نقش انرژی هسته ای در زندگی مردم

این روزها کارشناسان سیاسی و برخی متخصصان حوزه فیزیک هسته ای در خصوص میزان سودمندی انرژی هسته ای برای کشورمان اظهار نظرها و نقدهایی داشته اند و این در حالی است که در سال های اخیر کشورمان در استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای پیشرفت های شایان توجهی کرده که هم چنان ادامه دارد.

اتمام انرژی های فسیلی

شاید مهم ترین دلیل جمهوری اسلامی ایران برای روی آوردن به انرژی هسته ای این باشد که سوخت های فسیلی از جمله گاز و نفت رو به پایان هستند و حداقل قیمت این فرآورده ها در ۲۰ تا ۴۰ سال آینده بسیار بیشتر از آن خواهد بود که بشود به راحتی امروز از آن ها بهره برداری کرد. لذا امروزه انرژی هسته ای را انرژی آینده می خوانند و اعتقاد بسیاری از کارشناسان این است که جهان در صورتی که نتواند منابع انرژی جدیدی را کشف کند، تنها و تنها متکی به انرژی هسته ای خواهد بود.

از سوی دیگر نکته مهم در مورد تکنولوژی هسته ای این است که این تکنولوژی هنوز نسبت به بسیاری از تکنولوژی های دیگر جوان است و هر روز نیاز بیشتری به آن در جهان احساس می شود. در نتیجه جای بسیاری برای تحقیق و پژوهش در این عرصه وجود دارد؛ به خصوص آن که از زمان کشف این انرژی تا ده ها سال فقط در دست عده معدودی از دانشمندان علوم نظامی برخی از دولت ها قرار داشته است.

تولید برق با انرژی هسته ای

در حال حاضر بسیاری از کشورها سرمایه گذاری های سنگینی را برای توسعه و گسترش صنایع هسته ای خود اختصاص داده اند تا در بلند مدت بتوانند از انرژی هسته ای به صورت گسترده تر و پاک تر بهره ببرند. به عنوان مثال چینی ها قصد دارند تا با مشارکت در پروژه ITER به راکتورهای گداخت هسته ای برای تولید برق دسترسی پیدا کنند. همچنین دولت چین در منطقه ای در شرق این کشور در حال ساخت یک راکتور آزمایش گداخت یا گرما هسته ای است. چینی ها حتی درصدد دستیابی به چرخه سوخت ۲۳۲Th به عنوان یک پتانسیل جانشین برای راکتورهای شکافت عادی اورانیوم نیز هستند.

انرژی هسته ای، انرژی پاک

در مقایسه با نیروگاه های سوخت فسیلی، نیروگاه های هسته ای بسیار پاک تر هستند و لذا برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست به ویژه رشد روزافزون گازهای گلخانه ای، انرژی هسته ای می تواند بسیار مفید باشد. چرا که میزان آلایندگی آن نیز بسیار پائین تر است. زباله های هسته ای را معمولا بسته بندی کرده و در اعماق زمین دفن می کنند که نسبت به خطراتی که آلاینده های سوخت های فسیلی ایجاد می کنند بسیار ناچیز است.

کاربردهای پزشکی و بهداشتی

در بسیاری از کشورهای صنعتی و از جمله ایران، از انرژی هسته ای در پزشکی استفاده می شود. از آنجا که برخی از بیماری ها از جمله سرطان در کشورهای در حال توسعه شیوع گسترده ای یافته اند، ضرورت تقویت پزشکی هسته ای در این کشورها، هر روز بیشتر احساس می شود.

موارد زیر از جمله مصادیق استفاده از فناوری هسته ای در علم پزشکی هستند: تولید کیت های رادیو دارویی برای مراکز پزشکی هسته ای، تولید رادیو دارویی جهت تشخیص بیماری تیرویید و درمان آن، تولید کیت های هورمونی، تشخیص و درمان سرطان پروستات، تشخیص سرطان کولون، روده کوچک و برخی سرطان های سینه، تشخیص تومورهای سرطانی و بررسی تومورهای مغزی، سینه و ناراحتی وریدی، تصویر برداری بیماری های قلبی، تشخیص عفونت ها و التهاب مفصلی، آمبولی و لخته های وریدی و موارد دیگری چون تشخیص کم خونی، کنترل رادیو داروهای خوراکی و تزریقی و …تشعشعات MRI در درمان افسردگی ها.

کاربرد در دامپروری و دامپزشکی

از انرژی هسته ای در زمینه دامپزشکی نیز بهره برداری می شود؛ مواردی چون تشخیص و درمان بیماری های دامی، تولید مثل و اصلاح نژاد، بهداشت و ایمن سازی محصولات دامی و خوراک دام.

کاربرد در بخش حیاتی آب

از تکنولوژی هسته ای در جهت شناسایی سفره های آب زیر زمینی و هدایت آن ها استفاده می شود. هم چنین از این فناوری در کشف و کنترل نشت سدها و ایمنی آن ها بهره برداری می شود. به علاوه سیستم های آب شیرین کن نیز از سامانه های هسته ای بهره می برند. استفاده از چنین سیستم هایی برای کشور ما که در مناطق خشک جهان واقع شده است بسیار ضروری و حیاتی است.

انرژی هسته ای، نیاز کشاورزی مدرن

استفاده از فناوری هسته ای در کشاورزی به تدریج به امری متداول در جهان تبدیل شده است.

برخی از مهم ترین این کاربردها عبارتند از:

موتاسیون هسته ای ژن ها ، کنترل حشرات، جلوگیری از جوانه زدن گیاهان و انبار کردن میوه ها.

کاربرد در زمین شناسی و باستان شناسی

یکی دیگر از مهم ترین کاربردهای انرژی هسته ای عمریابی صخره ها، سنگ ها و قطعات باستانی است.

کاربرد صنعتی انرژی هسته ای

از فناوری هسته ای در صنایع مختلف استفاده های بسیاری می شود که برخی از آنها عبارتند از: نشت یابی با اشعه، دبی سنجی پرتویی (سنجش شدت تشعشعات، نور و فیزیک امواج) سنجش پرتویی میزان ساییدگی قطعات در حین کار، سنجش پرتویی میزان خوردگی قطعات، چگالی سنجی مواد معدنی با اشعه، کشف عناصر نایاب در معادن.

از سوی دیگر ما برای توسعه تحقیقات علمی و دانشگاهی خود در عرصه هسته ای نیز نیاز به مقدار نسبتا متنابهی از مواد و ترکیبات هسته ای داریم که لزوم فعالیت صنعتی در حوزه تولید اورانیوم غنی شده در سطوح پائین را یادآور می شود.

انواع واکنش‌های هسته‌ای

واکنش‌هایی که در یک راکتور انجام می‌گیرد به دو دسته تقسیم می‌شوند:

جوش هسته‌ای یافوزیون

شکافت هسته‌ای یا فیسیون

در واقع می‌توان هستهٔ یک «اتم» را با یک «نوترون» به دو جز کوچک‌تر تقسیم کرد. این همان شیوه‌ای است که در مورد ایزوتوپ‌های اورانیوم-۲۳۵ به کار می‌رود. در اینجا هستهٔ یک اتم توسط یک نوترون به دو بخش کوچک تر تقسیم می‌شود. در این راه با پرتاب یک نوترون به هسته اتم اورانیوم-۲۳۵، آن را به اورانیوم -۲۳۶ تبدیل می‌کنند. در این صورت هسته آن به سرعت شکافته و به دو اتم باریم و کریپتون تبدیل می‌شوند. علاوه بر آن چند نوترون و مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود.

گداخت هسته‌ای فرآیندی است که در آن دوتریوم و ترتیوم ترکیب شده و تبدیل به هلیوم می‌شوند. در اینجا می‌توان با استفاده از دو اتم کوچک تر که معمولا هیدروژن با ایزوتوپ‌های هیدروژن (مانند دوتریوم و تریتیوم) هستند، یک اتم بزرگ مثل هلیوم یا ایزوتوپ‌های آن را تشکیل داد. این همان شیوه‌ای است که در خورشید و ستارگان برای تولید انرژی به کار می‌رود. ادوارد تلر را می‌توان از بنیانگذاران این رشته از فناوری دانست.

مثالهایی از فناوری هسته‌ای

گرمای حاصله آبی را که در مرحله خنک‌سازی بعنوان خنک‌کننده بکار می‌رود را به بخار آب تبدیل می‌کند. بخار آب تولید شده، همانند آنچه در تولید برق از زغال سنگ، نفت یا گاز متداول است، بسوی توربین فرستاده می‌شود تا با راه اندازی مولد، توان الکتریکی مورد نیاز را تولید کند. در واقع، راکتور همراه با مولد بخار، جانشین دیگ بخار در نیروگاه‌های معمولی شده‌است.

نیروگاه‌ها کاربردهای وسیعتری در زمینه‌های دیگر مانند حمل نقل زیردریایی‌ها، ناوهای دریایی، سفینه‌های فضایی، و غیره نیز دارند.

اولین بار از سلاح هسته‌ای که یکی از کاربردهای مخرب فناوری هسته‌ای است در ۱۶ ژوئیه ۱۹۵۴ برای بمباران دو شهر ژاپنی هیروشیما و ناگازاکی توسط آمریکا استفاده شد پروژه‌ای که ساخت چنین بمبی را دنبال می‌کرد پروژه منهتن نام داشت.

در طول جنگ سرد بارها کشورهای آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی اقدام به افزایش توان تسلیحاتی خود نمودند.

در حال حاضر، علاوه بر استفاده از روش‌های تصویربرداری، درمان بیماری‌های سرطانی با رادیوداروها و پرتودرمانی نیز انجام می‌شود.

به‌طور کلی، در پزشکی هسته‌ای از مواد رادیوایزوتوپ برای شناسایی و تشخیص و درمان بیماری‌ها در سطح سلولی و مولکولی استفاده می‌شود.

پرتو گاما از سنگ‌ها به ما کمک می‌کند منابعی مانند نفت و گاز را شناسایی کنیم.

از مواد هسته‌ای مانند سزیم ۱۳۷ برای شناسایی چگالی آسفالت، خاک و بتن استفاده می‌کنیم.

تکنیک های هسته‌ای هم چنین برای شناسایی حوزه‌های آب زیر زمینی هدایت آب های سطحی و زیر زمینی، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در شیرین کردن آب های شور نیز انرژی هسته ای کاربرد دارد.

تکنیک‌های هسته‌ای در حوزه دامپزشکی موارد مصرفی چون تشخیص و درمان بیماری‌های دامی، تولید مثل دام، تغذیهٔ دام، اصلاح نژاد، بهداشت و ایمن‌سازی محصولات دامی و خوراک دام دارد.

تشعشعات هسته‌ای کاربردهای زیادی در کشاورزی دارد که مهم‌ترین آنها عبارتست از:

• موتاسیون هسته‌ای ژن‌ها در کشاورزی
• کنترل حشرات با تشعشعات هسته‌ای
• جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما
• انبار کردن میوه‌ها