعات الكونية.

المركز السابع: اكتشاف انخفاض التنوع الحيوي في النبات والحيوان: ظهرت في هذا العام أنباء عن تقلص التنوع الحيوي للحيوانات والنباتات، وذلك من خلال دراسات أجريت على البرمائيات والفراشات ونباتات وطيور مختلفة.

المركز الثامن: نتائج جديدة عن السلوك التركيبي والكيميائي للماء، وهو ما قد يحدث ثورة في علم الكيمياء والطبيعة.

المركز التاسع: أدوية العالم الفقير: ظهرت الشراكة بين القطاعين العام والخاص كقوة جديدة في عام 2004، وهو ما من شأنه أن يسهل وصول الأدوية إلى الدول الفقيرة.

المركز العاشر: جينات في قطرة ماء: في عام 2004، تمكن العلماء من التعرف على أشكال متناهية الصغر من الحياة، حيث جمعوا عينات من الماء من أماكن مختلفة، ودرسوا ما تحمله قطرات الماء من مورثات.

[نعال الزهراء (ع)]

طاقة المستقبل تحت أقدامنا


ايسلندا تغطي احتياجاتها الكاملة من الكهرباء والتدفئة من الطاقة المستخرجة من باطن الارض.



بون - إذا أطلقنا الكلام على علاته فإنه يمكن القول إن البشرية لا تعاني من مشكلة في الطاقة.
إننا في الواقع نعيش فوق مصدر للطاقة لا ينفد مخزن في الماء الساخن أو الصخور. فتحت أقدامنا مباشرة تغلي الارض حيث إن الحرارة في 99 في المائة من الكوكب تتجاوز الالف درجة مئوية و تنخفض هذه الدرجة إلى أقل من مائة عند الطبقة الخارجية.
المشكلة أنه ليس من الهين استغلال هذا المصدر الحراري الواقع تحت الارض والذي يشار إليه الان باسم طاقة حرارة الارض(أو الطاقة الحرارية). وقد أوضحت أيسلندا كيفية القيام بذلك. الجزيرة تقع مباشرة أعلى خط الصدوع في كوكب الارض. ولنقل بدقة إنه عند الخط الذي يحدث فيه الانفصال ببطء بين الرفين القاريين الاوروبي والامريكي يمكن الحصول على الطاقة من قلب الارض مباشرة أو من حيث يمكن للجميع أن يروا الينابيع الحارة تطلق بماء يغلي في الهواء.
منذ الثلاثينات من القرن الماضي والايسلنديون يستغلون ينابيعهم الحارة حتى أن الجزيرة تغطي اليوم قرابة مائة في المائة من احتياجاتها من الكهرباء والتدفئة من الطاقة المتجددة وبالذات من طاقة الحرارة الارضية.
وألمانيا ليست مشهورة بينابيعها الحارة ومع ذلك فإنها تتمتع بوفرة في إمكانات الحرارة الارضية.
يقول فيرنير بوسمان من جمعية الحرارة الارضية نقلا عن بيانات بحثية حكومية إن "الامكانات الكهربائية المتاحة تحت أرض ألمانيا يمكن أن تغطي احتياجاتنا 600 مرة.". لكن الامر ليس ببساطته في أيسلندا فاستغلال مصادر الحرارة الارضية في ألمانيا يتطلب حفرا لاعماق كبيرة.
يضيف بوسمان أنه مع ذلك فإن استغلال طاقة الحرارة الارضية يمضي قدما في ألمانيا. وفي الوقت الحاضر يصل إنتاج طاقة الحرارة الارضية من المنشآت الكبيرة والصغيرة إلى 700 ميجاوات.
ويتم تركيب مضخات تدفئة حرارية بعمق 400 متر لكي يمكن الوصول إلى ما يسمى مصادر الطاقة الحرارية "القريبة من السطح" لتدفئة البيوت الخاصة والمدارس والمباني العامة. وتعمل هذه المضخات بعكس الطريقة التي تعمل بها الثلاجات فهي تمتص حرارة الارض وتضخها في البيوت أعلاها.
وثمة أسلوب آخر يعرف باسم التدفئة "الحرارية المائية" ويقصد به الوصول إلى مصادر الماء الحار الموجودة على مسافة بعيدة من سطح الارض. ويوجد العديد من مثل هذه المصادر في شتى مناطق ألمانيا.
ويقدر مركز بحوث الارض في بوتسدام أن بإمكان البلاد أن تغطي 29 في المائة من احتياجاتها من التدفئة من مصادر الحرارة المائية في حين يمكن لمصادر الحرارة الارضية أن تغطي نسبة أخرى 28 في المائة.
وفي إطار أعمال البحث والتطوير الاخرى في بلدة نيشتات جيلف الشمالية الشرقية يجرى استغلال المياه الحارة تحت الارض في إنتاج الكهرباء.
وهناك بدأت أول محطة للطاقة الحرارية الارضية في ألمانيا العمل في نهاية العام الماضي حيث يجري ضخ الماء بدرجة تبلغ 97 درجة مئوية من عمق كيلومترين لتشغيل محرك توليد يغطي احتياجات نحو 500 منزل من الكهرباء.
ويفضل المهندسون في السنوات الاخيرة تقنية أخرى تعرف باسم عملية "الصخرة الجافة الساخنة" ويتم فيها تحويل الطاقة المختزنة في صخور جافة ساخنة إلى كهرباء. وتقوم العملية على ضخ ما ء على الصخر الساخن فيؤدي إلى تسخين الماء الذي يعود بدوره إلى السطح فيستغل في أغراض الطاقة. ويجري بناء أول محطة طاقة من هذا النوع في باد إيراتش في جنوب غربي ألمانيا.
ويذكر مؤيدو طاقة الحرارة الارضية عددا من مزاياها البيئية مقارنة بمصادر الطاقة المتجددة الاخرى مثل طاقة الريح والطاقة الشمسية. ومن هذه المزايا أنها متاحة بشكل دائم حيث إنه لا علاقة لها بالاحوال الجوية أو ساعات اليوم.
لكن المهندسين يعترفون بأن تقنيات الاستغلال الفعال لطاقة الحرارة الارضية مازالت في مهدها. و إذا كان من الممكن توقع حدوث مساهمة كبيرة في الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في ألمان يا خلال عقد أو عقدين من الزمن فإن ذلك لن يكون إلا باستمرار العمل بعزيمة وإصرار في تطوير هذه التقنيات

[نعال الزهراء (ع)]

نظرية الانشطار النووى

هي عملية انشطار نواة ذرة ما الى قسمين او اكثر ويتحول بهذه العملية مادة معينة الى مادة اخرى وينتج عن عملية الأنشطار هذه نيوترونات و فوتونات حرة( بالاخص اشعة گاما) ودقائق نووية مثل دقائق ألفا alpha particles ودقائق بيتا beta particles. يؤدي انشطار العناصر الثقيلة الى تكوين كميات ضخمة من الطاقة المتحركة.

تستعمل عملية الأنشطار النووي لتزويد الوقود لمولدات الطاقة النووية وتحفيز انفجار الأسلحة النووية واذا امكن اخضاع عنصر ثقيل الى سلسلة من الأنشطارات النووية فان ذلك سيؤدي الى تكوين ما يسمى بالوقود النووي ويتم تحفيز هذه السلسلة المتاعقبة من الأنشطارات النووية في المفاعلات النووية ويعتبر اليورانيوم-235 و البلوتونيوم - 239 من اكثر انواع الوقود النووي استعمالا. تبلغ كمية الطاقة الناتجة من كمية معينة من الوقود النووي ملايين اضعاف الطاقة الناتجة من نفس الكمية من البنزينdrawGradient()


"عملية الانشطار النووي لليورانيوم"


تفاصيل عملية الأنشطار النووي


يختلف الانشطار النووي عن عملية التحلل الإشعاعي من ناحية انه يمكن السيطرة على عملية الأنشطار النووي خارجيا. تقوم النيوترونات الحرة الناتجة من كل عملية انشطار إلى تحفيز انشطارات اخرى التي بالتالى تؤدي الى تكوين نيوترونات حرة اخرى وتستمر هذه السلسلة من الفعاليات مؤدية إلى إنتاج كميات هائلة من الطاقة.

يطلق على نظائر عناصر كيميائية لها القدرة على تحمل هذه السلسلة الطويلة من الأنشطارات النووية اسم الوقود النووي. من أكثر أنواع الوقود النووي استعمالا هي اليورانيوم ذو كتلة ذرية رقم 235 (يورانيوم-235) و بلوتونيوم ذو كتلة ذرية رقم 239 (بلوتونيوم-239) , هذين العنصرين ينشطران بصورة بطيئة جدا تحت الظروف الطبيعية التي تسمى ب الانشطار التلقائي spontaneous fission وتاخذ هذة العملية التلقائية مايقارب 550 مليون سنة على أقل تقدير ولكن عملية الانشطار هذه يتم تحفيزها والإسراع بها في المفاعلات النووية.

تنتج عادة عن سلسلة من الأنشطارات في المواد المذكورة اعلاه طاقة حركية هائلة تقدر بحوالي المئات من الكترون فولت وللتوضيح فان 0.03 الكترون فولت قادر على تدفئة منزل صغير . يرجع السبب الرئيسي في تفضيل اليورانيوم لاجراء عملية الأنشطار النووي عليه لغرض تصنيع الأسلحة النووية الى كون النظير 235 لليورانيوم او مايسمى يورانيوم-235 خفيف الكتلة ويمكن تحفيز انشطاره بسهولة بواسطة تسليط حزمة من النيوترون عليه وبعد الأنشطار يتولد 2.5 نيوترون وهذه الكمية من النيوترون كافية لاستمرار عمليات انشطار متسلسلة و متعاقبة
مع اكتشاف النيوترون لوحظ إنه عند قذف نواة اليورانيوم 235 بالنيوترونات فإن نواة اليورانيوم تنشطر إلى نواتين بحيث تكون النواة الأولى هي نواة نظير الكريبتون92 والنواة الثانية هي نواة نظير الباريوم141 .
ينتج عن هذا الانشطار انبعاث بعض النيوترونات الأخرى التي يمكنها أن تحدث في كتلة من اليورانيوم انشطاراً جديداً وذلك يسمى ( التفاعل المتسلسل ) .
وتكون الطاقة المنطلقة عن الانشطار النووي حسب معادلة اينشتاين :
الطاقة = كتلة اليورانيوم x مربع سرعة الضوء
وبذلك نجد أن الطاقة الناتجة عن انشطار أنوية كيلوجرام واحد من اليورانيوم تعادل الطاقة الناتجة عن احتراق ثلاثة آلاف طن من الفحم !