آشنايي با برق هسته اي

برق هسته اي به هر فناوري طراحي شده به منظور استحصال انرژي از هسته اتم ها بوسيله واکنش هاي کنترل شده گفته مي شود.

تنها روشي که امروزه به کار برده مي شود، توليد برق از طريق شکافت هسته اي است، با اين وجود روشهاي ديگر مانند گداخت هسته اي و ديگر روشهاي راديواکتيو در آينده مي توانند به کار روند.

در سال 2007 بيش از 14 درصد الکتريسيته جهان از نيروي هسته اي تامين شد و اين در حالي است که 15 راکتور جديد در جهان در حال ساخت است.

تاريخچه

به لحاظ تاريخي اولين راکتور اتمي در آمريکا بوسيله شرکت "وستينگهاوس" و به منظور استفاده در زير دريائيها ساخته شد. ساخت اين راکتور پايه اصلي و استخوان بندي تکنولوژي فعلي نيروگاههاي اتمي PWR را تشکيل داد. سپس شرکت جنرال الکتريک موفق به ساخت راکتورهايي از نوع BWR گرديد. اما اولين راکتوري که اختصاصا جهت توليد برق طراحي شده ، توسط شوروي و در ژوئن 1954در "آبنينسک" نزديک مسکو احداث گرديد که بيشتر جنبه نمايشي داشت. توليد الکتريسيته از راکتورهاي اتمي در مقياس صنعتي در سال 1956 در انگلستان آغاز گرديد.

تا سال 1965 روند ساخت نيروگاههاي اتمي از رشد محدودي برخوردار بود، اما طي دو دهه 1966 تا 1985 جهش زيادي در ساخت نيروگاههاي اتمي بوجود آمده است. اين جهش طي سالهاي 1972 تا 1976 که بطور متوسط هر سال 30 نيروگاه شروع به ساخت مي‌کردند بسيار زياد و قابل توجه است. يک دليل آن شوک نفتي اوايل دهه 1970 مي‌باشد که کشورهاي مختلف را بر آن داشت تا جهت تأمين انرژي مورد نياز خود بطور زايد الوصفي به انرژي هسته‌اي روي آورند. پس از دوره جهش فوق يعني از سال 1986 تا کنون روند ساخت نيروگاهها به شدت کاهش يافته ، بطوريکه بطور متوسط ساليانه 4 راکتور اتمي شروع به ساخت مي‌شوند.

فرآيند توليد

کار مراکز انرژي هسته اي بسيار شبيه مراکز توليد معمول است با اين تفاوت که "زنجيره واکنش" در داخل يک راکتور هسته اي توليد حرارت مي کند.

راکتور از ميله هاي اورانيوم به عنوان سوخت استفاده مي کند و با استفاده از شکافت هسته اي گرما توليد مي کند، بدين صورت که نوترونها با نوکلئوهاي اتمهاي اورانيوم برخورد کرده و انرژي گرمايي توليد مي کنند.

گاز دي اکسيد کربن يا آب براي جذب حرارت به داخل راکتور پمپ شده و آب با گرفتن حرارت بخار مي شود. اين بخار ژنراتور ها را به حرکت وامي دارد. مراکز هسته اي جديد از توربين ها و ژنراتورهاي يکسان به عنوان ابزار توليد انرژي استفاده مي کنند.

شايان ذکر است راکتور با " ميله هاي کنترل" که از برون ساخته شده اند کنترل مي شود زيرا اين عنصر قابليت جذب نوترون را داراست. وقتي ميله هاي اورانيوم کم کم خاصيت خود را از دست مي دهند، فرآيند شکافت و در نتيجه آن توليد کند مي شود. در اين زمان است که ميله هاي جديد جايگزين مي شوند.

در انگلستان و کشورهايي که با ساحل اقيانوسها ارتباط هستند راکتورهاي هسته اي در نزديکي ساحل ساخته مي شوند تا بتوانند از آّب دريا بهره مناسب ببرند، زيرا با اين کار از سخت بي رويه برج هاي خنک کننده جلوگيري مي شود.

مزايا

ارزان بودن

سازگاري با محيط زيست( عدم توليد دي اکسيد کربن و گازهاي گلخانه اي)

در مقايسه با سوختهاي فسيلي حجم انرژي بسيار بيشتري توليد مي کند

زباله هاي کمتري توليدمي کند

قابل اتکاست

معايب

زباله هاي کمتر اما بسيار خطرناکي براي زندگي انسان دارد و هزاران سال تولين مي کشد تا اين زباله ها به چرخه طبيعت بازگردند

قابل اتکا و ارزان است اما هزينه هاي بسيار بالايي بايد صرف کارهاي ايمن سازي شود زيرا عدم انجام اين کار باعث بروز فجايع انساني خواهد شد.

 مقايسه هزينه‌هاي اجتماعي توليد برق در نيروگاههاي فسيلي و اتمي

در مجموع ارزيابيهاي اقتصادي و مطالعات بعمل آمده در مورد مقايسه هزينه توليد (قيمت تمام شده) برق در نيروگاههاي رايج فسيلي کشور و نيروگاه اتمي نشان مي‌دهد که قيمت اين دو نوع منبع انرژي صرفنظر از هزينه‌هاي اجتماعي ، تقريبا نزديک به هم و قابل رقابت با يکديگر هستند. چنانچه قيمت مصرف انرژيهاي فسيلي براي نيروگاههاي کشور برمبناي قيمتهاي متعارف بين المللي منظور شوند و همچنين در شرايطي که نرخ تسعير هر دلار در کشور 8000 ريال تعيين گردد، هزينه توليد (قيمت تمام شده) هر کيلووات ساعت برق در نيروگاههاي فسيلي و اتمي بشرح زير مي باشد.

در تازه‌ترين مطالعه‌اي که براي تعيين هزينه‌هاي اجتماعي نيروگاههاي هسته‌اي در 5 کشور اروپايي بلژيک ، آلمان ، فرانسه ، هلند و انگلستان صورت گرفته است، ميزان هزينه‌هاي اجتماعي ناشي از نيروگاههاي هسته‌اي در مقايسه با نيروگاههاي فسيلي بسيار پائين است. در اين مطالعه هزينه‌هاي خارجي هر کيلووات ساعت برق توليدي در نيروگاههاي هسته‌اي در حدود 0.39 سنت( معادل 31.2 ريال) برآورده شده است. بنابراين در صورتيکه هزينه‌هاي اجتماعي توليد برق را در ارزيابيهاي اقتصادي نيروگاههاي فسيلي و هسته‌اي منظور نمائيم قطعا قيمت تمام شده هر کيلووات ساعت برق در نيروگاه هسته‌اي نسبت به فسيلي بطور قابل ملاحظه‌اي کاهش خواهد يافت.

به هر حال نيروگاههاي فسيلي و هسته‌اي هر کدام داراي مزايا و معايب خاص خود مي‌باشند و ايجاد هر يک متناسب با مقتضيات زماني و مکاني هر کشور خواهد بود و انتخاب نهايي و تصميم گيري در اين زمينه مي‌بايست با توجه به فاکتورهايي از قبيل عوامل تکنولوژيکي ، ارزشي ، سياسي ، اقتصادي و زيست محيطي توأما اتخاذ گردد. قدر مسلم ايجاد تنوع در سيستم عرضه و تأمين انرژي از استراتژيهاي بسيار مهم در زمينه توسعه سيستم پايدار انرژي در هر کشور محسوب مي شود. در اين راستا با توجه به بررسيهاي صورت گرفته ، شوراي انرژي اتمي کشور مصمم به ايجاد نيروگاههاي اتمي به ظرفيت کل 6000 مگاوات در سيستم عرضه انرژي کشور تا سال 1400 هجري شمسي مي‌باشد.

چشم انداز

ساير ديدگاههاي اقتصادي در مورد آينده انرژي هسته‌اي حاکي از آن است که براساس تحليل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژي در جهان ، توجه به توسعه تکنولوژيهاي موجود و حقايقي نظير روند تهي شدن منابع فسيلي در دهه هاي آينده، مزيتهاي زيست محيطي انرژي اتمي و همچنين استناد به آمار و عملکرد اقتصادي و ضريب بالاي ايمني نيروگاههاي هسته اي، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته اي نسبت به ساير گزينه هاي سوخت و پيشرفتهاي حاصله در زمينه نيروگاههاي زاينده و مهار انرژي گداخت هسته اي در طول نيم قرن آينده، بدون ترديد انرژي هسته اي يکي از حاملهاي قابل دسترس و مطمئن انرژي جهان در هزاره سوم ميلادي به شمار مي‌رود.

در اين راستا شوراي جهاني انرژي تا سال 2020 ميلادي ميزان افزايش عرضه انرژي هسته‌اي را نسبت به سطح فعلي حدود 2 برابر پيش بيني مي‌نمايد. با توجه به شرايط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادي هزينه‌هاي فرصتي فروش نفت و گاز را با قيمتهاي متعارف بين المللي در محاسبات هزينه توليد (قيمت تمام شده) براي هر کيلووات برق توليدي منظور نمائيم و همچنين تورم و افزايش احتمالي قيمتهاي اين حاملها (بويژه طي مدت اخير) را براساس روند تدريجي به اتمام رسيدن منابع ذخاير نفت و گاز جهاني مد نظر قرار دهيم، يقينا در بين گزينه‌هاي انرژي موجود در جمهوري اسلامي ايران ، استفاده از حامل انرژي هسته‌اي نزديکترين فاصله ممکن را با قيمت تمام شده برق در نيروگاههاي فسيلي خواهد داشت.

نويسنده: مژده اصولي