محمد حسين راجي اسد آبادي
براساس اظهارات آژانس بين المللي انرژي، تقاضا براي انرژي در جهان رو به افزايش است و اين تقاضا در كشورهاي توسعه يافته و در حال توسعه با سرعت بيشتري رو به رشد است. در دنيا تقريباً 30درصد انرژي جهت توليد برق مصرف مي شود. بقيه 70درصد آن در بخش حمل و نقل، توليد آب گرم و بخار و يا كلاً توليد انرژي حرارتي مصرف مي شود. اين مسئله بيانگر اين واقعيت است كه كاربردهاي غيرالكتريكي انرژي بخصوص در زمينه انرژي حرارتي، بخش قابل ملاحظه اي را به خود اختصاص مي دهد. در نتيجه نياز به منابع انرژي كه از نظر اقتصادي و زيست محيطي مزيت داشته باشد، روز به روز بيشتر احساس مي شود.
نمودار محدوده درجه حرارت توليدي توسط راكتورهاي هسته اي و مصرف انرژي در صنايع مختلف
گرچه هم اكنون در اكثر كشورها از سوخت هاي فسيلي (نفت، گاز، زغال سنگ) به عنوان مهمترين منبع توليد انرژي استفاده مي شود، ولي آثار زيست محيطي آن، عدم قابليت اطمينان در كافي بودن منابع سوخت هاي فسيلي براي تهيه انرژي در آينده، همچنين لزوم حفظ منابع نفت و گاز براي نسل هاي آينده، مسائلي است كه جهان درگير آن بوده و خواهد بود. انرژي هسته اي داراي اين پتانسيل و قابليت است كه تمام مسائل فوق را حل نمايد. اين انرژي پاك باعث آلودگي محيط زيست نشده و از قابليت اطمينان بالايي به عنوان يك منبع انرژي مطمئن براي آينده برخوردار است. فناوري پيشرفته امروزي اين امكان را به بشر داده است تا بتواند از انرژي هسته اي به عنوان يك منبع بيكران و در شرايطي كاملاً ايمن، جهت توليد انرژي الكتريكي و غيرالكتريكي بهره جويد. گرچه شناخت اين منبع عظيم انرژي بي نظير با انفجارات هسته اي جنگ جهاني دوم روبه رو شد، ولي بايد اذعان كرد كه تصميمات كشورهاي مختلف براي استفاده از آن جهت توليد انرژي و از طرفي استفاده پزشكي، صنعتي و كشاورزي از توليدات آن به نحوي است كه ديگر هيچ جامعه اي از آن بي نياز نيست.
فناوري هسته اي، پزشكي، كشاورزي و صنعت
امروزه از انرژي و فناوري هسته اي در بسياري از زمينه ها استفاده مي شود. امروزه از راديوايزوتوپ ها و راديوداروها جهت تشخيص و درمان طيف وسيعي از بيماري ها استفاده مي شود. روش تشخيصي ام.ار.اي يك روش تشخيصي دقيق در علم پزشكي است كه از فناوري هسته اي بهره مي برد. استفاده از پرتوهاي مواد راديواكتيو جهت درمان سرطان ها، همچنين استرليزاسيون تجهيزات پزشكي(بخصوص تجهيزاتي كه نسبت به درجه حرارت حساسند و نمي توان از گرما براي استرليزه كردن آنها استفاده كرد) از كاربردهاي ديگر فناوري هسته اي در پزشكي مي باشد. استفاده از راديوايزوتوپ ها جهت مطالعه گياهان، توليد گياهاني كه نسبت به آفت ها مقاومند، كنترل جمعيت حشرات و كمك به امكان نگهداري بيشتر مواد غذايي فاسدشدني از جمله كاربرد فناوري هسته اي در كشاورزي مي باشد.
راديوگرافي در صنايع مختلف هواپيماسازي، صنايع نفت و گاز(جهت بررسي كيفيت جوش به كار رفته در قطعات) اندازه گيري ويسكوزيته، دانسيته و ضخامت در مواردي كه مواد شيميايي خطرناك و يا درجه حرارت هاي بالا وجود دارد، توليد لايه هاي بسيار نازك پلاستيكي، محاسبه راندمان و جريان مواد در كوره هاي بزرگ و آشكارسازي نشت مواد در مولدهاي بخار و برج هاي خنك كننده از جمله كاربرد هاي فناوري هسته اي در صنعت مي باشد. تعيين منابع آلودگي آبهاي زيرزميني و اقيانوس ها، تعيين عمر آثار باستاني (تا 400 بيليون سال) كشف معادن اورانيوم، مس، روي، نيكل و آهن به روش آشكارسازي پرتوها از كاربردهاي فناوري هسته اي در زمين شناسي مي باشد.
قابليت هاي نيروگاه هاي هسته اي و توليد انرژي
در تمام نيروگاه هاي هسته اي فرايند اوليه در قلب راكتور هسته اي عبارت است از تبديل انرژي ناشي از شكافت اتم ها به انرژي حرارتي. در مرحله بعدي از اين انرژي حرارتي مي توان براي توليد برق و يا مستقيماً به صورت انرژي حرارتي استفاده كرد. بنابراين اصولاً تمام راكتورهاي هسته اي مي توانند براي توليد انرژي اعم از الكتريكي و غيرالكتريكي مورد استفاده قرار بگيرند.
انرژي مورد نياز صنايع شامل رنج وسيعي از درجه حرارت، از درجه حرارت كم براي توليد آب گرم مناطق مسكوني همچنين تهيه آب آشاميدني از آب دريا، تا درجه حرارت 1000 درجه سانتي گراد براي فرايند هاي مختلف صنعتي نظير ازدياد برداشت از چاه هاي نفت، پالايشگاه ها، صنايع شيميايي، تبديل زغال سنگ به سوخت مايع، توليد هيدروژن و... مي باشد.
همانطوري كه اشاره شد، تمام راكتورهاي هسته اي مي توانند براي توليد انرژي مورد نياز صنايع مورد استفاده قرار بگيرند. در اين مورد دو اصل كلي در نظر گرفته مي شود: اصل اول درجه حرارت توليدي و اصل دوم فشار بخار توليدي است. در ارتباط با درجه حرارت انرژي توليدي، راكتورهاي هسته اي آبي (LWR) توانايي تامين انرژي حرارتي تا 300 درجه سانتي گراد را دارا مي باشند. اين راكتورها شامل راكتورهاي آبي تحت فشار(PWR) راكتورهاي آبي جوشان (BWR) و راكتورهاي آب سنگين (HWR) مي باشند. راكتورهاي هسته اي با كند كننده گرافيتي تا 400درجه سانتي گراد مي تواند حرارت توليد كنند. درحالي كه راكتورهاي سريع زاينده (FBR) تا 540 درجه سانتي گراد مي توانند گرما توليد كنند. راكتورهاي هسته اي با خنك كننده گازي مي توانند درجه حرارت بالاتري توليد كنند به طوري كه راكتورهاي هسته اي گازي پيشرفته (AGR) تا۶۵۰ درجه سانتي گراد و راكتورهاي هسته اي گازي با درجه حرارت بالا (HTGR) تا 950 درجه سانتي گراد مي توانند حرارت توليد كنند. مسئله ديگري كه بخصوص در ازدياد برداشت از چاه هاي نفت اهميت دارد، فشار بخار تغذيه شده مي باشد. در اين گونه كاربردها، راكتورهاي سريع زاينده، راكتورهاي گازي پيشرفته و راكتورهاي گازي با درجه حرارت بالا مزيت نسبي دارند. بنابراين نيروگاه هاي هسته اي داراي اين پتانسيل مي باشند كه نه تنها از آنها براي توليد برق استفاده شود، بلكه قابليت توليد انرژي حرارتي در رنج وسيعي از درجه حرارت را براي صنايع مختلف دارا مي باشند(نمودار ).
نيروگاه هاي هسته اي و آب شيرين كن ها
در تمام نقاط دنيا به خصوص در كشورهاي در حال توسعه مسئله تامين آب سالم، مسئله مهمي است. افزايش جمعيت، افزايش آلودگي آبهاي سطحي، همچنين كاهش منابع آبهاي زيرزميني باعث بوجود آمدن مشكلاتي در تهيه آب سالم براي مصارف خانگي، صنايع و كشاورزي شده است.
از سال 1980 ميلادي آژانس بين المللي انرژي اتمي توجه بخصوصي به استفاده از انرژي هسته اي جهت تامين آب سالم نموده است. كمبود منابع آبي بخصوص در كشورهاي عربي باعث حركت وسيعي در ارزيابي امكان استفاده از انرژي هسته اي جهت تامين آب سالم از آب دريا شده است. آب شيرين كن ها تاسيساتي هستند كه با استفاده از آنها مي توان آب دريا را به آب آشاميدني همچنين آب مورد نياز صنايع و كشاورزي تبديل نمود. مطالعات اقتصادي انجام شده نشان دهنده مزيت استفاده از انرژي هسته اي براي آب شيرين كن ها در مقايسه با استفاده از سوخت هاي فسيلي براي اين منظور مي باشد.پارامترهاي حرارتي انرژي توليد شده توسط راكتورهاي هسته اي، جهت استفاده در آب شيرين كن ها بسيار مناسب است. با توجه به اينكه پروسه هاي استفاده شده در آب شيرين كن ها نيازمند مقادير زيادي حرارت است، راكتورهاي هسته اي كانديد بسيار مناسبي جهت تامين انرژي مورد نياز آب شيرين كن ها مي باشند. هم اكنون در بسياري از كشورها از انرژي هسته اي جهت توليد آب سالم از آب دريا، استفاده مي شود. به عنوان نمونه در كشور چين، از يك راكتور هسته اي با قدرت 200 مگاوات ترمال براي توليد 144 هزار متر مكعب آب در روز استفاده مي شود. راكتور آب سبك موسسه تحقيقات هسته اي كره جنوبي با قدرت 330 مگاوات ترمال، توانايي توليد همزمان 100 مگاوات برق و 40 هزار متر مكعب آب را در روز دارد. در كشور كانادا از يك راكتور آب سنگين جهت توليد همزمان برق و آب سالم استفاده مي شود. در اين راكتور بدون اينكه در توليد برق اختلالي ايجاد شود، مقادير زيادي از حرارت اضافي كه بايستي به محيط بازگردانيده شود، جهت توليد آب آشاميدني سالم در آب شيرين كن استفاده مي شود. در كشور قزاقستان يك راكتور سريع نوع BN-350 و يك مجتمع آب شيرين كن، كار تهيه آب سالم مورد نياز صنايع مختلف و انرژي حرارتي مورد نياز شهري را بر عهده دارد. در روسيه از يك راكتور استخري به قدرت 55 مگاوات ترمال جهت تهيه آب سالم، همچنين تامين انرژي حرارتي مناطق مسكوني استفاده مي شود.
متن كامل اين گزارش را در همشهري آنلاين بخوانيد:
WWW.HAMSHARIONLINE.COM
