فیزیک‌دانان هسته‌ای در آستانه کشف جزیره ثبات

پژوهش‌گران به تازگی توانسته‌اند با استفاده از یک تله ویژه، 3 ایزوتوپ از عنصر بسیار سنگین نوبلیوم را به دام بیاندازند و جرم آن را نیز اندازه‌گیری کنند. نوبلیوم، سنگین‌ترین عنصری است که تاکنون وزن آن به طور مستقیم اندازه‌گیری شده است.

این اندازه‌گیری‌ها، یک گام بسیار مهم رو به جلو در مسیر کشف «جزیره پایداری» به شمار می‌روند؛ عبارتی که به کلاس کوچکی از عناصر سنگین‌وزن هنوز کشف‌نشده‌ای اشاره دارد که فیزیک‌دانان امیدوارند بتوانند به مدت چند دقیقه، یا چند روز، و یا حتی چندین سال پایدار بمانند. نتایج این تحقیق که به سرپرستی مایکل بلاک، فیزیک‌دان اتمی و عضو هیات‌علمی مرکز پژوهش‌های یون‌های سنگین هلمهولتز جی.‌اس.‌آی واقع در دارمشتات آلمان انجام شده و مشروح آن، هفته گذشته در نیچر منتشر شد؛ هم‌چنین به اصلاح تعاریف فعلی از سنگین‌ترین اتمی که تاکنون ساخته شده نیز کمک خواهد کرد.

تعیین جرم دقیق اتمی یک عنصر فوق سنگین به هیچ وجه کار آسانی نیست، فیزیک‌دانان تاکنون تنها می‌توانستند جرم عناصر سنگین را به طور غیر مستقیم تخمین بزنند. هسته‌های سنگین معمولا به‌سرعت شکسته می‌شوند و هسته‌های فرزند و نوه‌ای به وجود می‌آورند که با افزودن جرم و انرژی آنها، می‌توان جرم و انرژی هسته اولیه را تعیین کرد.

ولی جرم یک هسته سنگین، چیزی بیشتر از مجموع جرم اجزای آن است. دلیل این امر هم این است که انرژی پیوندی که پروتون‌ها و نوترون‌های هسته را در کنار هم قرار می‌دهد، با جرم آن مرتبط است. همان‌طور که آلبرت اینشتین در فرمول معروف E = mc² پیش‌بینی کرده بود، این دو قابل تبدیل به هم هستند. تخمین‌های غیرمستقیم از جرم اتم، معمولا نمی‌توانند این انرژی پیوند را به درستی محاسبه کنند.

بلاک و همکارانش برای اندازه‌گیری مستقیم جرم این عناصر فوق سنگین، ابتدا نیاز داشتند که آنها را تولید کنند. برای این کار، آنها از یک شتاب‌دهنده استفاده کردند که اتم‌های کلسیوم را به هدفی از جنس سرب شلیک می‌کرد. در موارد نادری، این هسته‌های اتمی با هم برخورد می‌کردند و طی فرآیند همجوشی هسته‌ای، هسته‌ای سنگین‌تر را می‌ساختند. تقریبا یک بار در هر ثانیه، شتاب‌دهنده یک ایزوتوپ از اتم نوبلیوم را تولید و آن‌را آشکار می‌کرد. این اتم مصنوعی بسته به تعداد نوترون‌هایی که داشته باشد، می‌تواند تنها به مدت چند هزارم ثانیه، و یا برای دقایق متمادی دوام بیاورد.

هنگامی که پژوهشگران نوبلیوم را تولید کردند، باید به سرعت آن را از هزاران میلیارد اتم دیگری که از هدف سربی عبور کردند، جدا کنند. برای انجام این کار، گروه از یک ترکیب ویژه میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی استفاده کرد که به نوبلیوم اجازه می‌داد بدون مشکل عبور کند، در حالی که دیگر اتم‌های سبک‌تر و سریع‌تر از منحرف می‌کرد. سپس با عبور اتم سنگین نوبلیوم از سلول‌هایی که با گاز نجیب هلیم پر شده بودند، از سرعت آن کاسته می‌شد. در نهایت، جرم نوبلیوم در درون یک تله پنینگ اندازه‌گیری می‌شد، ابزاری است که از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی استفاده می‌کند تا اتم نوبلیوم را در مداری دایروی به حرکت وادارد. با اندازه‌گیری شعاع و سرعت دوران اتم، می‌توان به طور مستقیم جرم اتم را اندازه‌گیری کرد.

مشکلات سنگین‌وزن
بلاک می‌گوید: «با استفاده از این روش، ما توانستیم دقت اندازه‌گیری جرم را تا حد خیلی زیادی ارتقا بخشیم. این تله می‌تواند جرم یک اتم را با دقتی برابر با اندازه‌گیری جرم یک انسان صد کیلوگرمی در ابعاد میلی‌گرم اندازه بگیرد. در مورد یک ایزوتوپ، یعنی نوبلیوم 253، اندازه‌گیری اخیر تا پنج برابر دقیق‌تر از تخمین‌های قبلی است».

رالف دیتمار هرزبرگ، دانشمند فیزیک هسته‌ای در دانشگاه لیورپول انگلستان، تا حدی تحت تاثیر این روش اندازه‌گیری قرار گرفته که نتایج آن را از دیوار آزمایشگاهش آویزان کرده ست. او می‌گوید: «قطعا این یک کار خیلی خیلی خوب است».

اندازه‌گیری دقیق جرم عناصر شناخته‌شده‌ای مانند نوبلیوم می‌تواند دانشمندان را قادر سازد تا پژوهش‌های خود را برای یافتن عناصر سنگین‌تر بهبود ببخشند، مانند آنهایی که تصور می‌شود جزو مجموعه جزیره پایداری باشند. این محدوده از جدول هسته‌ای (که در آن به جای تعداد پروتون‌ها تعداد نوترون‌ها نوشته شده است)، جای عناصری است که خیلی خیلی سنگین‌تر از هر چیز دیگری است که تاکنون دیده شده است. 

 کار اخیر دانشمندان را قادر می‌سازد تا چنین اجرامی را بدون روبرو شدن با مشکلات محاسبه جرم هسته‌های «فرزند» و «نوه» هسته اصلی، خیلی دقیق‌تر محاسبه کنند.

تصور می‌شود که برخی از هسته‌ها در جزیره پایداری برای چندین سال و یا حتی بیشتر از آن نیز پایدار بمانند، که به این معنی است که آنها را می‌توان برای مدت‌های طولانی ذخیره کرد؛ امری که در صورت تحقق آن می‌توان آینده‌ای را متصور شد که در آن سوخت‌های هسته‌ای بسیار کارامد برای سفر به اعماق فضا در دسترس بشر قرار گیرد.

ولی هرزبرگ بر این باور است که این کار حتی برای آینده نزدیک باارزش است. به گفته او، نظریه کنونی هسته‌ای نمی‌تواند به طور دقیق اجرام ساختارهای هسته‌ای سنگین‌ترین عناصر را پیش‌بینی کند. اندازه‌گیری مستقیم به بهبود آن کمک می‌کند و برای مثال می‌تواند با مشخص کردن ساختار هسته‌های در حال فروپاشی، به یافتن روش‌های کارامدتر برای خلاص شدن از شر زباله‌های هسته‌ای هم کمک کند. 

منبع 

تشعشع و آثار وراثتی آن و بارش رادیواکتیو

یکی از مهمترین ویژگیهای تابشهای هسته‌ای مانند آلفا ، بتا و گاما و نوترون آن است که این تابشها و ذرات به علت اثر یونندگی در بافت ، خطری برای سلامتی انسانها و حیوانات محسوب می‌شوند.

تابش گاما و نوترون که قدرت نفوذ بالایی دارند، خطر خارجی محسوب می‌شوند.

  ذرات آلفا و بتا دارای توان نفوذ بسیار پایینی هستند و فقط وقتی خطرناکند که ماده گسیل کننده این ذرات از راه استنشاق یا بلع وارد بدن انسان شود.

کمترین دز مضاعف کننده ممکن  برای انسان(Sv 03/0 ( rem 3  می باشد زیرا این مقدار ، مقدار متوسط تشعشع دریافت شده از منابع طی دوران 30 ساله باروری است . چنین مقداری برای دز مضاعف کننده ، به معنای ناشی شدن تمام جهشهای خودبخود از تشعشع زمینه است ، که البته بسیار ناممکن می باشد. بازماندگان حمله بمبهای اتمی در هیروشیما و ناکازاکی ، بزرگترین جمعیت انسانی تابش دیده را تشکیل می دهند و به دقت برای بررسی آثار وراثتی مورد مطالعه قرار گرفته اند . طی سالها ، گروهی از 3115 فرزند والدینی که مقادیر قابل توجهی از تشعشع را دریافت کرده بودند ( یعنی در Km 2 نزدیک مرکز انفجار بمب )‌ و گروه کنترل تا حد بیش از 41066 نفر با توجه به شاخص های گوناگون مورد مطالعه قرار گرفتند :‌ در سالهای اول بعد از تولد برای نقصان مادرزادی ، جنسیت کودک ، توسعه و رشد فیزیکی و بقا ( زنده ماندن ) ،‌ سپس در میانسالی برای ناهنجاری های سیتوژنتیکی و اخیراً برای بیماریهای بدخیم و نقصهای عملکردی و الکتروفورتیک چیزی حدود 30 نوع پروتئین سرم یا آنزیمها و اریتروسیتها بررسی شده است . هیچ یک از شاخصها به طور قابل توجهی به تابش گیری والدین ربط داده نشد ، اما رگرسیون خالص تا حد کمی مثبت بود .

برای بررسی موارد گوناگون آثار وراثتی ، تفاوتهای بین کودکان بازماندگان تابش دیده مربوط به فواصل نزدیک یا دور از محل انفجار مورد نظر است ، اما در واقع هیچ یک از یافته ها از نظر آماری معنی دار نیست . به هر حال برای محاسبه دزهای مضاعف کننده از تفاوتهای بین این گروههای کودکان استفاده شده است . این بحث وجود دارد که حتی در صورت عدم وجود تفاوت معنی دار آماری ، استفاده از این اطلاعات برای تخمین دزهای مضاعف کننده مجاز است . دلیل این مسأله مورد تردید بودن رابطه بین تابش گیری از تشعشع و ناهنجاری های مادرزادی می باشد زیرا یافته های جانوری ،بودن چون و چرای آن را تبیین کرده است . البته علاوه بر آن آسیبهای کروموزومی مشاهده شده در بازماندگان نیز مؤید این وضعیت می باشد .

تنها سه مورد از این شاخصها برای تخمین دز مضاعف کننده ، مورد استفاده دارد. میانگین ساده این سه تخمین Sv 56/1  (rem 156 ) می باشد.

اصول تعیین  مخاطره وراثتی در انسان ممکن است به صورت زیر جمع بندی شود:

 

1- بیشتر جهشها ، خواه خودبخود یا القا شده با تشعشع مضر می باشند ؛

2- هر دزی از تشعشع ، هر چند کم ، مخاطره هایی از اثر وراثتی را در بر دارد اما تشعشع،یک جهش زای نسبتاً ضعیف است ؛

3- تعداد جهشهای تولید شده متناسب با دز است به گونه ای که یک تعمیم خطی از اطلاعات حاصل از دز بالا ، تخمین معتبری را برای آثار مربوط به دز کم فراهم می آورد ؛

4- تخمینهای مخاطره بر مبنای آزمایشهای انجام شده با موش است .

شرایطی که در آن انسان _ خواه به عنوان عضوی از جامعه ، خواه در دوره اشتغال _ تحت تابش اشعه قرار می گیرد ، باعث ایجاد میزان جهشهایی به میزان کم می شوند ؛ به عبارت دیگر یا آهنگ دز در شرایط تابش گیری پیوسته بسیار کم است یا اگر آهنگ دز بالا است ، میزان دز به ازای هر جلسه تابش کم می باشد .

بارش رادیواکتیو، یا غبار اتمی، ابر ذرات رادیواکتیو است که بر  اثر انفجار بمب هسته ای یا وقوع حادثه در نیروگاه هسته ای به وجود می آید. وقتی یک بمب هسته ای، منفجر می شود توده ای از آتش و دود با سرعت 500 کیلومتر در ساعت به هوا برمی خیزد و بر روی زمین بادی با تندی 300 کیلومتر در ساعت می وزد که به سمت توده هجوم می آورد. این باد، غبار و خاک را به هوا بلند می کند. ذرات رادیواکتیو ناشی از انفجار، روی این مواد می نشینند و همراه آنها بر زمین می ریزند. ذراتی که قطر آنها بیش از دو میلیمتر است، در نزدیکی محل انفجار بمب فرود می آیند. ذرات کوچک تر به لایه های بالایی اتمسفر انتقال می یابند و بسته به اندازه خود و سرعت و قدرت باد، ممکن است صدها کیلومتر دورتر بر زمین بریزند.

رادیواکتیویته به سه شکل بیرون داده می شود: ذرات آلفا، ذرات بتا، پرتوهای گاما. ذرات آلفا چهار برابر اتم های هیدروژن وزن دارند. این ذرات در مقابل چند سانتی متر از هوا متوقف می شوند و نمی توانند از لباس یا پوست سالم و نبریده عبور کنند. ذرات بتا، الکترون های بسیار سریعی هستند که برای توقف آنها، وجود چند متر هوا لازم است و از لباس های ضخیم رد نمی شوند و تا بیش از لایه های سطحی پوست نفوذ نمیکنند. تابش گاما، موجی شبیه نور یا گرما است که می تواند صدها یا هزاران متر در هوا حرکت کند و بر تمام اعضای بدن اثر می گذارد .

>ذرات رادیواکتیو حاصل از یک انفجار هسته ای، یا در محل انفجار فرود می آیند و یا همراه باد کیلومترها جابجا می شوند  و با باران، برف یا مه بر زمین می ریزند. باران این ذرات، می تواند برای جانوران و گیاهان زیانبار و خطرناک باشد، چون حاوی عناصر رادیواکتیو است. بعضی از این عناصر رادیواکتیو، برای مدتی طولانی به تابش ادامه می دهند. عناصر رادیواکتیو، به جای عناصر معمولی و غیر رادیواکتیو، جذب گیاهان و جانوران می شوند. استرونسیم-90، بسیار شبیه کلسیم است به همین دلیل، جذب استخوان ها و دندان ها ی جانوران می شود .

گرداورنده: فهمیه کاملان

نگاهی به تکنولوژی سانتریفوژهای گازی جهت غنی سازی اورانیوم

بهینه سازی موفقیت آمیز عوامل متضاد  غنی سازی اورانیوم یکی از مراحل مهم چرخه تولید سوخت هسته یی است که روش های مختلفی برای این کار وجود دارد ولی یکی از عملیاتی ترین روش ها غنی سازی توسط سانتریفوژهای گازی است که در دنیا به طور عمده مورد استفاده قرار می گیرد. در عصر حاضر غنی سازی اورانیوم بخش قابل توجهی از هزینه تولید برق از رآکتورهای هسته یی امروزی (حدود 10 درصد) را تشکیل می دهد. اولین بار در پروژه منهتن امریکا، تولید صنعتی قابل ملاحظه اورانیوم غنی شده به صورت ایزوتوپ اورانیوم شکافت پذیر 235 انجام شد. در پروژه منهتن روش سانتریفوژ برای جدایی ایزوتوپ های اورانیوم 235 و 238 جواب خوبی داشت به طوری که میزان جداسازی با تئوری مطابقت داشت، البته بعدها روش جداسازی به طریق نفوذ گازی جایگزین آن شد. روش سانتریفوژ برای جداسازی ایزوتوپ های سنگین مانند اورانیوم بسیار مناسب است زیرا به اختلاف جرم های مولکولی دو ایزوتوپ بستگی دارد. بیش از 95 درصد صنعت هسته یی جهان از سانتریفوژ گازی و روش پخش گازی برای غنی سازی اورانیوم استفاده می کنند که در این مقاله به روش مهم سانتریفوژ گازی پرداخته می شود. سانتریفوژ دستگاهی استوانه یی شکل است که یک روتور در وسط آن می تواند دوران کند. این روتور به طور متوسط در هر ثانیه هزار دور می زند البته باید گفته شود این روتور یک تکه نیست زیرا در دورهای بالا، فرکانس های رزونانسی پیش می آید. این مساله را نیز باید مد نظر داشت که دستگاه های طویل در یک فرکانس بحرانی مشخص به صورت اریبی به نوسان درمی آیند. همچنین گفتن این نکته ضروری است که با پیشرفت تکنولوژی در ساخت موتورهای جدید و استفاده از موادی نظیر فولاد ماراژین و کامپوزیت ها، دو روتور در هر ثانیه به فراتر از 1500 می رسد که اکنون در کشورهای پیشرفته از تکنولوژی جدید استفاده می کنند. باید یادآور شد یک سانتریفوژ حدوداً از 200 قطعه تشکیل شده که حدود 90 قطعه آن جهت ساخت به تکنولوژی بالایی نیاز دارند به این دلیل که سرعت دوران در یک دستگاه بسیار بالا بوده و چون گاز UF6 خورنده است، از نظر طراحی و همچنین مواد استفاده شده در آنها از نظر متالورژیکی پیچیده است و دقت بالایی را طلب می کند. دور بالای روتور توسط یک موتور هیستریزیس سنکرون تامین می شود. برای کاهش اصطکاک روتور در این دور بالا داخل سانتریفوژ را توسط پمپ های روتوری و دیفیوژن خلأ می کنند که این خلأ حدود سه الی پنج torr است (هر torr برابر mmHg 1 است). بنابراین راه اندازی این پمپ ها و موتور هیستریزیس برق بالایی را مصرف می کند. جالب است بدانید از مگنت هم استفاده می شود. در واقع یک یاتاقان مغناطیسی قسمت بالای روتور را ثابت نگه می دارد و قسمت پایین روتور در تماس با یاتاقانی سوزنی است. این یاتاقان ها نقش بسیار مهمی در جلوگیری از ارتعاشات محوری روتور ایفا می کند. یاتاقان بالایی که متعادل کننده دستگاه است، از یک آهن ربای توخالی تشکیل شده است. تکنولوژی سانتریفوژهای فوق مربوط به سانتریفوژ نوع زیپه است که یک دانشمند آلمانی بود. گفته می شود نسخه سانتریفوژ اولیه زیپه به طول 30 تا 38 سانتیمتر و شعاع 81/3 سانتیمتر بوده است. از نظر تئوری سه تعریف مهم برای جداسازی اورانیوم وجود دارد. که اولین آن فاکتور جداسازی است که به صورت غلظت نسبی ایزوتوپ مورد نظر بعد از غنی سازی به غلظت نسبی آن قبل از غنی سازی گفته می شود. دومین تعریف مهم عبارت از توان جداسازی است که نشان دهنده سرعت جداسازی و واحد آن مول بر ثانیه است. بالاخره آخرین تعریف واحد کار جداسازی است که با SWU نشان داده می شود و به آن سو می گویند که معرف میزان جداسازی در یک واحد غنی سازی و تابعی از غلظت است. تئوری سانتریفوژ زمانی که روتور می چرخد، نیروی گریز از مرکز به گاز داخل آن اعمال می شود، به گونه یی که ایزوتوپ سنگین اورانیوم (238) به کناره ها و ایزوتوپ سبک تر اورانیوم (235) در مرکز جمع می شود. در ارتفاع سانتریفوژ هم یک گرادیان فشار وجود دارد. توزیع چگالی گاز در سانتریفوژ با استفاده از فرمول P(r)=P(0)exp( ) به دست می آید که در آن r (شعاع دوران)، w (سرعت زاویه یی) و R (ثابت عمومی) گاز و T (دما بر حسب کلوین) است. این توزیع چگالی بیانگر یک تعادل دینامیکی است. باید گفته شود سانتریفوژهای عملیاتی امروزی از نوع جریان متقابل است. در این نوع سانتریفوژ فاکتور جداسازی یک مرحله یی چند برابر می شود. در این نوع سانتریفوژ جریان سیال در دو جهت یکی در قسمت داخلی روتور و دیگری به طور معکوس در راستای دیوار روتور باعث ایجاد جریان متقابل محوری می شود که در نتیجه یک گرادیان غنامحوری ایجاد می شود.سانتریفوژهای P1 و P2 از نوع زیپه هستند. در سانتریفوژ P1 از روتور آلومینیومی استفاده می شود که چهار تکه است که به هم وصل شده اند. به دلیل اینکه از مدنوسانی روتور در دور بالا جلوگیری کرده و دور روتور قابل کنترل باشد، تعداد دور این روتور 60هزار در دقیقه است. سانتریفوژ نوع P1 حدود دو متر طول و قطر 150 تا 200 میلی متر دارد. سانتریفوژ نوع P2 تعداد دور آن فراتر از 90 هزار دور در دقیقه است و جنس روتور آن از نوع فولاد ماراژین بوده و دو تکه است. سانتریفوژ P2، یک متر طول و 145 میلی متر قطر دارد. SWU مربوط به P2 بیش از دو برابر P1 است در واقع سرعت جداسازی P2 بیشتر از P1 است. پس مقدار خوراک گاز UF6 تزریق شده به آن نسبت به P1 بیشتر است.حداکثر توان جداسازی یک سانتریفوژ با Z و توان چهارم V متناسب است که در آن Z طول سانتریفوژ و V سرعت محیطی است یعنی هر چه طول روتور افزایش یابد توان جداسازی بالا می رود، ولی مساله ارتعاش خمشی را داریم بنابراین پارامتری به نام نسبت طول به قطر سانتریفوژ مطرح می شود که محدودیت ایجاد می کند. سایت سانتریفوژ در مقیاس صنعتی جهت دستیابی به سرعت تولید محصول با درجه غنای مورد نیاز به تعداد زیادی سانتریفوژ نیاز است. سانتریفوژها در آبشار به صورت یک مجموعه سری و موازی قرار می گیرند. هر مجموعه از سانتریفوژها که به شکل موازی قرار داشته باشند و با خوراکی با غنای یکسان تغذیه شوند، یک مرحله را تشکیل می دهند. با این وجود یک فرآیند پیوسته یی حاصل می شود که در آن جریان گاز غنی شده و تهی شده حاصل از مراکز مختلف با یکدیگر ترکیب شده و جهت غنی سازی یا تهی سازی از سایر مراحل که به طور سری قرار دارند، عبور می کنند. در سایت سانتریفوژ ابتدا توسط اتوکلاو پودر UF6 تبدیل به گاز UF6 می شود سپس بعد از غنی سازی توسط تله سرد دوباره به پودر غنی شده تبدیل می شود. کارشناس ارشد مهندسی هسته ای گرایش رآکتور (رامین راوندی)

انواع راکتور اتمی

راکتورهای اتمی را معمولا برحسب خنک کننده ، کند کننده ، نوع و درجه غنای سوخت در آن طبقه بندی می‌کنند. معروفترین راکتورهای اتمی ، راکتورهایی هستند که از آب سبک به عنوان خنک کننده و کند کننده و اورانیوم غنی شده (2 تا 4 درصد ²³⁵U) به عنوان سوخت استفاده می‌کنند. این راکتورها عموما تحت عنوان راکتورهای آب سبک (LWR) شناخته می‌شوند. راکتورهای PWR ، BWR و WWER از این دسته‌اند. نوع دیگر ، راکتورهایی هستند که از گاز به عنوان خنک کننده ، گرافیت به عنوان کند کننده و اورانیوم طبیعی یا کم غنی شده به عنوان سوخت استفاده می‌کنند. این راکتورها به گاز - گرافیت معروفند. راکتورهای GCR ، AGR و HTGR

راکتور PHWR راکتوری است که از آب سنگین به عنوان کند کننده و خنک کننده و از اورانیوم طبیعی به عنوان سوخت استفاده می‌کند. نوع کانادایی این راکتور به CANDU موسوم بوده و از کارایی خوبی برخوردار می‌باشد. مابقی راکتورها مثل FBR (راکتوری که از مخلوط اورانیوم و پلوتونیوم به عنوان سوخت و سدیم مایع به عنوان خنک کننده استفاده کرده و فاقد کند کننده می‌باشد) LWGR (راکتوری که از آب سبک به عنوان خنک کننده و از گرافیت به عنوان کند کننده استفاده می‌کند) از فراوانی کمتری برخوردار می‌باشند. در حال حاضر ، راکتورهای PWR و پس از آن به ترتیب PHWR ، WWER ، BWR فراوانترین راکتورهای قدرت در حال کار جهان می‌باشند.
به لحاظ تاریخی اولین راکتور اتمی در آمریکا بوسیله شرکت "وستینگهاوس" و به منظور استفاده در زیر دریائیها ساخته شد. ساخت این راکتور پایه اصلی و استخوان بندی تکنولوژی فعلی نیروگاههای اتمی PWR را تشکیل داد. سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت راکتورهایی از نوع BWR گردید. اما اولین راکتوری که اختصاصا جهت تولید برق طراحی شده ، توسط شوروی و در ژوئن 1954در "آبنینسک" نزدیک مسکو احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت. تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی در سال 1956 در انگلستان آغاز گردید.

تا سال 1965 روند ساخت نیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود، اما طی دو دهه 1966 تا 1985 جهش زیادی در ساخت نیروگاههای اتمی بوجود آمده است. این جهش طی سالهای 1972 تا 1976 که بطور متوسط هر سال 30 نیروگاه شروع به ساخت می‌کردند بسیار زیاد و قابل توجه است. یک دلیل آن شوک نفتی اوایل دهه 1970 می‌باشد که کشورهای مختلف را بر آن داشت تا جهت تأمین انرژی مورد نیاز خود بطور زاید الوصفی به انرژی هسته‌ای روی آورند. پس از دوره جهش فوق یعنی از سال 1986 تا کنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافته ، بطوریکه بطور متوسط سالیانه 4 راکتور اتمی شروع به ساخت می‌شوند.

نگاهى به انرژى هسته اى از زاویه اى متفاوت

 بازگشت به اوج اقتدار 

با اوج گیرى تردیدها پیرامون سطح ذخایر واقعى سوخت هاى فسیلى رایج از جمله گاز طبیعى و نفت که امروزه نقش عمده اى را در تامین منابع سوخت مورد نیاز بشر ایفا مى کنند انرژى هسته اى به عنوان یک قدرت نوظهور در حال بازگشت به اوج اقتدار و شهرت گذشته است. همین امر باعث شده است تا نگرانى هاى قبلى پیرامون دستیابى احتمالى تروریست ها به انواع سلاح هاى مهلک اتمى در سایه حملات مرگبار ۱۱ سپتامبر ۲۰۰۱ اوج بگیرد. هم اکنون تعداد قابل توجهى از کشورها در اقصى نقاط جهان، از جمهورى خلق چین گرفته تا فنلاند و ایالات متحده آمریکا، به موازات افزایش تقاضا براى الکتریسیته (برق) در حال سرعت بخشیدن به روند احداث رآکتورهاى جدید هستند. دولت هاى مختلف در جهان همچنین استفاده از انرژى هسته اى را به عنوان راهى براى کاستن از میزان انتشار گازهاى آلاینده محیط زیست موسوم به گازهاى گلخانه اى مد نظر قرار داده اند، با علم به اینکه هر روز بر دغدغه هاى موجود پیرامون پدیده «گرم شدن زمین» افزوده مى شود.
اما چشم انداز یک «رنسانس یا تحول بنیادین اتمى» باعث شده است تا این سئوال ناخوشایند در اذهان کارشناسان موج بزند که آیا توسعه منابع انرژى هسته اى با تئورى جدید الابداع «جنگ با تروریسم و ممانعت از تکثیر سلاح هاى کشتارجمعى» همخوانى دارد. «جرارد استاودمن» مدیر «مرکز سیاست امنیتى ژنو» اخیراً طى مصاحبه اى در یک همایش بین المللى پیرامون موضوع امنیت داخلى گفت: «نه سیاست نه فناورى هیچ یک در حال حاضر پاسخى براى این سئوال ندارند.» «آلن مارساود» رئیس گروه امنیت داخلى در پارلمان فرانسه نیز گفت: «واقعاً روزگار بدى شده است.» «مارساود» طى مصاحبه اى در همان کنفرانس که در شهر ژنو در سوئیس برگزار شد اعلام کرد: «ما در زمانه اى به پایان عصر استفاده بهینه اقتصادى از سوخت هاى فسیلى نزدیک مى شویم که تروریست ها در تلاش اند تا به مواد خام هسته اى دسترسى پیدا کنند یا زیرساخت هاى هسته اى را هدف قرار دهند.» وى در ادامه افزود: «اگر جهان چاره اى جز استفاده از توان هسته اى نداشته باشد، در آن صورت چالشى واقعى گریبانگیر همه ما خواهد شد.»
بنا بر اعلام آژانس بین المللى انرژى اتمى (مرجع قابل اعتماد جهانى)، هم اکنون ۴۳۹ رآکتور هسته اى در ۳۱ کشور مشغول فعالیت هستند که روى  هم  رفته حدود ۱۶ درصد تولید جهانى برق را به خود اختصاص داده اند. این در حالى است که طبق پیش بینى هاى صورت گرفته ظرفیت رآکتورهاى هسته اى تا سال ۲۰۵۰ با توجه به افزایش ۵۰۰ درصدى تقاضاى برق در جهان طى پنج دهه آینده به حدود چهار برابر میزان فعلى افزایش پیدا خواهد کرد. بیشترین رشد طى دو دهه آینده به خاور دور تعلق خواهد داشت که انتظار مى رود تولید برق هسته اى اش را به دو برابر میزان فعلى افزایش دهد.
کارشناسان آژانس انرژى سازمان ملل متحد سه ریسک را براى توسعه منابع انرژى هسته اى ذکر مى کنند: سرقت پلوتونیوم کلاس تسلیحاتى که حین بازفرآورى زباله هاى رادیواکتیو بر جاى مى ماند توسط تروریست ها؛ حمله به تأسیسات هسته اى یا کاروان حامل این مواد؛ و تلاش مذبوحانه برخى کشورها نظیر کره شمالى در جهت دستیابى به سلاح هاى هسته اى از طریق توسعه منابع مربوطه. «آلن مک دونالد» کارشناس هسته اى آژانس مذکور مى گوید: «اگر شما مواد هسته اى بیشترى در جهان داشته باشید، واضح است که مخاطرات بیشترى نیز در قبال تکثیر سلاح هاى هسته اى امنیت شما را تهدید خواهد کرد. اما با توجه به افزایش تقاضا براى برق در جهان، انرژى هسته اى همچنان به عنوان یکى از منابع اصلى تأمین انرژى در آینده مطرح باقى خواهد ماند.»
تداوم روند اجرایى احداث ۳۱ رآکتور جدید در جهان حکایت از استقبال روزافزون ممالک مختلف از انرژى تمیز هسته اى دارد. چین قصد دارد ۳۲ نیروگاه هسته اى جدید را تا سال ۲۰۲۰ به جمع ۱۱ نیروگاه فعلى اش بیفزاید و این در حالى است که هند نیز با در اختیار داشتن ۱۴ نیروگاه هسته اى قصد دارد ظرفیت نیروگاهى اش را طى هشت سال آینده به سه برابر میزان فعلى افزایش دهد. ژاپن، کره جنوبى، اوکراین، رومانى و آرژانتین نیز همگى در تلاش براى افزایش ظرفیت هسته اى شان به سر مى برند. فنلاند اخیراً نخستین نیروگاه جدیدى را که از سال ۱۹۹۹ بدین سو در اروپاى غربى ساخته شده است راه اندازى کرد. فرانسه به عنوان بزرگترین مصرف کننده انرژى هسته اى در جهان (البته در اینجا مصرف سرانه منظور است) طراحى یک نیروگاه کوچک را که قرار است در آینده نه چندان دور راه اندازى شود آغاز کرده است، ضمن اینکه مقامات بریتانیایى نیز دائماً از قصد خویش براى ورود جدى تر به عرصه انرژى هسته اى سخن مى گویند.
«لویولا دى پالاچیو» کمیسیونر پیشین انرژى اتحادیه اروپایى چندى پیش اعلام کرد که این اتحادیه اساساً چاره اى ندارد جز اینکه حق استفاده بیشتر از استعدادات هسته اى را براى خود حفظ کند. خانم «پالاچیو» در ادامه افزود: «با توجه به چالش فزاینده تغییرات آب و هوایى در جهان، اتحادیه اروپایى هرگز نخواهد توانست در آینده قابل پیش بینى از منابع سرشار انرژى هسته اى چشم پوشى کند.» حتى در ایالات متحده آمریکا که از زمان بروز برخى ایرادات جزئى در نیروگاه هسته اى جزیره Three Mile Island در ایالت پنسیلوانیا در ۱۹۷۹ هیچ نیروگاه جدیدى ساخته نشده است، صنعت انرژى هسته اى با سرعت نسبتاً قابل ملاحظه اى به جنبش درآمده است. این رشد البته هیچگاه ناشى از تشویق هاى لفظى دولت «بوش» رئیس جمهور آمریکا نبوده است. ۲۶ نیروگاه هسته اى در ایالت هاى این کشور به تازگى موفق به تمدید مجوزهاى عملیاتى پیشین خود براى ۲۰ سال آینده شده اند، و ۱۸ نیروگاه دیگر نیز تقاضاى مشابهى را به «کمیسیون قانونگذارى هسته اى» ارائه داده اند تا از مزایاى تسهیلاتى دولت در این زمینه بهره مند شوند.
سه متصدى بزرگ نیروگاهى در آمریکا شامل Exelon، Dominion و Energy از کمیسیون مذکور خواسته اند تا سایت هاى پیشنهادى را براى احداث نیروگاه هاى جدید به تصویب برساند، هرچند هنوز هیچ طرحى براى احداث این رآکتورها قطعى نشده است. شرکت بزرگ صنعتى Westinghouse معمار حدود نیمى از نیروگاه هاى هسته اى جهان اخیراً طرحى را به منظور احداث یک نیروگاه هسته اى جدید از نوع «رآکتورهاى پیشرفته» به تصویب کمیسیون مربوطه رساند. این صنعت، به قول «استیو کریکیس» سخنگوى «مؤسسه انرژى هسته اى» وابسته به گروه صنعت هسته اى آمریکا، هنوز در مرحله استارت قرار دارد.

«کریکیس» در این باره مى گوید: «ما تلاش داریم تا به همگان ثابت کنیم که کشورمان طى ده سال آینده به برق بسیار بیشترى نیاز خواهد داشت.» هدف این صنعت به گفته او افزایش سهم انرژى هسته اى از کل تولید برق آمریکا از ۲۰ درصد فعلى به ۲۴ درصد طى ۱۵ سال آینده است. «کریکیس» بر این باور است که اگر قیمت گاز طبیعى در بازارهاى جهانى همچنان به روند صعودى خود ادامه دهد، در آن صورت هزینه بسیار سنگین احداث نیروگاه هاى هسته اى جدید که معمولاً حدود ۳ میلیارد دلار برآورد مى شود به لحاظ اقتصادى مقرون به صرفه خواهد بود.
ریسک «هدف قرار دادن زیرساخت هاى هسته اى توسط تروریست ها» در ۱۱ سپتامبر ۲۰۰۱ آشکار شد. از آن به بعد، سیاستگزاران غربى، از پرزیدنت «جورج دبلیو بوش» گرفته تا «خاویر سولانا» مسئول امنیت اتحادیه اروپایى، آشکارا جنگ با تروریسم هسته اى را در رأس اولویت هاى خویش قرار داده اند. «بوش» اعلام کرده است که «اولویت اصلى آمریکا ممانعت از دستیابى تروریست ها به سلاح هاى کشتار جمعى خواهد بود.» سناتور «جان کرى» رقیب دموکرات او نیز در آستانه برگزارى انتخابات ریاست جمهورى در ماه نوامبر بارها در مورد خطر وقوع تروریسم هسته اى هشدار داده بود.
بسیارى از کشورها در پى وقوع حملات ۱۱ سپتامبر اقدام به ارتقاى ملاحظات ایمنى در واحدهاى نیروگاهى هسته اى خود کردند. در ایالات متحده، صاحبان این قبیل واحدها در مجموع یک میلیارد دلار اضافى را تا پایان سال ۲۰۰۴ بابت ارتقاى کنترل هاى امنیتى، تشدید محافظت هاى نظامى، ارائه آموزش هاى اضافى به پرسنل امنیتى و بالاخره کنترل خودروهاى عبورى در محدوده نسبتاً وسیعى از اطراف رآکتورها به منظور جلوگیرى از انتقال مواد مشکوک هسته اى خواهند پرداخت. «وولفگانگ کروگر» مهندس هسته اى و نایب رئیس «شوراى بین المللى ریسک و نظارت» که یک مؤسسه مستقل با مقرهایى در ژنو محسوب مى شود، خطر «هدف قرار دادن زیرساخت هاى هسته اى توسط تروریست ها یا حمله به کاروان هاى حامل زباله هاى هسته اى» را نوعى بازى سیاسى قلمداد مى کند که دائماً با هدف ضربه زدن به روند توسعه این قبیل منابع انجام و پیگیرى مى شود. او در این باره با طرح استدلال جالبى مى گوید: «راه هاى متعدد بسیار آسان ترى براى آسیب رساندن به مردم و کشتن آنها وجود دارد.» اما از آنجایى که بیشتر رشد پیش بینى شده براى صنعت برق هسته اى در ممالک در حال توسعه اتفاق خواهد افتاد و از قضا این کشورها معمولاً فاقد استانداردهاى لازم براى تأمین امنیت نیروگاه هاى هسته اى هستند، بنابراین دغدغه ها پیرامون توسعه این قبیل نیروگاه ها دائماً در حال افزایش هستند.
شاید بزرگترین نگرانى وزارتخانه هاى دفاع کشورها و اعضاى «سازمان پیمان آتلانتیک شمالى» (ناتو) تکثیر سلاح هاى هسته اى در سایه اجراى برنامه هاى غیرنظامى انرژى باشد. این مسئله غامض همچون تیرى به قلب معاهده منع تکثیر سلاح هاى هسته اى (NPT) مى رود، معاهده اى که آژانس بین المللى انرژى اتمى مسئول حراست از اجراى آن شناخته مى شود. علاوه بر خلع سلاح هسته اى، این معاهده به ۱۸۴ امضاکننده آن تعهد مى دهد که سالیانه بر امر تکثیر مواد هسته اى نظارت کند و در عین حال قدرت هاى هسته اى را متعهد مى سازد تا فناورى هسته اى را به منظور تولید برق (و مقاصد صلح آمیز دیگر) در اختیار سایرین قرار دهند.
اما به عنوان یک دیپلمات بلندپایه در ناتو در نظر داشته باشید که «شما نمى توانید به طور مصنوعى جنبه غیرنظامى را از جنبه نظامى جدا کنید. همه در اینجا از این امر آگاهند. به همین ترتیب، شما نمى توانید بحث و مناظره پیرامون تکثیر سلاح هاى هسته اى را از بحث و مناظره پیرامون منابع انرژى جایگزین جدا کنید.» هر کشورى که بعد از اجرایى شدن پیمان منع تکثیر سلاح هاى هسته اى در سال ۱۹۷۰ اقدام به توسعه توانایى هاى هسته اى خود کرده است، از اسرائیل گرفته تا هند و پاکستان و اخیراً حتى کره شمالى، حتماً (طبق تجربه) پشت برنامه هاى هسته اى غیرنظامى یا تحقیقاتى خود اهداف نظامى را مستتر داشته است.
انگیزه تکثیر سلاح هاى هسته اى به موازات توسعه برنامه هاى صلح آمیز هسته اى افزایش یافته است. کشورها دیگر به زرادخانه هاى تسلیحاتى همسایگانشان به دیده شک و تردید مى نگرند. به عنوان مثال، کره شمالى ذخیره سازى پنج تن مواد هسته اى را در ژاپن همواره توجیه قانع کننده اى براى تعقیب برنامه هاى تسلیحاتى هسته اى اش معرفى کرده است. با این وجود، به گفته «مک دونالد» آژانس بین المللى انرژى اتمى قصد دارد جلوى تکثیر سلاح هاى هسته اى را از طریق تضمین امنیت چرخه سوخت هسته اى با بهره جستن از فرآیندى به نام «اجاره دادن سوخت» بگیرد. به جاى صدور فناورى غنى سازى اورانیوم یا بازفرآورى سوخت هسته اى به کشورهاى تازه وارد، آژانس قصد دارد تا از طریق ترغیب قدرت هاى هسته اى جهانى اورانیوم غنى شده در حد ضعیف را که هرگز نمى تواند در فرآیند ساخت یک بمب مورد استفاده قرار گیرد در اختیار آنها قرار داده و بعد هم زباله هاى پسماند رادیواکتیو را که حاوى عنصر خطرناک پلوتونیوم است باز پس بگیرد.
اما مخالفان مى گویند که این طرح به دو دلیل از درجه اعتبار ساقط است: نخست، اجراى این طرح ضرورتاً به قانونمند شدن حمل و نقل مواد رادیواکتیو در سراسر جهان خواهد انجامید که بالقوه تروریست ها را به حمله به کاروان هاى حامل این مواد ترغیب مى کند. دوم، اجراى این طرح باعث برافروخته شدن نارضایتى هاى گسترده در اروپا خواهد شد، زیرا موضوع انتقال و دفن زباله هاى پسماند رادیواکتیو همواره یکى از اصلى ترین دلایل بدبینى مردم به انرژى هسته اى بوده است.
«مایک تاونسلى» مدیر روابط عمومى Greenpeace International در این باره مى گوید: «راه حل هایى شبیه طرح آژانس در دنیاى واقعى مؤثر واقع نخواهند شد.» وى در پایان با لحنى انتقادآمیز یادآورى مى کند: «در صورت اجراى این قبیل طرح ها شما هر هفته شاهد حمل و نقل محموله هایى از زباله هاى هسته اى در سراسر کره زمین خواهید بود، و من فکر مى کنم که مردم انگلستان یا روسیه هرگز ورود دائمى زباله هاى خطرناک رادیواکتیو را به کشورهاى شان تحمل نخواهند کرد.»
The International Herald Tribune, Oct.2004 

کاترین بنهولد
ترجمه: على عبدالمحمدى