کاربردهای انرژی هسته ای

دید کلی

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 هسته ای:

نیروگاه هسته ای (Nuclear Power Station) یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می کند. 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 هسته ای اساساً گرما تولید می کند از گرمای تولید شده رآکتور های هسته ای برای تولید بخار استفاده می شود از بخار تولید شده برای به حرکت در آوردن توربین ها و ژنراتور ها که نهایتاً برای تولید برق استفاده می شود .

◄ انرژی اتمی

انرژی هسته‌ای (به انگلیسی: Nuclear Energy)، انرژی گرمایی آزاد شده حاصل از شکافت اتم اورانیوم است که از آن برای تولید بخار آب و گرداندن توربین‌های تولید برق استفاده می‌شود. اورانیوم معدنی، طی فرآیندی در تأسیسات فرآوری باید به گاز هگزافلوراید یا uf6 تبدیل شود، و سپس با تزریق به شبکه‌ای از سانتریفیوژها غنی شده و سپس قابل استفاده است. البته فقط اورانیم نیست که با آن می توان انرژی هسته‌ای تولید کرد. مثلاَ از پولوتونیم یا دیگر رادیواکتیو ها نیز می توان انرژی هسته‌ای تولید نمود. این انرژی در دسته انرژی‌های نیمه‌پاک و غیرقابل تجدید تقسیم بندی می‌شود. به این دلیل نیمه پاک که زباله ها و پس ماندهای آن هزاران سال در محیط زیست باقی مانده و برای سلامت موجودات زنده بسیار خطرناک هستند. با وجود این پس از مقایسه آماری بین خطرات همه انواع انرژی، انرژی هسته‌ای جزو بهترین گزینه های موجود بشمار می‌آید. لازم به ذکر است انرژی هسته ای به تمامی انرژی های دیگر قابل تبدیل است ولی هیچ انرژی به انرژی هسته ای تبدیل نمی شود

کاربردهای انرژِی هسته ای
انرژی هسته ای کاربردهای زیاد در پزشکی، صنعت، کشاورزی و... دارد. برخی از این کاربردها عبارتند از:
1. نیروگاه هسته ای:
نیروگاه هسته ای (Nuclear Power Station) یک نیروگاه الکتریکی است که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می کند. 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 هسته ای اساساً گرما تولید می کند از گرمای تولید شده رآکتور های هسته ای برای تولید بخار استفاده می شود و از بخار تولید شده برای به حرکت در آوردن توربین ها و ژنراتور ها که نهایتاً برای تولید برق کاربرد دارد، استفاده می شود.

 بمب های هسته ای:

این نوع بمب ها تا حالا قویترین بمبهای و مخربترین های جهان محسوب می شود. دارندگان این نوع بمبهاجزو قدرت های هسته ای جهان محسوب می شود .

مب هسته ای

2. پیل برق هسته ای Nuelear Electric battery:
پیل هسته ای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است. ساده ترین پیل ها شامل دو صفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم 90 و یک هادی مثل سیلسیوم.
جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود از میان نیمه هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون اضافی را از نیمه هادی جدا می‌کند که صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 می باشد.
3. کاربردهای پزشکی:

بق آمار های سازمان بهداشتی، میزان افراد سرطانی در کشور های در حال توسعه تا سال ۲۰۱۵ هر ساله ۱۰ میلیون نفر افزایش می یابد. این در حالی است که شیوه های زندگی در حال تغییر است. اکثر کشور های در حال توسعه، دارای متخصصان کافی در این زمینه یا دستگاه های رادیو تراپی نیستند تا بتوانند به طور موثر و ایمن با بیماران سرطانی خود تعامل کنند. در حدود ۱۵کشور آفریقایی و چند کشور آسیایی، حتی یک دستگاه رادیو تراپی نیز وجود ندارد. آژانس بین المللی انرژی اتمی در این زمینه برای کمک به کشور ها، برنامه هایی را تدارک دیده است. هم چنین از تکنیک های هسته ای در ساخت داروهای هسته ای نیز استفاده می شود. به طور کلی، می توان موارد ذیل را به عنوان مصادیق کاربرد تکنیک های هسته ای در حوزه ی پزشکی نام برد:
ـ تهیه و تولید رادیو داروی ید – ۳۱۱، برای تشخیص بیماری های تیروئید و درمان آن ها
ـ تهیه و تولید کیت های رادیو دارویی برای مراکز پزشکی هسته ای
ـ کنترل کیفی رادیو دارو های خوراکی و تزریقی، برای تشخیص و درمان بیماری ها
ـ تهیه و تولید کیت های هورمونی
ـ تشخیص و پی گیری درمان سرطان پروستات
ـ بررسی مراکز عفونی در بدن
ـ تشخیص سرطان های کولون، پانکراس، روده کوچک و برخی سرطان های سینه
ـ شناخت محل تومور های سرطانی و بررسی تومور های مغزی، سینه و ناراحتی های ریوی
ـ تصویر گیری بیماری های قلبی، تشخیص عفونت ها و التهاب مفصلی، آمبولی و لخته های وریدی
ـ تشخیص کم خونی ها یا سندرم اختلال در جذب ویتامین۱۲B
ـ تولید دزیمتر های جیبی و محیطی
ـ استریلیزاسیون لوازم پزشکی یک بار مصرف.
در کشورهای پیشرفته صنعتی، از انرژی هسته ای به صورت گسترده در پزشکی استفاده می گردد. با توجه به شیوع برخی از بیماریها از جمله سرطان، ضرورت تقویت طب هسته ای در کشورهای در حال توسعه، هر روز بیشتر می شود. موارد زیر از مهمترین کاربردهای انرژی هسته ای در علم پزشکی است: • رادیو گرافی • گامااسکن • استرلیزه کردن هسته ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتو های هسته ای • رادیو بیولوژی • تهیه و تولید کیتهای رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته ای • تهیه و تولید رادیو دارویی جهت تشخیص بیماری تیرویید و درمان آنها • تهیه و تولید کیتهای هورمونی • تشخیص و درمان سرطان پروستات • تشخیص سرطان کولون، روده کوچک و برخی سرطانهای سینه • تشخیص تومورهای سرطانی و بررسی تومورهای مغزی، سینه و ناراحتی وریدی • تصویر برداری بیماریهای قلبی، تشخیص عفونتها و التهاب مفصلی، آمبولی و لخته های وریدی • موارد دیگری چون تشخیص کم خونی، کنترل رادیو داروهای خوراکی و تزریقی و ...
4. کاربرد انرژی هسته ای در بخش دامپزشکی و دامپروری:
تکنیکهای هسته ای در حوزه دامپزشکی موارد مصرفی چون تشخیص و درمان بیماریهای دامی، تولید مثل دام، اصلاح نژادی، بهداشت و ایمن سازی محصولات دامی و خوراک دام دارد.

▪ در این حوزه می توان از مصادیق ذیل نام برد:
ـ نقش تکنیک های هسته ای در پیش گیری، کنترل و تشخیص بیماری های دامی
ـ نقش تکنیک های هسته ای در تولید مثل دام
ـ نقش تکنیک های هسته ای در تغذیه دام
ـ نقش تکنیک های هسته ای در بهداشت و ایمنی محصولات دامی و خوراک دام.
5. کاربرد انرژی هسته ای در دسترسی به منابع آب:
تکنیکهای هسته ای برای شناسایی حوزه های آب زیر زمینی، هدایت آب های سطحی و زیر زمینی، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها مورد استفاده قرار میگیرد. در شیرین کردن آبهای شور نیز انرژی هسته ای کاربرد دارد.

بهبود دسترسی به منبع آب جهان، به عنوان یکی از زمینه های بسیار مهم در توسعه شناخته شده است. بیش از یک ششم جمعیت جهان در مناطقی زندگی می کنند که دسترسی مناسب به آب آشامیدنی بهداشتی ندارد. تکنیک های هسته ای برای شناسایی حوزه های آب خیز زیرزمینی، هدایت آب های سطحی و زیرزمینی، کشف و کنترل آلودگی و کنترل نشت و ایمنی سد ها به کار می روند. از این تکنیک ها، هم چنین در شیرین کردن آب شور و آب دریا نیز استفاده می شود.
6. کاربردهای کشاورزی:
تشعشعات هسته ای کاربرد های زیادی در کشاورزی دارد که مهم ترین آنها عبارتست از: • موتاسیون هسته ای ژن ها در کشاورزی • کنترل حشرات با تشعشعات هسته ای • جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما • انبار کردن میوه ها • دیرینه شناسی (باستان شناسی) و صخره شناسی (زمین شناسی) که عمر یابی صخره ها توسط C14 در باستان شناسی بسیار مشهور است.

▪ در این حوزه نیز می توان مصادیق ذیل را نام برد:
ـ جلوگیری از جوانه زدن محصولات غذایی
ـ کنترل و از بین بردن حشرات
ـ به تاخیر انداختن زمان رسیدگی به محصولات غذایی
ـ افزایش زمان نگه داری
ـ کاهش میزان آلودگی میکروبی
ـ از بین بردن ویروس ها
ـ طرح های باردهی و جهش گیاهانی چون گندم، برنج و پنبه.
7. کاربردهای صنعتی:
مهمترین کاربردهای صنعتی انرژی هسته ای عبارتند از: • نشت یابی با اشعه • دبی سنجی پرتویی(سنجش شدت تشعشعات، نور و فیزیک امواج) • سنجش پرتویی میزان سائیدگی قطعات در حین کار • سنجش پرتویی میزان خوردگی قطعات • چگالی سنج مواد معدنی با اشعه • کشف عناصر نایاب در معادن
8. کاربرد انرژی هسته ای در تولید برق:
یکی از مهم ترین موارد استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای، تولید برق از طریق نیروگاههای اتمی است. با توجه به پایان پذیر بودن منابع فسیلی و روند رو به رشد توسعه اجتماعی و اقتصادی، استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق امری ضروری و لازم می باشد.

 پیل برق هسته ای Nuclear Electric battery:

پیل هسته ای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است ساده ترین پیل ها شامل دو صفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم 90 و یک هادی مثل سیلسیوم.
جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود ازمیان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون اضافی را از نیم هادی جدامی کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 می باشد .

مزایای انرژی هسته ای بر سایر انرژی های موجود:
- ارزان بودن نسبت به سایر روش های تولید انرژی
- ایجاد آلودگی زیست محیطی کم تر در مقایسه با روش های تولید انرژی از طریق نفت و سوخت های فسیلی

علوم و فنون هسته ای جزء فن آوریهای پیشرفته و برتر در عصر کنونی می باشد. امروز تأثیر این علوم در گسترش دانش بشری، تسلط بر طبیعت، تأمین رفاه و پیشرفت زندگی بشر غیر قابل تردید بوده و به درستی می توان آن را از عناصر و محورهای اصلی توسعه پایدار و از عوامل مهم اقتدار یک کشور به شمار آورد. در واقع در طول نیم قرن گذشته در نتیجه تلاش پیگیر پژوهشگران، این فن آوری نقش مهمی در رشد صنعت، کشاورزی و پزشکی ایفاء نموده است. استفاده از رادیوایزوتوپها در تشخیص و درمان بیماریها، بکارگیری فن آوری هسته ای در تولید برق و تولید مواد با خواص ویژه و همچنین تولید گونه های مقاوم محصولات کشاورزی نسبت به آفات و کم آبی تنها شماری از استفاده های گوناگون این علوم در پزشکی، صنعت و کشاورزی است. جمهوری اسلامی ایران مصمم است که با توجه به تأثیر شگرف علوم و فنون هسته ای در مؤلفه های علمی، اقتصادی و اجتماعی به طور کلی توسعه پایدار، راه خود را در مسیر پرپیچ و خم استفاده صلح آمیز از این فن آوری باز نماید.

چرخه سوخت هسته ای

اورانیوم متداولترین سوخت برای راکتورهای هسته است. اورانیوم به طور طبیعی به شکل مخلوطی از اکسیدهای مختلف است که به طور وسیعی در پوسته زمین به صورتهای پراکنده یافت می شود.

برای استفاده از اورانیوم به عنوان سوخت، ابتدا باید آن را از سنگهای معدنی استخراج و جداسازی نمود(مرحله فرآوری سنگ معدن اورانیوم) سپس با تبدیل و غنی سازی، آنرا آماده برای تهیه سوخت کرد(مرحله تبدیل و غنی سازی اورانیوم) پس از آن با روشهای شیمیایی و فیزیکی مختلف به تولید سوخت هسته ای مناسب مبادرت نمود(مرحله تولید سوخت هسته ای) و نهایتاً پس از استفاده سوخت در راکتور اتمی به بازفرآوری سوخت مصرف شده اقدام می شود. به مجموعه این فرایندها، چرخه سوخت هسته ای گفته می شود. مراحل مختلف چرخه سوخت هسته ای عبارتند از:

1ـ فرآوری سنگ معدن اورانیوم

2ـ تبدیل و غنی سازی اورانیوم

3ـ تولید سوخت هسته ای

4ـ بازفرآوری

کاربرد علوم هسته ای در پزشکی و صنعت و کشاورزی

علیرغم پیشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته ای در طول نیم قرن گذشته، هنوز این تکنولوژی در اذهان عمومی ناشناخته مانده است. وقتی صحبت از انرژی اتمی به میان می آید، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمی و یا راکتورهای اتمی برای تولید برق را در ذهن خود مجسم می کنند و کمتر کسی را می توان یافت که بداند چگونه جنبه های دیگری از علوم هسته ای در طول نیم قرن گذشته زندگی روزمره او را دچار تحوّل نموده است. اما حقیقت در این است که امروزه از رادیوایزوتوپها و پرتوهای ناشی از فرایندهای هسته ای جهت بهبود محصولات غذایی، نگهداری مواد غذایی، تعیین منابع آبهای زیرزمینی، استریلیزه کردن منابع و تولیدات پزشکی، آنالیز هورمونها، کنترل فرایندهای صنعتی، و بررسی آلودگی محیط زیست استفاده فراوانی به عمل می آید.

تولید گونه هایی از محصولات غذایی دارای حاصلخیزی بیشتر، تولید گونه های مقاوم نسبت به آفات و کم آبی، استفاده مؤثرتر از منابع آبی و جمع آوری آنها، نابودی آفات، جلوگیری از فساد محصولات در هنگام نگهداری از مهمترین موارد استفاده از علوم و تکنولوژی هسته ای در کشاورزی است. کاربرد روشهای هسته ای در علوم پزشکی نسبت به سایر بخشها معروفتر و عمومی تر است. بیش از 100 سال است که دانشمندان با خواص اشعه ایکس آشنا شده اند و از آن برای تشخیص پزشکی استفاده می کنند. تصویربرداری، تشخیص،پیش بینی و درمان برخی بیماریها در نتیجه استفاده از پرتودهی و رادیوایزوتوپها حاصل می گردد. بطور مثال 131I- برای تشخیص محل و مکان تومورهای مغزی مورد استفاده قرار می گیرد و یا از آن برای تعیین فعالیت غده تیروئید و کبد استفاده می شود.51 ـ Cr برای تحقیقات خون شناسی، 75 ـ Se برای بررسی لوزالمعده، 57-Co برای تشخیص کم خونی، 14-C برای تحقیقات بیولوژیکی و داروسازی، 137-Cs جهت درمان غدد سرطانی، 67-Cu برای از بین بردن غدد سرطانی از رایج ترین رادیوداروها در امر پزشکی می باشند. استفاده از پرتو گاما تولید شده از 60-Co از مؤثرترین و مقرون به صرفه ترین روشها در زمینه سترون نمودن وسایل، ابزار آلات و تولیدات پزشکی است.

طی نیم قرن گذشته، تکنولوژی هسته ای کاربردهای گسترده ای در صنعت نیز یافته است. تسهیل عملیات اکتشاف و استخراج معادن زیرزمینی نفت و گاز، تشخیص محل نشت سیالات در لوله ها و مخازن، تعیین میزان خوردگی فلزات، اندازه گیری دقیق قطرسنجی، ضخامت سنجی و سطح سنجی، تعیین فرسودگی غشاء داخلی کوره های صنعتی، استفاده از اثرات متقابل پرتوها با مواد جهت بهینه سازی عملکرد آنها در صنعت و... تماماً از مهمترین استفاده های صنعت از علوم و فنون هسته ای است. در این زمینه بطور مثال 241-Am جهت تعیین محل حفاری چاههای نفت، 109-Cd جهت آزمایش عیار فلزات، 14- Cبرای تحقیقات باستان شناسی، 85-Kr جهت اندازه گیری ضخامت صفحات و الیاف بکار می روند.

فن آوری هسته ای در ایران

در حال حاضر جمهوری اسلامی ایران برنامه، کلان هسته ای خود را عمدتاً در سه زمینه متمرکز نموده که مناسب است جداگانه به هر یک از آنها بطور خلاصه پرداخته شود.

1) راکتورهای هسته ای

الف) تولید الکتریسیته توسط نیروگاههای هسته ای

از مهمترین منابع استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی، ساخت راکتورهای هسته ای جهت تولید برق می باشد. راکتور هسته ای وسیله ای است که در آن فرایند شکاف هسته ای به صورت کنترل شده انجام می گیرد. در طی این فرایند انرژی زیادی آزاد می گردد. هم اکنون در سراسر جهان، راکتورهای متعددی در حال کار وجود دارند که بسیاری از آنها برای تولید قدرت و به منظور تبدیل آن به انرژی الکتریکی، پاره ای برای راندن کشتیها و زیردریائیها، برخی برای تولید رادیوایزوتوپها و تحقیقات علمی و گونه هایی نیز برای مقاصد آزمایشی و آموزشی مورد استفاده قرار می گیرند. در حال حاضر بیش از 430 نیروگاه اتمی در جهان در حال کار می باشند که نزدیک به 16 درصد برق جهان را تولید می کنند.

از مهمترین برنامه های کلان جمهوری اسلامی ایران در توسعه هسته ای، تولید برق هسته ای می باشد. طی سه دهه گذشته با توجه به روند روبه رشد توسعه اجتماعی و اقتصادی در ایران، استراتژی بهره برداری از منابع فسیلی متأثر از دو عامل محدود کننده گشته است. از یک طرف ارتقاء سطح زندگی و برنامه های بهبود شاخص های اقتصادی نیازمند تأمین روند تقاضای صعودی انرژی در کلیه بخش های خانگی و صنعتی داخلی می باشد و از طرفی دیگر، اقتصاد ملی وابسته به درآمدهای نفتی است که رهایی از این دو عامل متضاد، مستلزم ایجاد یک استراتژی درازمدت و تجدیدنظر در روند استفاده بی رویه از منابع فسیلی در کشور شده است.

جمهوری اسلامی ایران با توجه به ملاحظات مختلف از جمله محدود بودن منابع فسیلی، ارزش افزوده بیشتر استفاده از این منابع در صنایع تبدیلی مثل پتروشیمی و معضلات زیست محیطی ناشی از استفاده از آنها، نمی تواند صرفاً به خاطر داشتن منابع عظیم نفت و گاز تنها متکی به تأمین انرژی خود از میان سوختهای فسیلی باشد. لذا جمهوری اسلامی ایران برای تأمین انرژی خود می بایست از انواع دیگر انرژی خصوصاً انرژی هسته ای استفاده نماید.

به منظور تعیین سهم بهینه انواع نیروگاهها برای تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز کشور طی 20 سال آینده، نتایج استفاده از مدل برنامه ریزی WASP که معروفترین و کاربردی ترین مدل بهینه سازی سیستم عرضه انرژی الکتریکی است نشان می دهد که تا سال 2025 جمهوری اسلامی ایران موظف است بر اساس رشد مؤلفه های اقتصادی کشور، ساخت 20000 مگاوات برق هسته ای را به عنوان برنامه اصلی توسعه نیروگاههای هسته ای کشور در دستور کار خود قرار دهد.

ب) راکتورهای تحقیقاتی

اولین راکتور تحقیقاتی هسته ای که در ایران مورد بهره برداری قرار گرفت، راکتوری از نوع آب سبک استخری با قدرت حرارتی 6 مگاوات بود که شروع ساخت آن سال 1960 و تاریخ اولین بهره برداری آن سال 1967 تحت مدیریت دانشگاه تهران صورت پذیرفته است. در حال حاضر سه نوع راکتور تحقیقاتی با مشخصات زیر در ایران در حال بهره برداری است:

راکتور تحقیقاتی تهران (TRR) نوع آب سبک با قدرت 5 مگاوات.

راکتور تحقیقاتی مینیاتوری (MNSR)، نوع آب سبک با قدرت KW 30 کیلو وات.

راکتورصفر قدرت آب سنگین (HWZPR)، نوع آب سنگین با قدرت 100 وات.

راکتور تحقیقاتی پنج مگاواتی مستقر در مرکز تحقیقات هسته ای تهران، علاوه بر کاربردهای فوق الذکر جهت تولید برخی از رادیوایزوتوپهای مورد نیاز کشور در پزشکی، صنعت و کشاورزی نیز مورد استفاده قرار گرفته است. با افزایش طول عمر این راکتور(37 سال تاکنون) و قدیمی و مستعمل شدن تجهیزات و سیستمهای مختلف آن، همانند سایر راکتورهای مشابه در جهان، می بایست به فکر جایگزینی برای آن بود.

از طرف دیگر نیازمندیهای روز افزون کشور به رادیوداروهای مختلف جهت مصارف تشخیص و درمان پزشکی و رادیوایزوتوپهای گوناگون برای کاربردهای صنعتی و تحقیقاتی و محدودیتهای مختلفی که کشور حتی در ارتباط با تهیه و تأمین این قبیل از رادیوایزوتوپها از منابع خارج از کشور روبرو بوده است. مسؤولین کشور را مصمم به احداث یک راکتور تحقیقاتی جدید به منظور جایگزینی این راکتور قدیمی نمود. راکتور تحقیقاتی جدید از نوع آب سنگین و با قدرت 40 مگاوات بوده و موسوم به (JR40) می باشد. طراحی پایه این پروژه در سال 2002 کامل شده است و بلافاصله طراحی تفصیلی شروع گردید. عملیات اجرایی و تدارکات پروژه از سال 2004 آغاز گردیده و عملیات خاکبرداری ساختمان راکتور، ساختمان جانبی، ساختمان کنترل و ساختمانهای سرویس دهی تاکنون تکمیل شده است و پیش بینی می شود کارهای ساختمانی ساختمان راکتور در آینده نزدیک تکمیل شود.

2) سوخت هسته ای

برنامه کلان دیگر در توسعه هسته ای ایران، خودکفائی در زمینه تولید سوخته هسته ای است. تصمیم به ساخت انواع نیروگاههای اتمی که تماماً تحت نظارت آژانس انجام خواهد شد جمهوری اسلامی ایران را ملزم می سازد که در زمینه تولید انواع سوخت هسته ای فعالیت نماید. روشن است که برای تولید سوخت هسته ای می بایست مراحل فرآوری سنگ معدن اورانیوم، تبدیل اورانیوم و غنی سازی اجرا گردد. پروژه ساغند یزد نمایش عینی فعالیت ایران در زمینه استحصال اورانیوم از منابع طبیعی است. تأسیسات موجود در این کارخانه، اورانیوم را از عمق 350 متری استخراج کرده و سپس در منطقه بندرعباس و یا اردکان یزد(در حال ساخت) پس از اعمال فرایندهای مختلف شیمیایی و فیزیکی به کیک زرد تبدیل می کند. آنچه در اصفهان تحت عنوان پروژه (UCF) انجام می گردد. تبدیل کیک زرد به هگزارفلورید اورانیوم (UF6)، اورانیوم فلزی و اکسید اورانیوم است. خوراک اصلی کارخانه غنی سازی در نطنز می باشد. لذا آنچه در نطنز در حال انجام است تکمیل واحد غنی سازی اورانیوم برای تولید سوخت هسته ای نیروگاههایی است که از اورانیوم با غنای کم (LEU) حدوداً تا 5 درصد U-235 استفاده می کنند. اکسید اورانیوم نیز ترکیب اصلی سوخت هسته ای نیروگاهها و راکتورهای اتمی می باشد. برای تولید غلاف سوخت، کارخانه ZPP در اصفهان ساخته شده است.

3) توسعه هسته ای ایران در پزشکی، صنعت و کشاورزی

جمهوری اسلامی ایران برنامه گسترده ای در خصوص توسعه هسته ای در موارد فوق دارد. در این زمینه، سازمان اترژی اتمی ایران با ایجاد مراکز و آزمایشگاههای مختلف تحقیقاتی، تولیدی و خدماتی در این امر اهتمام کامل ورزیده است.

مراکز زیر از جمله مهمترین تأسیسات هسته ای سازمان جهت اجرایی نمودن توسعه هسته ای می باشد.

1ـ مرکز تحقیقات هسته ای

2ـ مرکز تحقیقات گداخت هسته ای

3ـ مرکز تابش گاما

4ـ مرکز تحقیقات پزشکی و کشاورزی هسته ای

5 ـ مرکز پرتو فرآیند

6ـ مرکز علمی و صنعتی بناب

7ـ مرکز تحقیقات لیزر

بخشی از مهمترین فعالیت های مراکز فوق عبارتند از:

1ـ تولید رادیوایزوتوپهایی مثل: 192ـIr، 60ـCO،137ـCs

2ـ تولید رادیوداروهایی مثل: ژنراتور 99ـMo /m99ـTc، 131ـI، 32ـP، 67ـGa

3ـ تولید انواع کیتهای رادیودارویی

4ـ تولید گندم موتانت و غیر موتانت، جو موتانت و غیر موتانت و پنبه موتانت

5 ـ تولید سیستم شمارش هسته ای با آشکار ساز گایگر

6ـ تولید مولد پالس هسته ای

7ـ تولید دزیمتر جیبی و دزیمتر دیجیتال دستی

8 ـ استریلزاسیون محصولات بهداشتی

9ـ تولید انواع لیزرها

موارد فوق تنها نمونه های اندکی از فعالیتهای سازمان انرژی اتمی در خصوص توسعه هسته ای در پزشکی، صنعت و کشاورزی است. در حال حاضر صدها پروژه تحقیقاتی، کاربردی و تولیدی در مراکز مختلف سازمان در حال انجام است که نشانگر عزم و برنامه ریزی جمهوری اسلامی ایران در توسعه علوم و فن آوری هسته ای می باشد.

کلیه فعالیتهای انرژی هسته ای ایران از زمان پیوستن به معاهده NPT در 1970 و امضاء موافقتنامه پادمان جامع (INFCIRC/214) زیر پوشش نظارتی آژانس بین المللی انرژی اتمی(IAEA) بوده است.

بمبهای هسته‌ای

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

پیل برق هسته‌ای Nuelear Electric battery

پیل هسته‌ای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است، ساده‌ترین پیلها) شامل دو صفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم 90 و یک هادی مثل سیلسیوم.جریان الکترونهای سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می‌شود ازمیان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون اضافی را از نیم هادی جدا می‌کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 می‌باشد.
کاربرد صلح آمیز انرژی هسته ای

علوم و فنون هسته ای جزو فن آوری های پیش رفته و برتر در عصر کنونی است. امروز تاثیر این علوم در گسترش دانش بشری، تسلط بر طبیعت، تامین رفاه و پیشرفت زندگی بشر غیر قابل تردید بوده و به درستی می توان آن را از عناصر و محور های اصلی توسعه ی پایدار و از عوامل مهم اقتدار یک کشور به شمار آورد.
علوم و فنون هسته ای جزو فن آوری های پیش رفته و برتر در عصر کنونی است. امروز تاثیر این علوم در گسترش دانش بشری، تسلط بر طبیعت، تامین رفاه و پیشرفت زندگی بشر غیر قابل تردید بوده و به درستی می توان آن را از عناصر و محور های اصلی توسعه ی پایدار و از عوامل مهم اقتدار یک کشور به شمار آورد. در واقع، در طول نیم قرن گذشته، در نتیجه تلاش پیگیر پژوهش گران، این فناوری نقش مهمی در رشد صنعت، کشاورزی و پزشکی ایفا کرده است. استفاده از رادیو ایزوتوپ ها در تشخیص و درمان بیماری ها، به کارگیری فن آوری هسته ای در تولید برق و تولید مواد با خواص ویژه و هم چنین تولید گونه های مقاوم محصولات کشاورزی نسبت به آفات و کم آبی، تنها شماری از استفاده های گوناگون این علوم در پزشکی، صنعت و کشاورزی است. جمهوری اسلامی ایران مصمم است، با توجه به تاثیر شگرف علوم و فنون هسته ای در مؤلفه های علمی، اقتصادی و اجتماعی و به طور کلی توسعه پایدار، راه خود را در مسیر پر پیچ و خم استفاده ی صلح آمیز از این فناوری باز کند.
انرژی هسته ای به طور صلح جویانه موارد مصرف گوناگونی دارد که به شرح آن ها پرداخته می شود. (شایان ذکر است، آژانس بین المللی انرژی اتمی در این حوزه تحقیقات متعددی را انجام داده است که به مراحل کاربردی نیز رسیده اند.)

● توسعه هسته ای جمهوری اسلامی ایران در پزشکی، صنعت و کشاورزی

جمهوری اسلامی ایران برنامه گسترده ای در خصوص توسعه ی هسته ای در موارد فوق دارد. در این زمینه، سازمان انرژی اتمی ایران با ایجاد مراکز و آزمایشگاه های مختلف تحقیقاتی، تولیدی و خدماتی در این امر اهتمام کامل ورزیده است. مراکز زیر از جمله مهم ترین تاسیسات هسته ای سازمان، برای اجرایی کردن توسعه ی هسته ای اند:
ـ مرکز تحقیقات هسته ای
ـ مرکز تحقیقات گداخت هسته ای
ـ مرکز تابش گاما
ـ مرکز تحقیقات پزشکی و کشاورزی هسته ای
ـ مرکز پرتو فرایند
ـ مرکز علمی و صنعتی
ـ مرکز تحقیقات لیزر ▪ بخشی از مهم ترین فعالیت های مراکز فوق، عبارتند از:
ـ تولید رادیو ایزوتوپ هایی مثل: ۱۹۲-Ir و ۶۰-Co و ۱۳۷-Cs و ۲۴۱-Am
ـ تولید رادیو داروهایی مثل:۹۹-Mo/m۹۹-Tc و ۱۳۱-I و ۳۲-P و ۶۷-Ga
ـ تولید انواع کیت های رادیو دارویی
ـ تولید گندم موتانت و غیر موتانت، جوموتانت و غیر موتانت و پنبه ی موتانت
ـ تولید سیستم شمارش هسته ای با آشکارساز گایگر
ـ تولید مولد پالد هسته ای
ـ تولید دزیمتر جیبی و دزیمتر دیجیتال دستی
ـ تولید انواع لیزر ها
موارد فوق تنها نمونه های اندکی از فعالیت های سازمان انرژی اتمی در خصوص توسعه ی هسته ای در پزشکی، صنعت و کشاورزی است.
در حال حاضر صدها پروژه تحقیقاتی، کاربردی و تولیدی در مراکز مختلف سازمان درحالی انجام است که نشان گر عزم و برنامه ریزی جمهوری اسلامی ایران در توسعه علوم و فن آوری هسته ای است.

منابع
1. http://fa.wikipedia.org
2. http://www.irche.com/article/Nuclear_energy_application.asp

آفتاب     دکتر محمد سعیدی معاون بین الملل سازمان انرژی اتمی