عليرغم پيشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته اي در طول نيم قرن گذشته، هنوز اين تکنولوژي در اذهان عمومي ناشناخته مانده است. وقتي صحبت از انرژي اتمي به ميان مي آيد، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمي و يا راکتورهاي اتمي براي توليد برق را در ذهن خود مجسم مي کنند و کمتر کسي را مي توان يافت که بداند چگونه جنبه هاي ديگري از علوم هسته اي در طول نيم قرن گذشته زندگي روزمره او را دچار تحول نموده است. اما حقيقت در اين است که در طول اين مدت در نتيجه تلاش پيگير پژوهشگران و مهندسين هسته اي، اين تکنولوژي نقش مهمي را در ارتقاء سطح زندگي مردم، رشد صنعت و کشاورزي و ارائه خدمات پزشکي ايفاء نموده است.
موارد زير از مهمترين استفاده هاي صلح آميز از علوم و تکنولوژي هسته اي مي باشند:
1- استفاده از انرژي حاصل از فرآيند شکافت هسته اورانيوم يا پلوتونيوم در راکتورهاي اتمي جهت توليد برق و يا شيرين کردن آب درياها.
2-استفاده از راديوايزوتوپها در پزشکي، صنعت و کشاورزي
3- استفاده از پرتوهاي ناشي از فرآيندهاي هسته اي در پزشکي، صنعت و کشاورزي

برق هسته اي

از مهمترين منابع استفاده صلح آميز از انرژي اتمي، ساخت راکتورهاي هسته اي جهت توليد برق مي باشد. راکتورهسته اي وسيله اي است که در آن فرايند شکافت هسته اي بصورت کنترل شده انجام مي گيرد. در طي اين فرايند انرژي زياد آزاد مي گردد به نحوي که مثلا در اثر شکافت نيم کيلوگرم اورانيوم انرژي معادل بيش از 1500 تن زغال سنگ بدست مي آيد. هم اکنون در سراسر جهان، راکتورهاي متعددي در حال کار وجود دارند که بسياري از آنها براي توليد قدرت و به منظور تبديل آن به انرژي الکتريکي، پاره اي براي راندن کشتيها و زيردريائيها، برخي براي توليد راديو ايزوتوپوپها و تحقيقات علمي و گونه هايي نيز براي مقاصد آزمايشي و آموزشي مورد استفاده قرار مي گيرند. در راکتورهاي هسته اي که براي نيروگاههاي اتمي طراحي شده اند (راکتورهاي قدرت)، اتمهاي اورانيوم و پلوتونيم توسط نوترونها شکافته مي شوند و انرژي آزاد شده گرماي لازم را براي توليد بخار ايجاد کرده و بخار حاصله براي چرخاندن توربينهاي مولد برق بکار گرفته مي شوند.
راکتورهاي اتمي را معمولا برحسب خنک کننده، کند کننده، نوع و درجه غناي سوخت در آن طبقه بندي مي کنند. معروفترين راکتورهاي اتمي، راکتورهايي هستند که از آب سبک به عنوان خنک کننده و کند کننده و اورانيوم غني شده(2 تا 4 درصد اورانيوم 235) به عنوان سوخت استفاده مي کنند. اين راکتورها عموما تحت عنوان راکتورهاي آب سبک(LWR ) شناخته مي شوند. راکتورهاي WWER,BWR,PWR از اين دسته اند. نوع ديگر، راکتورهايي هستند که از گاز به عنوان خنک کننده، گرافيت به عنوان کند کننده و اورانيوم طبيعي يا کم غني شده به عنوان سوخت استفاده مي کنند. اين راکتورها به گاز- گرافيت معروفند. راکتورهاي HTGR,AGR,GCR از اين نوع مي باشند. راکتور PHWR راکتوري است که از آب سنگين به عنوان کندکننده و خنک کننده و از اورانيوم طبيعي به عنوان سوخت استفاده مي کند. نوع کانادايي اين راکتور به CANDU موسوم بوده و از کارايي خوبي برخوردار مي باشد. مابقي راکتورها مثل FBR (راکتوري که از مخلوط اورانيوم و پلوتونيوم به عنوان سوخت و سديم مايع به عنوان خنک کننده استفاده کرده و فاقد کند کننده مي باشد) LWGR(راکتوري که از آب سبک به عنوان خنک کننده و از گرافيت به عنوان کند کننده استفاده مي کند) از فراواني کمتري برخوردار مي باشند. در حال حاضر، راکتورهاي PWR و پس از آن به ترتيب PHWR,WWER,BWR فراوانترين راکتورهاي قدرت در حال کار جهان مي باشند.
به لحاظ تاريخي اولين راکتور اتمي در آمريکا بوسيله شرکت "وستينگهاوس" و به منظور استفاده در زير دريائيها ساخته شد. ساخت اين راکتور پايه اصلي و استخوان بندي تکنولوژي فعلي نيروگاههاي اتميPWR را تشکيل داد. سپس شرکت جنرال الکتريک موفق به ساخت راکتورهايي از نوع BWR گرديد. اما اولين راکتوري که اختصاصا جهت توليد برق طراحي شده، توسط شوروي و در ژوئن 1954در "آبنينسک" نزديک مسکو احداث گرديد که بيشتر جنبه نمايشي داشت، توليد الکتريسيته از راکتورهاي اتمي در مقياس صنعتي در سال 1956 در انگلستان آغاز گرديد. تا سال 1965 روند ساخت نيروگاههاي اتمي از رشد محدودي برخوردار بود اما طي دو دهه 1966 تا 1985 جهش زيادي در ساخت نيروگاههاي اتمي بوجود آمده است. اين جهش طي سالهاي 1972 تا 1976 که بطور متوسط هر سال 30 نيروگاه شروع به ساخت مي کردند بسيار زياد و قابل توجه است. يک دليل آن شوک نفتي اوايل دهه 1970 مي باشد که کشورهاي مختلف را برآن داشت تا جهت تأمين انرژي مورد نياز خود بطور زايد الوصفي به انرژي هسته اي روي آورند. پس از دوره جهش فوق يعني از سال 1986 تاکنون روند ساخت نيروگاهها به شدت کاهش يافته بطوريکه بطور متوسط ساليانه 4 راکتور اتمي شروع به ساخت مي شوند.
کشورهاي مختلف در توليد برق هسته اي روند گوناگوني داشته اند. به عنوان مثال کشور انگلستان که تا سال 1965 پيشرو در ساخت نيروگاه اتمي بود، پس از آن تاريخ، ساخت نيروگاه اتمي در اين کشور کاهش يافت، اما برعکس در آمريکا به اوج خود رسيد. کشور آمريکا که تا اواخر دهه 1960 تنها 17 نيروگاه اتمي داشت در طول دهه هاي 1970و 1980 بيش از 90 نيروگاه اتمي ديگر ساخت. اين مسئله نشان دهنده افزايش شديد تقاضاي انرژي در آمريکاست. هزينه توليد برق هسته اي در مقايسه با توليد برق از منابع ديگر انرژي در امريکا کاملا قابل رقابت مي باشد. هم اکنون فرانسه با داشتن سهم 75 درصدي برق هسته اي از کل توليد برق خود درصدر کشورهاي جهان قرار دارد. پس از آن به ترتيب ليتواني(73درصد)، بلژيک(57درصد)، بلغارستان و اسلواکي(47درصد) و سوئد (8/46درصد) مي باشند. آمريکا نيز حدود 20 درصد از توليد برق خود را به برق هسته اي اختصاص داده است.
گرچه ساخت نيروگاههاي هسته اي و توليد برق هسته اي در جهان از رشد انفجاري اواخر دهه 1960 تا اواسط 1980 برخوردار نيست اما کشورهاي مختلف همچنان درصدد تأمين انرژي مورد نياز خود از طريق انرژي هسته اي مي باشند. طبق پيش بيني هاي به عمل آمده روند استفاده از برق هسته اي تا دهه هاي آينده همچنان روند صعودي خواهد داشت. در اين زمينه، منطقه آسيا و اروپاي شرقي به ترتيب مناطق اصلي جهان در ساخت نيروگاه هسته اي خواهند بود. در اين راستا، ژاپن با ساخت نيروگاههاي اتمي با ظرفيت بيش از 25000 مگا وات درصدر کشورها قرار دارد. پس از آن چين، کره جنوبي، قزاقستان، روماني، هند و روسيه جاي دارند. استفاده از انرژي هسته اي در کشورهاي کاندا، آرژانتين، فرانسه، آلمان، آفريقاي جنوبي، سوئيس و آمريکا تقريبا روند ثابتي را طي دو دهه آينده طي خواهد کرد.

ديدگاههاي اقتصادي و زيست محيطي برق هسته اي

جمهوري اسلامي ايران در فرايند توسعه پايدار خود به تکنولوژي هسته اي چه از لحاظ تأمين نيرو و ايجاد جايگزيني مناسب در عرصه انرژي و چه از نظر ديگر بهره برداريهاي صلح آميز آن در زمينه هاي صنعت، کشاورزي، پزشکي و خدمات نياز مبرم دارد که تحقق اين رسالت مهم به عهده سازمان انرژي اتمي ايران مي باشد، بديهي است در زمينه کاربرد انرژي هسته اي به منظور تأمين قسمتي از برق مورد نياز کشور قيود و فاکتورهاي بسيار مهمي از جمله مسايل اقتصادي و زيست محيطي مطرح مي گردند.

ديدگاه اقتصادي استفاده از برق هسته اي

امروزه کشورهاي بسياري بويژه کشورهاي اروپايي سهم قابل توجهي از برق مورد نياز خود را از انرژي هسته اي تأمين مي نمايند. بطوريکه آمار نشان مي دهد از مجموع نيروگاههاي هسته اي نصب شده جهت تأمين برق در جهان به ترتيب 35 درصد به اروپاي غربي، 33 درصد به آمريکاي شمالي، 5/16 درصد به خاور دور، 13 درصد به اروپاي شرقي و نهايتا فقط 74/0 درصد به آسياي ميانه اختصاص دارد. بدون شک در توجيه ضرورت ايجاد تنوع در سيستم عرضه انرژي کشورهاي مذکور، انرژي هسته اي به عنوان يک گزينه مطمئن اقتصادي مطرح است. بنابراين ابعاد اقتصادي جايگزيني نيروگاههاي هسته اي با توجه به تحليل هزينه توليد(قيمت تمام شده) برق در سيستمهاي مختلف نيرو قابل تأمل و بررسي است. از اينرو در اغلب کشورها، نيروگاههاي هسته اي با عملکرد مناسب اقتصادي خود از هر لحاظ با نيروگاههاي سوخت فسيلي قابل رقابت مي باشند.
بهرحال طي چند دهه گذشته کاهش قيمت سوختهاي فسيلي در بازارهاي جهاني، سبب افزايش هزينه هاي ساخت نيروگاههاي هسته اي به دليل تشديد مقررات و ضوابط ايمني، طولاني تر شدن مدت ساخت و بالاخره باعث ايجاد مشکلات تأمين مالي لازم و بالا رفتن قيمت تمام شده هر واحد الکتريسيته در اين نيروگاهها شده است. از يک طرف مشاهده ميشود که طي اين مدت حدود 40 درصد از هزينه هاي چرخه سوخت هسته اي کاهش يافته است و از سويي ديگر با توجه به پيشرفتهاي فني و تکنولوژي حاصل از طرحهاي استاندارد و برنامه ريزيهاي دقيق بمنظور تأمين سرمايه اوليه مورد نياز مطمئن و به هنگام احداث چند واحد در يک سايت براي صرفه جوئيهاي ناشي از مقياس مربوط به تأسيسات و تسهيلات مشترک مورد نياز در هر نيروگاه، همچنان مزيت نيروگاههاي اتمي از ديدگاه اقتصادي نسبت به نيروگاههاي با سوخت فسيلي در اغلب کشورها حفظ شده است
ساير ديدگاههاي اقتصادي در مورد آينده انرژي هسته اي حاکي از آن است که براساس تحليل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژي در جهان، توجه به توسعه تکنولوژيهاي موجود و حقايقي نظير روند تهي شدن منابع فسيلي در دهه هاي آينده، مزيتهاي زيست محيطي انرژي اتمي و همچنين استناد به آمار و عملکرد اقتصادي و ضريب بالاي ايمني نيروگاههاي هسته اي، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته اي نسبت به ساير گزينه هاي سوخت و پيشرفتهاي حاصله در زمينه نيروگاههاي زاينده و مهار انرژي گداخت هسته اي در طول نيم قرن آينده، بدون ترديد انرژي هسته اي يکي از حاملهاي قابل دسترس و مطمئن انرژي جهان در هزاره سوم ميلادي به شمار مي رود. در اين راستا شوراي جهاني انرژي تا سال 2020 ميلادي ميزان افزايش عرضه انرژي هسته اي را نسبت به سطح فعلي حدود 2 برابر پيش بيني مي نمايد. با توجه به شرايط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادي هزينه هاي فرصتي فروش نفت و گاز را با قيمتهاي متعارف بين المللي در محاسبات هزينه توليد(قيمت تمام شده) براي هر کيلووات برق توليدي منظور نمائيم و همچنين تورم و افزايش احتمالي قيمتهاي اين حاملها(بويژه طي مدت اخير) را براساس روند تدريجي به اتمام رسيدن منابع ذخاير نفت و گاز جهاني مدنظر قرار دهيم، يقينا در بين گزينه هاي انرژي موجود در جمهوري اسلامي ايران، استفاده از حامل انرژي هسته اي نزديکترين فاصله ممکن را با قيمت تمام شده برق در نيروگاههاي فسيلي خواهد داشت.

ديدگاه زيست محيطي استفاده از برق هسته اي

افزايش روند روزافزون مصرف سوختهاي فسيلي طي دو دهه اخير و ايجاد انواع آلاينده هاي خطرناک و سمي و انتشار آن در محيط زيست انسان، نگرانيهاي جدي و مهمي براي بشر در حال و آينده به دنبال دارد. بديهي است که اين روند به دليل اثرات مخرب و مرگبار آن در آينده تداوم چنداني نخواهد داشت. از اينرو به جهت افزايش خطرات و نگرانيها تدريجي در مورد اثرات مخرب انتشار گازهاي گلخانه اي ناشي از کاربرد فرايند انرژيهاي فسيلي، واضح است که از کاربرد انرژي هسته اي بعنوان يکي از رهيافتهاي زيست محيطي براي مقابله با افزايش دماي کره زمين و کاهش آلودگي محيط زيست ياد مي شود. همچنانکه آمار نشان مي دهد، در حال حاضر نيروگاههاي هسته اي جهان با ظرفيت نصب شده فعلي توانسته اند سالانه از انتشار 8 درصد از گازهاي دي اکسيد کربن در فضا جلوگيري کنند که در اين راستا تقريبا مشابه نقش نيروگاههاي آبي عمل کرده اند.
چنانچه ظرفيتهاي در دست بهره برداري فعلي توليد برق نيروگاههاي هسته اي، از طريق نيروگاههاي با خوراک ذغال سنگ تأمين مي شد، سالانه بالغ بر 1800 ميليون تن دي اکسيد کربن، چندين ميليون تن گازهاي خطرناک دي اکسيد گوگرد و نيتروژن، حدود 70 ميليون تن خاکستر و معادل 90 هزار تن فلزات سنگين در فضا و محيط زيست انسان منتشر مي شد که مضرات آن غيرقابل انکار است. لذا در صورت رفع موانع و مسايل سياسي مربوط به گسترش انرژي هسته اي در جهان بويژه در کشورهاي در حال توسعه و جهان سوم، اين انرژي در دهه هاي آينده نقش مهمي در کاهش آلودگي و انتشار گازهاي گلخانه اي ايفا خواهد نمود.
در حاليکه آلودگيهاي ناشي از نيروگاههاي فسيلي سبب وقوع حوادث و مشکلات بسيار زياد بر محيط زيست و انسانها مي شود، سوخت هسته اي گازهاي سمي و مضر توليد نمي کند و مشکل زباله هاي اتمي نيز تا حد قابل قبولي رفع شده است، چرا که در مورد مسايل پسمانداري با توجه به کم بودن حجم زباله هاي هسته اي و پيشرفتهاي علوم هسته اي بدست آمده در اين زمينه در دفن نهايي اين زباله ها در صخره هاي عميق زيرزميني با توجه به حفاظت و استتار ايمني کامل، مشکلات موجود تا حدود زيادي از نظر فني حل شده است و طبيعتا در مورد کشور ما نيز تا زمان لازم براي دفع نهايي پسمانهاي هسته اي، مسائل اجتماعي باقيمانده از نظر تکنولوژيکي کاملا مرتفع خواهد شد.
از سوي ديگر بنظر مي رسد که بيشترين اعتراضات و مخالفتها در زمينه استفاده از انرژي اتمي بخاطر وقوع حوادث و انفجارات در برخي از نيروگاههاي هسته اي نظير حادثه اخير در نيروگاه چرنوبيل مي باشد، اين در حالي است که براساس مطالعات بعمل آمده احتمال وقوع حوادثي که منجر به مرگ عده اي زياد بشود نظير تصادف هوايي، شکسته شدن سدها، انفجارات زلزله، طوفان، سقوط سنگهاي آسماني و غيره، بسيار بيشتر از وقايعي است که نيروگاههاي اتمي مي توانند باعث گردند.
به هر حال در مورد مزاياي نيروگاههاي هسته اي در مقايسه با نيروگاههاي فسيلي صرفنظر از مسايل اقتصادي علاوه بر اندک بودن زباله هاي آن مي توان به تميزتر بودن نيروگاههاي هسته اي و عدم آلايندگي محيط زيست به آلاينده هاي خطرناکي نظير SO2,NO2,CO,CO2 ، پيشرفت تکنولوژي و استفاده هرچه بيشتر از اين علم جديد، افزايش کارايي و کاربرد تکنولوژي هسته اي در ساير زمينه هاي صلح آميز در کنار نيروگاههاي هسته اي اشاره نمود.
در مجموع ارزيابيهاي اقتصادي و مطالعات بعمل آمده در مورد مقايسه هزينه توليد(قيمت تمام شده) برق در نيروگاههاي رايج فسيلي کشور و نيروگاه اتمي نشان مي دهد که قيمت اين دو نوع منبع انرژي صرفنظر از هزينه هاي اجتماعي، تقريبا نزديک به هم و قابل رقابت با يکديگر هستند. چنانچه قيمت مصرف انرژيهاي فسيلي براي نيروگاههاي کشور برمبناي قيمتهاي متعارف بين المللي منظور شوند و همچنين در شرايطي که نرخ تسعير هر دلار در کشور 8000 ريال تعيين گردد، هزينه توليد(قيمت تمام شده) هر کيلووات ساعت برق در نيروگاههاي فسيلي و اتمي بشرح زير مي باشد.

مقايسه هزينه هاي اجتماعي توليد برق در نيروگاههاي فسيلي و اتمي

در تازه ترين مطالعه اي که براي تعيين هزينه هاي اجتماعي نيروگاههاي هسته اي در 5 کشور اروپايي بلژيک، آلمان، فرانسه، هلند و انگلستان صورت گرفته است، ميزان هزينه هاي اجتماعي ناشي از نيروگاههاي هسته اي در مقايسه با نيروگاههاي فسيلي بسيار پائين است. در اين مطالعه هزينه هاي خارجي هر کيلووات ساعت برق توليدي در نيروگاههاي هسته اي در حدود 39/0 سنت( معادل 2/31 ريال) برآورده شده است. بنابراين در صورتيکه هزينه هاي اجتماعي توليد برق را در ارزيابيهاي اقتصادي نيروگاههاي فسيلي و هسته اي منظور نمائيم قطعا قيمت تمام شده هر کيلووات ساعت برق در نيروگاه هسته اي نسبت به فسيلي بطور قابل ملاحظه اي کاهش خواهد يافت.
به هر حال نيروگاههاي فسيلي و هسته اي هر کدام داراي مزايا و معايب خاص خود مي باشند و ايجاد هر يک متناسب با مقتضيات زماني و مکاني هر کشور خواهد بود و انتخاب نهايي و تصميم گيري در اين زمينه مي بايست با توجه به فاکتورهايي از قبيل عوامل تکنولوژيکي، ارزشي، سياسي، اقتصادي و زيست محيطي توأما اتخاذ گردد. قدر مسلم ايجاد تنوع در سيستم عرضه و تأمين انرژي از استراتژيهاي بسيار مهم در زمينه توسعه سيستم پايدار انرژي در هر کشور محسوب مي شود. در اين راستا با توجه به بررسيهاي صورت گرفته، شوراي انرژي اتمي کشور مصمم به ايجاد نيروگاههاي اتمي به ظرفيت کل 6000 مگاوات در سيستم عرضه انرژي کشور تا سال 1400 هجري شمسي مي باشد.