آشنایی با انرژی هسته ای
تمامی اشیاء از ذرات کوچکی به نام اتم ساخته شده اند. در مرکز هر اتم جسم کوچکی به نام هسته قرار دارد که ذرات کوچکی به نام الکترون در اطراف آن در حال گردش هستند. با ایجاد یک سری از واکنشها بر روی هسته اتمهای برخی از مواد میتوان نیرویی را که در آنها نهفته است آزاد کرد. به این نیرو انرژی هسته ای یا انرژی اتمی گفته میشود.
برای تولید انرژی هسته ای از فلزی خاکستری رنگ و بسیار سنگین به نام اورانیوم استفاده میشود. اورانیوم به صورت سنگ از معدن استخراج و سپس در کارخانه به پودر زرد رنگی به نام کیک زرد تبدیل میشود. مشهورترین معادن اورانیوم ایران در ساغند یزد و گچین بندرعباس قرار دارند. اورانیوم فلزی رادیواکتیو (پرتوزا) است، به این معنی که از خود پرتوهایی نامرئی ساطع میکند که میتواند باعث ایجاد بیماری و مرگ در موجودات زنده شود و از این رو حمل و کار با آن نیازمند تجهیزات ویژه (مثل دستکش روبرو) و دقت و ایمنی زیاد است.
اورانیوم طبیعی از دو ایزوتوپ (یا مسامحتاً دو نوع) اورانیوم تشکیل شده است، یکی اورانیوم 235 و دیگری اورانیوم 238. آن نوع اورانیومی که برای تولید انرژی هستهای کاربرد دارد اورانیوم 235 است، ولی این نوع اورانیوم تنها حدود 5/0 درصد از اورانیوم طبیعی را تشکیل میدهد و 5/99 درصد دیگر از اورانیوم 238 تشکیل شده است. برای تولید انرژی هستهای باید این دو نوع اورانیوم را تا میزان مورد نیاز از هم جدا کرد و درصد اورانیوم 235 را بالا برد. به این کار غنیسازی گفته میشود. مثلا اورانیوم 20 درصد غنی شده به معنی اورانیومی است که 20 درصد آن از نوع 235 و 80 درصد باقی مانده از نوع 238 تشکیل شده است. میزان غنیسازی به استفادهای که قرار است از اورانیوم صورت گیرد بستگی دارد. مثلاً برای کاربردهای زیر، این درصدهای غنیسازی مورد نیاز است: نیروگاههای هستهای تولید برق: 5 درصد یا کمتر؛ رآکتور تحقیقاتی تهران: 20 درصد؛ سوخت کشتیهای اقیانوسپیمای اتمی: 65 درصد؛ سلاحهای هستهای: بالای 85 درصد.
برای غنیسازی، بر روی کیک زردی که در مراحل قبل تولید شده است تغییراتی اعمال کرده و اورانیوم را از آن استخراج میکنند. سپس اورانیوم تولید شده را به صورت گاز درآورده و وارد دستگاههای استوانهای شکلی به نام سانتریفیوژ میکنند. سانتریفیوژ شبیه دستگاه آبمیوهگیری عمل میکند، به این معنی که در آن قطعاتی با سرعت بسیار زیاد در حال چرخش هستند که باعث جدا شدن دو نوع اورانیوم از یکدیگر میشوند. به مجموعهای از سانتریفیوژها که به یکدیگر وصل هستند و با هم کار میکنند یک آبشار گفته میشود. مراکز غنیسازی ایران در نطنز اصفهان و فردوی قم قرار دارند که هر دو برای محافظت در مقابل حملات هوایی در زیر زمین ساخته شده اند.
بیشترین کاربرد انرژی هستهای در عرصههای غیرنظامی، تولید برق است. برای تولید برق اورانیومی را که معمولاً تا کمتر از 5 درصد غنی شده است به صورت میلههایی در میآورند که به آنها میلههای سوخت میگویند. سپس این میلهها را درون محفظه بسیار محکمی به نام رآکتور قرار میدهند. میلههای سوخت درون رآکتور دچار واکنشهای هستهای میشوند و انرژی هستهای به صورت گرما تولید میکنند. این گرما آب را بخار میکند و بخار آب تولید شده دستگاههای تولید برق را به چرخش در میآورد. به این مجموعه که در آن با استفاده از نیروی هستهای برق تولید میشود نیروگاه هستهای گفته میشود. ایران دارای یک نیروگاه هستهای ساخته شده در بوشهر است و برنامههایی نیز برای احداث نیروگاه دیگری در دارخوین استان خوزستان دارد.
یکی دیگر از کابردهای صلح آمیز انرژی هستهای، استفاده از آن برای مصارف پزشکی است. با استفاده از انرژی هستهای میتوان داروهایی را تولید کرد که برای تشخیص و درمان برخی از بیماریها به کار میروند و به آنها رادیودارو گفته میشود. در ایران تولید رادیو داروها در رآکتور تحقیقاتی تهران واقع در سازمان انرژی اتمی انجام میشود. از انرژی هستهای در درمان برخی بیماریها به خصوص سرطان نیز استفاده میشود. به این ترتیب که پرتوهای رادیواکتیو بر روی سلولهای سرطانی تابانده میشوند تا به این وسیله آنها را از بین ببرند. به این کار پرتودرمانی گفته میشود.
انرژی هسته ای کاربردهای دیگری نیز در صنعت، کشاورزی و دامپروری دارد. برای تحقیقات انرژی هستهای مرتبط با کشاورزی مرکزی در شهر بناب استان آذربایجان شرقی تأسیس شده است.
با تشکر از سید فرید رفیعی
