آشنایی ابتدایی با انرژی هسته ای
ديد کلي
وقتي که صحبت از مفهوم انرژي به ميان مي‌آيد، نمونه‌هاي آشناي انرژي مثل انرژي گرمايي ، نور و يا انرژي مکانيکي و الکتريکي در شهودمان مرور مي‌شود. اگر با انرژي هسته‌اي و امکاناتي که اين انرژي در اختيارمان قرار مي‌دهد، آشنا شويم، شيفته آن خواهيم شد.
آيا مي‌دانيد که
* انرژي گرمايي توليد شده از واکنش هاي هسته اي در مقايسه با گرماي حاصل از سوختن زغال سنگ در چه مرتبه بزرگي قرار دارد؟
* منابع توليد انرژي هسته‌اي که بر اثر سيلاب ها و رودخانه از صخره شسته شده و به بستر دريا مي‌رود، چقدر برق مي‌تواند توليد کند؟
* کشورهايي که بيشترين استفاده را از انرژي هسته اي مي‌برند، کدامند؟ و ... .
نحوه آزاد شدن انرژي هسته‌اي
مي‌دانيم که هسته از پروتون (با بار مثبت) و نوترون (بدون بار الکتريکي) تشکيل شده است. بنابراين بار الکتريکي آن مثبت است. اگر بتوانيم هسته را به طريقي به دو تکه تقسيم کنيم، تکه ها در اثر نيروي دافعه الکتريکي خيلي سريع از هم فاصله گرفته و انرژي جنبشي فوق العاده‌اي پيدا مي‌کنند. در کنار اين تکه‌ها ذرات ديگري مثل نوترون و اشعه هاي گاما و بتا نيز توليد مي‌شود. انرژي جنبشي تکه ها و انرژي ذرات و پرتوهاي به وجود آمده ، در اثر برهمکنش ذرات با مواد اطراف ، سرانجام به انرژي گرمايي تبديل مي‌شود. مثلا در واکنش هسته اي که در طي آن 235U به دو تکه تبديل مي‌شود، انرژي کلي معادل با 200MEV را آزاد مي‌کند. اين مقدار انرژي مي‌تواند حدود 20 ميليارد کيلوگالري گرما را در ازاي هر کيلوگرم سوخت توليد کند. اين مقدار گرما 2800000بار بزرگتر از حدود 7000کيلوگالري گرمايي است که از سوختن هر کيلوگرم زغال سنگ حاصل مي‌شود.
کاربرد حرارتي انرژي هسته‌اي
گرماي حاصل از واکنش هسته‌اي در محيط راکتور هسته‌اي توليد و پرداخته مي‌شود. به عبارتي در طي مراحلي در راکتور اين گرما پس از مهارشدن انرژي آزاد شده واکنش هسته‌اي توليد و پس از خنک سازي کافي با آهنگ مناسبي به خارج منتقل مي‌شود. گرماي حاصله آبي را که در مرحله خنک سازي به عنوان خنک کننده بکار مي‌رود را به بخار آب تبديل مي‌کند. بخار آب توليد شده ، همانند آنچه در توليد برق از زغال سنگ ، نفت يا گاز متداول است، بسوي توربين فرستاده مي‌شود تا با راه اندازي مولد ، توان الکتريکي مورد نياز را توليد کند. در واقع ، راکتور همراه با مولد بخار ، جانشين ديگ بخار در نيروگاه‌هاي معمولي شده است.
سوخت راکتورهاي هسته‌اي
ماده‌اي که به عنوان سوخت در راکتورهاي هسته‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرد بايد شکاف پذير باشد يا به طريقي شکاف پذير شود.235U شکاف پذير است ولي اکثر هسته‌هاي اورانيوم در سوخت از انواع 238U است. اين اورانيوم بر اثر واکنش هايي که به ترتيب با توليد پرتوهاي گاما و بتا به 239PU تبديل مي‌شود. پلوتونيوم هم مثل 235U شکافت پذير است. به علت وجود پلوتونيوم اضافي در سطح جهان ؛ نخستين مخلوط هاي مورد استفاده آنهايي هستند که مصرف در آنها منحصر به پلوتونيوم است.ميزان اورانيومي که از صخره‌ها شسته مي‌شود و از طريق رودخانه‌ها به دريا حمل مي‌شود، به اندازه‌اي است که مي‌تواند 25 برابر کل مصرف برق کنوني جهان را تأمين کند. با استفاده از اين موضوع ، راکتورهاي زاينده‌اي که براساس استخراج اورانيوم از آب درياها راه اندازي شوند قادر خواهند بود تمام انرژي مورد نياز بشر را براي هميشه تأمين کنند، بي آنکه قيمت برق به علت هزينه سوخت خام آن حتي به اندازه يک درصد هم افزايش يابد.
مزيت هاي انرژي هسته‌اي بر ساير انرژي ها
بر خلاف آنچه که رسانه‌هاي گروهي در مورد خطرات مربوط به حوادث راکتورها و دفن پسماندهاي پرتوزا مطرح مي‌کند از نظر آماري مرگ ناشي ازخطرات تکنولوژي هسته‌اي از 1 درصد مرگهاي ناشي از سوختن زغال سنگ جهت توليد برق کمتر است. در سرتاسر جهان تعداد نيروگاه هاي هسته‌اي فعال بيش از 419 مي‌باشد که قادر به توليد بيش از 322 هزار مگاوات توان الکتريکي هستند که بيش از 70 درصد اين نيروگاه‌ها در کشور فرانسه و بيش از 20 درصد آنها در کشور آمريکا قرار دارد.