مزایا و مضرات انرژی هسته ای

انرژی هسته ای
آیا می دانستید اولین بار انرژی هسته ای یا همان انرژی حاصل از شکافتن هسته اتم ۷۸ سال پیش در سال ۱۹۴۲ با ساختن یک پیل هسته ای در زیر میدان فوتبال دانشگاه شیکاگو تحت کنترل قرار گرفت. سال ۱۳۵۲ بود که سازمان انرژی اتمی ایران رسماً کار خود را با خرید یک رآکتور هسته ای ۵ مگاواتی از آمریکا شروع کرد اما با شروع انقلاب و تحریم های مختلف اعمال شده علیه این کشور، این فعالیت ها تا دهه ۸۰  پیگیری نشد و ۲۰ فروردین ۱۳۸۵ بود که اعلام شد که ایران نیز به جمع کشورهای صاحب تکنولوژی غنی سازی اورانیوم پیوست. ۲۰ فروردین از آن سال به بعد در تقویم ایرانی به نام روز ملی فناوری هسته ای نامگذاری شد و هر سال این روز با تجلیل از دانشمندان و کارکنان زحمت کش ایرانی گرامی داشته می شود.

در حال حاضر در ۳۱ کشور دنیا حدود ۴۴۰ نیروگاه هسته‌ای برای تولید برق از این انرژی وجود دارد و تقریباً نیمی از این کشورها در تولید یک چهارم برق به نیروی هسته‌ای متکی می باشند. اولین نیروگاه هسته ای در سال ۱۹۵۸ با قدرت ۵ هزار کیلو واتی در اتحاد جماهیر شوروی سابق تأسیس شد. فرانسه با تأمین ۸۰ درصد برق خود از انرژی هسته ای در جایگاه اول و اروپا و ژاپن با تأمین ۳۰ درصدی برق خود از این منبع انرژی در رتبه دوم و آمریکا با ۲۰ درصد در رده بعدی قرار دارند.

مزایا و مضرات انرژی هسته ای باعث شده است تا این منبع انرژی جایگزین به یکی از بحث برانگیزترین موضوعات بازار امروز تبدیل شود. موافقان و مخالفان این نوع انرژی به یک اندازه مشتاق دانستن دلایل این امر می باشند. دانستن جوانب مثبت و منفی این منبع انرژی می تواند در تصمیم گیری آگاهانه تر در مورد استفاده از انرژی به شما کمک کند. در ادامه مطلب با ما همراه باشید.

انرژی هسته ای چیست؟

فناوری هسته‌ای (به انگلیسی: Nuclear technology) قابلیت تبدیل اورانیوم طبیعی و موجود در طبیعت به اورانیوم غنی شده از طریق شکافت اتم‌ها (Fission of atoms) می باشد. در این فناوری،  انرژی موجود در هسته اتم به صورت انرژی گرمایی آزاد شده و از گرمای حاصل از تقسیم اتم های اورانیوم در فرآیندی که به عنوان شکافت، معروف است برای تولید بخار استفاده می شود. این بخار به نوبه خود، توربین هایی را می گرداند که برای تولید برق مورد نیاز مناطق اطراف استفاده می شوند.

شکافت اتم ها برای تولید انرژی هسته ای
شکافت اتم ها

اورانیوم، بیشتر در مناطقی همانند صخره‌ها، خاک، اعماق دریا و اقیانوس‌ها وجود دارد و گفته می شود که شاید مقدار آن بیشتر از طلا، نقره و جیوه باشد. این فلز به صورت اکسید و یا نمک‌های مخلوط در مواد معدنی مانند اورانیت یا کارونیت وجود دارد و از نظر رنگ، سفید نقره‌ای و قابل انعطاف است.

کیک زرد چیست و چه کاربردی دارد؟

پس از اینکه سنگ معدن ها استخراج شدند برای خرد شدن و تولید ذراتی با اندازه یکسان به آسیاب برده می شوند و اورانیوم در این فرایند از سایر اتم ها بوسیله اسید سولفوریک جدا می شود. بعد از خشک شدنِ محلولِ حاوی اورانیوم، یک کنسانتره جامدی به نام کیک زرد (Yellowcake) بدست می آید. این کنستانتره جامد برای استفاده در غنی سازی باید به گاز هگزا فلورید تبدیل شود که در دمای معمولی جامد بوده ولی با فزایش دما حتی به میزان کم به مایع تبدیل می شود. برای استفاده از این گاز به عنوان سوخت هسته ای باید ایزوتوپ قابل شکافت آن غنی سازی شود که غنی سازی توسط فرآیندهایی تخصصی انجام می شود.

کیک زرد
کیک زرد

آیا می دانید:

  • بیش از ۴۰۰ کشتی در سراسر جهان بدون آسیب به خدمه یا محیط زیست هم اکنون برای تأمین انرژی خود از انرژی حاصل از رآکتورهای هسته ای استفاده می کنند.
  • انرژی هسته‌ای را می توان به سایر انرژی ها تبدیل کرد ولی هیچ کدام از این انرژی ها قابل تبدیل به انرژی هسته‌ای نمی باشند.
  • بمب های هسته‌ای قویترین و مخربترین بمب موجود در جهان به شمار می آیند و کشورهای دارنده این بمب ها جزو قدرتهای هسته‌ای جهان محسوب می‌شوند.

مزایا و مضرات انرژی هسته ای

مزایا:

  • انرژی زیاد

مهم ترین مزیتی که می توان برای این انرژی ذکر کرد این است که از مقدار خیلی کم سوخت هسته ای، انرژی بسیار زیادی حاصل می شود.

  • هزینه

اتحادیه جهانی هسته ای (WNA) می گوید برای تولید همان مقدار انرژی حاصل از ذغال سنگ یا نفت به اورانیوم کمتری نیاز است که این امر باعث کاهش هزینه تولید همان مقدار انرژی می شود. همچنین تهیه و حمل و نقل اورانیوم ارزان تر بوده که این امر به نوبه خود باعث کاهش بیشتر هزینه می شود.

طبق اعلام موسسه انرژی هسته ای (Nuclear Energy Institute یا NEI) یک گلوله سوخت اورانیوم به اندازه یک تن زغال سنگ ، ۱۴۹ گالن نفت یا ۱۷ هزار فوت مکعب گاز طبیعی انرژی ایجاد می کند.
  • قابلیت اطمینان

هنگامی که یک نیروگاه هسته ای به درستی کار می کند، می تواند بدون نیاز به سوخت گیری یک تا دو سال بدون وقفه کار کند. همچنین عملکرد و فعالیت نیروگاه هسته ای مثل نیروگاه های خورشیدی یا بادی وابسته به آب و هوا یا تأمین کننده خارجی نیست و این باعث می شود پایدارتر از سایر اشکال انرژی باشد.

طبق گزارش اخبار هسته ای جهان (World Nuclear News) نیروگاه هسته ای Heyshame II در انگلستان با ۹۴۰ روز بدون نیاز به سوخت گیری در سال ۲۰۱۶ رکورد دار می باشد.
  • بدون گازهای گلخانه ای

با اینکه انرژی هسته ای، برخی از گازهای گلخانه ای را تولید می کند ولی نیروگاه های هسته ای هیچ نوع  گاز گلخانه ای را تولید نمی کنند. مطالعات نشان داده اند که انتشار گازهای گلخانه ای حاصل از این انرژی با انتشار گازهای گلخانه ای حاصل از منابع انرژی تجدید پذیر مانند انرژی باد، همسان و برابر است.

  • طبق گزارش اخبار هسته ای جهان، انتشار گازهای گلخانه ای نیروگاه های هسته ای در بین تمامی روش های تولید برق در کمترین حد بوده و بر مبنای چرخه حیات با آب، باد برق و زیست توده قابل مقایسه است.
  • از کاربردهای پزشکی تشعشعات هسته‌ای می توان به رادیو گرافی، گاما اسکن، استرلیزه کردن هسته‌ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتو‌های هسته‌ای و رادیو بیولوژی اشاره کرد.
  • از کاربردهای کشاورزی تشعشعات هسته‌ای می توان به موتاسیون هسته‌ای ژنها در کشاورزی، کنترل حشرات با تشعشعات هسته‌ای، جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما و انبار کردن میوه‌ها اشاره کرد.
  • از کاربردهای صنعتی تشعشعات هسته‌ای می توان به نشت یابی با اشعه، دبی سنجی پرتویی (سنجش شدت تشعشعات، نور و فیزیک امواج)، سنجش پرتویی میزان سائیدگی قطعات در حین کار، چگالی سنجی موادمعدنی با اشعه و کشف عناصر نایاب در معادن اشاره کرد.

مضرات:

  • ماده خام

اورانیوم استفاده شده در فرآیند شکافت به طور طبیعی یک عنصر ناپایدار است. این بدان معناست که اقدامات احتیاطی ویژه ای باید در هنگام استخراج، حمل و نقل، نگهداری و ذخیره اورانیوم و همچنین ذخیره هرگونه مواد زاید و پسماندهای حاصل صورت بگیرد تا از سطوح مضر بی حفاظی در برابر اشعه رادیو اکتیو  ممانعت به عمل بیاید.

  • آلایندگی آب

طبق تحقیقات دانشکده فیزیک دانشگاه استنفورد، اتاق های شکافت هسته ای در راکتور آب جوش (BWRs) و راکتورهای آب تحت فشار (PWRs) توسط آب خنک می شوند . در PWR، بخار به طور غیر مستقیم با استفاده از ریزش آب سرد از طریق لوله های اصلی تولید می شود و لوله های ثانویه آب گرم شده را خارج می کنند، بنابراین دستگاه خنک کننده با رآکتور در تماس نیست.

در BWR، بخار مستقیماً با ریزش آب در درون راکتور تولید می شود، بنابراین در صورت وجود هرگونه نشت سوخت، آب می تواند آلوده شده و به بقیه سیستم منتقل شود.

  • سرطان زایی

تشعشات سوخت های هسته ای پرتوزا بوده و بسیار خطرناک می باشند و می توانند باعث ابتلا به بیماری های مختلف از جمله سرطان شوند و ایمنی و حفاظت بالایی در برابر این پرتوها مورد نیاز می باشد که تأمین این موارد ایمنی بسیار پرهزینه و گران می باشد.

  • استفاده نادرست

تولید سلاح های هسته ای و کلاهک های اتمی، سلاح های مخرب و ناقض حقوق بشر می باشند که خیلی از کشورهای مدعی توانسته اند به آنها دست پیدا کنند. یکی از مواردی را که می توان برای بهره برداری نادرست انرژی هسته ای ذکر کرد هیروشیما و ناکازاکی ژاپن است که توسط سلاح ها یا جنگ‌افزارهای هسته‌ای بمباران شدند و اثرات مرگبار و جبران ناپذیری در پی داشت.

سلاح هسته ای
تسلیحات هسته ای
  • خطرات احتمالی و بالقوه میله های هسته ای

کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای ایالات متحده (NRC) توضیح می دهد که میله های هسته ای استفاده شده در داخل مخزن سوخت در زیر ۲۰ فوت آب غوطه ور می شوند تا قبل از انتقال آنها برای دفع، آنها را خنک کنند. زمانی که بدکاری و نقص عملکرد در  مهر و موم هایی که درها را محفوظ از هوا نگه می دارند، اتفاق بیفتد باعث نشت آب رادیواکتیو استخرهای خنک کننده این میله ها شده و باعث اتفاقات مرگبار و جبران ناپذیری می شوند.

  • خطرات و تهدیدهای آبزیان

فلزات سنگین و آلاینده های سمی جزو آلاینده های آزاد شده توسط نیروگاه های هسته ای بوده که این مواد به گیاهان و حیوانات آبزی آسیب می رسانند. آب پس از خنک شدن در اتمسفر آزاد می شود اما هنوز گرم است و به اکوسیستم منطقه ای که در آن فرو می رود آسیب زیادی وارد می کند.

  • ضایعات و پسماندها

فرآورده های جانبی رادیواکتیو حاصل شده می بایست پس از پایان شکافت و تقسیم اورانیوم از بین بروند. اقداماتی برای بازیافت این فرآورده های جانبی در سال های اخیر انجام شده و ذخیره محصول جانبی می تواند منجر به آلودگی از طریق نشت یا عدم موفقیت در مهار شود.

در هرساعت، ۸  مگاوات تولید انرژی هسته ای باعث تولید ۳۰ گرم زباله رادیو اکتیویته می شود. اگر چه مقدار آن بسیار کم است اما ماده رادیواکتیویته بسیار ماده خطرناکی است و دفع آن نیز به شیوه صحیح ودرست به مراتب از سوخت‌های دیگر پر هزینه تر می‌باشد.

  • نشت

راکتورهای هسته ای با چندین سیستم ایمنی ساخته شده اند که این سیستم ها به گونه ای طراحی شده اند که در فرآیند شکافت، مواد رادیو اکتیویته آنها خارج شود، هنگامی که این سیستم های ایمنی به درستی نصب و نگهداری شوند عملکرد کافی دارند. در صورت عدم نگهداری درست، نقص ساختاری یا نصب نادرست آنها، رآکتور هسته ای می تواند مقادیر مضر اشعه را در طی فرآیند شکافت در محیط آزاد کند. اگر ناحیه مهار به طور ناگهانی پاره شود، نشت حاصل از تشعشع می تواند فاجعه بار باشد.

  • خاموش کردن راکتورها

چندین راکتور هسته‌ای وجود دارد که عملکرد موفقی نداشته، خاموش شده و از رده خارج شده اند اما هنوز هم به صورت متروکه پابرجا می باشند. این راکتورهای متروکه، فضای زمین خودشان را اشغال کرده و می توانند مناطق اطراف خود را آلوده کنند. اما هیچ اقدامی برای حذف کامل آنها صورت نمی گیرد.

 اقدامات ایمنی

دهه افزایش اقدامات احتیاطی ایمنی

ذوب جزئی رآکتور هسته ای واقع در جزیره سه مایلی پنسیلوانیا در سال ۱۹۷۹ منجر به تغییرات اساسی در صنعت نیروگاه هسته ای شد. برای جلوگیری از وقوع مجدد چنین حادثه ای آموزش اپراتور راکتور، محافظت در برابر اشعه و بازسازی سایر مناطق عملیاتی انجام شد. انجمن جهانی هسته ای توضیح می دهد که چگونه فناوری جدید راکتور با جدیدترین نسل راکتورها در سراسر جهان پیشرفت کرده است.

با وجود انرژی هسته ای چه آینده ای در انتظار جهان و جهانیان است؟

با وجود مزایا و مضرات فراوان انرژی هسته ای جای تعجب نیست که این انرژی یکی از بحث برانگیزترین منابع انرژی موجود است.  ۲۰ سال آینده شاهد گسترش این منبع انرژی در جهان خواهیم بود. این انرژی چون سرعت گرمایش جهانی را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد مورد حمایت خیلی از حامیان محیط زیست می باشد. خیلی از کشورهای در حال توسعه از جمله ایران سعی می کنند این انرژی را به عنوان یک سوخت پاک و ارزان جایگزین سوخت های فسیلی بکنند. کاهش آلودگی هوا هم یکی از مواردی است که باعث شده این انرژی مورد توجه زیادی قرار بگیرد.

ایران قابلیت دستیابی به سطح بالای این انرژی را داشته و می تواند علاوه بر بهره مندی خود از این فناوری با صادرات آن به دیگر کشورها باعث اشتغال و ازرآوری فراوانی برای کشور شود. عاقلانه تصمیم بگیریم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *