انرژی هسته‌ای، روشی سبز برای تامین انرژی مورد نیاز جوامع

رشد جمعیت کره زمین و توسعه جوامع بشری به مفهوم نیازمندی روزافزون انسان به منابع انرژی کارمد است و انرژی هسته‌ای یکی از روش های پیچیده اما مفید تامین انرژی مورد نیاز انسان محسوب می‌شود.
امروزه بخش اعظم انرژی مورد نیاز انسان از سوزاندن سوختهای فسیلی از قبیل زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی حاصل می‌شود که این امر سبب انتشار روز افزون گازهای گلخانه‌ای و در پی آن افزایش آلودگی‌ها، گرم شدن کره زمین و بروز مشکلات فراوان است.استفاده از سوخت هسته‌ای برای تامین انرژی مورد نیاز سالهاست که در کشورهای صنعتی جهان به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته و روز به روز بر تعداد کشورهای خواهان استفاد از این فن‌آوری افزوده می‌شود.به طور کلی، غنی‌سازی عناصر رادیواکتیو و تبیدل آنها به سوخت هسته‌ای، استفاده از سوخت هسته‌ای برای تولید برق و بازیافت و کنترل پسماندها و زباله‌های هسته‌ای مباحث مهم مربوط به فن‌آوری هسته‌ای صلح‌آمیز محسوب می‌شوند که راه‌حلهای فراوانی برای هر کدام از آنها ارائه شده‌است.
تامین برق از سوخت هسته‌ای به زبان ساده عبارت است از:
‪ - ۱‬تولید حرارت در پی شکست هسته‌های عناصر رادیواکتیو در راکتورهای اتمی
‪ - ۲‬استفاده از حرارت تولید شده برای بالا بردن دمای آب و تولید بخار
‪ - ۳‬استفاده از بخار آب حاصل شده برای چرخاندن پره‌های توربینهای بخار
‪ - ۴‬به چرخش در آمدن ژنراتورهای مولد برق در پی چرخش توربینها
‪ - ۵‬تولید برق در ژنراتورها و استفاده از شبکه‌های انتقال نیرو برای رساندن برق به دست مصرف‌کنندگان
انرژی هسته‌ای به طور کلی از شکست اتم های عناصر "اورانیوم"، "پلوتونیوم" و "توریوم" و یا از همجوشی هسته‌های اتم های هیدروژن و در نتیجه تولید عنصر هلیوم، حاصل می‌شود(همانند آنچه در خورشید و سایر ستارگان رخ می‌دهد).
در حال حاضر اصلی‌ترین روش مورد استفاده انسان برای دستیابی به انرژی هسته‌ای، شکست اتم های عناصر "اورانیوم" و "پلوتونیوم" است. نکته قابل توجه در مورد عنصر اورانیوم این است که شکست هر اتم عنصر اورانیوم، انرژی معادل سوختن ‪ ۱۰‬میلیون اتم کربن(زغال سنگ) تولید می‌کند.اورانیوم در طبیعت به صورت ترکیبی از دو ایزوتوپ "اورانیوم ‪ "۲۳۵‬و "اورانیوم ‪ "۲۳۸‬یافت می‌شود. "اورانیوم ‪ "۲۳۵‬همان ماده اولیه‌ای است که در راکتورهای اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی مشکل اینجاست که ‪ ۹۹/۳‬درصد از اورانیوم استخراج شده از طبیعت، "اورانیوم ‪ "۲۳۸‬بوده و تنها ‪ ۰/۷‬درصد از آن "اورانیوم ‪ "۲۳۵‬است.برای رفع این مشکل و دستیابی به میزان بیشتر ایزوتوپ "اورانیوم ‪،"۲۳۵‬ اورانیوم استخراج شده از طبیعت را به روشهای مختلف و پیچیده به اصطلاح "غنی‌سازی " کرده و غلظت "اورانیوم ‪ "۲۳۵‬را از ‪ ۰/۷‬درصد به حدود ‪ ۴‬تا ‪۵‬ درصد می‌رسانند و بازمانده "اوانیوم ‪ "۲۳۸‬نیز برای مصارف دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.استفاده روزانه یک گرم عنصر رادیواکتیو "اورانیوم" و یا "پلوتونیوم" در یک راکتور هسته‌ای معمولی می‌تواند انرژی برابر سوزاندن روزانه سه هزار کیلوگرم زغال سنگ در نیروگاه‌های غیرهسته‌ای تولید کند که البته نباید فراموش کرد سوختن این میزان زغال سنگ موجب تولید ‪ ۲۵۰‬کیلوگرم گاز گلخانه‌ای دی‌اکسید کربن نیز می‌شود.
یکی از محصولات جانبی واکشنهای هسته‌ای پیچیده که درون راکتورهای نیروگاه‌ها باقی می‌ماند، عنصر رادیواکتیو "پلوتونیوم" است که خود این عنصر نیز می‌تواند پس از بازیافت و جداشدن از مابقی اورانیوم، به عنوان سوخت هسته‌ای مورد استفاده قرار بگیرد.به طور معمول، هر میزان "اورانیوم ‪ "۲۳۵‬غنی شده به عنوان سوخت در یک راکتور هسته‌ای قرار داده شود، در پایان یک چهارم از همان میزان اولیه، عنصر پلوتونیوم حاصل می‌شود. این بدان معناست که به زبان ساده پس از هر چهار بار تغذیه یک راکتور هسته‌ای با "اورانیوم ‪ ،"۲۳۵‬یک بار می‌توان از پلوتونیوم حاصل شده به عنوان سوخت هسته‌ای استفاده کرد و به عبارت دیگر این راکتورها به نوعی سوخت خود را نیز تامین می‌کنند.زباله‌های هسته‌ای راکتورها علاوه بر بقایای اورانیوم و همچنین پلوتونیوم حاصل شده، دارای مقادیر قابل توجهی عناصر رادیواکتیو خطرناک بوده که معمولا در کارخانه‌های جداگانه و باروشهای متفاوت از میزان تششعات زیانبار آنها کاسته می‌شود.هم‌اکنون کشورهای مختلفی از جمله انگلیس، فرانسه، بلژیک و روسیه سوخت هسته‌ای تولید شده در راکتوهای نقاط مختلف جهان را دریافت کرده و پس از بازیافت، پلوتونیوم استخراج شده از آن را مجددا به عنوان سوخت اتمی مورد استفاده قرار می‌دهند.
کشور آمریکا بخش بزرگی از زباله‌های هسته‌ای تولید شده در راکتورهای خود را به جای بازیافت، در صحرای "نوادا" دفن می‌کند. این زباله‌های هسته‌ای دارای طول عمر مشخصی هستند و هر چه از عمر آنها می‌گذرد میزان تابش های خطرناک آنها کاهش یافته و به مرور به سطح قابل قبولی می‌رسد.بر خلاف تصور عموم، راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده در نیروگاه‌های هسته‌ای دارای قابلیت انفجار همانند یک بمب اتمی نبوده و از امنیت نسبتا بالایی برخوردارند.در بمب های اتمی، مقدار نسبتا زیاد "اورانیوم ‪ "۲۳۵‬و یا "پلوتونیوم" در زمانی بسیار کوتاه(‪ ۱۰‬به توان -‪ "۸‬ثانیه) مصرف شده و به مواد دیگر تبدیل می‌شوند(عملی که با روندی بسیار کندتر و به صورت کنترل شده در راکتورهای نیروگاه‌ها صورت می‌گیرد). در یک بمب اتمی، فشردگی و کمبود فضا درون بمب سبب می‌شود که نوترونهای آزاد شده یک هسته به راحتی با هسته‌های اورانیوم مجاور برخورد کرده و یک واکنش زنجیره‌ای و بسیار سریع رخ دهد که این امر عملا در راکتورهای نیروگاه‌های هسته‌ای غیر ممکن است.با این وجود طراحی و یا اداره نامناسب یک راکتور هسته‌ای می‌تواند سبب بالارفتن بیش از حد دمای بخار آب و از هم پاشیدن راکتور و حتی بروز فجایع هسته‌ای و پخش شدن مواد خطرناک رادیواکتیو در محیط شود.(نیروگاه اتمی "چرنوبیل" در شوروی سابق پیش از انفجار، ‪ ۱۵۰‬برابر حد استاندارد خود فعال شده بود.)با تمامی این تفاسیر، مزایای انرژی هسته‌ای چنان گسترده‌است که به نظر می‌رسد استفاده گسترده از این فن‌آوری برای تامین انرژی مورد نیز نسل های بعدی بشریت، اجتناب ناپذیر باشد.در دهه نود میلادی، حدود ‪ ۵۰۹‬راکتور هسته‌ای در نیروگاه‌های نقاط مختلف جهان فعال بودند که پیش بینی می‌شود تعداد راکتورهای هسته‌ای فعال جهان در سالهای آینده افزایش قابل توجی پیدا کند.
از: کیوان باقری
منبع: ایرنا

منبع : پایگاه اطلاع رسانی وزارت نیرو