انرژی هسته ای یکی از پیچیده‌ترین و قدرتمندترین منابع انرژی در جهان محسوب می‌شود که باوجود کاربردهای گسترده‌اش، هنوز برای بسیاری از ما ناشناخته مانده است. اما نگران نباشید! در این مطلب از دیجیاتو، قرار است با زبانی ساده و قابل‌فهم به شما بگوییم انرژی هسته ای چیست، چگونه تولید می‌شود و چه کاربردهایی در زندگی روزمره ما دارد. تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.
انرژی هسته ای چیست؟
انرژی هسته‌ای نوعی انرژی کم‌کربن است که از آزاد شدن انرژی نهفته در هسته اتم‌ها به دست می‌آید. هسته اتم‌ها از پروتون‌ها و نوترون‌ها تشکیل شده است که به وسیله نیروهای هسته‌ای قوی کنار هم نگه داشته شده‌اند. شدت این نیرو بسیار زیاد است.
اگر بتوانیم به طریقی پروتون‌ها و نوترون‌های هسته اتم را از هم جدا کنیم یا آنها را با هم ادغام کرده و هسته جدیدی بسازیم، انرژی عظیمی آزاد می‌شود که همان انرژی هسته‌ای است. ۲ روش برای دستیابی به انرژی هسته‌ای وجود دارد: ۱) شکافت هسته‌ای و ۲) همجوشی یا گداخت هسته‌ای.
تفاوت شکافت و همجوشی
شکافت
انرژی هسته ای که امروزه در نیروگاه‌های هسته‌ای برای تولید الکتریسیته استفاده می‌شود، از شکافت هسته‌ای به دست می‌آید. در این فرایند، هسته اتم‌های سنگین مانند اورانیوم یا پلوتونیوم با برخورد یک نوترون شکافته می‌شوند و انرژی زیادی آزاد می‌شود. این انرژی به گرما تبدیل شده که برای تولید بخار و چرخاندن توربین و درنهایت تولید برق استفاده می‌شود.
همجوشی
فرایندی است که در خورشید و ستارگان رخ می‌دهد. در این فرایند، هسته‌های سبک مانند هیدروژن در دمای و فشار بسیار بالا با هم ترکیب شده و هسته‌ای سنگین‌تر مانند هلیوم تشکیل می‌دهند. این فرایند انرژی بسیار بیشتری نسبت به شکافت آزاد می‌کند اما کنترل آن در زمین بسیار چالش‌برانگیز است.
ازاین‌رو، در ادامه این مقاله منظور ما از انرژی هسته‌ای انرژی تولیدشده از فرایند شکافت است.
انرژی هسته ای چگونه تولید می‌شود؟
برای توضیح، بیایید اول ساختار هسته اتم را بررسی کنیم. هسته اتم‌ها چگونه تعداد زیادی پروتون را در خود نگه می‌دارد؟
ساختار هسته اتم به زبان ساده
گفتیم هسته اتم‌ها از پروتون‌ها و نوترون‌ها تشکیل شده است. می‌دانیم هر پروتون بار الکتریکی مثبت دارد و نوترون نیز خنثی است؛ بنابراین هسته اتم درمجموع بار الکتریکی مثبت دارد. ازآنجاکه بارهای هم‌نام همدیگر را دفع می‌کنند، پروتون‌های درون هسته نیز باید یکدیگر را دفع کنند اما سؤال اینجاست: چطور هسته اتم می‌تواند پروتون‌ها را در کنار هم نگه دارد؟
پاسخ کوتاه این است که این مسئله به نیروهای زیراتمی مربوط می‌شود. پروتون‌ها و نوترون‌ها خود از ذرات زیراتمی به نام کوارک‌ها تشکیل شده‌اند. بین کوارک‌ها نیرویی به نام نیروی هسته‌ای قوی وجود دارد که پروتون‌ها و نوترون‌ها را در کنار هم نگه می‌دارد و از تجزیه هسته جلوگیری می‌کند.
این نیرو بسیار قوی‌تر از نیروی دافعه الکتریکی میان پروتون‌هاست؛ بنابراین پروتون‌ها و نوترون‌ها می‌توانند درون هسته در کنار هم قرار بگیرند.
حالا که مفهوم نیروهای قوی هسته‌ای و ساختار هسته را توضیح دادیم، می‌توانیم سراغ توضیح شکافت هسته‌ای برویم.
شکافت هسته‌ای و تولید انرژی
در شکافت هسته‌ای، نیروی قوی که پروتون‌ها و نوترون‌ها را در کنار هم نگه داشته، شکسته می‌شود و انرژی عظیمی آزاد می‌شود. در شکافت، ابتدا یک نوترون با سرعت به هسته سنگینی مانند اورانیوم-۲۳۵ برخورد می‌کند، هسته ناپایدار می‌شود و به ۲ هسته کوچک‌تر تقسیم می‌شود.
با شکافت هسته، بخشی از انرژی پیوندی هسته آزاد می‌شود و همراه آن نوترون‌هایی از هسته آزاد می‌شوند. این نوترون‌ها می‌توانند به هسته‌های دیگر برخورد کرده و شکافت‌های دیگری ایجاد کنند؛ به این پدیده واکنش زنجیره‌ای می‌گویند.
در واپاشی هسته‌ای، ذراتی مثل آلفا، بتا و پرتوهای گاما نیز تولید می‌شوند که به واکنش زنجیره‌ای کمک می‌کنند. طی فرایند زنجیره‌ای شکافت در کسری از ثانیه، انرژی زیادی به‌صورت گرما آزاد می‌شود. در نیروگاه‌های هسته‌ای از این گرما برای تولید بخار استفاده می‌شود. بخار آب تولیدشده توربین‌ها را می‌چرخاند و درنهایت برق تولید می‌شود.
مقدار انرژی که طی شکافت هسته‌ای آزاد می‌شود، بسیار بیشتر از مقدار انرژی است که از سوخت‌های فسیلی مانند زغال‌سنگ یا نفت به دست می‌آید؛ برای مثال، شکافت یک گرم اورانیوم می‌تواند انرژی معادل سوختن چندین تُن زغال‌سنگ را تولید کند.
واکنش شکافت هسته‌ای تا ابد ادامه می‌یابد؟ چطور واکنش زنجیره‌ای متوقف می‌شود؟
اگر واکنش شکافت در طبیعت رخ دهد، کاری از دست انسان ساخته نیست اما در نیروگاه‌های هسته‌ای، واکنش شکافت را در رآکتورها کنترل می‌کنند. برای کنترل واکنش زنجیره‌ای و جلوگیری از گسترش بی‌رویه آن، در نیروگاه‌ها از میله‌های کنترل استفاده می‌شود. این میله‌ها از عناصری مانند کادمیوم یا بور ساخته شده‌اند که می‌توانند نوترون‌ها را جذب کنند و مانع از ادامه بی‌رویه واکنش زنجیره‌ای شوند.
با کنترل تعداد نوترون‌های آزاد، مقدار انرژی تولیدشده در رآکتور هسته‌ای نیز تنظیم می‌شود. در شرایط اضطراری، با واردکردن کامل میله‌های کنترل به داخل رآکتور، تقریباً تمام نوترون‌ها جذب می‌شوند و واکنش زنجیره‌ای متوقف می‌شود. این فرایند با عنوان خاموشی رآکتور (Reactor Shutdown) شناخته می‌شود.
نیروگاه هسته‌ای چگونه کار می‌کند؟
در نیروگاه‌های هسته‌ای، واکنش‌های زنجیره‌ای در رآکتورهای هسته‌ای کنترل می‌شود. در این رآکتورها معمولاً اورانیوم ۲۳۵ به‌عنوان سوخت استفاده می‌شود. هر واکنش سبب آزاد شدن انرژی زیادی می‌شود؛ بنابراین رآکتورها باید طی واکنش خنک شوند. معمولاً از آب برای خنک‌کردن رآکتورها استفاده می‌شود. (در برخی رآکتورها ممکن است از فلز مایع یا نمک مذاب استفاده شود.)
انرژی هسته ای آزادشده از شکافت صرف گرم‌کردن آب (خنک‌کننده رآکتور) می‌شود. آب داغ‌شده بخار تولید می‌کند. این بخار به‌سمت توربین‌ها هدایت می‌شود. بخار با فشار بالا توربین‌ها را می‌چرخاند؛ درنتیجه یک ژنراتور الکتریکی را فعال می‌کند و برق تولید می‌شود. این برق به شبکه توزیع ارسال می‌شود تا به منازل و صنایع منتقل شود.
غنی‌سازی اورانیوم؛ سوخت رآکتورهای هسته‌ای
اورانیوم عنصری فلزی است که سراسر جهان در برخی سنگ‌ها یافت می‌شود. این عنصر ۲ ایزوتوپ اصلی دارد: اورانیوم-۲۳۸ و اورانیوم-۲۳۵.
اورانیوم-۲۳۸ که بخش اعظم اورانیوم طبیعی را تشکیل می‌دهد (حدود ۹۹.۳ درصد)، نمی‌تواند به‌راحتی واکنش زنجیره‌ای شکافت را تولید کند اما اورانیوم-۲۳۵ که فقط حدود ۰.۷ درصد اورانیوم طبیعی را تشکیل می‌دهد، می‌تواند برای تولید انرژی از طریق شکافت هسته‌ای استفاده شود.
برای افزایش احتمال وقوع شکافت، لازم است مقدار اورانیوم-۲۳۵ در اورانیوم طبیعی از طریق فرایندی به نام غنی‌سازی اورانیوم افزایش یابد. در نیروگاه‌های هسته‌ای، اورانیوم معمولاً به سطح غنی‌سازی ۳ تا ۵ درصد اورانیوم-۲۳۵ می‌رسد؛ این مقدار برای استفاده به‌عنوان سوخت هسته‌ای مناسب است. پس از غنی‌سازی، اورانیوم می‌تواند به مدت سه تا پنج سال به‌طور مؤثری به‌عنوان سوخت در رآکتورها استفاده شود.
پس از این مدت، سوخت هسته‌ای کارایی خود را از دست می‌دهد و به سوخت مصرف‌شده تبدیل می‌شود. این سوخت می‌تواند از طریق فرایندهای بازیافت به انواع سوخت‌های دیگر، مانند پلوتونیوم، تبدیل شود و در برخی نیروگاه‌های هسته‌ای دوباره استفاده می‌شود.
استخراج اورانیوم
اورانیوم به‌طور طبیعی در بسیاری از نقاط جهان یافت می‌شود اما بیشترین تولیدات جهانی آن از ۶ کشور اصلی تأمین می‌شود: قزاقستان، کانادا، نامیبیا، استرالیا، نیجر و روسیه. این کشورها درمجموع بیش از ۸۵ درصد از تولید اورانیوم جهان را به خود اختصاص می‌دهند.
قزاقستان بزرگ‌ترین تولیدکننده اورانیوم در جهان است و حدود ۴۳ درصد از کل تولید جهانی سال ۲۰۲۲ به این کشور تعلق دارد. کانادا و نامیبیا نیز در رتبه‌های بعدی قرار دارند و به‌ترتیب ۱۵ و ۱۱ درصد از تولید جهانی را تأمین می‌کنند.
اورانیوم به ۲ روش از معادن استخراج می‌شود:
استخراج معمولی: در این روش، سنگ معدن اورانیوم از زمین خارج و پدر یک آسیاب خرد می‌شود. به سنگ‌های خردشده آب اضافه می‌شود تا دوغابی از ذرات ریز سنگ به دست بیاید. سپس این دوغاب با استفاده از سولفوریک اسید یا محلولی قلیایی شسته می‌شود تا اورانیوم در محلول حل شود.
شستشوی درجا: در این روش، آب با اکسیژن یا محلولی قلیایی یا اسیدی داخل سنگ معدن اورانیوم به گردش درمی‌آید و اورانیوم را حل می‌کند. محلول اورانیوم سپس به سطح پمپ می‌شود و نیازی به استخراج فیزیکی سنگ از زمین نیست. درحال‌حاضر، در بیش از نیمی از نیروگاه‌های هسته‌ای از این روش برای استخراج اورانیوم استفاده می‌کنند.
فرآوری و تولید کیک زرد
درنهایت محلول اورانیوم استخراج‌شده فیلتر و خشک می‌شود تا به اکسید اورانیوم (U3O8) تبدیل شود؛ به آن اورانیا یا کیک زرد می‌گویند. برای استفاده از کیک زرد در رآکتورهای هسته‌ای، این ماده باید ابتدا از حالت جامد به حالت گازی تبدیل شود.
طی فرایندی که تبدیل (Conversion) نام دارد، کیک زرد به هگزا فلوراید اورانیوم (UF₆) تبدیل می‌شود. درنهایت گاز هگزا فلوراید اورانیوم به سانتریفیوژها (گریزانه‌ها) فرستاده می‌شود تا ایزوتوپ‌های اورانیوم از هم جدا شوند و اورانیوم-۲۳۵ برای فرایند غنی‌سازی آماده شود.
انرژی هسته ای چه کاربردهایی دارد؟
انرژی هسته‌ای کاربردهای گسترده‌ای در حوزه‌های مختلف دارد. از تولید برق پاک و پایدار با کمترین انتشار کربن گرفته تا استفاده‌های پزشکی در تشخیص و درمان بیماری‌ها، این فناوری نقش حیاتی ایفا می‌کند. در ادامه این کاربردها را با جزئیات بیشتری توضیح می‌دهیم.
تولید برق
یکی از شناخته‌شده‌ترین کاربردهای انرژی هسته‌ای، تولید برق در نیروگاه‌های هسته‌ای است که با انتشار حداقل گازهای گلخانه‌ای، به کاهش تغییرات آب‌وهوایی کمک می‌کند. درحال‌حاضر حدود ۱۰ درصد برق جهان از این طریق تأمین می‌شود.
به‌تازگی، شرکت‌های بزرگ تکنولوژی مانند انویدیا و مایکروسافت نیز به‌صورت فزاینده‌ای به انرژی هسته‌ای روی آورده‌اند تا برق موردنیاز مراکز داده خود را تأمین کنند.
«جنسن هوانگ»، مدیرعامل انویدیا، معتقد است انرژی هسته‌ای می‌تواند گزینه مناسبی برای تأمین انرژی این شرکت باشد. به‌طور مشابه، مایکروسافت نیز قراردادی با شرکت Constellation Energy امضا کرده و به‌دنبال خرید نیروگاه هسته‌ای برای تأمین برق هوش مصنوعی خود است.
استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق به‌طور گسترده بین شرکت‌های بزرگ فناوری ترند شده است؛ چراکه این شرکت‌ها به‌دنبال توسعه مراکز داده خود برای پشتیبانی از ابتکارات هوش مصنوعی هستند و می‌خواهند با استفاده از منابع پایدارتر و کم‌ضرر برق موردنیاز این فناوری را تأمین کنند.
انرژی هسته‌ای در علوم پزشکی
انرژی هسته‌ای نقشی حیاتی در پزشکی، به‌ویژه در تشخیص و درمان بیماری‌ها، دارد. ایزوتوپ‌های رادیواکتیو برای تصویربرداری از ارگان‌ها و بررسی عملکرد بدن استفاده می‌شوند. همچنین پرتودرمانی یکی از روش‌های اصلی درمان سرطان است. در این روش، از پرتوهای رادیواکتیو برای ازبین‌بردن سلول‌های سرطانی استفاده می‌شود.
انرژی هسته ای در داروسازی
ایزوتوپ‌های رادیواکتیو برای تولید داروهایی استفاده می‌شوند که به تشخیص و درمان بیماری‌های مختلف کمک می‌کنند؛ برای مثال، ید-۱۳۱ برای درمان بیماری‌های تیروئیدی به کار می‌رود. این روش درمانی که رادیویدایندرمانی شناخته می‌شود، به‌طور مؤثری سلول‌های تیروئید را هدف قرار می‌دهد و به کاهش علائم بیماری کمک می‌کند.
کاربردهای انرژی هسته‌ای در کشاورزی و صنایع غذایی
یکی از اصلی‌ترین کاربردهای انرژی هسته‌ای استفاده از تابش‌های رادیواکتیو برای بهبود فرایندهای نگهداری و انبارداری مواد غذایی است. این تابش‌ها می‌توانند به کاهش میکروارگانیسم‌ها و آفات موجود در محصولات کمک کنند و درنتیجه عمر مفید آنها را افزایش دهند. این روش‌ها نه‌فقط به افزایش تولید محصولات کشاورزی کمک می‌کنند، بلکه به حفظ محیطزیست و کاهش استفاده از سموم شیمیایی نیز منجر می‌شوند.
در کشاورزی همچنین از مواد رادیواکتیو برای بررسی و بهینه‌سازی فرایندهای رشد گیاهان و مدیریت منابع آب استفاده می‌شود؛ برای مثال، با استفاده از تکنیک‌های ردیابی ایزوتوپی، کشاورزان می‌توانند نیازهای آب و مواد مغذی گیاهان را دقیق‌تر شناسایی و مصرف منابع را بهینه‌سازی کنند.
کاربردهای صنعتی
در صنایع مختلف، از انرژی هسته‌ای برای اندازه‌گیری ضخامت مواد، بررسی عیوب در ساختارهای فلزی و کنترل کیفیت محصولات استفاده می‌شود؛ برای مثال، در صنایع خودروسازی و هوافضا، از رادیوگرافی صنعتی برای شناسایی ترک‌ها و نقص‌های داخلی در قطعات استفاده می‌شود.
کاربردهای نظامی
برخی زیردریایی‌ها و ناوهای نظامی از رآکتورهای هسته‌ای به‌جای منبع قدرت استفاده می‌کنند. این رآکتورها می‌توانند مدتی طولانی بدون نیاز به سوخت‌گیری مجدد انرژی لازم برای فعالیت زیردریایی‌ها و ناوها را فراهم کنند.
تسلیحات هسته‌ای
تسلیحات هسته‌ای با استفاده از اورانیوم یا پلوتونیوم به‌عنوان سوخت، انرژی عظیمی آزاد می‌کنند که می‌تواند ویرانی‌های گسترده‌ای به‌بار آورد. در طول تاریخ، تنها دو بار از بمب هسته‌ای استفاده شده است. تنها موارد استفاده از این بمب در طول جنگ جهانی دوم و فاجعه‌های هیروشیما و ناگازاکی بوده است.
درحال‌حاضر توسعه سلاح‌های هسته‌ای همچنان امتیاز نظامی بالقوه برای کشورها محسوب می‌شوند اما طبق پیمان منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای (NPT)، کشورها نمی‌توانند از این سلاح‌ها استفاده یا به کشورهای دیگر در دستیابی به آنها کمک کنند. همچنین براساس این پیمان، کشورها باید به‌تدریج ذخیره سلاح‌های هسته‌ای خود را با هدف نهایی خلع سلاح کامل کاهش دهند.
پسماند هسته‌ای؛ تهدید جدی برای محیطزیست
پسماند هسته‌ای از بزرگ‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی مرتبط با استفاده از انرژی هسته‌ای است. این پسماندها شامل مواد رادیواکتیوی هستند که از فرایندهای تولید انرژی در نیروگاه‌های هسته‌ای یا از کاربردهای صنعتی و پزشکی ایجاد می‌شوند.
مشکل اصلی پسماندهای هسته‌ای ماندگاری بالای آن‌هاست؛ برخی از این مواد می‌توانند برای هزاران سال باقی بمانند و به محیطزیست و سلامت انسان‌ها آسیب برسانند. یکی از تهدیدات پسماند هسته‌ای این است که درصورت نشت به خاک، آب‌های زیرزمینی و منابع آب آشامیدنی، می‌تواند اکوسیستم‌ها را آلوده کند و درنهایت وارد زنجیره غذایی شود.
اگر پسماند هسته‌ای به‌درستی مدیریت نشود، به تهدیدی جدی برای آینده زمین و نسل‌های آینده تبدیل می‌شود. مدیریت صحیح پسماندهای هسته‌ای شامل ذخیره‌سازی ایمن و دفن در مکان‌های مخصوص با استانداردهای بالا برای جلوگیری از نشت و آلودگی است.
هنوز راه‌حل کاملاً ایمنی برای مدیریت طولانی‌مدت این پسماندها وجود ندارد و نگرانی‌های زیادی درباره اثرات احتمالی آنها طی زمان بر محیطزیست و جوامع انسانی مطرح است.
تاریخچه تولید انرژی هسته‌ای
سال ۱۹۳۸، دانشمندان آلمانی، «اتو هان» و «فریتس اشتراسمان»، با بمباران اورانیوم با نوترون پدیده شکافت هسته‌ای را کشف کردند. این کشف سرآغازی برای توسعه فناوری هسته‌ای شد.
سال ۱۹۴۲، اولین رآکتور هسته‌ای در آمریکا ساخته شد و طی جنگ جهانی دوم، انرژی هسته‌ای به‌صورت عمده در پروژه منهتن که به ساخت اولین بمب‌های هسته‌ای منجر شد، استفاده شد.
با پایان جنگ، استفاده صلح‌آمیز از انرژی هسته‌ای مورد توجه قرار گرفت. در دهه ۱۹۵۰، اولین آزمایش موفقیت‌آمیز تولید برق از انرژی هسته‌ای در رآکتور EBR-I در ایالت آیداهو، ایالات متحده انجام شد.
این دستاورد آغازکننده استفاده عملی از انرژی هسته‌ای برای تولید الکتریسیته بود. اولین نیروگاه تجاری هسته‌ای جهان به نام «نیروگاه کالدر هال» سال ۱۹۵۶ در انگلستان راه‌اندازی شد.
توسعه نیروگاه‌ها
از آن زمان به بعد، نیروگاه‌های هسته‌ای در بسیاری از کشورها توسعه یافتند. تعداد نیروگاه‌های هسته‌ای در سراسر جهان افزایش یافت و این فناوری به یکی از منابع مهم تولید برق تبدیل شد.
انرژی هسته‌ای به‌دلیل کم کربن بودن، منبع مهمی برای مقابله با تغییرات اقلیمی مطرح شد اما حوادثی مانند چرنوبیل (۱۹۸۶) و فوکوشیما (۲۰۱۱)، نگرانی‌هایی را درمورد ایمنی نیروگاه‌های هسته‌ای به وجود آورد.
امروزه، انرژی هسته‌ای با چالش‌های مختلفی ازجمله تولید زباله‌های هسته‌ای، مسائل ایمنی و هزینه‌های بالای ساخت نیروگاه‌ها روبه‌روست اما بسیاری از کشورها همچنان به توسعه فناوری هسته‌ای ادامه می‌دهند و به‌دنبال راه‌حل‌هایی برای رفع این چالش‌ها هستند. یکی از مهم‌ترین اهداف در این زمینه، توسعه نسل جدیدی از رآکتورهای هسته‌ای است که ایمن‌تر و کارآمدتر باشند.
تحقیقات گسترده‌ای در زمینه همجوشی هسته‌ای در جریان است که می‌تواند در آینده منبع انرژی تقریباً نامحدود و پاک شناخته شود. ازجمله این تحقیقات افتتاح اولین نیروگاه همجوشی هسته‌ای جهان تا سال ۲۰۲۸ است که «سم آلتمن»، مدیرعامل OpenAI، قصد دارد آن را اجرایی کند.
انرژی هسته‌ای در ایران
استفاده از انرژی هسته‌ای در ایران از دهه ۱۹۵۰ میلادی و در چارچوب برنامه «اتم برای صلح» با کمک ایالات متحده آغاز شد. ایران تلاش کرد از انرژی هسته‌ای برای تولید برق و اهداف صلح‌آمیز دیگر مانند کاربردهای پزشکی و صنعتی استفاده کند.
برنامه هسته‌ای ایران به‌ویژه از اوایل دهه ۲۰۰۰، تنش‌های بین‌المللی به وجود آورد. غرب، به‌ویژه ایالات متحده و اتحادیه اروپا، نگرانی‌هایی درباره احتمال انحراف این برنامه به‌سمت ساخت سلاح‌های هسته‌ای داشتند. این مسئله باعث شد تحریم‌های شدیدی علیه ایران اعمال شود.
سال ۲۰۱۵، ایران و ۶ قدرت جهانی (ایالات متحده، بریتانیا، فرانسه، روسیه، چین و آلمان) به توافق «برجام» دست یافتند. براساس این توافق، ایران پذیرفت تا بخش‌هایی از برنامه هسته‌ای خود را محدود کند؛ درعوض تحریم‌های اقتصادی لغو شد.
سال ۲۰۱۸، آمریکا از برجام خارج شد و تحریم‌ها را مجدداً اعمال کرد. ایران نیز به‌مرور برخی محدودیت‌ها در غنی‌سازی اورانیوم، ذخایر اورانیوم غنی‌شده و میزان استفاده از سانتریفیوژها را کنار گذاشت.
انرژی هسته‌ای در ایران امروزه به‌عنوان منبع مهم تولید برق و سوخت هسته‌ای مطرح است اما همچنان در مرکز توجهات و مذاکرات بین‌المللی قرار دارد.
مهم‌ترین تأسیسات هسته‌ای ایران شامل تأسیسات غنی‌سازی نطنز، فردو، رآکتور تحقیقاتی تهران و نیروگاه بوشهر می‌شود. نیروگاه بوشهر مهم‌ترین نیروگاه هسته‌ای ایران است که سال ۲۰۱۱ به بهره‌برداری رسید و بخشی از برق کشور را تأمین می‌کند. این نیروگاه ظرفیت تولید حدود ۱۰۰۰ مگاوات برق را دارد و هدف آن کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی است.
جمع‌بندی
در این مقاله، درمورد انرژی هسته ای و کاربردهای آن صحبت کردیم. ابتدا، به زبان ساده، فرایند شکافت هسته‌ای را توضیح دادیم و در ادامه، به نحوه تولید انرژی هسته‌ای در نیروگاه‌ها پرداختیم. از پسماند هسته‌ای صحبت کردیم و در انتها، مروری بر تاریخچه کشف انرژی هسته ای داشتیم.
سؤالات متداول
چرخه سوخت هسته‌ای فرایندی صنعتی است که شامل مراحل مختلفی برای تولید برق از اورانیوم در رآکتورهای انرژی هسته‌ای می‌شود. این چرخه با استخراج اورانیوم شروع می‌شود و با دفع زباله‌های هسته‌ای به پایان می‌رسد.
انرژی هسته‌ای منبعی تجدیدناپذیر شناخته می‌شود؛ زیرا برای تولید آن از سوخت‌های محدودی مانند اورانیوم و پلوتونیوم استفاده می‌شود که در طبیعت به مقدار مشخصی وجود دارند و پس از مصرف، تجدیدپذیر نیستند.
به‌دلیل انتشار کم گازهای گلخانه‌ای طی تولید برق، این انرژی منبع کم‌کربن شناخته می‌شود و نقش مهمی در کاهش تغییرات اقلیمی دارد.
بمب هسته‌ای با شکافت هسته اتم‌های سنگین مانند اورانیوم یا پلوتونیوم انرژی تولید می‌کند. در مقابل، بمب هیدروژنی با همجوشی هسته اتم‌های سبک مانند دوتریوم و تریتیوم انرژی تولید می‌کند. این واکنش نیاز به دمای بسیار بالا دارد که با استفاده از انفجار اولیه یک بمب هسته‌ای کوچک تأمین می‌شود. به‌طورکلی، بمب‌های هیدروژنی قدرت تخریبی بسیار بیشتری نسبت به بمب‌های هسته‌ای دارند و می‌توانند هزاران برابر قوی‌تر باشند.
