‏انرژی هسته ای

نیروگاه هسته ای چیست و بر چه اساسی كار می كند؟ مزایا و معایب نیروگاه هسته‌ای چیست؟

آیا انرژی هسته ای بر محیط زیست اثری دارد؟

برای درك مطالب بیشتر در این زمینه به مطالب زیر توجه كنید.

دیدگاه تاریخی و گسترش:

در سال 1942، انریكو فرمی، دانشمند ایتالیایی، نشان داد كه چگونه می توان از هستهاورانیوم ، گرما تولید نمود.

وی ساختمانی را در زیر زمین فوتبال دانشگاه شیكاگو ساخت و در آنجا آزمایش هایی در رابطه با این نظریه انجام داد.البته مبنای تئوری شكاف هسته در سال 1938 توسط دو دانشمند آلمانی به نام های هان و استراسمن كشف گردیده بود. طبق نظر این دو دانشمند اگر نوترون به هسته اتم های سنگین مثل اورانیوم برخورد كند، آن هسته شكافته شده و انرژی زیادی آزاد می كند، البته در این عمل نوترون های جدیدی نیز آزاد می شوند.

در سال 1954 اولین نیروگاه هسته ای در روسیه ساخته شد و با توان 5MW برق تولید نمود. پس از آن در سال های 1956 در انگلستان و در سال 1957 در آمریكا نیروگاه هسته‌ای ساخته شدند.

طرز استفاده ازانرژی هسته ای:

در نیروگاه هسته ای، گرمای حاصل از واكنشهای هسته ای باعث بخار شدن آب می‌شود و بخار آب باعث به حركت در آمدن توربین ها می شود. توربین ها  مولدهای برق را به حركت در می آورند. حاصل این زنجیره از تبدیل های انرژی تولید برق می‌باشد.

اورانیوم به صورت سنگ معدن استخراج شده سپس خرد می شود و بوسیله مواد شیمیایی از مواد ناخالصی جدا می شود. حاصل این فرایند اكسید اورانیوم (زرد رنگ)  می باشد، كه به مقدار وسیع در ساخت شیشه های رنگی و ظروف سفالی به كار می رود.

البته در این مرحله اورانیوم  60% الی 80% خالص شده است.

اما برای یك نیروگاه بایستی اورانیوم به مقدار 3/99% خالص شده و فقط شامل اورانیوم 238 باشد. (بعداً در شیمی با اورانیوم 238 آشنا می شوید.)

حاصل این فرایند اورانیوم غنی شده می باشد.

برای كنترل انرژی هسته ای تمهیداتی اندیشیده می شود. برای كم و زیاد كردن واكنش هسته‌ای، مقدار اورانیوم شركت یافته در واكنش هسته ای را زیاد یا كم می نمایند و این كار به سادگی توسط وارد كردن یا خارج نمودن میله های اورانیوم از راكتور صورت می گیرد.

همان طور كه متوجه شدید فعل و انفعال هسته ای به صورت زنجیره ای روی می‌دهد. البته این فعل و انفعال بایستی تحت كنترل باشد. بدیهی است عدم كنترل این فرایند باعث انفجار هسته ای (مثل یك بمب اتمی) خواهد شد.

شكل زیر نواحی كه اورانیوم كشف شده است را نشان می دهد. در ایران (استان یزد) معادل اورانیوم وجود دارد. البته سنگ مدل اورانیوم حاوی مقدار بسیار كمی اورانیوم 238 می‌باشد و بایستی طیفرایند غنی سازی، خالص شوند.

مشخصات یك نیروگاه با سوخت هسته ای:

اطلاعات زیر مربوط به یک نیروگاه هسته ای می‏باشد.

سیستم خنك كننده	آب
میران مصرف آب	1870 كیلوگرم در ثانیه
توان خروجی نیروگاه	3411 مگاوات
ارتفاع  مخازن فشار	5/13 متر
قطر مخازن فشار	3/4 متر
تعداد ژنراتور	2
سرعت چرخش توربین	3000 دور در دقیقه
توان الكتریكی خروجی	1155 مگا وات

با کلیک در اینجا به فیلم توجه کنید. در این فیلم نمایی از یک نیروگاه هسته ای را مشاهده میکنید.

مزایا

نیروگاه هسته ای تمیز هستند و باعث خرابی كمتری در محیط زیست (نسبت به نیروگاه های نفتی و گازی) می شوند. نیروگاه هسته ای اثر گلخانه ای ندارند و باعث باران اسیدی نمی شوند.

مساحت نیروگاه هسته ای در مقایسه با نیروگاه هایی مثل ذغال سنگ بسیار كمتر می باشد.

استفاده از نیروگاه هسته ای مانع از بین رفتن سوخت فسیلی می شود.

مقدار كمی سوخت قادر است مقدار قابل توجهی انرژی تولید كند.

مضرات

باقی مانده سوخت هسته ای (زباله هسته ای) برای هزاران سال باقی می ماند. نیروگاههایی كه به پایان عمر خود می رسند بایستی بدقت مورد حفاظت قرار گیرند.

كودكانی كه در نزدیكی نیروگاه هسته ای هستند، به مقدار زیادی در معرض خطر سرطان می‌باشند.

تاسیس نیروگاه هسته ای بسیار گران و پر هزینه می باشد. مردم عموماً از نیروگاه هسته‌ای می ترسند. منابع اورانیوم محدود هستند. در ضمن منابع اورانیوم قابل بازیافت نمی باشند.

هزینه دفن زباله های هسته ای بسیار زیاد می باشد و خطر نشت مواد رادیواكتیو از این زباله ها بسیار زیاد است.

نیروگاه هسته ای و محیط زیست

حمل و نقل مواد رادیواكتیو خطرناك می باشد و همیشه این احتمال وجود دارد كه موادرادیو اكتیو از محفظه هایشان به بیرون نشت كند. زباله های هسته ای دفن شده در زمین یا اعماق دریاها هزاران سال برای محیط زیست آلوده كننده هستند. یكی از مواد موجود در زباله های هسته ای پلوتونیوم می باشد كه در ساخت سلاح به كار می رود، این ماده میلیون ها سال در طبیعت باقی می ماند.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: سمیرا بادامستانی