دانلود تحقیق آشنایی با انرژی هسته ای و استفاده های صلح جویانه از آن در صنعت و اقتصاد

مقدمه انرژی هسته ای از عمده ترین مباحث علوم و تکنولوژی هسته ای است و هم اکنون نقش عمده ای را در تأمین انرژی کشورهای مختلف خصوصا کشورهای پیشرفته دارد.

اهمیت انرژی و منابع مختلف تهیه آن، در حال حاضر جزء رویکردهای اصلی دولت­ها قرار دارد.

به عبارت بهتر، بررسی، اصلاح و استفاده بهینه از منابع موجود انرژی، از مسائل مهم هر کشور در جهت توسعه اقتصادی و اجتماعی است.

امروزه بحران­های سیاسی و اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت ذخایر فسیلی، نگرانی­های زیست محیطی، ازدیاد جمعیت، همگی مباحث جهان شمولی هستند که با گستردگی تمام فکر اندیشمندان را در یافتن راه کارهای مناسب برای حل معظلات انرژی در جهان به خود مشغول داشته اند.

در حال حاضر اغلب کشورهای جهان به نقش و اهمیت منابع مختلف انرژی در تأمین نیازهای حال و آینده پی برده و سرمایه گذاری ها و تحقیقات وسیعی را در جهت سیاست گذاری، استراتژی و برنامه های زیربنایی و اصولی انجام می دهند.

در میان حامل­های مختلف انرژی، انرژی هسته ای جایگاه ویژه ای دارد.

هم اکنون بیش از 430 نیروگاه هسته ای در جهان فعال می باشند و انرژی برخی کشورها مانند فرانسه عمدتا از برق هسته­ای تأمین می شود.

جمهوری اسلامی ایران بیش از سه دهه است که تحقیقات متنوعی را در زمینه های مختلف علوم و تکنولوژی هسته ای انجام داده و براساس استراتژی خود، مصمم به ایجاد نیروگاه­های هسته ای به ظرفیت کل 6000 مگاوات تا سال 1400 هجری شمسی می باشد.

در این زمینه، جمهوری اسلامی ایران در نشست گذشته آژانس بین المللی انرژی اتمی، تمایل خود را نسبت به همکاری تمامی کشورهای جهان جهت ایجاد این نیروگاه­ها و تهیه سوخت مربوطه رسما" اعلام نموده است.

2- سوخت هسته ای استفاده از سوخت هسته­ای برای تولید انرژی، با به کارگیری اولین راکتورهای قدرت در دهه 60 میلادی شروع شد و تولید و مصرف آن به طور پیوسته رو به افزایش بوده است.

پایه صنعت انرژی هسته­ای مبتنی بر استفاده از انرژی درونی اورانیوم می­باشد.

بر حسب نوع راکتور نیروگاه اتمی، قسمت اصلی این انرژی و یا بخش کوچکی از آن مورد استفاده قرار می­گیرد.

یکی از تفاوت های اساسی سوخت هسته­ای با سوخت فسیلی، پدیده شکافت هسته­ای در سوخت است.

با تولید انرژی به وسیله شکافت، ساختار سوخت به صورت آرام ولی پیوسته تغییر کرده و پاره های شکافت رادیو اکتیو را به وجود می­آورد.

از این حهت رعایت مسایل ایمنی و پیش بینی جداره های بازدارنده متوالی در راکتور برای جلوگیری از پخش مواد رادیواکتیو ضروری است.

یکی دیگر از ویژگی های سوخت هسته­ای، امکان استفاده از آن در یک مدار بسته یا چرخه سوخت است.

با بازفرایابی سوخت مصرف شده که در حال حاضر در کشورهای صنعتی انجام می­گردد، اورانیوم مصرف نشده و پلوتونیوم تولید شده در راکتور برای مصرف دوباره، برگشت داده می­شود.

در راکتورهای هسته­ای از شکافت هسته­ای برای تولید انرژی گرمایی استفاده می­شود.

این انرژی حرارتی به وسیله توربین به انرژی مکانیکی و توسط ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می­شود.

بنابراین، راکتورهای هسته­ای همان نقشی را در نیروگاه هسته­ای ایفاد می­کنند که دیگهای بخار در نیروگاه­ های حرارتی با سوخت فسیلی به عهده دارند.

تفاوت نیروگاه­های هسته­ای با حرارتی در نوع سوخت مصرفی آنهاست که در اولی از سوفت هسته­ای و در دومی از مواد نفتی، گاز یا زغال سنگ استفاده می­شود.

ماده اصلی که برای سوخت راکتورها به کارمی­رود، اورانیوم یا ترکیباتی از این فلز است که به علت خاصیتی که در جذب نوترون و شکافت هسته­ای دارد، مورد استفاده قرار می­گیرد.

اورانیوم یک ماده رادیواکتیو است که در طبیعت یافت می­شود.

پلوتونیوم فلز دیگری است که برای سوخت در راکتورهای قدرت به کار می­رود ولی این فلزکه آن هم رادیواکتیو است، در طبیعت یافت نمی­شود و از واکنش های هسته­ای اورانیوم به وجود می­آید.

3- انرژی هسته ای انرژی به دست آمده از فعل و انفعالات هسته ای را انرژی هسته ای می گویند.

این انرژی از دو منشا می تواند سرچشمه بگیرد.

یکی شکافت هسته اتمهای سنگین و دیگر همجوشی یا گداخت هسته اتمهای سبک، که به اختصار به این دو فعل و انفعال هسته ای که به تولید انرژی هسته ای منجر می گردند پرداخته می شود.

3-1 شکافت هسته ای پس از کشف نوترون توسط"چاودیک" در سال 1932، هان و استراسمن، دانشمندان آلمانی، در سال 1939 طی مقاله ای نشان دادند که این ذره می تواند عناصر سنگینی از قبیل اورانیوم را شکافته و آنها را به عناصر دیگر با جرم کمتر تبدیل نماید.

شکافت اورانیوم که علاوه بر آزادسازی انرژی یا گسیل چند نوترون نیز همراه می شود، منشا تحولات بسیاری در قرن اخیر شده است.

در طی تحقیقاتی که قبل از جنگ جهانی دوم به ویژه در فرانسه و آلمان انجام گرفت، محقق گشت که نوترونهای آزاد شده می توانند تحت شرایط مناسب برای ایجاد شکافت در دیگر هسته های اورانیوم مورد استفاده قرار گیرند و بدین ترتیب یک واکنش زنجیره ای را می توان آغاز نمود که باعث آزادسازی مقدار قابل ملاحظه ای انرژی گردد.

این شکافت بیشتر مربوط به 235-U (اورانیوم با جرم اتمی 235) بود و وجود یک حداقل جرمی از اورانیوم برای یک واکنش زنجیره ای لازم به نظر می رسید.

این حداقل را جرم بحرانی نامیدند.

در طول جنگ جهانی دوم، این تحقیقات در کشورهای انگلستان، کانادا و عمدتا آمریکا ادامه یافت و نتیجتا به ساخت اولین راکتور اتمی در زیرزمین دانشگاه شیکاگو توسط فرمی و چندی بعد به تولید اولین بمب اتمی منجر گردید که بطور موفقیت آمیزی فجایع اسف بار هیروشیما و ناکازاکی را بوجود آورد.

راکتور اتمی نمونه بارز استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی بود در حالیکه بمب اتمی به وضوح استفاده غیرصلح آمیز آن را آشکار می ساخت.

به هرحال هر دوی این فرآیندها به تولید انرژی هسته ای که ناشی از شکافت هسته اتم­های سنگین بود منجر گشتند، البته یکی کنترل شده (راکتور اتمی) و دیگری کنترل نشده (بمب اتمی) به حساب می آمد.

شکافت هسته های سنگین به دو هسته سبکتر، همراه با آزاد شدن مقادیر زیادی انرژی است و این فرآیند تنها در هسته های سنگینی چون اورانیوم و پلوتونیوم اتفاق می افتد.

برای ایجاد شکافت مناسب، باید واکنش هسته­ای بصورت زنجیره وار و پیوسته انجام گردد وگرنه نتیجه مطلوب حاصل نخواهد گردید.

fission + 2 or 3 n + 200 MW MeV U235 + n نحوه شکافت اورانیوم 235 توسط نوترون کند 3-2 همجوشی یا گداخت هسته ای همجوشی یا گداخت هسته ای را می توان به عنوان فرآیند عکس شکافت هسته ای قلمداد کرد، یعنی فرآیندی که در آن دست کم یکی از محصولات واکنش هسته ای ازهر یک از مواد واکنش زای اولیه پر جرمتر باشد.

گداخت هسته ای در مواردی که جرم کل هسته های محصول از جرم کل مواد واکنش زا کمتر باشد منجر به رهایی انرژی خواهد شد.

فعل و انفعالاتی که در ستاره ها رخ می دهد و منجر به تولید انرژی بسیار زیادی می گردد، شناخته شده ترین و بارزترین نمونه های همجوشی یا گداخت هسته ای است.

گداخت هسته ای را سرچشمه انرژی فردا می دانند.

از محسنات راکتورهای گداخت، درجه بالای ایمنی آنهاست و برخلاف راکتورهای شکافت هسته ای که پسمان­های رادیو اکتیو بسیاری تولید می کنند، پسمان راکتورهای گداخت مقدار کمی هلیوم غیر رادیواکتیو است.

4- نیروگاه اتمی برق از مهمترین منابع استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی، ساخت راکتورهای هسته ای جهت تولید برق می باشد.

امروزه نیروگاه های قدرت بیشتر برای تولید نیروی برق به کار می­روند و همانند نیروگاه های بخاری، در نیروگاه اتمی نیز بخار برای راه اندازی توربین مصرف می­شود و انرژی چرخشی آن در یک ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می­گردد.

برخلاف یک نیروگاه معمولی فسیلی، در نیروگاه هسته­ای انرژی حرارتی برای تولید بخار توسط سوختن شیمیایی موادی مانند ذغال سنگ، نفت و گاز ایجاد نشده، بلکه توسط شکافته شدن هسته­های عناصر سنگین مانند اورانیوم، حاصل و توسط سیال خنک کننده برداشت می­شود.

بنابراین تفاوت اصلی نیروگاه اتمی با نبروگاه­های حرارتی عادی در روش تولید انرژی حرارتی آن می­باشد.

در نیروگاه­های حرارتی از سوخت های فسیلی همچون نفت، گاز یا ذغال سنگ استفاده می­شود ولی در نیروگاه اتمی حرارت به وسیله واکنش­های زنجیره­ای کنترل شده ایجاد می­گردد و طی آنها هسته­های لازم برای تولید جریان الکتریکی شکافته می­شوند.

راکتور یک ساختار فلزی است در آن سوخت هسته­ای، ماده کند کننده نوترون­ها و ماده خنک کننده در کنار یکدیگر قرار گرفته اند.

محدوده سوخت هسته ای یک راکتور را که در آنجا واکنش هسته­ای رخ داده وانرژی گرمایی تولید می­شود، قلب راکتور می­گویند.

انرژی گرمایی تولید شده در راکتور توسط ماده خنک کننده ( آب، آب سنگین، گاز و ...) به یک مبدل گرمایی منتقل و در آنجا توسط بخار آب به توربین منتقل می­شود.

بخار آب بخشی از انرژی گرمایی خود را به پره­های توربین منتقل کرده و محور توربین را به گردش در می­آورد.

راکتور هسته­ای و مبدل گرمایی را یک ساختار بتنی به نام پوشش ایمنی احاطه می­کند تا در صورت بروز حادثه، از پخش مواد رادیواکتیو به محیط اطراف جلوگیری شود.

راکتورهسته ای وسیله ای است که در آن فرآیند شکافت هسته ای بصورت کنترل شده انجام می گیرد.

در طی این فرآیند انرژی زیادی آزاد می گردد.

به نحوی که مثلا در اثر شکافت نیم کیلوگرم اورانیوم انرژی معادل بیش از 1500 تن زغال سنگ به دست می آید.

هم اکنون در سراسر جهان، راکتورهای متعددی در حال کار وجود دارند که بسیاری از آنها برای تولید قدرت و به منظور تبدیل آن به انرژی الکتریکی، پاره ای برای راندن کشتیها و زیردریائیها، برخی برای تولید رادیو ایزوتوپوپها و تحقیقات علمی و گونه هایی نیز برای مقاصد آزمایشی و آموزشی مورد استفاده قرار می گیرند.

در راکتور های هسته ای که برای نیروگاه ­های اتمی طراحی شده اند (راکتورهای قدرت)، اتمهای اورانیوم و پلوتونیم توسط نوترونها شکافته می شوند و انرژی آزاد شده گرمای لازم را برای تولید بخار ایجاد کرده و بخار حاصله برای چرخاندن توربین­های مولد برق به کار گرفته می شوند.

در راکتورهای هسته ای که برای نیروگاههای اتمی طراحی شده اند (راکتورهای قدرت)، اتمهای اورانیوم و پلوتونیم توسط نوترونها شکافته می شوند و انرژی آزاد شده گرمای لازم را برای تولید بخار ایجاد کرده و بخار حاصله برای چرخاندن توربینهای مولد برق به کار گرفته می شوند.

به لحاظ تاریخی اولین راکتور اتمی در آمریکا بوسیله شرکت "وستینگهاوس" و به منظور استفاده در زیر دریائیها ساخته شد.

ساخت این راکتور پایه اصلی و استخوان بندی تکنولوژی فعلی نیروگاههای اتمیPWR را تشکیل داد.

سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت راکتورهایی از نوع BWR گردید.

اما اولین راکتوری که اختصاصا جهت تولید برق طراحی شده، در ژوئن 1954در شهر"آبنینسک" در نزدیکی مسکو درکشور شوروی سابق احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت، تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی در سال 1956 در انگلستان آغاز گردید.

تا سال 1965 روند ساخت نیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود اما طی دو دهه 1966 تا 1985 جهش زیادی در ساخت نیروگاههای اتمی به وجود آمده است.

این جهش طی سالهای 1972 تا 1976 که به طور متوسط هر سال 30 نیروگاه شروع به ساخت می کردند بسیار زیاد و قابل توجه است.

یک دلیل آن شوک نفتی اوایل دهه 1970 می باشد که کشورهای مختلف را برآن داشت تا جهت تأمین انرژی مورد نیاز خود بطور زاید الوصفی به انرژی هسته ای روی آورند.

پس از دوره جهش فوق یعنی از سال 1986 تاکنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافته است.

به طوریکه در حال حاضر به طور متوسط سالیانه ساخت 4 راکتور اتمی شروع می شود.

کشورهای مختلف در تولید برق هسته ای روند گوناگونی داشته اند.

به عنوان مثال کشور انگلستان که تا سال 1965 پیشرو در ساخت نیروگاه اتمی بود، پس از آن تاریخ، ساخت نیروگاه اتمی در این کشور کاهش یافت.

اما برعکس در آمریکا به اوج خود رسید.

کشور آمریکا که تا اواخر دهه 1960 تنها 17 نیروگاه اتمی داشت در طول دهه های 1970و 1980 بیش از 90 نیروگاه اتمی دیگر ساخت.

این مسئله نشان دهنده افزایش شدید تقاضای انرژی در آمریکاست.

هزینه تولید برق هسته ای در مقایسه با تولید برق از منابع دیگر انرژی در امریکا کاملا قابل رقابت می باشد.

هم اکنون فرانسه با داشتن سهم 75 درصدی برق هسته ای از کل تولید برق خود درصدر کشورهای جهان قرار دارد.

پس از آن به ترتیب لیتوانی(73درصد)، بلژیک(57درصد)، بلغارستان و اسلواکی(47درصد) و سوئد (8/46درصد) می باشند.

آمریکا نیز حدود 20 درصد از تولید برق خود را به برق هسته ای اختصاص داده است.

گرچه ساخت نیروگاههای هسته ای و تولید برق هسته ای در جهان از رشد انفجاری اواخر دهه 1960 تا اواسط 1980 برخوردار نیست اما کشورهای مختلف همچنان درصدد تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی هسته ای می باشند.

طبق پیش بینی های به عمل آمده روند استفاده از برق هسته ای تا دهه های آینده همچنان روند صعودی خواهد داشت.

در این زمینه، منطقه آسیا و اروپای شرقی به ترتیب مناطق اصلی جهان در ساخت نیروگاه هسته ای خواهند بود.

در این راستا، ژاپن با ساخت نیروگاههای اتمی با ظرفیت بیش از 25000 مگا وات درصدر کشورها قرار دارد.

پس از آن چین، کره جنوبی، قزاقستان، رومانی، هند و روسیه جای دارند.

استفاده از انرژی هسته ای در کشورهای کانادا، آرژانتین، فرانسه، آلمان، آفریقای جنوبی، سوئیس و آمریکا تقریبا روند ثابتی را طی دو دهه آینده طی خواهد کرد.

4-1- نیروگاه اتمی بوشهر بهره گیری از انرژی هستهای برای تولید انرژی الکتریکی در کشور ما، صنعتی نوین به حساب میآید.

نخستین تلاشها در این زمینه به اوایل دهه 1350 خورشیدی بازمیگردد که قرار بود به کمک متخصصان آلمانی نخستین نیروگاههای اتمی برق در سواحل خلیج فارس، راه اندازی شوند.

در تاریخ آذر 1353 (November 1974) قرارداد اولیه طراحی و ساخت دو واحد نیروگاه بین سازمان انرژی اتمی ایران و شرکت کرافت ورک اونیون (KWU) آلمان منعقد گردید، محل ساخت آن در تاریخ اردیبهشت 1354 (May 1975) در 18 کیلومتری جنوب بندر بوشهر بین دو روستای هلیله و بندرگاه انتخاب گردید، در تاریخ تیر 1355 (July 1975) کار ساختمانی آن آغاز شد و در تاریخ 14 تیر 1355 (4.7.1976) قرارداد فی مابین به امضای نهایی رسید.

با پیروزی انقلاب اسلامی عملیات ساخت این نیروگاه متوقف و در طول جنگ تحمیلی تاسیسات موجود چندین بار مورد حمله هوایی واقع گردید.

در مرداد 1377 بار دیگر این قرارداد مورد بازبینی کلی قرار گرفت و ساخت نیروگاه به صورت کلید در دست به شرکت اتم استروی اکسپورت روسی محول گردید.

راکتور این نیروگاه از نوع آب سبک تحت فشار با قدرت تولید انرژی الکتریکی 1000مگاوات میباشد.

برای سوخت این راکتور از اورانیوم 235 (به صورت اکسید اورانیوم) استفاده میشود که تا حدود 3 درصد غنی شده است.

برق تولید شده در این نیروگاه به وسیله خطوط انتقال 400 کیلوولتی به شبکه سراسری منتقل خواهد شد و همچنین برق مورد نیاز در زمان ساخت نیروگاه از طریق خطوط 230 کیلوولتی انتقال نیرو که پست نیروگاه را به پست 230 کیلوولتی بوشهر متصل مینماید، تامین میگردد.

کلیه ساختمانها و تجهیزات نیروگاه در زمینی به مساحت تقریبی 200 هکتار قرار گرفته است.

5- دیدگاههای اقتصادی و زیست محیطی برق هسته ای جمهوری اسلامی ایران در فرآیند توسعه پایدار خود، به تکنولوژی هسته ای چه از لحاظ تأمین نیرو و ایجاد جایگزینی مناسب در عرصه انرژی و چه از نظر دیگر بهره برداریهای صلح آمیز از آن در زمینه های صنعت، کشاورزی، پزشکی و خدمات، نیاز مبرم دارد و تحقق این رسالت مهم به عهده سازمان انرژی اتمی ایران می باشد.

بدیهی است در زمینه کاربرد انرژی هسته ای به منظور تأمین قسمتی از برق مورد نیاز کشور فاکتورهای بسیار مهمی از جمله مسایل اقتصادی و زیست محیطی مطرح می گردند.

5-1- دیدگاه اقتصادی استفاده از برق هسته ای امروزه کشورهای بسیاری به ویژه کشورهای اروپایی سهم قابل توجهی از برق مورد نیاز خود را از انرژی هسته ای تأمین می نمایند.

به طوریکه آمار نشان می دهد از مجموع نیروگاههای هسته ای نصب شده جهت تأمین برق در جهان به ترتیب 35 درصد به اروپای غربی، 33 درصد به آمریکای شمالی، 5/16 درصد به خاور دور، 13 درصد به اروپای شرقی و نهایتا فقط 74/0 درصد به آسیای میانه اختصاص دارد.

بدون شک در توجیه ضرورت ایجاد تنوع در سیستم عرضه انرژی کشورهای مذکور، انرژی هسته ای به عنوان یک گزینه مطمئن اقتصادی مطرح است.

بنابراین ابعاد اقتصادی جایگزینی نیروگاههای هسته ای با توجه به تحلیل هزینه تولید (قیمت تمام شده) برق در سیستمهای مختلف نیرو قابل تأمل و بررسی است.

از این رو در اغلب کشورها، نیروگاههای هسته ای با عملکرد مناسب اقتصادی خود از هر لحاظ با نیروگاههای سوخت فسیلی قابل رقابت می باشند.

طی چند دهه گذشته کاهش قیمت سوختهای فسیلی در بازارهای جهانی، سبب افزایش هزینه های ساخت نیروگاههای هسته ای به دلیل تشدید مقررات و ضوابط ایمنی، طولانی تر شدن مدت ساخت و بالاخره باعث ایجاد مشکلات تأمین مالی لازم و بالا رفتن قیمت تمام شده هر واحد الکتریسیته در این نیروگاهها شده است.

از یک طرف مشاهده می شود که طی این مدت حدود 40 درصد از هزینه های چرخه سوخت هسته ای کاهش یافته است و از سویی دیگر با توجه به پیشرفتهای فنی و تکنولوژی حاصل از طرحهای استاندارد و برنامه ریزیهای دقیق بمنظور تأمین سرمایه اولیه مورد نیاز مطمئن و به هنگام احداث چند واحد در یک سایت برای صرفه جوئیهای ناشی از مقیاس مربوط به تأسیسات و تسهیلات مشترک مورد نیاز در هر نیروگاه، همچنان مزیت نیروگاههای اتمی از دیدگاه اقتصادی نسبت به نیروگاههای با سوخت فسیلی در اغلب کشورها حفظ شده است.

سایر دیدگاههای اقتصادی در مورد آینده انرژی هسته ای حاکی از آن است که براساس تحلیل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژی در جهان، توجه به توسعه تکنولوژیهای موجود و حقایقی نظیر روند تهی شدن منابع فسیلی در دهه های آینده، مزیتهای زیست محیطی انرژی اتمی و همچنین استناد به آمار و عملکرد اقتصادی و ضریب بالای ایمنی نیروگاههای هسته ای، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته ای نسبت به سایر گزینه های سوخت و پیشرفتهای حاصله در زمینه نیروگاههای زاینده و مهار انرژی گداخت هسته ای در طول نیم قرن آینده، بدون تردید انرژی هسته ای یکی از حاملهای قابل دسترس و مطمئن انرژی جهان در هزاره سوم میلادی به شمار می رود.

در این راستا شورای جهانی انرژی تا سال 2020 میلادی میزان افزایش عرضه انرژی هسته ای را نسبت به سطح فعلی حدود 2 برابر پیش بینی می نماید.

با توجه به شرایط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادی هزینه های فرصتی فروش نفت و گاز را با قیمتهای متعارف بین المللی در محاسبات هزینه تولید(قیمت تمام شده) برای هر کیلووات برق تولیدی منظور نمائیم و همچنین تورم و افزایش احتمالی قیمتهای این حاملها(بویژه طی مدت اخیر) را براساس روند تدریجی به اتمام رسیدن منابع ذخایر نفت و گاز جهانی مدنظر قرار دهیم، یقینا در بین گزینه های انرژی موجود در جمهوری اسلامی ایران، استفاده از حامل انرژی هسته ای نزدیکترین فاصله ممکن را با قیمت تمام شده برق در نیروگاههای فسیلی خواهد داشت.

5-2- دیدگاه زیست محیطی استفاده از برق هسته ای افزایش روند روزافزون مصرف سوختهای فسیلی طی دو دهه اخیر و ایجاد انواع آلاینده های خطرناک و سمی و انتشار آن در محیط زیست انسان، نگرانیهای جدی و مهمی برای بشر در حال و آینده به دنبال دارد.

بدیهی است که این روند به دلیل اثرات مخرب و مرگبار آن در آینده تداوم چندانی نخواهد داشت.

از این رو به جهت افزایش خطرات و نگرانیها در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از کاربرد انرژیهای فسیلی، واضح است که از کاربرد انرژی هسته ای بهعنوان یکی از رهیافتهای زیست محیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیط زیست یاد می شود.

همچنان که آمار نشان می دهد، در حال حاضر نیروگاههای هسته ای جهان با ظرفیت نصب شده فعلی توانسته اند سالانه از انتشار8 درصد از گازهای دی اکسید کربن در فضا جلوگیری کنند که در این راستا تقریبا مشابه نقش نیروگاه های آبی عمل کرده اند.

چنانچه ظرفیتهای در دست بهره برداری فعلی تولید برق نیروگاههای هسته ای، از طریق نیروگاههای با سوخت ذغال سنگ تأمین می شد، سالانه بالغ بر 1800 میلیون تن دی اکسید کربن، چندین میلیون تن گازهای خطرناک دی اکسید گوگرد و نیتروژن، حدود 70 میلیون تن خاکستر و معادل 90 هزار تن فلزات سنگین در فضا و محیط زیست انسان منتشر می شد که مضرات آن غیرقابل انکار است.

لذا در صورت رفع موانع و مسایل سیاسی مربوط به گسترش انرژی هسته ای در جهان به ویژه در کشورهای در حال توسعه و جهان سوم، این انرژی در دهه های آینده نقش مهمی در کاهش آلودگی و انتشار گازهای گلخانه ای ایفا خواهد نمود.

درحالی که آلودگیهای ناشی از نیروگاههای فسیلی سبب وقوع حوادث و مشکلات بسیار زیاد بر محیط زیست و انسانها می شود، سوخت هسته ای گازهای سمی و مضر تولید نمی کند و مشکل زباله های اتمی نیز تا حد قابل قبولی رفع شده است، چرا که در مورد مسایل پسمانداری با توجه به کم بودن حجم زباله های هسته ای و پیشرفتهای علوم هسته ای به دست آمده در این زمینه در دفن نهایی این زباله ها در حفره های عمیق زیرزمینی با توجه به حفاظت و استتار ایمنی کامل، مشکلات موجود تا حدود زیادی از نظر فنی حل شده است و طبیعتا در مورد کشور ما نیز تا زمان لازم برای دفع نهایی پسمانهای هسته ای، مسائل اجتماعی باقیمانده از نظر تکنولوژیکی کاملا مرتفع خواهد شد.

از سوی دیگر به نظر می رسد که بیشترین اعتراضات و مخالفتها در زمینه استفاده از انرژی اتمی بخاطر وقوع حوادث و انفجارات در برخی از نیروگاههای هسته ای نظیر حادثه نیروگاه چرنوبیل می باشد، این در حالی است که براساس مطالعات به عمل آمده احتمال وقوع حوادثی که منجر به مرگ عده ای زیاد بشود نظیر تصادف هوایی، شکسته شدن سدها، انفجارات زلزله، طوفان، سقوط سنگهای آسمانی و غیره، بسیار بیشتر از وقایعی است که نیروگاههای اتمی می توانند باعث گردند.

به هر حال در مورد مزایای نیروگاههای هسته ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی صرفنظر از مسایل اقتصادی علاوه بر اندک بودن زباله های آن می توان به تمیزتر بودن نیروگاههای هسته ای و عدم آلایندگی محیط زیست به آلاینده های خطرناکی نظیر SO2,NO2,CO,CO2 ، پیشرفت تکنولوژی و استفاده هرچه بیشتر از این علم جدید، افزایش کارایی و کاربرد تکنولوژی هسته ای در سایر زمینه های صلح آمیز در کنار نیروگاههای هسته ای اشاره نمود.

در مجموع ارزیابیهای اقتصادی و مطالعات به عمل آمده در مورد مقایسه هزینه تولید(قیمت تمام شده) برق در نیروگاههای رایج فسیلی کشور و نیروگاه اتمی نشان می دهد که قیمت این دو نوع منبع انرژی صرفنظر از هزینه های اجتماعی، تقریبا نزدیک به هم و قابل رقابت با یکدیگر هستند.

چنانچه قیمت مصرف انرژیهای فسیلی برای نیروگاههای کشور برمبنای قیمتهای متعارف بین المللی منظور شوند و همچنین در شرایطی که نرخ تسعیر هر دلار در کشور 8000 ریال تعیین گردد، هزینه تولید(قیمت تمام شده) هر کیلووات ساعت برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی بشرح زیر می باشد.

مقایسه هزینه های اجتماعی تولید برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی بر اساس مطالعات به عمل آمده توسط وزارت نیرو در سال 1378 در خصوص تعیین هزینه های اجتماعی آلاینده های زیست محیطی مصرف سوختهای فسیلی در چند نیروگاه فسیلی مورد نظر در کشور، نتایج به دست آمده به شرح ذیل می باشد: همچنین در تازه ترین مطالعه ای که برای تعیین هزینه های اجتماعی نیروگاههای هسته ای در 5 کشور اروپایی بلژیک، آلمان، فرانسه، هلند و انگلستان صورت گرفته است، میزان هزینه های اجتماعی ناشی از نیروگاههای هسته ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی بسیار پائین است.

در این مطالعه هزینه های خارجی هر کیلووات ساعت برق تولیدی در نیروگاههای هسته ای در حدود39/0 سنت ( معادل 2/31 ریال) برآورده شده است.

بنابراین در صورتیکه هزینه های اجتماعی تولید برق را در ارزیابی های اقتصادی نیروگاههای فسیلی و هسته ای منظور نمائیم قطعا قیمت تمام شده هر کیلووات ساعت برق در نیروگاه هسته ای نسبت به فسیلی به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد یافت.

به هر حال نیروگاههای فسیلی و هسته ای هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند و ایجاد هر یک متناسب با مقتضیات زمانی و مکانی هر کشور خواهد بود و انتخاب نهایی و تصمیم گیری در این زمینه باید با توجه به فاکتورهایی از قبیل عوامل تکنولوژیکی، ارزشی، سیاسی، اقتصادی و زیست محیطی توأما اتخاذ گردد.

قدر مسلم ایجاد تنوع در سیستم عرضه و تأمین انرژی از استراتژیهای بسیار مهم در زمینه توسعه سیستم پایدار انرژی در هر کشور محسوب می شود.

در این راستا با توجه به بررسی های صورت گرفته، شورای انرژی اتمی کشور مصمم به ایجاد نیروگاههای اتمی به ظرفیت کل 6000 مگاوات در سیستم عرضه انرژی کشور تا سال 1400 هجری شمسی می باشد.

6- کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای علی رغم پیشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته ای در طول نیم قرن گذشته، هنوز این تکنولوژی در اذهان عمومی ناشناخته مانده است.

وقتی صحبت از انرژی اتمی به میان می آید، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمی و یا راکتورهای اتمی برای تولید برق را در ذهن خود مجسم می کنند و کمتر کسی را میتوان یافت که بداند چگونه جنبه های دیگری از علوم هسته ای در طول نیم قرن گذشته زندگی روزمره او را دچار تحول نموده است.

اما حقیقت در این است که در طول این مدت در نتیجه تلاش پیگیر پژوهشگران و مهندسین هسته ای، این تکنولوژی نقش مهمی را در ارتقاء سطح زندگی مردم، رشد صنعت و کشاورزی و ارائه خدمات پزشکی ایفا نموده است.

موارد زیر از مهمترین استفاده های صلح آمیز از علوم و تکنولوژی هسته ای می باشند: 1- استفاده از انرژی حاصل از فرآیند شکافت هسته اورانیوم یا پلوتونیوم در راکتورهای اتمی جهت تولید برق و یا شیرین کردن آب دریاها.

2-استفاده از رادیوایزوتوپها در پزشکی، صنعت و کشاورزی 3- استفاده از پرتوهای ناشی از فرآیندهای هسته ای در پزشکی، صنعت و کشاورزی.

ایزوتوپهای یک عنصر، هسته هایی شامل تعداد پروتونهای یکسان و تعداد نوترونهای متفاوت می باشند.

یکسان بودن عدد اتمی در ایزوتوپها باعث گشته که خواص شیمیایی و بعضا فیزیکی یکسان داشته باشند اما در عین حال خواص هسته ای متفاوتی دارند.

در حالی که بطور طبیعی اکثر ایزوتوپهای موجود از پایداری نسبی برخوردار هستند، اما ایزوتوپهای ساخته دست انسان، عمدتا غیرپایدار می باشند.

پایداری یک ایزوتوپ توسط نیمه عمر آن تعیین می گردد و نیمه عمر زمانی است که مقدار یک ایزوتوپ از طریق تلاشی به نصف می رسد.

نیمه عمرها می توانند از کسری از ثانیه تا صدها میلیون سال تغییر یابند.

ایزوتوپهای رادیواکتیو(رادیوایزوتوپها) زمانی که متلاشی می گردند سه نوع تابش را منتشر می سازند: 1- ذرات آلفا که دارای بار مثبت بوده و مرکب از دو پروتون و دو نوترون هستند.

2- ذرات بتا که الکترونهای با انرژی و بار منفی می باشند.

3- تابشهای گاما که بدون بار بوده و بسیار نافذ هستند.

برخی از عناصر رادیواکتیو مثل رادیوم و یا ایزوتوپهای رادیواکتیوی مثل اورانیوم235 در طبیعت یافت میشوند ولی اکثر آنها در راکتورهای اتمی و یا بوسیله شتابدهنده ها تولید می گردند.

امروزه از رادیو ایزوتوپها و پرتوهای ناشی از فرآیندهای هسته ای جهت بهبود محصولات غذایی، نگهداری مواد غذایی، تعیین منابع آبهای زیرزمینی، استرلیزه کردن منابع و تولیدات پزشکی، آنالیز هورمونها، کنترل فرآیندهای صنعتی و بررسی آلودگی محیط زیست استفاده فراوانی به عمل می آید.

تولید گونه هایی از محصولات غذایی دارای حاصل خیزی بیشتر، تولید گونه های مقاوم نسبت به آفات و کم آبی، استفاده موثرتر از منابع آبی و جمع آوری آنها، کنترل نابودی آفات، جلوگیری از فساد محصولات در هنگام نگهداری، از مهمترین موارد استفاده از علوم و تکنولوژی هسته ای در کشاورزی است.

کاربرد روشهای هسته ای در علوم پزشکی نسبت به سایر بخشها معروف تر و عمومی تر است.

بیش از 100 سال است که دانشمندان با خواص اشعه ایکس آشنا شده اند و از آن برای تشخیص پزشکی استفاده می کنند.

تصویربرداری، تشخیص، پیش بینی و درمان برخی بیماریها در نتیجه استفاده از پرتودهی و رادیوایزوتوپها حاصل می گردد.

بطور مثال ید 131(131-I) برای تشخیص محل و مکان تومورهای مغزی مورد استفاده قراز می گیرد و یا از آن برای تعیین فعالیت غده تیروئید و کبد استفاده می شود.

کرم -51(51-Cr ) برای تحقیقات خون شناسی، 75-Se برای بررسی لوزالمعده، 57- Co برای تشخیص کم خونی، 14-C برای تحقیقات بیولوژیکی و داروسازی، 137- Cs جهت درمان غدد سرطانی، 67-Cu برای از بین بردن غدد سرطانی از رایج ترین رادیوداروها در امر پزشکی می باشند.

استفاده از پرتو گاما تولید شده از کبالت -60(60-Co ) از موثرترین و مقرون به صرفه ترین روشها در زمینه سترون نمودن وسایل، ابزار آلات و تولیدات پزشکی است.

طی نیم قرن گذشته، تکنولوژی هسته ای کاربردهای گسترده ای در صنعت یافته است.

تسهیل عملیات اکتشاف و استخراج معادن زیرزمینی نفت و گاز، تشخیص محل نشت سیالات در لوله ها و مخازن، تعیین میزان خوردگی فلزات، اندازه گیری دقیق قطرسنجی، ضخامت سنجی و سطح سنجی، تعیین فرسودگی غشاء داخلی کوره های صنعتی، استفاده از اثرات متقابل پرتوها با مواد جهت بهینه سازی عملکرد آنها در صنعت و...

همگی از مهمترین استفاده های صنعت از علوم و فنون هسته ای است.

در این زمینه بطور مثال 241- Am جهت تعیین محل حفاری چاههای نفت، 109- Cd جهت آزمایش عیار فلزات، 14- C برای تحقیقات باستان شناسی، 85- Kr جهت اندازه گیری ضخامت صفحات و الیاف بکار می روند.

7- منابع و مآخذ گزارش ویژه خبرگزاری مهر اصول طراحی، مونتاژ تجهیزات و بهره برداری نیروگاههای اتمی برق.

ترجمه: مهندس مهران زرکش سوخت هستهای.

تالیف: دکتر رضا خزانه و مهندس منوچهر روشن ضمیر، سازمان انرژی اتمی ایران کاتالوگ نیروگاه اتمی بوشهر، تهیه کننده : مهندس عباس صدق کردار برداشتی از مصاحبه های روزنامه ای با متخصصان پایان فهرست مطالب عنوان صفحه مقدمه 2 سوخت هسته ای 2 انرژی هسته ای 3 شکافت هسته ای 4 نیروگاه برق اتمی 5 نیروگاه اتمی بوشهر 8 دیدگاههای اقتصادی و زیست محیطی برق هسته ای 9 دیدگاه اقتصادی استفاده از برق هسته ای 10 دیدگاه زیست محیطی استفاده از برق هسته ای 11 کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته‌ای 14