انرژی هستهای، دیو مهربان یا فرشته خشمگین ؟
رضا عزت‌پوردر۱۴۰۳/۲/۱۸(سیارک)انرژی هسته ای زمانی به عنوان نجات بخش کره زمین تبدیل به رویای دانشمندان شد و مسیری طولانی را طی کرد تا به عنوان نیرویی مهار شده به تامین برق شهرهای بزرگ دنیا پرداخت، اما این غول هزار چهره در طول تاریخ به شیوه‌های گوناگونی خودش را نشان داده است گاهی در نقش قاتل بی رحم بیش از 100 هزار نفر از انسانهای بی گناه در چند ثانیه ظاهر شده است و گاهی به عنوان تامین کننده برق شهر ها و تشخیص دهنده بیماریها مفیدترین دستاورد بشر شناخته شده است، گاهی به عنوان یک وحشت کشنده در چرنوبیل و فوکوشیما، سایه ترس و مرگ را بر گستره وسیعی از جغرافیا افکنده است
فناوری هستهای در تولید انرژی ، پزشکی ، کشاورزی و صنعت استفاده میشود.انرژی هستهای در طول تاریخ نه چندان طولانی خودش همیشه موافقان و مخالفان خود را داشته است. عده‌ای هنوز هم انرژی هسته ای را بهترین می دانند و گروهی هم معتقدند که همیشه ضررهایش بیشتر از فوایدش بوده است . ما چقدر راجع به انرژی هستهای و شیوه تولیدش اطلاعات داریم ؟ اینکه از کجا آمده است و چرا شیوه‌های تولید آن از سی سال پیش تا کنون تغییر نکرده‌اند؟ چرا با وجود پیشرفت روزافزون علم هنوز هم نیروگاههای قدیمی در دنیا کار می کنند. چقدر از انرژی مورد نیاز دنیا توسط انرژی هستهای تولید می شود ؟ پاسخ همه این سوالات را در مقاله امروز با هم مرور خواهیم کرد
همه چیز با آلبرت انیشتین و نظریه نسبیت آغاز شد . انیشتین کشف کرد که E=mc2 . یعنی هر ماده‌ای قابلیت تبدیل شدن به انرژی را دارد ولی آیا همه چیز به همین سادگی فرمول معروف انیشتین است .
اصلا چرا سعی داریم موضوع را با فرمول توضیح دهیم؟ ما از کلاس های ریاضی و فیزیک دلِ خوشی نداریم پس بهتر است داستان را طور دیگری با هم مرور کنیم
موافقان انرژی هستهای صرفا مزایای آن را در نظر می‌گیرند و مخالفان هم فقط از مضرات این نوع انرژی و آینده سیاهی که در انتظار انسان است سخن می‌گویند
آیا تا به حال سعی کرده اید با کسی راجع به انرژی هستهای بحث کنید؟
ما سعی کردیم این کار را بکنیم و باید بگوییم که واقعاً کار خسته کننده و عمدتاً بی‌فایده است. چرا که اصولاً دیدگاه درستی در مورد این قضیه بین مردم وجود ندارد همه فقط چیزهایی شنیده‌اند که این نوع انرژی بسیار بهتر و ارزان‌تر از سوختهای فسیلی است و با مقدا کمی اورانیوم می شود برق کل دنیا را تامین کرد ! ولی آیا واقعا اینگونه است ؟
در این مقاله سعی داریم که مفاهیم کلیدی و مهم این مبحث پیچیده علمی را با شما در میان بگذاریم
به گونه‌ای که اگر در جایی قصد بحث راجع به انرژی هستهای را داشتید اگر در جمع شما یک دانشمند هستهای وجود نداشت شما تبدیل به ستاره مجلس شوید پس با ما همراه باشید
اگر از ژاپنی ها بپرسید بدترین روز تاریخ چه روزی است بی شک به شما پاسخ خواهند داد که دوشنبه ششم اوت سال ۱۹۴۵ بدترین روزی است که دنیا به خود دیده است
در این روز بمبی به نام پسر کوچک در ارتفاع ۵۷۶ متری از سطح زمین بر فراز هیروشیما منفجر شد و تا شعاع یک و نیم کیلومتری از مرکز انفجار همه چیز را ذوب کرد دهها هزار انسان مردند، بیش از ۶۰ درصد ساختمان های هیروشیما نابود شدند . تنها چیزی که از شهر و شهرنشینی باقی ماند ساختمانی بود که چون در مرکز انفجار قرار داشت به طور کامل نابود نشد.
ساختمان تالار ترویج صنعتی هیروشیما امروز به عنوان یادمان بمباران اتمی هیروشیما در این شهر شناخته میشود.اولین تجربه عمومی بشر از انرژی هستهای به همین هولناکی بود و واقعا تا چند سال بعدش کسی فکرش را نمی کرد که از آن تجربه وحشتناک بشود برای مقاصد صلح‌طلبانه هم استفاده کرد
ولی چند سال بعد از اتمام جنگ و تجربه وحشتناک استفاده از بمب اتم ،فضا به طور کلی عوض شد
انرژی هستهای به عنوان یک فناوری صلح‌آمیز شناخته شد تا جهان را دوباره آباد کند همه دانشمندان این حوزه شروع به رویا پردازی در این مورد کردند
آیا برق مجانی میشود؟
آیا قطب شمال به کمک انرژی هستهای قابل سکونت میشود؟
آیا انرژی هسته ای سوخت خودروها و هواپیما ها را تامین خواهد کرد ؟
آیا برای گرم کردن خانه های مان به نفت و گاز نیاز نخواهیم داشت ؟
هزاران آرزوی ریز و درشت دیگر که تقریباً باعث شده بود همه انرژی هسته ای را به عنوان نجات بخش کره زمین و منابع آن از نابودی تلقی کنند به نظر می‌رسید تنها چند سال با دسترسی به انرژی پاک هستهای و تبدیل دنیا به یک مکان ایده آل برای زندگی فاصله داریم و همه مطمئن بودند که آینده شیرین و اتمی در انتظار بشر است ؟
اما تب دنیای اتمی بسیار زودتر از آنچه تصور می‌شد فروکش کرد
دانشمندان بعد از تحقیقات اولیه متوجه شدند که استفاده از انرژی هستهای به شدت گران و البته پیچیده است، تبدیل دانش فیزیک به علم مهندسی مانند فرمول انیشتین فقط روی کاغذ ساده بود و در واقعیت کار بسیار سخت و دشواری بود . شرکت های خصوصی هم حاضر به قبول ریسک بالای سرمایه گذاری در این صنعت نبودند. در حوزه انرژی گزینه های سنتی و ساده‌ای مثل گاز، زغال سنگ و نفت وجود داشتند که این شرکت ها تصمیم گرفتند که در همان زمینه ها فعالیت کنند و به و به اصطلاح خودمان سری که درد نمیکند را دستمال نبندند.
در اوایل دهه هفتاد میلادی وقوع جنگ در خاورمیانه ، باعث اشد قیمت جهانی نفت سر به فلک بگذارد
در مقابل هنوز افراد زیادی به عصر اتمی اعتقاد داشتند و به این فناوری هیجان انگیز دل بسته بودند .آنها رویاهای زیادی داشتند که حاضر به دل کندن از آنها نبودند
آرزوهایی مثل برق فراوان و ارزان، بی نیازی از واردات نفت و گاز و البته گاهی اوقات هم سودای ساخت سلاحهای هستهای که در حال حاضر تبدیل به بحث جدی در دنیای امروز شده است .
در اوایل دهه ۷۰ میلادی دلایل قانع کننده‌ای برای این که دوباره همه تصمیم به استفاده از انرژی هستهای بگیرند فراهم شد. از جنگ همیشه به عنوان عمل ویرانی و بدبختی بشر یاد شده است همانطور که شروع و معرفی سلاحهای هستهای در بحبوحه جنگ رخ داد عصر طلایی و شکوفایی انرژی هستهای هم به واسطه جنگ رقم خورد اما اینبار جنگ در نقطه دیگری از دنیا رخ داده بود ولی تاثیری که بر دنیا گذاشته بود همان چیزی بود که دوستداران انرژی هستهای منتظرش بودند. در آن سالها به خاطر جنگ در خاورمیانه قیمت نفت سر به فلک کشید و به سرعت علاقه به سرمایه گذاری در این حوزه یعنی انرژی هستهای افزایش یافت . شرکتهای بسیاری پیش قدم شدند تا عصر جدید را رقم بزنند تاحدی که نصف بیشتر نیروگاههای هستهای کنونی در دنیا بین سالهای ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۵ میلادی ساخته شده است.
نیروگاه های هسته ای انواع مختلفی دارند اما کدام یک بهتر هستند؟
راکتورهای آب سبک چندان مورد علاقه دانشمندان نبودند ولی به سه دلیل بهترین انتخاب برای سرمایه‌گذاران بودند
. طرحی که خیلی خلاقانه نبود ولی مزایای خوبی داشت
در دسترس بود،
کار می کرد
و خیلی هم گران نبود
بی شک گزینه آخر مهمترین عامل در انتخاب این نوع از نیروگاه بود . پول !
اما راکتور آب سبک چطور کار میکند؟اصل پایه این روش به شدت ساده است:
" راکتور از طریق واکنش زنجیره‌ای مصنوعی آب را می‌جوشاند و بخار آب باعث چرخش توربین می شود "
باور می کنید که اساس کار یک راکتور آب سبک در همین چند کلمه خلاصه شده باشد؟
در دسترس بودن، کار کردن و گران نبودن! سه دلیلی که راکتورهای آب سبک در رقابت با سایر انواع بهتر راکتورها برنده شدند.
انرژی حاصل از شکست هستهای میلیون‌ها برابر بیشتر از هر واکنش دیگری است
اما جزییات کار هم چندان پیچیده نیست در واقع برای شروع یک سری واکنش زنجیره‌ای فقط کافی است که عناصر سنگین با پایداری کم مثل اورانیوم ۲۳۵ با نوترونها بمباران شوند، اورانیوم نوترون را جذب میکند ولی به خاطر ناپایداری به سرعت تجزیه میشود و چند نوترون دیگر را به همراه انرژی تابشی آزاد می کند ، انرژی تابشی باعث گرم شدن آب اطراف میشود و نوترون های آزاد شده به سمت اتمهای اورانیوم دیگر پرتاب می‌شوند و همین عملیات دوباره تکرار میشود و واکنش زنجیره‌ای با تولید انرژی و آزاد شدن نوترونهای دیگر ادامه پیدا میکند .
جزییات و طرز کار یک نیروگاه هستهای با راکتور آب سبک را در تصویر بالا می بینبد
این وضعیت با واکنش سریع و مخرب بمب اتمی کاملاً متفاوت است .
در راکتور آب سبک به یک آرام کننده برای کنترل انرژی نوترون ها نیاز داریم آب معمولی می‌تواند این کار را انجام دهد ضمن اینکه باعث گردش توربین‌های راکتور هم میشود .
راکتورهای آب سبک نه به دلیل ایمنی بهره‌وری و یا تکنولوژی پیشرفته انتخاب شدند آنها به خاطر سادگی و قیمت ارزان مورد توجه قرار گرفتند .
به هرحال دومین دوره شکوفایی هستهای هم بیش از یک دهه دوام نیاورد .
در طول سالهای گذشته چند اتفاق وحشتناک برای نیروگاههای هستهای افتاده است و هر دفعه هم محققین بیشتر از قبل به این نوع انرژی بدبین می شوند. آنها این سوال حیاتی را مطرح می کنند که آیا این نوع انرژی با وجود این خطرات بالقوه که گاها بالفعل هم شده‌اند ارزش سرمایه گذاری را دارد یا نه؟ پاسخ به این سوال و چرایی آن خود نیاز به نگارش مقاله‌ای دیگر دارد که در فرصتهای آتی در سیارک به بررسی آن خواهیم پرداخت. در اینجا به چند مورد از حوادث هستهای که در چند دهه اخیر رخ داده‌اند می پردازیم
یک : نیروگاه تری مایل آیلند و هزاران انسانی که مجبور به ترک محل زندگی خود شدند
در حدود 39 سال پیش در سال ۱۹۷۹ نیروگاه هستهای تری مایل آیلند در پنسیلوانیای آمریکا دچار حادثه شد . این اولین حادثه اتمی و بدترین فاجعه اتمی رخ داده در آمریکا بوده است . 140 هزار نفر از مردم Three Mile Island محا زندگی خود را ترک کردند. بعد از این حادثه برای مدتی ساخت نیروگاههای هستهای در آمریکا متوقف شد .
دو: چرنوبیل، فاجعه‌ای که هنوز ادامه دارد!
در سال ۱۹۸۶ بزرگترین فاجعه هستهای در تاریخ بشر در پریپیات شوروی سابق و اکراین فعلی رخ داد که احتمالا شما این حادثه را با نام فاجعه چرنوبیل می‌شناسید . در اثر این فاجعه حدود 5 میلیون انسان آسیب دیدند که حدود دو میلیون و چهارصد هزار نفر از آنها در محدوده اوکراین قرار داشتند. بیش از 5 هزار واحد مسکونی در اوکراین، روسیه سفید و فدراسیون روسیه با ذرات رادیواکتیو آلوده شدند. غیر از اکراین و فدراسیون شوروی سابق کشورهای فنلاند، سوئد ،نروژ، لهستان و حتی انگلستان ابعاد این حادثه را به نوعی احساس کردند.
فاجعه چرنوبیل چه از حیث تعداد کشته شدگان و چه از لحاظ وسعت و بزرگی بدترین حادثه اتمی در طول تاریخ بشر بوده است
از پانصد هزار نفری که به طور مستقیم با حادثه چرنوبیل در تماس بوده‌اند و با آن مبارزه کرده‌اند بیش از 20 هزار نفرشان مردند و دویست هزار نفر هم رسما از کار افتاده شده‌اند.با وجود گذشت سالهای سال از حادثه چرنوبیل هنوز هم آثار مواد رادیواکتیو در میان مردم آن منطقه دیده میشود که می توان به ناقص متولد شدن نوزادان ( نوزادان بدون دست و پا ) در بیست سال اخیر اشاره کرد . سرطان تیروئید در بین مردم اکراین بسیار شایع شد که دلیل آن هم وجود ید رادیواکتیو بود. این حادثه چهره وحشتناک دیگری از انرژی هستهای را به مردم دنیا نشان داد
حتی بعد از گذشت 20 سال از حادثه چرنوبیل در نواحی که دچار آلودگی شدند، نوزدان عجیب الخلقه به دنیا می آمدند
سه : بحران فوکوشیما
نام ژاپن در تاریخ بشریت با مصیبتهای هستهای عجین شده است، هیروشیما و ناکازاکی دو شهرکشور ژاپن که در دمای نزدیک به چند میلیون درجه انفجار هستهای در جنگ جهانی دوم ذوب شدند، هیچوقت از یاد و خاطره دنیا پاک نمی شوند . اما 66 سال بعد وحشت هستهای به نوعی شهر دیگری از این کشور را فراگرفت که اگرچه ابعاد آن هرگز به اندازه بمباران هستهای نبود ولی به هر حال ابعاد دیگری از چهره زشت انرژی هستهای را برای مردم ژاپن نمایان ساخت. در سال ۲۰۱۱ بحران نیروگاه هستهای فوکوشیما که در اثر وقوع یک 9 ریشتری و سونامی در نیروگاه هستهای شماره یک فوکوشیما رخ داد موجب شد که شعاع 20 کیلومتری از نیروگاه تخلیه و خالی از سکنه شوند. این حادثه بعد از چرنوبیل به عنوان بدترین فاجعه اتمی شناخته می شود.
راکتورهای شماره 1و 2 و 3 نیروگاه فوکوشیما در آتش سوختند و ذوب شدند
این فجایع در مواردی باعث قطع مقطعی ساخت نیروگاههای هستهای شد و البته به نوعی سرعت ساخت و تعداد این نیروگاهها روند کاهشی پیدا کردند به عنوان مثال از سال ۱۹۸۰ یعنی در همان دهه ۸۰ بیش از ۲۱۸ نیروگاه هستهای جدید مشغول به کار شدند . اما از آن زمان تاکنون تغییر چندانی در این رقم به وجود نیامده است .
لابد از خودتان می پرسید که در حال حاضر اوضاع کلی نیروگاه های هستهای چگونه است ؟
در حال حاضر انرژی هستهای حدود ۱۰ درصد از انرژی مصرفی دنیا را تامین میکند و به طور کلی حدود ۴۳۹ راکتور هستهای در ۳۱ کشور دنیا فعال است تقریبا ۷۰ راکتور جدید هم در دست احداث است و در مجموع ساخت ۱۱۶ راکتور جدید در سراسر دنیا برنامه ریزی شده است
بیشتر رآکتور هایی که در حال حاضر فعالیت دارند حداقل ۲۵ سال عمر دارند و با تکنولوژیهای قدیمی ساخته شده‌اند و تقریباً ۸۰ درصد آنها از نوع آب سبک هستند ،
کشور عزیز خودمان ایران هم جزء 31 کشور صاحب فناوری هستهای در دنیا هستند
امروزه بیشتر کشورها با یک تصمیم حیاتی روبرو هستند آنها در یک دو راهی مهم قرار دارند و باید برای آینده خودشان و دنیا به نوعی تصمیم گیری کنند دو راهی که در پیش روی کشورهای دنیا قرار دارند عبارتند از :
دو راه اساسی پیش روی کشورهای صاحب فناوری هستهای قرار دارد
اول: تعویض پرهزینه راکتور های قدیمی با نمونه های جدید کار آمد و البته تست نشده
دوم: حرکت به سمت تکنولوژی های جدید و قدیمی با تأثیرات مختلف روی محیط زیست
تکنولوژیهای دوستدار محیط زیست مثل انرژی خورشیدی و انرژی باد و یا همان روشهای قدیمی و سنتی سوختهای فسیلی که ضربات جبران پذیری به محیط زیست وارد کرده و می کنند
خوب به نظر شما باید از انرژی هستهای استفاده کنیم یا نه؟ در آینده به پاسخ این سوال خواهیم پرداخت با سیارک همراه باشید. ترجمه itrans.ir
