گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
با شنیدن نام انرژی اتمی بسیاری از ما یاد فاجعه‌هایی مثل چرنوبیل می‌افتیم. آیا انرژی هسته ای آن‌طور که ادعا می‌شود پاک است یا باید منتظر فجایع بیشتر در آینده باشیم؟
سال‌هاست که دولت‌ها و کشورهای مختلف از برنامه‌های گسترده خود برای حرکت از سوخت‌های فسیلی به منابع تجدیدپذیر گفته و در تلاش برای کاهش آلایندگی و صرفه‌جویی در هزینه‌ها از این طریق هستند. بسیاری کشورهای جهان انرژی‌های خورشیدی و بادی را جایگزین سوخت‌های فسیلی کرده‌اند؛ درحالیکه برخی دیگر تمرکز خود را روی منابعی مثل انرژی هسته ای متمرکز نموده‌اند. با این وجود با شنیدن نام انرژی اتمی ناخودآگاه یاد فاجعه‌هایی مثل هیروشیما یا چرنوبیل می‌افتیم و این سوال در ذهنمان ایجاد می‌شود که آیا انرژی هسته ای واقعا آن‌طور که ادعا می‌شود پاک است یا خیر؟
البته پیش از بررسی این مساله باید توجه کنید که از لحاظ تکنیکی، انرژی هسته ای در واقع مثل انرژی خورشیدی یا باد تجدیدپذیر به شمار نمی‌رود. با این وجود مقدار سوخت مورد نیاز برای ایجاد پدیده شکافت هسته ای به‌مراتب کمتر از انرژی مورد نیاز برای تولید همین میزان توان با بهره‌گیری از سوخت‌های فسیلی است. بنابراین می‌توان از انرژی اتمی به‌عنوان منبعی مطمئن برای تامین انرژی استفاده کرد.
نیروگاه‌های هسته ای مواد مضر برای هوا و محیط زیست تولید نمی‌کنند
اساس عملکرد نیروگاه‌های هسته ای بر پای فرآیندی به نام «شکافت هسته‌ای» بنا شده است. شکافت هسته‌ای همان‌طور که از نامش پیداست، در حقیقت همان فرآیند شکست اتم‌های عناصر سنگینی مثل پلوتونیوم یا اورانیوم است که باعث زنجیره‌ای از واکنش‌های مختلف و هزاران انفجار کوچک شده است.
این فرآیند با برخورد دادن یک ذره زیراتمی با یک اتم آغاز می‌شود که باعث تقسیم اتم به دو اتم کوچکتر شده و تعداد بسیار زیادی نوترون آزاد می‌کند. هریک از این نوترون‌ها در ادامه به اتم‌های جدید برخورد کرده و همین فرآیند را تکرار می‌کنند. انرژی حرارتی فوق‌العاده زیاد تولید شده از این زنجیره فرآیندها در محفظه‌ای تحت نام میله سوختی (Fuel Rod) ذخیره شده و در فضایی زیر آب ذخیره شده‌اند تا گرمای این واکنش منجر به تولید بخار شود. این بخار سپس از طریق لوله‌کشی به یک توربین هدایت شده و توسط توربین به انرژی مکانیکی تبدیل شود. این انرژی مکانیکی نیز در نهایت به مولد (ژنراتور) منتقل می‌شود تا انرژی مکانیکی به الکتریکی تبدیل شود.
از سوی دیگر، یک منبع جداگانه آب سرد نیز در داخل چگالنده (کندانسور) زیر توربین جاری بوده و با تبدیل بخار به آب، آن را بار دیگر به سمت میله سوختی هدایت می‌کند تا چرخه تکرار شود. همچنین آب درون کندانسور پس از جذب حرارت توربین به برج خنک‌کننده انتقال پیدا کرده و به بیرون انتقال پیدا می‌کند. بنابراین خروجی برج نیروگاه‌های هسته ای چیزی جز بخار آب نیست و با تعریف ساده می‌توان انرژی هسته ای را واقعا پاک توصیف کرد.
مهم‌ترین مزیت انرژی اتمی چیست؟
مهم‌ترین مزیت انرژی هسته ای را در حقیقت باید همان پاک بودن آن دانست؛ زیرا میزان تولید گازهای گلخانه‌ای در نیروگاه‌های اتمی تقریبا صفر است. بد نیست بدانید که به گزارش مقامات آمریکایی استفاده از نیروگاه‌های اتمی باعث شده که در سال 2020 تولید دی اکسید کربن در این کشور حدود 471 میلیون تن کاهش پیدا کند. برای درک بهتر، توجه کنید که این میزان کاهش تولید CO2 معادل با حذف 100 میلیون دستگاه خودرو از خیابان‌هاست!
البته شاید گمان کنید که انرژی خورشیدی و بادی منابع پاک‌تری برای تامین انرژی باشند؛ زیرا میزان تولید گازهای گلخانه‌ای آن‌ها نه حدودا صفر، بلکه دقیقا صفر است و همچنین کاملا هم تجدیدپذیرند. با این وجود در روزهای ابری یا روزهایی که وزش باد چندان مساعد نیست عملکرد این نیروگاه‌ها عملا مختل شده و تولید انرژی در آن‌ها متوقف می‌شود. از سوی دیگر نیروگاه‌های اتمی در تمام شرایط قادر به عملکرد ایده‌آل بوده و با پیشرفت‌های حاصل‌شده در طراحی و ساخت آن‌ها عمر برخی نیروگاه‌ها اکنون به حدود 80 سال رسیده که به‌مراتب بیشتر از معادن زغال سنگ یا منابع سوخت فسیلی است.
همچنین تاسیس نیروگاه‌های هسته ای عموما به فضای بسیار کمتری هم در مقایسه با سایر منابع انرژی پاک نیاز دارد. گزارش‌های انستیتو انرژی هسته ای آمریکا در این خصوص حاکی از آن است که مساحت مورد نیاز برای احداث یک نیروگاه هسته ای با توان خروجی یکسان با یک نیروگاه بادی حدودا 360 برابر کوچکتر است! علاوه بر این، پالت‌های اورانیوم نیز بسیار چگال بوده و پس از استفاده تقریبا هیچ فضایی اشغال نمی‌کنند. برای مثال تمامی ضایعات اتمی نیروگاه‌های آمریکا طی 60 سال گذشته در مساحتی هم‌اندازه یک زمین فوتبال جا خواهد شد.
نیروگاه‌های اتمی چه معایبی دارند؟
متاسفانه همان‌طور که حدس می‌زدید، نیروگاه‌های اتمی در کنار مزیت‌های‌شان معایبی هم دارند. البته نیازی نیست نگران فاجعه‌هایی مثل آن‌چه در چرنوبیل رخ داد باشیم؛ اما به پایان رسیدن منبع سوختی نیروگاه عموما با مشکلات متعددی همراه است. مهم‌ترین مساله در این خصوص، خارج کردن میله سوختی مصرف‌شده است؛ زیرا باقی ماندن آن در رآکتور بسیار خطرناک است و از طرف دیگر، تولید حرارت از طریق فرآیند واپاشی پرتوزا همچنان در آن ادامه داشته و برای محیط زیست و حیات طبیعی بسیار خطرناک است. به همین دلیل نمی‌توان آن را همانند بقیه ضایعات در محیط باز گذاشت.
به‌طور کلی زباله‌های اتمی در سه دستی «سطح بالا»، «فراتر از اورانیوم» و «سطح پایین» طبقه‌بندی می‌شوند که هریک بسته به میزان آلودگی نیازمند نوع خاصی از نگهداری هستند. به‌طور خاص، زباله‌های اتمی با سطح آلودگی بالا برای از بین رفتن به هزاران سال زمان نیاز داشته و باید در یک محفظه که با دقت و رعایت نکات خاص طراحی شده نگهداری شوند. در عین حال تجمیع این محفظه‌ها نیز به یک دردسر تازه برای قانون‌گذاران در این حوزه تبدیل شده و هزینه‌ای چندین میلیارد دلاری را روی دست دولت‌های مختلف دنیا گذاشته است. به‌جز این هزینه‌های تحمیل‌شده، نبود فضا برای نگهداری این محفظه‌ها نیز چالش جدیدی است که بسیاری کشورهای پیشرفته در حوزه هسته ای اکنون با آن روبرو هستند.
بازیافت یا عدم بازیافت میله‌های سوختی مصرف‌شده
همان‌طور که اشاره شد، پالت‌های اورانیوم چگالی فوق‌العاده بالایی داشته و مقدار بسیار زیادی انرژی پتانسیل در درون خود دارند. بنابراین پس از پنج سال استفاده تنها بخش کوچکی از این انرژی پتانسیل ذخیره‌شده درون پالت‌های اورانیوم مصرف خواهد شد. در حال حاضر رویکرد کشورهای مختلف دنیا در قبال بازیافت و مصرف دوباره میله‌های سوختی با یکدیگر متفاوت است.
برای مثال برخی کشورهای آسیایی و اروپایی با بازیافت و استفاده مجدد از سلول سوختی خود بار دیگر از آن‌ها برای تولید انرژی بهره می‌برند و محصولات غیرقابل استفاده را در محفظه‌هایی شیشه‌ای قرار داده و به روال معمول دور می‌ریزند. در عین حال برخی کشورهای دیگر مثل آمریکا سیاستی متفاوت پیش گرفته و بازیافت میله‌های سوختی رآکتورها را از نظر اقتصادی بهینه ندانسته و چنین سیاستی در قبال نیروگاه‌های اتمی خود ندارند.
بد نیست بدانید یکی از نام‌های سرشناسی که اخیرا در حوزه نیروگاه‌های اتمی فعالیت زیادی داشته، بیل گیتس، هم‌بنیان‌گذار مایکروسافت و یکی از تاثیرگذارترین چهره‌های حوزه تکنولوژی است. او هم‌اکنون مدیر عامل کمپانی TerraPower به شمار می‌رود که در حال ساخت یک نیروگاه اتمی بزرگ در آمریکاست که از خنک‌کننده‌ای غیر از آب برای خنک کردن سیستم استفاده می‌کند.