نقش انرژی الکتریکی در آینده جهان

آشنایی با نیروگاه های هسته یی کشور کانادا

صنعت هسته یی در کانادا از سال ۱۹۴۲ آغاز شد، وقتی که یک آزمایشگاه انگلیسی- کانادایی در مونترال، کبک تشکیل شد که تحت نظر مرکز تحقیقات ملی کانادا بود، تا رآکتورهای اتمی آب سنگین را طراحی کند و توسعه دهد. در سال ۱۹۴۶ آزمایشگاه مونترال بسته شد و کار در آزمایشگاه های هسته یی Chalk River ادامه پیدا کرد. اولین رآکتور تحقیقاتی آب سنگین کانادا در ۲۲ جولای سال ۱۹۴۷ راه اندازی شد که مدت ۴۳ سال برای تولید رادیوایزوتوپ ها و توسعه کار برای رآکتورهای آب سنگین معروف به CANDU (Canada Deuterium Uranium) از آن بهره برداری شد. در این رآکتورها از اورانیوم طبیعی (غنی نشده) به عنوان سوخت و از آب سنگین به عنوان کندکننده نوترون و همچنین خنک کننده استفاده می شود. دولت کانادا در سال ۱۹۵۲ دستور تشکیل شرکتی به نام AECL را داد تا استفاده از انرژی هسته یی صلح آمیز را توسعه دهد.

در تعریف آب سنگین باید گفته شود آبی است که هیدروژن آن از ایزوتوپ H۱ تشکیل شده که به آن دوترون هم می گویند و با D نمایش می دهند. در طبیعت از هر صد هزار مولکول آب تقریباً ۱۵تای آنها دارای ایزوتوپ H۱۲ است به طوری که تاسیسات عظیمی برای جداسازی ایزوتوپ H۱ از H۱ نیاز است که در ایران این کار برعهده مرکز اتمی اراک است.

اولین رآکتور قدرت کانادا از نوع آب سنگین با توان الکتریکی ۲۰MW در سال ۱۹۶۲ در انتاریو کانادا شروع به کار کرد که در حال حاضر خاموش است و فعالیتی ندارد. کانادا همچنین بین سال های ۱۹۶۷ تا ۱۹۷۰ رآکتور اتمی مدل کوچک آزمایشگاهی به نام Slowpoke را طراحی کرد که برای تحقیقات مورد استفاده قرار می گرفت. نکته جالب در مورد این رآکتور این است که می تواند بدون وقفه بیش از ۲۰ سال کار کند، بدون آنکه لازم باشد سوخت آن تعویض شود. تعداد کمی از این رآکتورها هنوز هم در کانادا استفاده می شوند.

● تولید الکتریسیته در کانادا

کانادا الکتریسیته مورد نیاز خود را از نیروگاه های برقابی، هسته یی، زغال سنگ، گاز طبیعی، بادی و خورشیدی تامین می کند. در این بین سهم تولید نیروگاه های هسته یی این کشور پهناور و سردسیر حدود ۱۵ درصد است. ایالت انتاریو کانادا را باید قلب صنعت هسته یی این کشور نامید. در حال حاضر ۱۶ رآکتور آب سنگین در این استان در حال فعالیت هستند که حدود ۵۰ درصد برق مورد نیاز این استان را تولید می کنند. در کبک و نیوبرانزویک هر کدام یک رآکتور آب سنگین در حال بهره برداری هستند. در حال حاضر چهار رآکتور آب سنگین در انتاریو در حال تعمیر است تا به زودی مورد استفاده مجدد قرار گیرد. همچنین در این ایالت عمر مفید دو رآکتور آب سنگین پایان یافته و از کار انداخته شده اند. در کبک هم یک رآکتور آب سنگین برای همیشه از کار انداخته شده است و دیگر تولیدی ندارد.

لازم به ذکر است که کانادا بیشترین برق مورد نیاز خود را از نیروگاه های برقابی تهیه می کند. در حال حاضر حدود ۲۱ هزار نفر به صورت مستقیم و حدود ۱۰ هزار نفر به صورت غیرمستقیم درگیر صنعت هسته یی کانادا هستند که به نسبت جمعیت این کشور سهم بزرگی در تولید کار برای متخصصان ایجاد کرده است. دولت کانادا قصد دارد چندین رآکتور آب سنگین دیگر در ایالت انتاریو ایجاد کند که البته رآکتورهای آب سنگین جدید از نوع پیشرفته تر نسبت به رآکتورهای قبلی خواهد بود. رآکتورهای آب سنگین در کشورهای دیگر دنیا نیز استفاده می شود و کانادا یکی از صادرکنندگان اصلی آن است.

جدیدترین رآکتور کانادا از نوع آب سنگین در سال ۱۹۹۳ راه اندازی شده که با ظرفیت خالص الکتریکی ۸۷۸ مگاوات در حال بهره برداری است. با توجه به توضیحات فوق باید گفته شود تمام رآکتورهای هسته یی کانادا از نوع آب سنگین است که در حال حاضر ۱۸ نیروگاه در حال بهره برداری است و چهار تای آنها در حال تعمیر است تا دوباره مورد استفاده قرار گیرد و به فعالیت سه تا هم برای همیشه پایان داده شده است. مقدار انرژی الکتریکی تولید شده از تمام نیروگاه ها (برقابی، اتمی، گازی و...) در سال ۲۰۰۸، ۵۹۸۸۴۱۱۲۳ گیگاوات ساعت و سهم تولید نیروگاه های هسته یی در این بین ۸۸۶۱۳۴۶۱ گیگاوات ساعت بود. جالب است گفته شود در حال حاضر توان الکتریکی کل خالص نیروگاه های هسته یی کانادا ۱۲۸۹۶ مگاوات است. توان خالص الکتریکی سه نیروگاهی که فعالیت آنها تعطیل شده اند ۴۷۸ مگاوات است. نیروگاه های اتمی آب سنگین کانادا از نظر ایمنی در سطح بالایی قرار دارد و این مهم را همیشه دست اندرکاران این صنعت مدنظر دارند.

کانادا همچنین دارای منابع مهم اورانیوم است و یکی از کشورهای صادرکننده این ماده معدنی است. سازمان مدیریت پسماند هسته یی کانادا در سال ۲۰۰۲ تاسیس شده است و هدف آن بررسی و توسعه روشی برای نگهداری طولانی مدت سوخت های مصرف شده در مکانی امن است که مشکلات زیست محیطی تولید نکند. با توجه به اینکه کانادا از نظر منابع زیرزمینی و طبیعی کشوری ثروتمند است، استفاده صلح آمیز از انرژی هسته یی یکی از اهداف اصلی آن است.

اکثر کشورها برای مشخص کردن استراتژی تولید انرژی برق از نرم افزاری به نام mix energy استفاده می کنند که در این نرم افزار تمام پارامترهای یک کشور از قبیل مقدار منابع طبیعی، نوع آن، جمعیت، جغرافیای کشور، آب های زیرزمینی و رو سطحی، درآمد کشور، منابع اورانیوم، سطح تکنولوژی و... به عنوان ورودی نرم افزار مورد استفاده قرار می گیرد تا نرم افزار پس از بررسی و تحلیل آنها یک شمای کلی از سهم هر انرژی با توجه به داده ها ارائه دهد. با توجه به توضیحات فوق می توان نتیجه گرفت به این راحتی نیست که بتوان به یک عدد و رقم دقیق رسید ولی می توان درک کرد تولید برق از طریق نیروگاه اتمی در آینده جهان نقش مهمی دارد و کشورهای در حال توسعه بازار مناسبی برای کشورهای دارنده و صادرکننده این صنعت خواهند بود. در چند سال اخیر در خاورمیانه کشورهایی نظیر عربستان، اردن، ترکیه، امارات و مصر به دنبال ساخت نیروگاه اتمی هستند و قراردادهایی نیز با کشورهای غربی از جمله امریکا و فرانسه بسته اند.

رامتین راوندی

کارشناس ارشد مهندسی هسته یی گرایش رآکتور