كاربردهاي انرژي صلح‌آميز هسته‌اي در علوم باغباني

شهروز حبيبي

كارشناس ارشد باغباني، عضو هيات علمي دانشگاه آزاد اسلامي واحد گرگان

چكيده

انرژی هسته ای از عمده ترین مباحث علوم و تکنولوژی هسته ای است وهم 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 قراردارد. به عبارت بهتر، از مسائل مهم هر کشور در جهت توسعه اقتصادی و اجتماعی  بررسی، اصلاح و استفاده بهینه از منابع موجود انرژی در آن کشور است. امروزه بحرانهایسیاسی و اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت ذخایر فسیلی، نگرانیهای زیست محیطی، ازدیادجمعیت، رشد اقتصادی ، همگی مباحث جهان شمولی هستند که با گستردگی تمام فکراندیشمندان را در یافتن راهکارهای مناسب در حل معظلات انرژی در جهان به خود مشغولداشته اند .در حال حاضر اغلب ممالک جهان به نقش و اهمیت منابع مختلف انرژی درتأمین نیازهای حال و آینده پی برده و سرمایه گذاریها و تحقیقات وسیعی را در جهتسیاستگذاری، استراتژی و برنامه های زیربنایی و اصولی انجام می دهند. هم اکنون تدویناستراتژی که مرکب از بررسی تمامی پارامترهای تأثیر گذار در انرژی و تعیین راهکارهایمناسب جهت تمیزتر و کارا ترنمودن انرژی و الگوی بهینه مصرف آن می باشد، در رأسبرنامه های زیربنایی اکثر کشورهای جهان قرار دارد. در میان حاملهای مختلفانرژی،انرژی هسته ای جایگاه ویژه ای دارد. هم اکنون بیش از 430 نیروگاه هسته ای درجهان فعال می باشند و انرژی برخی کشورها مانند فرانسه عمدتا از برق هسته ای تأمینمی شود. جمهوری اسلامی ایران بیش از سه دهه است که تحقیقات متنوعی را در زمینههای مختلف علوم و تکنولوژی هسته ای انجام داده و براساس استراتژی خود، مصمم بهایجاد 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 تهیهسوخت مربوطه رسما اعلام نموده است.

مقدمه

چرا جهان فردا به انرژي هسته‌اي نياز دارد؟ روند بشريت بشريت براي چندين هزار سال با كمترين اثرگذاري بر روي كره زمين زندگي كرد. حتي پنج قرن پيش در زمان وقوع رنسانس در اروپا، خاندان مينگ در چين و اولين حكمران مغول در هند، جهان هنوز جمعيت كمي داشت. از آن زمان، جمعيت جهان كه بر اثر انقلاب‌هاي پيش آمده در زمينة كشاورزي، صنعت و دارو، رشد شتابزده‌اي پيدا كرده و در حدود 15 برابر شده است. از شش ميليارد جمعيت امروز جهان، چندين ميليون آن در سطوح بسيار بالائي از استانداردها زندگي كرده و از زندگي خود لذت مي‌برند. اما يك سوم از انسان‌ها به برق دسترسي ندارند و يك‌سوم ديگر نيز دسترسي محدودي به آن دارند.

جمعيت‌هاي زيادي نيز در فقر ملالت‌باري زندگي مي‌كنند. بيش از يك ميليارد نفر آب پاكيزه در اختيار ندارند و دو ميليارد و 400 ميليون نفر از سيستم مناسب تخليه فاضلاب محرومند. همه روزه 40 هزار نفر – يعني هر دقيقه 25 نفر – بر اثر بيماريها مي‌ميرند كه به سادگي با پيشرفت اوليه اقتصادي مي‌توان از آن پيشگيري كرد. طي 50 سال آينده زماني كه جمعيت جهان به 9 ميليارد نفر برسد، نيازهاي برآورده نشده امروزه بشري به شدت چند برابر خواهد شد. براي كاهش مصيبتهاي بشر نه تنها توسعه اقتصادي ضروري است بلكه ايجاد شرايط لازم نيز براي تثبيت جمعيت جهان لازم است. امروزه تلاش روبه‌رشد براي رفع اين نيازها در اكثر كشورهاي در حال توسعه جهان، تقاضاي بسيار زيادي براي استفاده از انرژي ايجاد كرده است.

تا سال 2050 مصرف جهاني انرژي دو برابر خواهد شد. بيوسفر(موجودات كره زمين) در خطر در روي كره زمين تاثير گرم شدن «گازهاي گلخانه‌اي» يك پديدة غيرقابل بحث است كه بدون آن جهان از يخ پوشيده خواهد شد. براي مدت هزاران سال، عدم تغيير تراكم گازهاي گلخانه‌اي محيط زيست معقولي را ايجاد كرد كه تمدن توانست در آن رشد يابد. در قرن بيست و يكم، فعاليت انسان موجب مي‌گردد اين گازهاي گرماگير دو برابر شوند. اين تغيير در عصر زمين‌شناسي ناگهاني و كم‌سابقه است. امروزه بيشتر انرژي كه براي توليد برق، كار كارخانه‌ها، راه‌اندازي وسايل نقليه و گرم كردن منازل مصرف مي‌شود، از سوزاندن سوخت‌هاي فسيلي تأمين مي‌شود. منابع فسيلي، از جمله زغال، نفت و گاز طبيعي، آنچنان به سرعت مصرف مي‌شوند كه طي قرن آينده تا اندازه گسترده‌اي از بين مي‌روند. ضايعات تمام سوخت‌هاي فسيلي به طور مستقيم در هوا پراكنده مي‌شود.

بخش اعظم اين ضايعات به شكل گازهاي گلخانه‌هاي مانند دي‌اكسيد كربن است. در هر سال ضايعات ناشي از سوخت‌هاي فسيلي 25 ميليارد تن دي‌اكسيد كربن به جو زمين اضافه مي‌كند. اين مقدار برابر است با 70 ميليون تن در هر روز و يا 800 تن در هر ثانيه. كارشناسان جهان به منظور تجزيه و تحليل تأثيرات ناشي از تشكيل سريع گازهاي گرماگير، از طريق هيأت‌هاي بين دول سازمان ملل در امر تغيير آب و هوا با يكديگر همكاري مي‌كنند. مطالعه تغييرات آب و هوا، پيچيده و تابع تئوريهاي رقابتي است. اما دانشمندان در اين زمينه توافق دارند كه افزايش گازهاي گلخانه‌اي باعث جذب بيشتر گرماي خورشيدي توسط كره زمين مي‌شود.

به عقيده بيشتر دانشمندان علم هواشناسي، گازهاي گلخانه‌اي توليد شده بوسيله انسان موجب شده است كه گرمترين 10 سال طول تاريخ در 15 سال اخير رخ دهد. كارشناسان علم هواشناسي به اتفاق آرا هشدار مي دهند كه تشكيل گازهاي گلخانه‌اي ممكن است در قرن آينده فاجعه‌آميز باشند. افزايش سطح آب درياها، دماي شديد هوا، بروز طوفان‌هاي سهمگين، خشكسالي ويرانگر و شيوع بيماري، توليد مواد غذايي، قابليت اسكان بشر را در بسياري از مناطق از بين مي‌برد. اين كارشناسان هشدار مي‌دهند كه تغيير شديد آب و هوا احتمالا ‌مي‌تواند موجب بي‌ثباتي سرتاسر كره زمين شود. همه كشورها در تغيير آب و هوا سهيم هستند. چه از نظر علت تغيير آب و هوا و چه از نظر تأثير آن. در كشورهاي آمريكاي شمالي هر شخص در هر روز 54 كيلوگرم يا 120 پوند دي‌اكسيد كربن در جو زمين پخش ميكند. در اروپا و ژاپن سرانه انتشار اين گاز در هر روز بيش از 23 كيلوگرم يا 50 پوند است. در كشور چين با 3/1 ميليارد نفر جمعيت كه بشدت در حال توسعه است، سطح نشر اين گازها 6 كيلوگرم يا 13 پوند بر هر نفر در روز است. اگر تاريخ را يك رودخانه تصور كنيم، بشريت به بخش‌هاي خروشان و تندآب آن رسيده است. در 50 سال آينده جمعيت جهان، بيشتر از مجموع انرژيي كه در كل تاريخ تاكنون مصرف شده است را مصرف خواهد كرد.

بشريت با آينده‌اي از تغييرات شديد چه از نظر روش توليد انرژي و چه از نظر سلامت سيارة ما روبه‌رو مي‌شود. بشريت نمي‌تواند به عقب برگردد. جمعيت در حال رشد جهان به مقادير معتنابهي از انرژي نياز دارد تا: - آب آشاميدني تهيه كند. - انرژي كارخانه‌ها، منازل و حمل و نقل را تأمين نمايد. - از زيرساخت‌هاي لازم براي تأمين تغذيه، آموزش و بهداشت حمايت كند. برآورده كردن اين نيازها مستلزم تأمين انرژي از تمام منابع آن است. اما «تركيب» انرژي جهان بايد به دور از استفاده عنان گسيخته از سوخت‌هاي فسيلي، به سرعت توسعه يابد. كاهش مصرف سوخت‌هاي فسيلي، محيط زيست و منابع غيرقابل جايگزين را براي نسل‌هاي آينده حفظ مي‌كند. پيشگيري از تغيير فاجعه‌آميز آب و هوا تثبيت تراكم گازهاي گلخانه‌اي جوي مستلزم آن است كه انتشار جهاني اين گازها تا 50 درصد كاهش يابد. اين چالش با توجه به نياز كشورهاي فقيرتر به افزايش معيارهاي زندگي عظيم‌تر خواهد شد. حتي اگر كشورهاي در حال توسعه از بحث ذخيره‌سازي انرژي و فناوري‌هاي انرژي پاكيزه استقبال كنند، جمعيت زياد اين كشورها به زودي بيش از جهان صنعتي حاضر، گازهاي گلخانه‌اي در فضا منتشر مي‌كنند.

در حال حاضر كشورهاي صنعتي بايد براي «مواجه شده» با چنين انتشارات (جوي) فزاينده، و در عين حال كاستن از مجموع اين انتشارات در سطح جهان، ميزان آن را (در كشور خود) تا 75 درصد كاهش دهند. جهان براي كاهش اين انتشارات و در عين حال توسعه ذخاير انرژي به طور مبرم نيازمند معرفي گسترده فناوري‌هايي در زمينه انرژي است كه ميزان انتشار گازهاي گلخانه‌اي آن كم باشد. به احتمال زياد، شهرهاي بسيار بزرگ در آينده مي‌توانند با انتشار مستقيم كمتر گازهاي گلخانه‌اي فعاليت كنند، يعني با استفاده از نيروي برق، باتري‌هاي برقي قابل شارژ و واحدهاي سوختي كه در آنها هيدروژن توليد شده از برق به كار رفته است، اين مهم برآورده خواهدشد. اما الكتريسيته تنها راه براي توزيع انرژي است.

مسأله مهم در اينجا، توليد منابع بسيار گسترده الكتريسيته بصورت پاكيزه مي‌باشد. نيروي هسته‌اي و توسعه پايدار نيروي هسته‌اي از آن نظر يك فناوري «توسعه پايدار» است كه: - سوخت آن تا قرن‌ها در دسترس خواهد بود. - سابقه بي‌خطر بودن آن برتر از ساير منابع عمده انرژي است. - مصرف آن هيچ آلودگي واقعي ايجاد نمي‌كند. - استفاده از آن، منابع باارزش سوخت‌هاي فسيلي را براي نسل‌هاي ديگر حفظ مي‌كند. - هزينه‌هاي مربوط به آن قابل رقابت و همچنان در حال كاهش است. - پسمانهاي آن را مي‌توان براي مدت زيادي بدون خطر كنترل كرد. هند و چين كه به تنهايي 40 درصد از مردم جهان را در خود جاي داده‌اند، از نظر اقتصادي به سرعت در حال پيشرفت هستند. هر كدام از كشورهاي فوق مقادير معتنابهي زغال‌سنگ و يك صنعت نيروي هسته‌اي كوچك ولي از نظر فناوري، پيچيده دارد كه رشد خود را آغاز كرده است.

در برنامه كاري جهان هيچ مسأله‌اي بالاتر از اين وجود ندارد كه چطور كشورهاي در حال توسعه فعلي و ساير كشورهاي در حال توسعه خواهند توانست نيازهاي خود را در زمينه تأمين انرژي كه به سرعت در حال تشديد است، تأمين كنند. امروزه نيروي هسته‌اي يك فناوري دايماً در حال پيشرفت است كه تجربه عملياتي سالانه بيش از ده هزار راكتور را در يك صنعت جهاني بالغ و روبه‌رشد به كار مي‌گيرد. اين منبع فوق‌العاده گرانبها، مطمئن، بي‌خطر و پايدار در دسترس است تا با استفاده بسيار گسترده از آن يك بحران بي‌سابقه انساني و زيست محيطي حل بشود. اين كه آيا بشريت مي‌تواند بر اين بحران فايق آيد، مسأله‌اي است كه به رهبري و هدايت سياسي و در نهايت به تفاهم همگاني و راه‌حل عمومي بستگي دارد.

توليد محصولات كشاورزي، منطبق با فرآيند گرمايش زمين حياتي است

مراكز تحقيقاتي شبكه جهاني كشاورزي هشدار دادند در صورتي كه زنجيره محصولات كشاورزي جديد با قابليت آينده گرمتر زمين ارائه نشود، بايد در انتظار قحطي و خشكسالي باشيم. با توجه به شرايط محيطي فعلي، حجم محصولات كشاورزي جهان در آينده كاهش خواهد يافت، اين در حالي است كه پيش‌بيني‌هاي زمين كه با استفاده از نرم‌افزارهاي شبيه‌سازي كننده ارائه شده نشان مي‌دهند كه نيمي از اراضي زير كشت گندم آسيا، نابود خواهد شد. اين گروه بين‌المللي، به دنبال اعلام طرح‌هايي براي تسريع ارائه زنجيره‌هاي نويني از محصولات پايدار در برابر گرمايش زمين هستند. همچنين به دنبال ارائه گزارشي در خصوص اندازه‌گيري ميزان گرماي ناشي از مزارع كشاورزي نيز هستنمد.

مهمترين تاثير تغييرات جوي زمين در حوزه كشاورزي به حجم بارش‌هاي جهاني مربوطه در اين ميان پيش‌بيني شده است كه در آينده برخي مناطق داراي حجم بيشتر بارش و برخي مناطق نيز حجم نسبتاً كمتري بارش داشته باشند.

مختصري در مورد دانش هسته‌اي

دانش تبديل اورانيوم طبيعي كه در طبيعت وجود دارد، از طريق شكافت اتم‌ها و اورانيوم غني شده كه داراي انرژي بسيار زياد است، فن‌آوري هسته‌اي نام دارد. فرآيند سوخت هسته‌اي از اورانيوم، بسيار پيچيده و ظريفي است و دانش انجام اين كار از دانش‌هاي پيشرفته بشري است. تبديل اورانيوم به اورانيوم غني شده، راه‌هاي مختلفي دارد كه دو نوع رايج آن از طريق دستگاه‌هاي سانتريفوژ و استفاده از ليزر مي‌باشد.

كشورهاي قدرتمند جهان، دانش هسته‌اي را انحصار خود كرده‌اند و به راحتي اجازه دسترسي ديگران را به اين دانش نمي‌دهند. در مقطع كنوني حدود 10 كشور، اين دانش را در اختيار دارند. انرژي هسته‌اي داراي كاربردهاي فراوان است. در تقسيم‌بندي كلي مي‌توان كاربرد انرژي هسته‌اي را در دو بخش نظامي و غيرنظامي يا صلح‌جويانه قرار داد.

برتري انرژي هسته‌اي بر ساير انرژي‌ها

علاوه بر مصرف اقتصادي، دلايل زير استفاده از انرژي هسته‌اي را ضروري مي‌نمايد:

·       منابع فسيلي محدود بوده و متعلق به نسل‌هاي آتي مي‌باشد.

·       استفاده از نفت خام در صنايع پتروشيمي ارزش بيشتري دارد.

·    توليد برق از طريق نيروگاه‌هاي اتمي، آلودگي نيروگاه‌هاي كنوني را ندارد. توليد 7000 مگاوات برق با مصرف 190 ميليون بشكه نفت خام، هزار تن دي اكسيد كربن، 150 تن ذرات معلق در هوا، 130 تن گوگرد و 50 تن نيتروژن را در محيط زيست پراكنده مي‌كند، در حالي كه نيروگاه اتمي چنين آلودگي ندارد.

آينده براي انرژي اتمي و انرژي اتمي براي ايراني سبز

سالانه سي و سه ميليون تن از محصولات مختلف كشاورزي توسط دياستازها، ميكروب‌ها و حشرات و يا در نتيجه به عمل آوردن ناقص از بين مي‌رود و با توجه به اينكه منابع توليد غذا در جهان محدود بوده و جمعيت بشر رو به فزوني مي‌باشد، استفاده بهينه از ذخاير موجود حذف عوامل محدود كننده در طي پروسه‌هاي توليد مواد غذايي ضروري است و به اميد اينكه تا سال 1400، مقدار مواد غذايي براي تغذيه 200 ميليون نفر را آماده كنيم.

با اين حال از زماني كه شناخت پژوهشگران نسبت به ساختمان عناصير راديواكتيو چگونگي تابش از اينگونه عناصر تكميل گرديد، فكر استفاده از مواد راديواكتيو در راستاي حل معضلات و پاسخگويي به شبهات موجود در ساير علوم، ذهن محققان را به خود مشغول ساخت و در سال 1964، قرارداد همكاري بين آژانس بين‌المللي اتمي و سازمان خواروبار و كشاورزي جهاني به امضاء رسيد تا از راهبردهاي جديد فناوري هسته‌اي در كنار ساير روش‌هاي معمول، جهت ارتقاء دانش كشاورزي استفاده گردد و در سال 1368 متعاقب احداث مركز تحقيقات كشاورزي و پزشكي هسته‌اي، فعاليت‌هاي كشاورزي هسته‌اي رسماً آغاز گرديد كه متاسفانه هنوز فناوري هسته‌اي در ايران جايگاه واقعي خود را در علوم كشاورزي و ديگر علوم نيافته و كاربرد‌هاي مفيد آن از ديد و نظر غالب مردم و كارشناسان مختلف مخفي مانده است كه همين پنهان‌كاري مشكلات عمده‌اي را در جهت استفاده از اين فناوري كه حق ذاتي ما ايرانيان است بوجود آورده، اين در حالي است كه ما مي‌توانستيم از همان ابتدا به صورت صلح‌آميز و با توافق كشورهاي مختلف از اين انرژي بي‌كران بهره‌وري لازم را انجام دهيم.

ويژگي‌هاي كاربرد علمي فناوري هسته‌اي

با توجه به جمعيت رو به رشد كره زمين، دستيابي به روش‌هاي جديد به منظور افزايش توليد در واحد سطح و كاهش ميزان ضايعات پس از توليد ضروري و لازم به نظر مي‌رسد. در اين راستا، بكارگيري ايزوتوپ‌ها (پايدار و راديواكتيو) در تحقيقات كشاورزي، افق‌هاي تازه‌اي را براي پژوهشگران نمايان ساخته تا در قالب شاخه‌هاي علوم كشاورزي، پاسخگوي بسياري از مشكلات و مجهولات باشند و فناوري هسته‌اي ابزاري دقيق و سريع و در پاره‌اي از موارد به عنوان تنها روش در حل معضلات كشاورزي به مشار مي‌رود كه به طور كلي شامل دو فناوري اصلي پرتودهي و رديابي مي‌باشد:

کاربردهای علوم و تکنولوژی هستهای

علیرغم پیشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته ای در طول نیم قرنگذشته، هنوز این تکنولوژی در اذهان عمومی ناشناخته مانده است. وقتی صحبت از انرژیاتمی به میان می آید، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمی و یاراکتورهای اتمی برای تولید برق را در ذهن خود مجسم می کنند و کمتر کسی را می توانیافت که بداند چگونه جنبه های دیگری از علوم هسته ای در طول نیم قرن گذشته زندگیروزمره او را دچار تحول نموده است. اما حقیقت در این است که در طول این مدت درنتیجه تلاش پیگیر پژوهشگران و مهندسین هسته ای، این تکنولوژی نقش مهمی را در ارتقاءسطح زندگی مردم، رشد صنعت و کشاورزی و ارائه خدمات پزشکی ایفاء نموده است. مواردزیر 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 راکتورهایاتمی جهت تولید برق و یا شیرین کردن آب دریاها

2. استفاده از رادیوایزوتوپها درپزشکی، صنعت و کشاورزی

3.استفاده از پرتوهای ناشی از فرآیندهای هسته ای درپزشکی، صنعت و کشاورزی

برق هسته ای

از مهمترین منابع استفادهصلح آمیز از انرژی اتمی، ساخت راکتورهای هسته ای جهت تولید برق می باشد. راکتورهستهای وسیله ای است که در آن فرایند شکافت هسته ای بصورت کنترل شده انجام می گیرد. درطی این فرایند انرژی زیاد آزاد می گردد به نحوی که مثلا در اثر شکافت نیم کیلوگرماورانیوم انرژی معادل بیش از 1500 تن زغال سنگ بدست می آید. هم اکنون در سراسرجهان، راکتورهای متعددی در حال کار وجود دارند که بسیاری از آنها برای تولید قدرت وبه منظور تبدیل آن به انرژیالکتریکی، پاره ای برای راندن کشتیها و زیردریائیها،برخی برای تولید رادیو ایزوتوپوپها و تحقیقات علمی و گونه هایی نیز برای مقاصدآزمایشی و آموزشی مورد استفاده قرار می گیرند. در راکتورهای هسته ای که براینیروگاههای اتمی طراحی شده اند (راکتورهای قدرت)، اتمهای اورانیوم و پلوتونیم توسطنوترونها شکافته می شوند و انرژی آزاد شده گرمای لازم را برای تولید بخار ایجادکرده و بخار حاصله برای چرخاندن توربینهای مولد برق بکار گرفته می شوند.

راکتورهای اتمی را معمولا برحسب خنک کننده، کند کننده، نوع و درجهغنای سوخت در آن طبقه بندی می کنند. معروفترین راکتورهای اتمی، راکتورهایی هستند کهاز آب سبک به عنوان خنک کننده و کند کننده و اورانیوم غنی شده(2 تا 4 درصد اورانیوم 234) به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها عموما تحت عنوان راکتورهای آبسبک(LWR) شناخته می شوند. راکتورهایWWER,BWR,PWR از این دسته اند. نوع دیگر،راکتورهایی هستند که از گاز به عنوان خنک کننده، گرافیت به عنوان کند کننده واورانیوم طبیعی یا کم غنی شده به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها به گاز- گرافیت معروفند. راکتورهایHTGR,AGR,GCR از این نوع می باشند. راکتورPHWRراکتوریاست که از آب سنگین به عنوان کندکننده و خنک کننده و از اورانیوم طبیعی به عنوانسوخت استفاده می کند. نوع کانادایی این راکتور بهCANDU  موسوم بوده و از کاراییخوبی برخوردار می باشد. مابقی راکتورها مثل  FBR راکتوری که از مخلوط اورانیوم وپلوتونیوم به عنوان سوخت و سدیم مایع به عنوان خنک کننده استفاده کرده و فاقد کندکننده می باشد (LWGR) راکتوری که از آب سبک به عنوان خنک کننده و از گرافیت به عنوانکند کننده استفاده می کند) از فراوانی کمتری برخوردار می باشند. در حال حاضر،راکتورهایPWRو پس از آن به ترتیبPHWR,WWER,BWR فراوانترین راکتورهای قدرت در حالکار جهان می باشند.

 به لحاظ تاریخی اولین راکتور اتمی در آمریکا بوسیله شرکت"وستینگهاوس" و به منظور استفاده در زیر دریائیها ساخته شد. ساخت این راکتور پایهاصلی و استخوان بندی تکنولوژی فعلی نیروگاههای اتمیPWRرا تشکیل داد. سپس شرکتجنرال الکتریک موفق به ساخت راکتورهایی از نوعBWRگردید. اما اولین راکتوری کهاختصاصا جهت تولید برق طراحی شده، توسط شوروی و در ژوئن 1954در "آبنینسک" نزدیکمسکو احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت، تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمیدر مقیاس صنعتی در سال 1956 در انگلستان آغاز گردید. تا سال 1965 روند ساختنیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود اما طی دو دهه 1966 تا 1985 جهش زیادیدر ساخت نیروگاههای اتمی بوجود آمده است. این جهش طی سالهای 1972 تا 1976 که بطورمتوسط هر سال 30 نیروگاه شروع به ساخت می کردند بسیار زیاد و قابل توجه است. یکدلیل آن شوک نفتی اوایل دهه 1970 می باشد که کشورهای مختلف را برآن داشت تا جهتتأمین انرژی مورد نیاز خود بطور زاید الوصفی به انرژی هسته ای روی آورند. پس ازدوره جهش فوق یعنی از سال 1986 تاکنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافتهبطوریکه بطور متوسط سالیانه 4 راکتور اتمی شروع به ساخت می شوند.

کشورهای مختلف در تولید برق هسته ای روند گوناگونی داشته اند. بهعنوان مثال کشور انگلستان که تا سال 1965 پیشرو در ساخت نیروگاه اتمی بود، پس از آنتاریخ، ساخت نیروگاه اتمی در این کشور کاهش یافت، اما برعکس در آمریکا به اوج خودرسید. کشور آمریکا که تا اواخر دهه 1960 تنها 17 نیروگاه اتمی داشت در طول دهه های 1970 و 1980 بیش از 90 نیروگاه اتمی دیگر ساخت. این مسئله نشان دهنده افزایش شدیدتقاضای انرژی در آمریکاست. هزینه تولید برق هسته ای در مقایسه با تولید برق ازمنابع دیگر انرژی در امریکا کاملا قابل رقابت می باشد. هم اکنون فرانسه با داشتنسهم 75 درصدی برق هسته ای از کل تولید برق خود درصدر کشورهای جهان قرار دارد. پس ازآن به ترتیب لیتوانی(73درصد)، بلژیک(57درصد)، بلغارستان و اسلواکی(47درصد) و سوئد 46/8درصد) می باشند. آمریکا نیز حدود 20 درصد از تولید برق خود را به برق هسته ایاختصاص داده است.

گرچه ساخت نیروگاههای هسته ای و تولید برق هسته ای در جهان از رشدانفجاری اواخر دهه 1960 تا اواسط 1980 برخوردار نیست اما کشورهای مختلف همچناندرصدد تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی هسته ای می باشند. طبق پیش بینی هایبه عمل آمده روند استفاده از برق هسته ای تا دهه های آینده همچنان روند صعودی خواهدداشت. در این زمینه، منطقه آسیا و اروپای شرقی به ترتیب مناطق اصلی جهان در ساختنیروگاه هسته ای خواهند بود. در این راستا، ژاپن با ساخت نیروگاههای اتمی با ظرفیتبیش 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 کاندا،آرژانتین، فرانسه، آلمان، آفریقای جنوبی، سوئیس و آمریکا تقریبا روند ثابتی را طیدو دهه آینده طی خواهد کرد.

دیدگاه اقتصادی استفاده از برق هستهای

امروزه کشورهای بسیاری بویژه کشورهای اروپایی سهم قابل توجهی از برقمورد نیاز خود را از انرژی هسته ای تأمین می نمایند. بطوریکه آمار نشان می دهد ازمجموع نیروگاههای هسته ای نصب شده جهت تأمین برق در جهان به ترتیب 35 درصد بهاروپای غربی، 33 درصد به آمریکای شمالی، 5/16 درصد به خاور دور، 13 درصد به اروپایشرقی و نهایتا فقط 74/0 درصد به آسیای میانه اختصاص دارد. بدون شک در توجیه ضرورتایجاد تنوع در سیستم عرضه انرژی کشورهای مذکور، انرژی هسته ای به عنوان یک گزینهمطمئن اقتصادی مطرح است. بنابراین ابعاد اقتصادی جایگزینی نیروگاههای هسته ای باتوجه به تحلیل هزینه تولید(قیمت تمام شده) برق در سیستمهای مختلف نیرو قابل تأمل وبررسی است. از اینرو در اغلب کشورها، نیروگاههای هسته ای با عملکرد مناسب اقتصادیخود از هر لحاظ با نیروگاههای سوخت فسیلی قابل رقابت می باشند.

بهرحال طی چند دهه گذشته کاهش قیمت سوختهای فسیلی در بازارهایجهانی، سبب افزایش هزینه های ساخت نیروگاههای هسته ای به دلیل تشدید مقررات و ضوابطایمنی، طولانی تر شدن مدت ساخت و بالاخره باعث ایجاد مشکلات تأمین مالی لازم و بالارفتن قیمت تمام شده هر واحد الکتریسیته در این نیروگاهها شده است. از یک طرف مشاهدهمیشود که طی این مدت حدود 40 درصد از هزینه های چرخه سوخت هسته ای کاهش یافته است واز سویی دیگر با توجه به پیشرفتهای فنی و تکنولوژی حاصل از طرحهای استاندارد وبرنامه ریزیهای دقیق بمنظور تأمین سرمایه اولیه مورد نیاز مطمئن و به هنگام احداثچند واحد در یک سایت برای صرفه جوئیهای ناشی از مقیاس مربوط به تأسیسات و تسهیلاتمشترک مورد نیاز در هر نیروگاه، همچنان مزیت نیروگاههای اتمی از دیدگاه اقتصادینسبت به نیروگاههای با سوخت فسیلی در اغلب کشورها حفظ شده است.

سایر دیدگاههای اقتصادی در مورد آینده انرژی هسته ای حاکی از آناست که براساس تحلیل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژی در جهان، توجه به توسعهتکنولوژیهای 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 ضریببالای ایمنی نیروگاههای هسته ای، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته ای نسبت به سایر گزینههای سوخت و پیشرفتهای حاصله در زمینه نیروگاههای زاینده و مهار انرژی گداخت هسته ایدر طول نیم قرن آینده، بدون تردید انرژی هسته ای یکی از حاملهای قابل دسترس و مطمئنانرژی جهان در هزاره سوم میلادی به شمار می رود. در این راستا شورای جهانی انرژی تاسال 2020 میلادی میزان افزایش عرضه انرژی هسته ای را نسبت به سطح فعلی حدود 2 برابرپیش بینی می نماید. با توجه به شرایط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادی هزینه های فرصتیفروش نفت و گاز را با قیمتهای متعارف بین المللی در محاسبات هزینه تولید(قیمت تمامشده) برای هر کیلووات برق تولیدی منظور نمائیم و همچنین تورم و افزایش احتمالیقیمتهای این حاملها(بویژه طی مدت اخیر) را براساس روند تدریجی به اتمام رسیدن منابعذخایر نفت و گاز جهانی مدنظر قرار دهیم، یقینا در بین گزینه های انرژی موجود درجمهوری اسلامی ایران، استفاده از حامل انرژی هسته ای نزدیکترین فاصله ممکن را باقیمت تمام شده برق در نیروگاههای فسیلی خواهد داشت.

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

 از سوی دیگر بنظر می رسد که بیشترین اعتراضات و مخالفتها در زمینهاستفاده از انرژی اتمی بخاطر وقوع حوادث و انفجارات در برخی از نیروگاههای هسته اینظیر حادثه اخیر در نیروگاه چرنوبیل می باشد، این در حالی است که براساس مطالعاتبعمل 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 ازوقایعی است که نیروگاههای اتمی می توانند باعث گردند.

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

در مجموع ارزیابیهای اقتصادی و مطالعات بعمل آمده در مورد مقایسههزینه تولید(قیمت تمام شده) برق در نیروگاههای رایج فسیلی کشور و نیروگاه اتمی نشانمی دهد که قیمت این دو نوع منبع انرژی صرفنظر از هزینه های اجتماعی، تقریبا نزدیکبه هم و قابل رقابت با یکدیگر هستند. چنانچه قیمت مصرف انرژیهای فسیلی براینیروگاههای کشور برمبنای قیمتهای متعارف بین المللی منظور شوند و همچنین در شرایطیکه نرخ تسعیر هر دلار در کشور 8000 ریال تعیین گردد، هزینه تولید(قیمت تمام شده) هرکیلووات ساعت برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی بشرح زیر می باشد.

 مقایسه هزینه های اجتماعی تولید برق در نیروگاههای فسیلیو اتمی

بر اساس مطالعات به عمل آمده توسط وزارت نیرو در سال 1378 درخصوص تعیین هزینه های اجتماعی آلاینده های زیست محیطی مصرف سوختهای فسیلی در چندنیروگاه 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 اجتماعینیروگاههای هسته ای در 5 کشور اروپایی بلژیک، آلمان، فرانسه، هلند و انگلستان صورتگرفته است، میزان هزینه های اجتماعی ناشی از نیروگاههای هسته ای در مقایسه بانیروگاههای فسیلی بسیار پائین است. در این مطالعه هزینه های خارجی هر کیلووات ساعتبرق تولیدی در نیروگاههای هسته ای در حدود 0/39 سنت ( معادل 2/31 ریال) برآوردهشده است. بنابراین در صورتیکه هزینه های اجتماعی تولید برق را در ارزیابیهایاقتصادی نیروگاههای فسیلی و هسته ای منظور نمائیم قطعا قیمت تمام شده هر کیلوواتساعت برق در نیروگاه هسته ای نسبت به فسیلی بطور قابل ملاحظه ای کاهش خواهدیافت.

به هر حال نیروگاههای فسیلی و هسته ای هر کدام دارای مزایا ومعایب خاص خود می باشند و ایجاد هر یک متناسب با مقتضیات زمانی و مکانی هر کشورخواهد بود و انتخاب نهایی و تصمیم گیری در این زمینه می بایست با توجه بهفاکتورهایی از قبیل عوامل تکنولوژیکی، ارزشی، سیاسی، اقتصادی و زیست محیطی توأمااتخاذ گردد. قدر مسلم ایجاد تنوع در سیستم عرضه و تأمین انرژی از استراتژیهای بسیارمهم در زمینه توسعه سیستم پایدار انرژی در هر کشور محسوب می شود. در این راستا باتوجه به بررسیهای صورت گرفته، شورای انرژی اتمی کشور مصمم به ایجاد نیروگاههای اتمیبه ظرفیت کل 6000 مگاوات در سیستم عرضه انرژی کشور تا سال 1400 هجری شمسی می باشد.

استفاده ازانرژی هسته‌ای در تولید گوجه فرنگی زرد رنگ

یک محقق و پژوهشگر کشاورزی با استفاده از انرژی هسته‌ای موفق به تولید گونه‌ای از گوجه فرنگی زرد رنگ شد. "محمود اصفیا" روز سه شنبه در گفت و گو با ایرنا درباره این محصول گفت: در این روش با ایجاد جهش ژنتیکی در گوجه فرنگی نوعی از این محصول با خاصیت ضد سرطانی و رنگی جدید تولید شده است. وی این روش را یکی از موارد استفاده از انرژی هسته‌ای در فعالیتهای تحقیقاتی عنوان کرد و گفت: استفاده از انرژی هسته‌ای در امور تحقیقاتی کاربردهای بسیار زیادی دارد.  اصفیا که از سال ‪ ۱۳۵۱کارهای تحقیقاتی خود را در زمینه کشاورزی آغاز کرده است، از سه سال پیش تحقیقات خود را بخاطر شرایط آب و هوایی کیش به این جزیره منتقل کرده است.  وی در نمایشگاه تولیدات و تجهیزات گلخانه‌ای کیش در سال ‪ ۸۲مورد تقدیر قرار گرفته است.

جلوگيري از جوانه‌زندن سيب‌زميني با اشعه گاما

استفاده از اشعه گاما به منظور جلوگيري از جوانه‌زدن سيب‌زميني و در نتيجه افزايش ماندگار آن است. در اين چشمك‌هاي سيب‌زميني در معرض دوز مناسب اشعه گاما (كه از يك منبع كبالت خارج مي‌شود) قرار داده مي‌شود. در اينجا مساله مهم آن است كه بدانيم سيب‌زميني مستقيماً با يك ماده راديواكتيو در تماس نيست و مي‌تواند به سهولت در محفظه تابش و در اطراف منبع كبالت جابجا شود. اشعه گاما از چشمك‌هاي سيب‌زميني نفوذ كرده و با تاثيربر سلول‌هاي حساس رويي (مريستم) باعث جلوگيري از جوانه‌زدن آن مي‌شود. به عنوان مثال سلول‌هاي رويشي بعد از اينكه در معرض ميزان مناسبي از اشعه گاما قرار مي‌گيرند، ديگر قادر به تقسيم و تكثير نيستند.

انرژي هسته‌اي، پزشكي هسته‌اي و امور بهداشتي

در كشورهاي پيشرفته صنعتي، از انرژي هسته‌اي به صورت گسترده در پزشكي استفاده مي‌گردد. با توجه به شيوع برخي از بيماري‌ها از جمله سرطان، ضرورت تقويت طب هسته‌اي در كشورهاي در حال توسعه، هر روز بيشتر از پيش مي‌شود. كارهاي زير مصاديق تكنيك‌هاي هسته‌اي در علم پزشكي است:

·       تهيه و توليد كيت‌هاي راديو دارويي جهت مراكز پزشكي هسته‌اي؛

·       تهيه و توليد راديو دارويي جهت تشخيص و درمان بيماري تيروييد؛

·       تهيه و توليد كيت‌هاي هورموني؛

·       تشخيص و درمان سرطان پروستات؛

·       تشخيص سرطان كولون، روده كوچك و برخي سرطان‌هاي پستان؛

·       تشخيص تومورهاي سرطاني و بررسي تومورهاي مغزي و ناراحتي وريدي؛

·    تصويربرداري بيماري قلبي، تشخيص عفونت‌ها و التهاب مفصلي، آمبولي و لخته‌هاي وريدي و كارهاي ديگري چون تشخيص كم‌خوني، كنترل راديو داروهاي خوراكي، تزريقي و .. .

كاربرد انرژي هسته‌اي در بخش دامپزشكي و دامپروري

تكنيك‌هاي هسته‌اي در حوزه دامپزشكي، مصارفي چون تشخيص و درمان بيماري‌هاي دامي، توليد مثل دام، اصلاح نژاد دام، تغذيه، بهداشت و ايمن‌سازي محصولات دائمي و خوراك دام دارد.

كاربرد انرژي هسته‌اي در دسترسي به منابع آب

تكنيك‌هاي هسته‌اي براي شناسايي حوزه‌هاي آب زيرزميني، هدايت آب‌هاي سطحي و زيرزميني، كشت و كنترل نشت و ايمني سدها جهتا استفاده قرار مي‌گيرد. در شيرين كردن آب‌هاي شور نيز انرژي هسته‌اي كاربرد فراوان دارد.

كاربرد انرژي هسته‌اي در بخش صنايع غذايي و كشاورزي

از انرژي هسته‌اي در حوزه‌هاي كشاورزي و صنايع غذايي استفاده‌هاي بسياري انجام مي‌پذيرد. كاربردهاي عمده در اين بخش عبارتند از:

·       جلوگيري از جوانه‌زدن محصولات غذايي؛

·       كنترل و از بين بردن حشرات؛

·       به تاخير انداختن زمان رسيدن محصولات؛

·       افزايش زمان نگهداري؛

بعضي از كاربردهاي انرژي هسته‌اي در علوم كشاورزي

1.      كاربرد ردياب‌ها در مطالعات روابط خاك، آب و تغذيه گياه و اندازه‌گيري نوع خاك در سطح وسيع بوسيله كبابلت راديو اكتيو؛

2.             توليد باران مصنوعي در هر زمان و هر منطقه و كويرها و صحراها را سرسبز نموده و قابل بهره‌برداري مي‌شوند؛

3.             توليد برق فراوان و كاهش هزينه‌هاي توليد برق بوسيله آب؛

4.      ژنتيك پرتوي و كاربرد پرتوتابي در ژنتيك و اصلاح نباتات كه در نهايت در اثر برخورد پرتوهاي راديواكتيو با سلول‌هاي گياهي شكست كروموزومي و موجب جهش‌زايي مي‌شود و گياهان مقاوم به امراض گياهي، مقاوم به ورس و پرمحصولي، زودرسي در گياهان، مقاومت به سرما و گرما و غيره را مي‌توان اصلاح و تكثير كرد.

5.             كاربرد ردياب در تعيين سيكل زندگي علف‌هاي هرز و آفات و تعيين مناسب‌ترين زمان و طرف مبارزه با آنها؛

6.             كاربرد پرتوتابي در نگهداري مواد غذايي بدين صورت كه باكتري‌هاي موجود در ماده غذايي را توسط پرتوهاي هسته‌اي گاما از ميان برده و سپس ماده غذايي را در يك كيسه پلاستيكي پيچيده و مي‌توان سال‌ها نگهداري كرد.

7.             استفاده از پرتوهاي هسته‌اي، باعث افزايش فتوسنتز و كارايي آن مي‌شود؛

8.      ايجاد بهترين شرايط براي جذب بهترين كودهاي براي گياه از طريق راديوايزوتوپ‌ها و مسير اتم‌ها را بوسيله كنتور گايگر و .... در گياه پيدا مي‌نمايند؛

9.             اصلاح انواع گياهان زراعي و باغي با عملكرد بالا در واحد سطح و مقاوم به عوامل نامساعد محيطي؛

10.         مقدار پرواز حشرات را مي‌توان بوسيله فسفو راديواكتيو خورانده شده به آنها مشخص كرد؛

11.         عقيم كردن حشرات نر و براندازي نسل آنها با كاربرد پرتوتابي در مبارزه با آنها؛

12.         تشخيص مراحل مختلف كه يك ماده غذايي در بدن دام مي‌پيمايد تا تبديل به شير شود؛

13.         كاربرد پرتوتابي در تشخيص، پيشگيري و كنترل بيماري‌هاي دام و طيور؛

14.         بررسي عناصر مفيد در رشد گياهي با استفاده از ايزوتوپ‌ها؛

15.    مي‌توان بوسيله پرتوهاي هسته‌هاي آب اقيانوس‌ها را گرم كرد كه تاثير فراواني در سطح خشكي‌هاي وسيع و مقدار بارش در آن مناطق دارد؛

16.    كاربرد پرتوتابي در مديريت آبياري و افزايش سطح زير كشت و آبياري در آن مناطق بوسيله بكار انداختن تلمبه‌هاي آبياري؛

17.         پاشش محلول‌هاي خاص در كويرها و صحراها و چسبانيدن دانه‌هاي خاك و شن به يكديگر و جلوگيري از فرسايش؛

18.         جلوگيري از جوانه‌زني محصولات نگهداري شده مخصوصاً سيب‌زميني بوسيله كبالت راديواكتيو و ...؛

19.         استريليزه كردن كنسروها و  ............

نتيجه‌گيري

افزایش روند روزافزون مصرف سوختهای فسیلی طی دو دهه اخیر و ایجادانواع آلاینده های خطرناک و سمی و انتشار آن در محیط زیست انسان، نگرانیهای جدی ومهمی برای بشر در حال و آینده به دنبال دارد. بدیهی است که این روند به دلیل اثراتمخرب و مرگبار آن در آینده تداوم چندانی نخواهد داشت. از اینرو به جهت افزایش خطراتو نگرانیها تدریجی در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از کاربردفرایند انرژیهای فسیلی، واضح است که از کاربرد انرژی هسته ای بعنوان یکی ازرهیافتهای زیست  محیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیطزیست یاد می شود. همچنانکه آمار نشان می دهد، در حال حاضر نیروگاههای هسته ای جهانبا ظرفیت نصب شده فعلی توانسته اند سالانه از انتشار 8 درصد از گازهای دی اکسیدکربن در فضا جلوگیری کنند که در این راستا تقریبا مشابه نقش نیروگاههای آبی عملکرده اند.

چنانچه ظرفیتهای در دست بهره برداری فعلی تولید برق نیروگاههایهسته ای، از طریق نیروگاههای با خوراک ذغال سنگ تأمین می شد، سالانه بالغ بر 1800میلیون 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 انسانمنتشر می شد که مضرات آن غیرقابل انکار است. لذا در صورت رفع موانع و مسایل سیاسیمربوط به گسترش انرژی هسته ای در جهان بویژه در کشورهای در حال توسعه و جهان سوم،این انرژی در دهه های آینده نقش مهمی در کاهش آلودگی و انتشار گازهای گلخانه ایایفا خواهد نمود.