نگاهی به چرخه فرآوری سوخت هسته ای؛

جهان در گیرودار بحران انرژی/ هسته ای شدن ایران، تنها راه برون رفت از بحران

• شنبه ۱۷ اسفند ۱۳۹۲ ۱۲:۵۱
• کد خبر : 70542

• اخبار
• سایر رسانه ها

تحقیقات در زمینه علوم هسته‌ای باعث رشد همه جانبه کشور خواهد شد، زیرا علی‌رغم تصور عمومی، علوم هسته‌ای زمینه‌های کاری بسیار متنوع دارند.

[

 

,

به گزارش شبکه اطلاع رسانی دانا به نقل از تیتر یک،تحقیقات در زمینه علوم هسته‌ای باعث رشد همه جانبه کشور خواهد شد، زیرا علی‌رغم تصور عمومی، علوم هسته‌ای زمینه‌های کاری بسیار متنوع دارند. از جمله در کشاورزی، اصلاح بذرها و نباتات، دامپروری و دامداری، پزشکی و در زمینه درمان بسیاری از بیماری‌ها از طریق تولید رادیوداروها و... اما آنچه باعث حرکت سریع جهان به سمت انرژی هسته‌ای شده است بحران انرژی است. مسئله بحران انرژی موضوعی است که کلیه کشورها از فقیر و غنی با آن دست به گریبان می‌باشند و بسیاری از معادلات جهانی اکنون تحت تأثیر بحران انرژی تغییر کرده است. به جرأت می‌توان گفت بسیاری از جنگ‌ها و لشکر کشی‌ها و چنگ و دندان نشان دادن‌ها در دنیای امروز بر سر انرژی و در رأس آن نفت می‌باشد.

, شبکه اطلاع رسانی دانا, تیتر یک,

این بخاطر تعیین کننده بودن نقش نفت به عنوان اولین منبع قوی انرژی است. کشوری که نفت دارد، تولید دارد و به تبع آن صادرات، رفاه و... دارد پس کشوری که نفت (انرژی) دارد آینده دارد، یعنی نفت= آینده

,

اما در اینجا مسئله‌ای دیگر هست که بشر را سخت نگران کرده و آن پایان پذیری نفت است. هم اکنون بسیاری از چاه‌های نفت عمر مفید خود را پشت‌سر گذاشته‌اند و به کمک تزریق گاز به این چاه‌هاست که به حیات خود ادامه می‌دهند. بر این اساس عقل سلیم بشری ناگزیر است منبعی جایگزین برای نفت بیابد. در این بخش انرژی‌های نو زیادی معرفی شده‌اند، از قبیل: انرژی خورشیدی، انرژی باد، انرژی آب دریاها، انرژی زمین‌گرمایی، سوخت هیدروژنی و...

,

اما در این میان انرژی که بخواهد جایگزین نفت شود باید شرایط خاصی داشته باشد.

,

از جمله:

,

1) به مقدار کافی در دسترس باشد.

,

2) آلایندگی شدید نداشته باشد.

,

3) هزینه دسترسی به آن بالا نباشد.

,

4) دائمی باشد.

,

 

,

 

,

 

,

تحقیقات جهانی نشان می‌دهد تنها انرژی که دارای شرایط فوق باشد همان انرژی هسته‌ای است و انرژی‌های دیگر در رده‌های بعدی قرار می‌گیرند. پس اکنون با اطمینان کامل می‌توانیم بگوییم: انرژی هسته‌ای= آینده

,

شاید برخی بیاندیشند اکنون که ما دارای سوخت‌های فسیلی هستیم نیازی نیست اینقدر در بحث هسته‌ای سرمایه‌گذاری کنیم. اما جالب است بدانیم روسیه با داشتن بزرگترین ذخایر گازی جهان همچنین تولید روزانه 8 میلیون بشکه نفت(حدود 3 برابر تولید روزانه ایران) 31 نیروگاه هسته‌ای دارد. همچنین آمریکا با داشتن ذخایر غنی نفت دارای 104 نیروگاه هسته‌ای می‌باشد. این بدان معناست که آن‌ها خیلی زودتر از ما به این حقیقت رسیده‌اند که انرژی هسته‌ای= آینده

,

 

,

انرژی هسته‌ای در کجاست و چگونه به کار گرفته می‌شود؟

,

انرژی هسته‌ای در واقع همان انرژی ذخیره شده در هسته اتم‌های مواد می‌باشد. در صورتی که ما بتوانیم هسته یک اتم را بشکافیم با شکافته شدن هسته اتم دو اتم جدید بوجود می‌آیند و مقدار بسیار زیادی انرژی هم تولید می‌شود که این انرژی ناشی از تبدیل شدن مقداری ماده به انرژی می‌باشد.

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

آنچه جالب توجه است این است که انرژی هسته‌ای در هسته همه اتم‌ها موجود است اما آزاد سازی این انرژی در عناصر رادیواکتیو بسیار آسان‌تر می‌باشد و در بین عناصر رادیواکتیو اورانیوم آمادگی بیشتری برای این فرآیند دارد. اما اورانیوم خود دارای سه ایزوتوپ[1]1می‌باشد(U234 وU235 و U238) که از این میان U235 برای آزاد سازی انرژی هسته‌ای به کار گرفته می شود. پس خلاصه کلام این که آنچه در بکارگیری انرژی هسته‌ای مورد نیاز است U235 می‌باشد و هر کشوری که بتواند U235 را در اختیار بگیرد قسمت زیادی از مسیر استحصال انرژی هسته‌ای را طی کرده است.

, [1],

 

,

 

,

انرژی هسته‌ای منبعی عظیم و غیر قابل تصور

,

مقدار انرژی که می‌توان از یک کیلوگرم اورانیوم 235 بدست آورد برابر است با انرژی موجود در 000/250/2 لیتر بنزین یا نفت و همچنین معادل انرژی 000/000/10 کیلو زغال سنگ می‌باشد که بسیار شگفت‌انگیز است. به مثال‌های زیر دقت کنید:

,

1) اگر فرض کنیم یک بخاری نفت‌سوز در شبانه‌روز 20 لیتر نفت بسوزاند در این صورت انرژی موجود در یک کیلوگرم اورانیوم معادل انرژی لازم جهت سوختن این بخاری به مدت 300 سال خواهد بود.

,

2) اگریک خودرو سمند با 5 سرنشین در حال حرکت باشد در هر 100 کیلومتر 10 لیتر بنزین مصرف می‌کند؛ انرژی موجود در یک‌کیلوگرم اورانیوم معادل بنزینی است که این اتومبیل با 500 بار دور زدن کره‌ی زمین مصرف می‌کند. اگر سرعت این خودرو را60 کیلومتر در ساعت در نظر بگیریم با انرژی موجود در یک‌‌کیلوگرم اورانیوم به مدت 35 سال شبانه روز می‌تواند حرکت کند.

,

3) اگر انرژی 25 کیلوگرم اورانیوم با غنای90 درصد آزاد شود(که همان بمب اتمی است) درجه حرارتی معادل چند میلیون درجه ایجاد می‌کند این دمای بسیار بالا باعث تبخیر و بالا رفتن همه چیز در محل انفجار می‌گردد و در نتیجه خلاء ناگهانی ایجاد می‌شود و باعث طوفان عظیمی شده که تا شعاع 50 کیلومتر همه چیز را تخریب می‌کند. این تخریب معادل تخریب ناشی از انفجار 20000 تن تی‌ان‌تی می‌باشد.

,

 

,

 

,

 

,

استخراج اورانیوم از معادن

,

ذخیره معادن اورانیوم دنیا مطابق جدول روبرو در کشورهای مختلف پراکنده شده‌اند.

,

 

,

 

, ,

درصد از ذخایر دنیا	کشور
30%	استرالیا
17%	قزاقستان
12%	کانادا
8%	آفریقای جنوبی
6%	نامیبیا
4%	برزیل
4%	روسیه
3%	آمریکا
3%	ازبکستان
13%	بقیه کشورها

,

درصد از ذخایر دنیا

کشور

30%

استرالیا

17%

قزاقستان

12%

کانادا

8%

آفریقای جنوبی

6%

نامیبیا

4%

برزیل

4%

روسیه

3%

آمریکا

3%

ازبکستان

13%

بقیه کشورها

,

درصد از ذخایر دنیا

کشور

,

درصد از ذخایر دنیا

,

درصد از ذخایر دنیا

,

کشور

,

کشور

,

30%

استرالیا

,

30%

,

30%

,

استرالیا

,

استرالیا

,

17%

قزاقستان

,

17%

,

17%

,

قزاقستان

,

قزاقستان

,

12%

کانادا

,

12%

,

12%

,

کانادا

,

کانادا

,

8%

آفریقای جنوبی

,

8%

,

8%

,

آفریقای جنوبی

,

آفریقای جنوبی

,

6%

نامیبیا

,

6%

,

6%

,

نامیبیا

,

نامیبیا

,

4%

برزیل

,

4%

,

4%

,

برزیل

,

برزیل

,

4%

روسیه

,

4%

,

4%

,

روسیه

,

روسیه

,

3%

آمریکا

,

3%

,

3%

,

آمریکا

,

آمریکا

,

3%

ازبکستان

,

3%

,

3%

,

ازبکستان

,

ازبکستان

,

13%

بقیه کشورها

,

13%

,

13%

,

بقیه کشورها

,

بقیه کشورها

,

 

,

کشور ما 3 هزار تن معادن تثبیت شده دارد و با اکتشافات بیشتر امیدواریم که حدود 20 تا 30 هزار تن دیگر به این مجموعه اضافه شود.

,

در حال حاضر 2 معدن در حال بهره‌برداری داریم: 1) ساغند یزد 2) قچین(گچین) بندرعباس

,

معدن قچین در سطح زمین قرار دارد و با دستگاه‌های معمولی می‌توان از آن‌ برداشت نمود ولی معدن ساغند در عمق 200-300 متری واقع است و برای رسیدن به آن‌ها دو چاه به عمق 350 و سطح مقطع 5/16 متر حفر شده است. برای بدست آوردن یک کیلوگرم اورانیوم باید 2000 کیلوگرم سنگ معدن را استخراج نماییم. (یعنی نسبت اورانیوم به سنگ معدن 2000/1 است) بنابراین عیار این معادن در ایران 05/0 درصد است.

,

کمبود معدن در یک کشور مشکلی در چرخه سوخت ایجاد نمی‌کند، مثلاً با اینکه فرانسه معادن کمی دارد اما از بزرگترین تولید کنندگان سوخت هسته‌ای به شمار می‌آید. این کشور اورانیوم طبیعی مورد نیاز خود را خریداری می‌کند و پس از تبدیل به سوخت با 10 برابر قیمت می‌فروشد. کل ذخایر معادن اورانیوم دنیا 5/3 میلیون تن تخمین‌زده می‌شود ولی هیچ‌نگرانی درباره پایان یافتن این منبع وجود ندارد زیرا 22 میلیون تن اورانیوم در معادن فسفات موجود است، همچنین آب دریا با داشتن 4 میلیون تن اورانیوم آخرین گزینه کشورها خواهد بود و ایران با قرار داشتن در کنار دریا از این نعمت بزرگ استفاده خواهد کرد. [2]

, [2],

چرخه‌ فرآوری سوخت هسته‌ای

,

بعد از استخراج اورانیوم از معدن طبق نمودار زیر سوخت نیروگاه تولید می‌شود.

,

برای آشنایی بیشتر به شرح این تکنولوژی بومی می‌پردازیم:

,

 

,

 

,

الف) آسیاب کردن و تولید کیک زرد

,

یکی از کارخانه‌های آسیاب و تولید کیک زرد در اردکان[3] واقع است. سنگ معدن توسط قطار به این مکان حمل می‌شود بعد از آسیاب، مواد زائد(باطله) با کمک فرآیند‌های فیزیکی و شیمیایی جدا می‌گردد و هنگامی که به خلوص اورانیوم 70% رسید پودر زرد رنگی به نام کیک زرد[4]بدست می‌آید.

, [3], [4],

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

ب) تبدیل کیک زرد به UF6 و غنی سازی آن

,

در کیک زرد به دست آمده غلظت اورانیوم 70% است اما قسمت اعظم آن(حدود 3/99 درصد)U238 است و قسمت کمی از آن (حدود7/0درصد) U235 می‌باشد، از آنجا که ما برای سوخت نیروگاه U235 لازم داریم باید جداسازی انجام دهیم تا غلظت U235 را به 5/3 تا 5 درصد برسانیم که به این کار غنی‌سازی می‌گویند. برای آن که بتوانیم اورانیوم 235 را از 238 جدا کنیم باید آن‌ها را تبدیل به بخار نماییم. تا در دستگاهی به نام سانتریفیوژ راحت بچرخند این دستگاه‌ها با چرخش سریع و استفاده از خاصیت گریز از مرکز کار جداسازی مواد را انجام می‌دهد. چون کیک زرد(U3O8) به راحتی قابل تبخیر نیست به کمک فلوئور آن را به(UF6) تبدیل می‌کنند[5] که به سرعت تصعید می‌شود و در سانتریفیوژ جداسازی روی آن انجام می‌شود. (این تبدیل کیک زرد بهUF6 در کارخانه UCF اصفهان انجام می‌شود.)[6]

, [5], [6],

سانتریفیوژهای ایران که عمل جداسازی اورانیوم235 از 238 را بعهده دارند در مجتمع نطنز نصب می‌باشند.[7]

, [7],

برای غنی‌سازی، گاز UF6 وارد دستگاه سانتریفیوژ می‌شود و با سرعت زیاد(1000 دور در ثانیه) به کمک موتورهای قوی چرخانده می‌شود. اورانیوم 238 سنگین‌تر است و به کناره‌ها می‌رود و اورانیوم 235 در مرکز جمع می‌شود و از قسمت بالای سانتریفیوژ تخلیه می‌شود.

,

 

,

برای آنکه میزان غنی‌سازی به 3 تا 5 درصد برسد(یعنی مقدار U235 از 7/0 درصد به 3 تا 5 درصد برسد.) تعداد 164 سانتریفیوژ را پشت‌سر هم قرار می‌دهند و خروجی هر دستگاه را به دستگاه بعدی وارد می‌کنند. به این مجموعه 164 تایی یک آبشار گفته می‌شود.

,

 

,

اگر 1000 کیلوگرم UF6 وارد سانتریفیوژها نماییم در خروجی 130 کیلوگرم UF6 غنی شده خواهیم داشت. باقی‌مانده را اورانیوم تهی شده می‌گویند و در صنایع کاربردهای گوناگونی دارد.

,

 

,

 

,

 

,

ج) تهیه میله‌های سوخت

,

UF6 غنی شده در نطنز دوباره به اصفهان بر می‌گردد و به اکسید اورانیوم UO2 تبدیل می‌گردد، تا پس از پرس و تراش در میله‌ی سوختی[8] مورد استفاده قرار گیرد. (نیروگاه بوشهر سالانه 28 تنUO2 غنی شده نیاز دارد.) UO2 غنی شده باید درون غلافی از جنس فلز زیرکونیم[9] قرار گیرد تا بر اثر گرمای زیاد متلاشی نگردد و به این ترتیب میله‌ی سوختی جهت استفاده در نیروگاه آماده شده است.

, [8], [9],

 

,

د)بازیافت سوخت نیروگاه‌های هسته‌ای

,

با فرآیندی تحت عنوان عمل آوری مجدد می توان 97 درصد سوخت مصرف شده را بازیافت کرد.

,

برای این کار سوخت مصرف شده را چند سال زیر استخرهای آب نگهداری می کنند تا سرد شود سپس با حل کردن آن در اسید و اضافه کردن مواد شیمیایی اورانیوم و پلوتونیم آن را استخراج می کنند. کشوری که تکنولوژی این فرآیند را داشته باشد هیچگاه دچار کمبود سوخت نخواهد شد.[10]

, [10],

 

,

 

,

تولید برق هسته‌ای

,

محفظه‌ای را که انرژی اورانیوم 235 در آن آزاد می‌شود رآکتور می‌نامند(مانند آن که به محفظه آزاد شدن انرژی نفت یا گاز، بخاری می‌گوییم.)

,

رآکتورها انواع مختلفی دارند که چند نوع آن در جدول زیر آمده است:

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

, ,

نوع رآکتور	زاینده	خنک کننده گازی	آب سنگین	آب جوشان	آب تحت فشار
سوخت	پلوتونیم وuo2	توریم و uc	uo2	uo2	uo2
درجه غنا	پلوتونیم	7/0 %	7/0 %	5/2 %	3 %
کندکننده	-	گرافیت	آب سنگین	آب	آب
خنک‌کننده	سدیم مایع	co2	آب	آب	آب

,

نوع رآکتور

زاینده

خنک کننده گازی

آب سنگین

آب جوشان

آب تحت فشار

سوخت

پلوتونیم وuo2

توریم و uc

uo2

uo2

uo2

درجه غنا

پلوتونیم

7/0 %

7/0 %

5/2 %

3 %

کندکننده

-

گرافیت

آب سنگین

آب

آب

خنک‌کننده

سدیم مایع

co2

آب

آب

آب

,

نوع رآکتور

زاینده

خنک کننده گازی

آب سنگین

آب جوشان

آب تحت فشار

,

نوع رآکتور

,

نوع رآکتور

,

زاینده

,

زاینده

,

خنک کننده گازی

,

خنک کننده گازی

,

آب سنگین

,

آب سنگین

,

آب جوشان

,

آب جوشان

,

آب تحت فشار

,

آب تحت فشار

,

سوخت

پلوتونیم وuo2

توریم و uc

uo2

uo2

uo2

,

سوخت

,

سوخت

,

پلوتونیم وuo2

,

پلوتونیم وuo2

,

توریم و uc

,

توریم و uc

,

uo2

,

uo2

,

uo2

,

uo2

,

uo2

,

uo2

,

درجه غنا

پلوتونیم

7/0 %

7/0 %

5/2 %

3 %

,

درجه غنا

,

درجه غنا

,

پلوتونیم

,

پلوتونیم

,

7/0 %

,

7/0 %

,

7/0 %

,

7/0 %

,

5/2 %

,

5/2 %

,

3 %

,

3 %

,

کندکننده

-

گرافیت

آب سنگین

آب

آب

,

کندکننده

,

کندکننده

,

-

,

-

,

گرافیت

,

گرافیت

,

آب سنگین

,

آب سنگین

,

آب

,

آب

,

آب

,

آب

,

خنک‌کننده

سدیم مایع

co2

آب

آب

آب

,

خنک‌کننده

,

خنک‌کننده

,

سدیم مایع

,

سدیم مایع

,

co2

,

co2

,

آب

,

آب

,

آب

,

آب

,

آب

,

آب

,

 

,

اکنون به معرفی 3 نوع رآکتور می‌پردازیم و مزایا و مشکلات هر یک را بیان می‌کنیم:

,

 

,

 

,

1) رآکتور آب سبک تحت فشار

,

علت نام گذاری این نوع رآکتور فشار زیاد داخل آن است. سوخت، درون محفظه‌ای قرار می‌گیرد که به آن قلب رآکتور می‌گویند و آب از محفظه پایین وارد رآکتور می‌شود وگرمای حاصل از رآکتور دمای آب را به 320 درجه می‌رساند، ولی چون فشار داخل 160 اتمسفر است آب بخار نمی‌شود سپس این آب از قسمت بالا به سمت مدار ثانویه می‌رود و آب درون این مدار را بخار می‌کند و خودش که سرد شده است به داخل رآکتور بر می‌گردد.

,

بخار آب ایجاد شده در رآکتور ثانویه با انرژی زیادی که دارد توربین بخار را به حرکت در می‌آورد و ژنراتوری که به توربین متصل است برق تولید می‌کند.

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

مشکل ساخت این رآکتور تحمل فشار قطعات تا160 اتمسفر است که باید در کشور علم متالوژی مواد و جوشکاری پیشرفت زیادی کرده باشد.

,

رآکتور بوشهر[11] از این نوع می‌باشد. این رآکتور برای شروع کار80 تن سوخت نیاز دارد و بعد از شروع به کار سالانه 28 تن سوخت باید به آن اضافه شود این رآکتور در شهریورماه 1388 راه‌اندازی خواهد شود.

, [11],

قلب این رآکتور با 7 لایه پوششی احاطه شده است. لایه اول کره‌ای فولادی به ضخامت 2 سانتی‌متر و قطر80 متر است و لایه دوم بتنی می‌باشد. این لایه‌ها باعث می‌شود که در صورت انفجار رآکتور مواد آلاینده به بیرون نشت نکند. رآکتور دارخوین نیز از نوع آب سبک است و با کامل شدن آن ایران به جمع کشورهای سازنده رآکتور نیروگاهی می‌پیوندد.(60 درصد طراحی پایه این راکتور انجام شده است.)

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

2) رآکتور آب سنگین

,

در این رآکتورها لوله‌هایی به ضخامت 5 میلی‌متر از قلب رآکتور عبور می‌کند و گرمای آن را خارج می‌سازد. مزیت آن استفاده از UO2 طبیعی(غنی نشده) است ولی برای بیشتر کشورهای جهان تهیه آب‌‌سنگین[12] مشکل است.

, [12],

رآکتور40 مگاواتی ایران در اراک از این نوع است که ساخت آن توسط دانشمندان کشورمان انجام می‌شود و تا 6 سال دیگر به بهره برداری می‌رسد. با راه‌اندازی این رآکتور ایران می‌تواند اقدام به صادرات رادیوداروها کند.[13]

, [13],

 

,

 

,

دو کارخانه تولید آب‌سنگین نزدیک رآکتور اراک مشغول فعالیت است و هر کارخانه سالانه 8 تن آب سنگین می‌سازد تا در رآکتور آب سنگین مورد استفاده قرار گیرد.[14] .

, [14],

 

,

 

,

3) رآکتور زاینده

,

در این رآکتورها نوترون‌های سریع باعث شکافت پلوتونیم می‌شوند اما چون داخل آن‌ها اورانیوم 238 موجود است برخورد اتم‌های U238 نوترون آن‌ها را تبدیل به پلوتونیم می‌کند، بنابراین بیشتر از مقداری که پلوتونیم مصرف می‌شود دوباره پلوتونیم تولید خواهد شد. با ساخت این رآکتور ما به منبع پلوتونیمی دست یافته‌ایم که هیچ‌گاه مقدار آن کم نمی‌شود بلکه افزوده نیز می‌گردد.[15]

, [15],

 

,

بکارگیری گسترده رآکتورها

,

با توجه به اینکه به کمک رآکتور می‌توانیم برق بسیار ارزانی تولید کنیم جهان به سرعت به این روش روی آورده است.

,

امروزه 442 نیروگاه هسته‌ای در30 کشور جهان فعال است و 83 نیروگاه در جهان در حال ساخت می‌باشد. جدول زیر تعداد نیروگاه‌های هسته‌ای را در برخی کشورها نشان می‌دهد.

,

 

, ,
,

نام کشور	تعداد نیروگاه هسته ای	درصد برق تولیدی توسط نیروگاه های هسته ای از کل برق کشور
فرانسه	59	78%
آمریکا	104	20%
لیتوانی	1	80%
ژاپن	55	-
روسیه	31	-
هند	15	3/3 %
چین	9	2/2%
بلژیک	7	57%
اسلواکی	6	47%
سوئد	10	6/48 %

,

نام کشور

تعداد نیروگاه هسته ای

درصد برق تولیدی توسط

نیروگاه های هسته ای از کل برق کشور

فرانسه

59

78%

آمریکا

104

20%

لیتوانی

1

80%

ژاپن

55

-

روسیه

31

-

هند

15

3/3 %

چین

9

2/2%

بلژیک

7

57%

اسلواکی

6

47%

سوئد

10

6/48 %

,

نام کشور

تعداد نیروگاه هسته ای

درصد برق تولیدی توسط

نیروگاه های هسته ای از کل برق کشور

,

نام کشور

,

نام کشور

,

تعداد نیروگاه هسته ای

,

تعداد نیروگاه هسته ای

,

درصد برق تولیدی توسط

نیروگاه های هسته ای از کل برق کشور

,

درصد برق تولیدی توسط

,

نیروگاه های هسته ای از کل برق کشور

,

فرانسه

59

78%

,

فرانسه

,

فرانسه

,

59

,

59

,

78%

,

78%

,

آمریکا

104

20%

,

آمریکا

,

آمریکا

,

104

,

104

,

20%

,

20%

,

لیتوانی

1

80%

,

لیتوانی

,

لیتوانی

,

1

,

1

,

80%

,

80%

,

ژاپن

55

-

,

ژاپن

,

ژاپن

,

55

,

55

,

-

,

-

,

روسیه

31

-

,

روسیه

,

روسیه

,

31

,

31

,

-

,

-

,

هند

15

3/3 %

,

هند

,

هند

,

15

,

15

,

3/3 %

,

3/3 %

,

چین

9

2/2%

,

چین

,

چین

,

9

,

9

,

2/2%

,

2/2%

,

بلژیک

7

57%

,

بلژیک

,

بلژیک

,

7

,

7

,

57%

,

57%

,

اسلواکی

6

47%

,

اسلواکی

,

اسلواکی

,

6

,

6

,

47%

,

47%

,

سوئد

10

6/48 %

,

سوئد

,

سوئد

,

10

,

10

,

6/48 %

,

6/48 %

,

 

,

 

,

اگر برق را ارزان تولید کنیم چه خواهد شد؟

,

می‌دانیم هم اکنون در کشور ما و بسیاری از کشورهای دیگر به کمک سوخت‌های فسیلی و بویژه گاز برق تولید می‌کنیم، در حالی که از این مواد استفاده‌های بسیار مهم‌تر و مفید‌تری می‌توان برد. اگر ما برق را به شیوه هسته‌ای تولید کنیم می‌توانیم بسیاری از چاه‌های نفت و گاز را پلمپ کنیم. و از نفت تنها در پتروشیمی استفاده کرده و فرآورده‌های پیشرفته‌تر که ده‌ها برابر نفت خام ارز آوری دارند تولید کنیم. همچنین از چاه‌های گاز بسیاری از مواد ارزشمند مورد نیاز را بدست آوریم یا جهت بالا بردن راندمان چاه‌های نفت به آن‌ها گاز تزریق کنیم. در زندگی امروز، اکثر وسایل برقی است و آن‌هایی را هم که برقی نیست به راحتی می‌توان برقی کرد، از قبیل: چاه موتورها، اتوموبیل‌های برقی، ترن‌های برقی، بخاری‌های برقی و... با این کار از شر کلیه آلاینده‌ها ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی از قبیل CO و CO2 و... رها می‌شویم و هوای شهرها پاک می‌شود، همچنین هزینه‌های ناشی از انتقال سوخت و آلودگی ناشی از نشت سوخت، انفجار سوخت و... از زندگی رخت بر می‌بندد و در یک کلام بشر در زندگی پاک قدم می‌گذارد.

,

 

,

 

,

کاربردهای انرژی هسته‌ای در شاخه‌های مختلف علمی

,

بر خلاف آنچه بسیاری تصور می‌کنند استفاده از انرژی هسته‌ای محدود به تولید الکتریسیته نمی‌شود بلکه در زمینه‌های مختلف علمی کاربرد دارد از جمله در مباحث پزشکی، کشاورزی، شیمیایی، صنعتی، باستان شناسی و...

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

1) کاربرد انرژی هسته‌ای در پزشکی

,

در پزشکی شاخه‌ای به نام پزشکی هسته‌ای وجود دارد که از دانش هسته‌ای برای رادیوتراپی، سی‌تی‌اسکن و درمان بسیاری از بیماری‌های مغزی، قلبی، ریوی، استخوانی و حتی درمان سرطان‌ها بهره می‌جوید. بدین صورت که به کمک رآکتورهای آزمایشگاهی رادیوداروهای مختلفی تولید می‌شود، مانند: کبالت60، تالیوم201، گالیوم 67، کریپتون 81، ید 131، تکنسیوم 99 و... دسته‌ای از این رادیوداروها برای عکس‌برداری از نقاط مختلف بدن و برخی دیگر جهت درمان استفاده می‌شود. مثلاً ید 131 بهترین دارو برای درمان سرطان تیروئید است. تاکنون ما، سالانه 3 میلیون دلار هزینه می‌کردیم و از کشور بلژیک رادیودارو می‌خریدیم ولی هم اکنون به کمک رآکتور تحقیقاتی تهران این رادیوداروها در داخل ساخته می‌شوند و حتی بزودی بحث صادرات این داروها هم قابل طرح است. در هفته تعداد 1 هزار بیمار در ایران به کمک رادیوداروها مداوا می‌شوند.

,

 

,

2) کاربرد انرژی هسته‌ای در کشاورزی

,

در کشاورزی در بخش اصلاح نباتات و ایجاد جهش در گیاهان، کنترل حشرات، مبارزه با آفات گیاهی و افزایش عمر مواد غذایی کارکردهای متنوعی دارد. مثلاً نوعی گندم در طبس کشت می‌شده است که قد دانه‌های گندم کوتاه بوده است اما با اصلاح بذر این گندم به کمک تکنولوژی هسته ای70 درصد افزایش محصول در این گندم ایجاد شده است. در بحث آفات گیاهی و حشرات در گذشته ما از سموم استفاده می‌کردیم، در حالی که این کار منجر به آلودگی گیاه، آلودگی زمین، آلودگی دام و تخریب اکوسیستم می‌شد ولی با استفاده از روش پرتو دهی هسته‌ای می‌توان بدون آلوده کردن محیط زیست مبارزه با آفات را انجام داد. در افزایش عمر مواد غذایی، پس از فرآوری ماده غذایی و قبل از بسته‌بندی با پرتو دهی عوامل میکروبی، میکرو ارگانیسم‌ها و عواملی را که باعث خرابی ماده غذایی می‌شود از بین می‌برند و عمر ماده غذایی و ماندگاری آن افزایش می‌یابد این روش بر کنسرو کردن، پاستوریزه کردن و کلیه روش‌های قدیمی ترجیح دارد زیرا در روش پرتو دهی طعم، مزه و کلیه خواص ماده مغذی محفوظ می‌ماند. به عنوان مثال آمریکا در سال 2005 با استفاده از روش پرتو دهی مواد غذایی 300 میلیارد دلاردرآمد کسب کرد و 4 میلیون نفر اشتغال ایجاد کرد. اکنون پرتو دهی در 43 ماده غذایی از قبیل: گوشت، ماهی، ادویه، سیب زمینی، گوجه‌فرنگی، سبزیجات و... توسط 25 کشور انجام می‌شود که باعث حفظ مواد غذایی و جلوگیری از اسراف شده و ارز آوری بالایی در پی دارد.

,

 

,

 

,

3) کاربرد انرژی هسته ای در صنعت

,

در صنایع برای نشت‌یابی در لوله سازی، صنعت نفت و چک کردن محل‌های جوشکاری استفاده می‌شود. در سیستم‌های بسته مانند دیگ‌های صنعتی برای یافتن سطح مواد همچنین بررسی میزان خوردگی قطعات در موتور استفاده می‌شود. جهت ضد عفونی وسایل پزشکی و افزایش عمر آ‌ن‌ها نیز از پرتو دهی استفاده می‌گردد.

,

 

, , ,

---

, ,
, ,

 

, ,

2) امروزه هزینه برداشت اورانیوم از معادن فسفات و آب دریا 2 تا 6 برابر معادن معمولی است به همین دلیل درحال حاضر از این منابع برداشت نمی‌شود.

, ,

3) قرارداد ساخت این کارخانه با آرژانتین بسته شده بود ولی با فشارهای آمریکا لغو گردید و سرانجام دانشمندان جوان کشورمان موفق به تکمیل این کارخانه شدند.

, ,

4) از معدن ساغند سالانه 67 تن کیک زرد تولید می‌شود و تولید قچین(گچین) 24 تن می‌باشد. در دنیا اورانیوم بیشتر به صورت کیک زرد خرید و فروش می‌شود و قیمت آن امروزه کیلویی250 دلار است.

,

360 هزار تن سنگ معدن بعد از فرآوری تبدیل به 200 تن کیک ‌زرد خواهد شد و در نهایت 25 تن سوخت نیروگاه از آن تولید می‌شود.

,

اگر خواسته باشیم مصرف سالانه نیروگاه بوشهر را تأمین کنیم، باید معادل 235 تن کیک زرد در سال تولید نماییم که تولید فعلی ما تقریباً نصف این مقدار است و دو راه حل در پیش داریم:

,

اکتشاف معادن جدید یا خرید کیک زرد از خارج. ایران در هر دو زمینه فعال می‌باشد. مثلاً در سال 1982 ما 531 تن کیک زرد از آفریقای جنوبی خریده‌ایم و ....یا اکتشافات جدید تعداد معادن ایران را به 400 عدد رسانده است.(گزارش سازمان انرژی اتمی ایران در اسفندماه 1387)

, ,

5)

,

راه‌های دیگری هم برای تبدیل U3O8 به UF6 وجود دارد که ایران این مسیر را پسندیده و بصورت بومی در آورده است.

,

 

, ,

6) کیک زرد در مجتمع UCF اصفهان تبدیل به UF6 می شود. مساحت این مرکز 60 هکتار و زیر بنای آن 120 هزار متر مربع است ودر جنوب شرقی اصفهان قرار دارد.

,

قرارداد ساخت این مرکز با چین بسته شده بود که با فشارهای آمریکا لغو گردید و سرانجام با تلاش بیش از 500 محقق کشورمان در بهار 1383 به بهره برداری رسید. تنها 8 کشور در دنیا دارای این تکنولوژی می باشند.

,

یکی از مواد تولیدی در UCF اصفهان اکسید اورانیوم طبیعی می‌باشد. این ماده در نیروگاه‌های آب سنگین به عنوان سوخت مصرف می‌شود.

,

 

, ,

7) واحدهای بتنی این مجتمع در زیر زمین و در عمق 8 متری واقع‌ است که هر سالن مساحتی دو برابر زمین فوتبال است. کارخانه نطنز 3000 سانتریفیوژ دارد و در بهار 1387 کار نصب 6000 دستگاه جدید آغاز گردیده است. این کارخانه برای نصب 50000 سانتریفیوژ طراحی شده است.به گفته آقای آقازاده ایران قصد دارد سالی 10000 عدد سانتریفیوژ در این مجتمع نصب کند. آخرین گزارش آژانس بین المللی انرژی اتمی در اسفندماه 1387 نشان می‌دهد که در نطنز 3976 سانتریفیوژ در حال کار و 1478 عدد آماده تست نهایی و 492 عدد در حال نصب می‌باشد. موادغنی ذخیره شده در این مجموعه هم به 1010 کیلوگرم رسیده است.

, ,

8) پودر UO2 غنی شده سطح پایین، با فشار تبدیل به سرامیک شده و سپس تراش داده می‌شوند و به یک اندازه و شکل در می‌آیند. (قرص‌هایی با عرض 8/0 و طول 1 سانتی‌متر) دانه‌ها به شکل لوله‌های بلند توخالی چیده می‌شوند که میله سوختی نام دارند و با فلز زیرکونیوم پوشش داده می‌شوند. برای نیروگاه بوشهر 312 میله سوختی با طول 5/4 متر و عرض 23 سانتی‌متر مورد نیاز است. در مجموع بوشهر 180 مجتمع سوخت دارد که 17 عدد آن رزرو است.

,

 

, ,

9) کارخانه تولید زیرکونیم در جنوب شرقی اصفهان قرار دارد. و سالانه 10 تن آلیاژ زیرکونیم تولید می‌کند. مساحت این مجتمع 56 هکتار و زیربنای آن 60 هزار متر مربع است. یکی از محصولات فرعی و مهم این کارخانه شمش منیزیم است.

, ,

10) ایران تجارب آزمایشگاهی را در این باره در سال 1988 تا 1993 در مرکز هسته‌ای تهران انجام داده است و پلوتونیم استخراجی(حدود 100 میلی‌گرم) را در آزمایشگاه جابرابن‌حیان انبار نموده است. دستکش‌ها هم بعد از رفع آلودگی در این مرکز برای تولید ید بکار رفته است. ایران تجاربی نیز در سال‌های 1995 تا 1998 داشته است که این فعالیت‌ها توسط آژانس تأیید شده است.

,

تمام تلاش کشورهای غربی این است که ایران را متهم به عمل‌آوری مجدد نمایند زیرا نتیجه این فرآیند تولید پلوتونیوم است که در ساخت بمب هسته‌ای کاربرد دارد. در حالی که این کشورها آزادانه این عمل را انجام می‌دهند و موارد استخراج شده را دوباره به عنوان سوخت مصرف می‌کنند . آخرین کشوری که به این فرآیند صنعتی دست یافته است، ژاپن می‌باشد که سال 1386 این توانایی را رسماً به آژانس اعلام نمود. (ژاپن امروزه 53 نیروگاه برق هسته‌ای دارد که 40 سال برای ایجاد آن‌ها تلاش کرده است.) تذکر: معادن اورانیم فعلی دنیا برای مصرف 70 سال ساکنین زمین کافی است ولی با فرآوری مجدد می‌توان تا 5میلیون سال با آسودگی از این منابع استفاده کرد.

,

 

, ,

10) در سال 1974 قرار بود یک شرکت آلمانی دو رآکتور آب سبک تحت فشار 1300 مگاواتی در بوشهر بسازد که با شروع انقلاب اسلامی ایران از همکاری صرف‌نظر کرد. در دوران جنگ تحمیلی، عراق این نیروگاه را بمباران کرد. در سال 1995 روسیه قرارداد ساخت یک رآکتور مدل 1000 –VVER را امضا کرد که تا سال 2005 نصب آن طول کشید. درحال حاضر این نیروگاه در مرحله پیش‌راه اندازی است. در این مرحله بجای سوخت مجتمع‌هایی از جنس سرب درون رآکتور می‌گذارند تا تست نهایی را انجام دهند. این مرحله عموما 40 روز طول می‌کشد و پس از آن تا راه‌اندازی کامل نیروگاه 3 تا 5 ماه وقت لازم است. نیروگاه بوشهر محصول مشترک سه کشور است. 24 درصد آن آلمانی، 36 درصد آن ایرانی و 40 درصد آن روسی است.

, ,

12) هیدروژن 3 ایزوتوپ دارد H11، H21 و H31 در آب‌سنگین هیدروژن از نوع H21 است.

, ,

13) ایران در نظر دارد برای40– IR، 9 سلول داغ بسازد: 4 سلول برای تولید ایزوتوپ رادیویی، 2 سلول برای تولید کبالت 60 و ایریدیوم، 3 سلول برای مدیریت ضایعات. با راه‌اندازی این رآکتور ایران در تولید رادیوداروها به مرز صنعتی خواهد رسید.

, ,

14) این رآکتور سالانه10 تن اورانیوم طبیعی به صورت UO2 به عنوان سوخت مصرف می‌کند و برای راه اندازی نیازمند 80 تا 90 تن آب سنگین است.

,

کارخانه آب سنگین اراک در نیمه دهه 1990 با همکاری روس‌ها طرح ریزی شده است و از سال 2004 با تولید سالانه 8 تن آب سنگین شروع به کار نموده است. ایران فاز دوم این کارخانه را شروع کرده است.

,

 

, ,

15) تنها مشکل این نوع نیروگاه‌ها تهیه سدیم مایع است که به عنوان خنک کننده از آن استفاده می‌شود.

,

 

, ,

 

, , ,

 

, ]

• برچسب ها
• #انرژی هسته ای
• #سوخت هسته ای
• #انرژی