انرژی هسته ای چیست؟

اگر هسته‌ی بعضی از اتم های سنگین به وسیله‌ی ذرات کوچکتر از اتم (مانند نوترون) بمباران شوند، بر اثر این برخورد اتم سنگین به دو هسته‌ی سبکتر تجزیه میشود و گذشته از آن، چند نوترون جدید به وجود  می آیند. اتم هایی که بر اثر این واکنش به وجود می آیند، با انرژی زیادی حرکت مینمایند، و هنگامی که به اتم های اطراف خود برخورد کنند، انرژی جنبشی آنها تبدیل به انرژی حرارتی میشود.

نوترون های آزاد شده از واکنش اول، به نوبت خود، به اتم های دیگر بر میخورند و آن را میشکنند و در نتیجه باز هم نوترون جدید به وجود می آیند. این عمل به طور تصاعدی شدت می یابد و در کسری از ثانیه ملیون ها اتم به این طریق شکسته میشود و انرژی شگرفی به وجود می آید که انرژی هسته ای نام دارد. این عمل را شکاف اتم (Fission) مینامند، و چنین واکنشی را واکنش زنجیره ای میخوانند.  موادی که دارای چنین خاصیتی هستند، مواد شکافته شدنی نام دارند. موادی را که دارای چنین خاصیتی هستند، مواد شکافته شدنی نام دارند.

استفاده‌ی صلح جویانه از انرژی هسته ای از دیر باز مورد توجه بوده است. کاهش روز افزون مواد نفتی، گرانی آن و بحران انرژی، انرژی هسته ای را زودتر از آنچه انتظار میرفت به صورت تجارتی و ثمربخشی در آورد، به طوری که در عصر حاضر صدها نیروگاه هسته ای در حال بهره برداری و یا در دست ساخت است.
نیروگاه هسته ای فقط از نظر داشتن رآکتور از نیروگاه هایی حرارتی عادی متمایز هستند، ولی دستگاه های توربین ژنراتور و خطوط انتقال آن با نیروگاه های عادی تفاوتی ندارند.

رآکتور هسته ای چیست؟

دستگاهی که در آن واکنش زنجیره ای شروع و کنترل میشود رآکتور هسته ای نام دارد. یک رآکتور هسته ای به منظورهای زیر کار می افتد:

۱)    برای عرضه کردن میدان ها یا اشعه فوق نوترونی ولی جهت تجربیات علمی
۲)    ایجاد عناصر جدید به وسیله‌ی گذاشتن برخی عناصر در معرض اشعه‌ی نوترونی.
۳)    ایجاد انرژی حرارتی جهت تولید برق و سایر مصارف صنعتی.

اجزای اصلی رآکتور نیروگاه های هسته ای به شرح زیر است:

۱) میله سوختی قسمتی از رآکتور است، که در آن سوخت اتمی (ماده شکافته شدنی) جای داده میشود. در حال حاضر، اغلب سوخت های اتمی را ایزوتوپ ارانیوم ۲۳۵ تشکیل میدهد. این تنها ماده‌ی شکافته شدنی است که در طبیعت وجود دارد. در اغلب میله های سوختی لازم است که غلظت اورانیوم ۲۳۵ مقدار طبیعی خود که ۷ درصد است، به ۳ درصد افزایش یابد. این نوع اورانیوم را اورانیوم غنی شده نامیده اند.

۲) کند کننده، نوترون هایی هستند که از واکنش زنجیره ای حاصل میشوند، و دارای سرعت فوق العاده زیادی هستند، ولی بر اثر برخورد با مواد اطراف، سرعت خود را از دست میدهند. این کاهش سرعت مورد نیاز است، زیرا نوترون هایی که آهسته حرکت میکنند، برای برخورد با هسته و شکستن آن از نوترون های سریع مؤثرند. ولی اگر تعداد برخورد ها زیاد باشد، احتمال دارد که نوترون جذب شود بی آنکه بتواند اتم را بشکافد. بنابراین، ماده ای که به عنوان کنده کننده مورد استفاده قرار میگیرد، باید در عین حال خاصیت کند کردن نوترون ها را داشته باشد، خاصیت جذب آنها را نداشته باشد. نظر به اینکه جرم نوترون برابر با جرم هیدروژن است، موادی که دارای هیدروژن زیاد یا سایر اتم های سبک هستند، این خاصیت را دارند، و کند کننده های خوبی به شمار می آیند. رایج ترین کند کننده ها عبارتند از آب، آب سنگین، گرافیت، بریلیوم و برخی ترکیبات آلی.

۳) دستگاه مهار کردن واکنش: میزان انرژی ایجاد شده در رآکتورهای هسته ای به وسیله‌ی تنظیم نوترون ها مهار میشود. بدین معنی اگر شدت عمل شکافتن مهار نشود، تعداد نوترون ها به طول تصاعدی بالا میرود، و سببب انفجار کامل رآکتور (مانند بمب های هسته) میشود. برای مهار کردن میزان انرژی تولید شده در رآکتور لازم است تعدادی از نوترون های مازاد بر احتیاج، پیش از آنکه سبب عمل شکافتن شود، جذب  گردد. برای این منظور از موادی که ضریب جذب نوترونی آنها زیاد است، مانند «بورن» و «کادیوم» استفاده میشود. این مواد به وسیله‌ی میله هایی که میله‌ی کنترل نامیده میشوند، در داخل رآکتور گذاشته میشوند و بر حسب اینکه چه مقدار از طول این میله در داخل رآکتور فرو برده میشود، عمل شکافتن کند میگردد.

۴) دستگاه انتقال حرارت: حرارتی که در رآکتور تولید میشود باید به وسیله ای به خارج از رآکتور انتقال یابد، تا هم از ذوب و تخریب رآکتور جلوگیری شود، و هم برای مصارفی از قبیل تولید نیروی برق و سایر مصارف صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. انتقال حرارت به وسیله‌ی موادی که واسطه‌ی انتقال حرارتی نام دارند، صورت میگیرد. این موراد به وسیله‌ی عمل کونو کسیون عادی و طبیعی خود، یا تند کردن انتقال را از راه های مصنوعی، انرژی حرارتی را به خارج از رآکتور انتقال میدهد. واسطه‌ی انتقال حرارت ممکن است گازهایی از قبیل هوا، هلیوم، اکسید دو کربن، یا مایعاتی از قبیل آب معمولی، آب سنگین،  برخی از ترکیبات آلی یا فلزات مایع، مانند سدیم باشد. در برخی از رآکتورها کند کننده و خشک کننده هر دو از یک ماده هستند، و در برخی دیگر موارد مختلف این دو کار را انجام میدهند.

۵) پوشش تشعشی: قسمتی از انرژی حاصل از واکنش شکافتی (که فورا به صورت حرارت ظاهر نمیشود) به شکل پرتو های نافذ نمایان میگردد. بدین سبب رآکتور باید دارای پوشش سنگینی باشد، تا از نفوذ تشعشع به خارج و آلوده کردن محیط زیست جلوگیری کند، باید میان پوشش داخلی یا حرارتی، که برای حفاظت بدنه‌ی راکتور از آسیب های ناشی از تشعشع ها به کار میرود، با پوشش خارجی یا زیستی، که در اینجا مورد نظر ماست، فرق گذاشته شود.

انواع رآکتورها

نیرو گاه ها بر حسب نوع خنک کننده و سایر ویژگی های نشان به چند دسته تقسیم میشوند. در رآکتورهای آب جوشان، آب در رآکتورها به جوش می آید و بخار تولید شده مستقیما به درون توربین هدایت میشود. در صورتی که در نیرو گاه های رآکتور آب فشرده، با فشار زیاد از جوش آمدن آب جلوگیری میشود، و این آب (یا واسطه‌ی حرارتی دیگر) در کنار میل های سوختی در داخل رآکتور به جوش می آید. و هنگامی که حرارت و فشار آن به مقدار کافی برای راه انداختن توربین رسید، به داخل توربین هدایت میشود و توربین نیز به نوبت خود مولد برق را به کار می اندازد. و انرژی الکتریکی تولید میکند. در قرن ما و قرن های بعدی انرژی هسته ای جانشین حاصل از زغال سنگ و نفت میشود.

استفاده از نیروی هسته‌ای از 40 سال پیش آغاز شد و اینک این نیرو همان اندازه از برق جهان را تأمین می‌کند که 40 سال پیش بوسیله تمام منابع انرژی تأمین می‌شد. حدود دو سوم از جمعیت جهان در کشورهایی زندگی می‌کنند که نیروگاههای هسته‌ای آنها در زمینه تولید برق و زیر ساختهای صنعتی نقش مکمل را ایفا می‌کنند. نیمی از مردم جهان در کشورهایی زندگی می‌کنند که نیروگاههای هسته‌ای در آنها در حال برنامه‌ریزی و یا در دست ساخت هستند.

به این ترتیب ، توسعه سریع نیروی هسته‌ای جهان مستلزم بروز هیچ تغییر بنیادینی نیست و تنها نیازمند تسریع راهبردهای موجود است. امروزه حدود 440 نیروگاه هسته‌ای در 31 کشور جهان برق تولید می‌کنند. بیش از 15 کشور از مجموع این تعداد در زمینه تأمین برق خود تا 25 درصد یا بیشتر ، متکی به نیروی هسته‌ای هستند. در اروپا و ژاپن سهم نیروی هسته‌ای در تأمین برق بیش از 30 درصد است، در آمریکا نیروی هسته‌ای 20 درصد از برق را تأمین می‌کند. در سرتاسر جهان ، دانشمندان بیش از 50 کشور از حدود 300 راکتور تحقیقاتی استفاده می‌کنند تا: درباره فناوریهای هسته‌ای تحقیق کرده و برای تشخیص بیماری و درمان سرطان ، رادیوایزوتوپ تولید کنند.

همچنین در اقیانوسهای جهان راکتورهای هسته‌ای نیروی محرکه بیش از 400 کشتی را بدون اینکه به خدمه آن و یا محیط زیست آسیبی برسانند، تأمین می‌کنند. دوره پس از جنگ سرد ، فعالیت جدیدی برای حذف مواد هسته‌ای از تسلیحات و تبدیل آن به سوخت هسته‌ای غیر نظامی آغاز شد. انرژی هسته‌ای کاربردهای زیاد در پزشکی در علوم و صنعت و کشاورزی و ... دارد. لازم به ذکر است انرژی هسته‌ای به تمامی انرژیهای دیگر قابل تبدیل است، ولی هیچ انرژی به انرژی هسته‌ای تبدیل نمی‌شود. موارد زیادی از کاربردهای انرژی هسته‌ای در زیر آورده می‌شود.

نیروگاه هسته‌ای

نیروگاه هسته‌ای (Nuclear Power Stotion) یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می‌کند. اولین جایگاه از این نوع در 27 ژوئن سال 1958 در شوروی سابق ساخته شد. که قدرت آن 5000 کیلو وات است. چون شکست سوخت هسته‌ای اساسا گرما تولید می‌کند، از گرمای تولید شده راکتورهای هسته‌ای برای تولید بخار استفاده می‌شود. از بخار تولید شده برای به حرکت در آوردن توربینها و ژنراتورها که نهایتا برای تولید برق استفاده می‌شود.

بمبهای هسته‌ای

این نوع بمبها تا حالا قویترین بمبهای و مخربترینهای جهان محسوب می‌شود. دارندگان این نوع بمبها جزو قدرتهای هسته‌ای جهان محسوب می‌شود.

این روزها از انرژی هسته ای زیاد صحبت می شود. کشور ما می خواهد از انرژی هسته ای برای کارهای علمی و صلح آمیز استفاده کند. مثلاً نیروگاههایی بسازد که به جای نفت و گاز با انرژی هسته ای کار کند. از انرژی هسته ای برای ساخت بمب هم می توان استفاده کرد. آمریکا رژیم اشغالگر اسرائیل،روسیه، فرانسه، انگلیس و چین از کشورهایی هستند که بمب هسته ای زیادی در اختیار دارند. کشور آمریکا تا کنون دوبار از بمب های هسته ای استفاده کرده است. 60 سال پیش، در جنگ جهانی دوم آمریکا شهرهای هیروشیما و ناکازوکی ژاپن را با بمب هسته ای مورد حمله قرار داد. در این دو شهر 200 هزار نفر در یک چشم به هم زدن جان خود را از دست دادند. 75 هزار نفر هم به شدت زخمی شدند و آثار بمب تا سالهای سال ادامه پیدا کرد. در این نوشته مطالبی می خوانید درباره ی استفاده های صلح آمیز از انرژی هسته ای.

• خورشید یک نیروگاه هسته ای بسیار بزرگ است نور وگرمای فراوانی که از خورشید به ما می رسد در اثر واکنش های هسته ای تولید می شود.
• اتم ها کوچکترین جزء هر ماده هستند؛ اگر هسته اتم را بشکافیم انرژی زیادی آزاد می شود. از میان عناصر اورانیوم هسته ی بزرگتری دارد؛ بنابراین شکستن و آزاد کردن انرژی آن آسان تر است.از این رو برای تولید انرژی هسته ای به سراغ اورانیوم می روند. در کشور ما اورانیوم زیادی وجود دارند.
• پزشکی هسته ای امروزه به یکی از مهمترین بخش های پزشکی تبدیل شده است. پزشکان هسته ای برای تشخیص و درمان بیماری ها از انرژی هسته ای استفاده می کنند.
• در بعضی از کارخانه ها مواد بسیار خطرناکی برای کار لازم است که نزدیک شدن به آن ها ساده نیست. در این مکان ها می توان همه چیز را به کمک اشعه و از راه دور کنترل کرد.
• اگر کوچکترین شکافی در موتور یا بدنه هواپیما وجود داشته باشد ممکن است حادثه های بسیار تلخی اتفاق بیفتد. با پرتوهای هسته ای می توان مراحل ساخت قطعات حساس را زیر نظر گرفت. این حساسیت در بعضی صنایع دیگر هم وجود دارد. مثلاً درسرتاسر کشور ما لوله های فراوانی از نفت و گاز کشیده شده است .اگر روی یکی از این لوله ها شکافی کوچک ایجاد شود، ممکن است مشکلات زیادی به وجود آید برای نظارت بر این لوله ها و کنترل فشار نفت یا گاز درون آن ها از پرتو دهی هسته ای کمک می گیرند.
• ضد عفونی کردن محصولات کشاورزی با مواد شیمیایی خطر زیادی دارد. با استفاده از انرژی هسته ای می توان میوه ها را از میکروب ها پاک کرد و آفت های گیاهی را از بین برد.
• نیروگاه بوشهر نخستین نیروگاه هسته ای کشورمان است. قرار است این نیروگاه 1000 مگاوات برق تولید کند انرژی هسته ای کمتر هوا را آلوده می کند.

اگر دانه های گندم و برنج به اندازه کافی رشد می کردند و چند برابر قد می کشیدند ، محصول برنج و یا گندم چندین برابر می شد. دانشمندان تلاش می کنند با کمک انرژی هسته ای دانه های برنج و گندم را اصلاح کنند تا آن ها به خوبی رشد کنند. گندم اتمی یک گندم اصلاح شده است که مردم طبس، ده نمک، گرمسار و زابل آن را به خوبی می شناسند

برنامه هسته‌ای ایران که در سال ۱۳۲۹ آغاز شده بود در سال ۱۳۵۳ با تأسیس سازمان انرژی اتمی ایران و امضای قرارداد ساخت نیروگاه اتمی بوشهر شکل جدی به خود گرفت. ایران در سال ۱۹۵۸، به عضویت آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (I.A.E.A) درآمد و در سال ۱۹۶۸، پیمان عدم تکثیر سلاح‌های هسته‌ای (N.P.T) را امضا کرد و در سال ۱۹۷۰ آن را در مجلس شورای ملی به تصویب رسانید. ^[۱]

پس از انقلاب ۱۳۵7 و در ۲۶ خرداد سال 1358 مقاله‌ای با عنوان نیروگاه‌های هسته‌ای:خیانت به خلق ما در روزنامه جمهوری اسلامی چاپ شد در متن این مقاله با ذکر این نگرانی که "این احتمال وجود دارد که در ایران منابع قابل توجه اورانیوم وجود نداشته باشد" تبدیل شدن کشور "به یک مصرف کننده وابسته به غرب" به عنوان یکی از دلایل مخالفت با نیروگاه‌های هسته‌ای ذکر شده است. از آن زمان تا سال ۲۰۰۲ میلادی اخبار جامعی از فعالیتهای این حوزه به صورت رسمی منتشر نشد.^[۲][۳]

در تاریخ ۹ فوریهٔ سال ۲۰۰۳ میلادی محمد خاتمی، رئیس جمهور وقت ایران، خبر از تهیهٔ سوخت هسته‌ای توسط متخصصین ایرانی برای نیروگاه‌های هسته‌ای ایران داد و در آوریل سال ۲۰۰۶ محمود احمدی‌نژاد رئیس‌جمهور وقت ایران، اعلام کرد که ایران موفق به غنی‌سازی اورانیوم به میزان ۳٫۵ درصد شده‌است. در تاریخ ۲۶ بهمن ۱۳۹۰ ( ۱۵ فوریه ۲۰۱۲ ) ایران از ساخت میله سوخت هسته‌ای ۲۰ درصد غنی شده و بارگذاری آن در رآکتور تحقیقاتی ۵ مگا واتی تهران خبر داد.

خبرگزاری رویترز در یک گزارش بیان داشت که "پس از گذشت ۳ دهه از انقلاب ۱۳۵۷ ایران، بسیاری از ایرانیان، به‌خصوص جوانان، علاقه‌شان به انقلاب اسلامی را از دست داده‌اند اما برنامه‌ی هسته‌ای کشورشان همچنان برای‌شان غرورانگیز است."^[۴]

با انتشار اخبار پیاپی از فعالیتهای هسته ای در ایران و پس از دامنه دار شدن اختلافات میان ایران و نهادهای بین المللی نظیر شورای امنیت سازمان ملل متحد که منجر به صدور چندین قطعنامه بر علیه برنامه هسته ای ایران و غنی سازی گردید تحریم های وسیعی علیه ایران از طرف امریکا و سایر کشورهای جهان علیه ایران اجرا گردید. طی یک نظرسنجی که در تابستان سال ۱۳۹۱ در وبگاه شبکه خبر صداو سیما جمهوری اسلامی انجام شد، در پاسخ به این سوال که کدام شیوه را در قبال تحریم یکجانبه غرب ضد ایران ترجیح می دهند؟، ۶۳ درصد از پاسخ دهندگان خواستار توقف غنی‌سازی اورانیوم از سوی ایران در برابر لغو تدریجی تحریم‌های بین‌المللی شدند. ^[۵] بعدها تلویزیون ایران اعلام کرد صفحه نتایج نظر سنجی مذکور، مورد حمله اینترنتی قرار گرفته بوده است ولی مستندات این حمله و چکونگی وقوع آنرا منتشر نکرد. همچنین در خصوص علت تاخیر در اعلام خبر حمله اینترنتی نیز نکته ای بیان نشد. ^[۶]

خبرگزاری اسرائیلی اورشلیم پست اما با استناد به یک نظرسنجی بیان داشت که "با وجود تحریم‌ها ایرانیان از برنامه هسته‌ای کشورشان حمایت می‌کنند." طبق این نظرسنجی. در برابر این پرسش که آیای ایران باید به توسعه فعالیت های هسته‌ای ادامه دهد یا خیر، ۶۳ درصد پاسخ مثبت، ۱۷ درصد پاسخ منفی داده و ۱۹ درصد هم از پاسخ به این پرسش خودداری کرده‌اند.^[۷]

طبق گزارش نیویورک تایمز آمریکا و اسرائیل آزمایشهایی در مرکز هسته‌ای دیمونا برای خرابکاری در انچه که آنها "مسیر تلاش‌های ایران برای ساخت بمب" خواندند انجام دادند^[۸]

ایران مدعی است رویکرد تقابل با برنامه اتمی این کشور به نتیجه نمی‌رسد و کشورهای غربی باید توانایی اتمی ایران را بپذیرد.^[۹]