هسته‌ای کوچک با انرژی خارق العاده/ در دل اتم چه می‌گذرد؟

 گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا- نوید فرخی: احتمالاً وقتی سخن از انرژی هسته‌ای به میان آید اولین چیزی که به ذهن خطور می‌کند، ‌ابر قارچی حاصل از یک انفجار هسته‌ای است؛ پدیده رایجی که در اثر انفجار یک بمب هسته‌ای رخ می‌دهد. هر چند تولید سلاح هسته‌ای، یکی از مصارف انرژی هسته‌ای است، اما این انرژی کاربردهای گوناگونی دارد. در این گزارش مروری بر نمونه‌هایی از کاربردهای مختلف انرژی هسته‌ای خواهیم داشت.

انرژی هسته‌ای چیست؟

انرژی هسته‌ای از اتم‌ها برخاسته است. هنگامی که یک اتم طی واکنشی شکافته می‌شود یا به هم می‌پیوندد، انرژی گرمایی زیادی تولید می‌کند. قبل از اینکه به بحث اصلی بپردازیم، این نکته قابل ذکر است که نیروی هسته‌ای و انرژی هسته‌ای با هم فرق دارند(هر چند تمرکز هر دو، روی نیروی هسته‌ای به‌دست‌آمده از واکنش‌های اتمی است).

«نیروی هسته‌ای» با مهار و تحت کنترل درآوردن انرژی حاصل از واکنش‌های مزبور به وجود می‌آید. «انرژی هسته‌ای» خود در طی این واکنش‌ها به ایجاد می‌شود. حال قبل از اینکه به چگونگی استفاده از انرژی هسته‌ای در زندگی روزمره خود بپردازیم، بد نیست نگاهی هم به دو نوع انرژی هسته‌ای موجود داشته باشیم.

همجوشی هسته‌ای

در همجوشی هسته‌ای(nuclear fusion) مسئله اصلی پیوند اتم‌ها است. اتم‌ها در همجوشی هسته‌ای، به یکدیگر پیوند می‌خورند یا با هم ترکیب می‌شوند. در اثر این فرایند انرژی زیادی ایجاد می‌شود. خورشید یکی از بهترین نمونه‌های همجوشی هسته‌ای است. در داخل خورشید، هسته‌های هیدروژن با هم ترکیب می‌شوند و به شکل هلیوم در می‌آیند و انرژی گرمایی ایجاد می‌کنند که زمین و سایر سیاره‌های منظومه شمسی را گرم می‌کند.

شکافت هسته‌ای

شکافت هسته‌ای(Nuclear Fission) در هنگام از هم گسیختگی و جدا شدن هسته اتم ایجاد می‌شود. واکنش شکافتی که احتمالاً بیشتر از همه با آن آشنا هستید و در روزنامه‌ها و رسانه‌ها و اخبار در مورد آن زیاد شنیده‌اید، استفاده از اورانیوم در نیروگاه‌های هسته‌ای است. در داخل راکتور، هسته اتم وادار به جداسازی و شکاف می‌شود و طی این فرایند، انرژی هسته‌ای تولید می‌شود.

کاربردهای انرژی هسته‌ای

انرژی هسته‌ای و محصولات جانبی آن مانند کبالت-۶۰(cobalt-۶۰) کاربردهای مختلفی دارند. این انرژی نه تنها در ایجاد ساخت سلاح، بلکه برای دارو، اکتشافات فضایی و موارد دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه مروری بر این کاربردها خواهیم داشت.

برق

از گرمای شکافت هسته‌ای می‌توان برای تولید برق استفاده کرد. این کار در نیروگاه هسته‌ای وقتی اورانیوم در داخل یک راکتور تقسیم می‌شود، قابل پیاده‌سازی است. انرژی ایجادشده، آب را گرم می‌کند که این مسئله به چرخش توربین منجر می‌شود. چرخش توربین‌ها مانند آسیاب‌های بادی برق تولید می‌کند.

بعید است بحث سر نیروگاه‌های هسته‌ای باشد و سخنی از حادثه چرنوبیل در سال ۱۹۸۶ و فوکوشیما دایچی در سال ۲۰۱۱ به میان نیاید. طی هر دو حادثه، راکتورهای هسته‌ای ذوب شد و باعث ایجاد تشعشع و انتشار ضایعات هسته‌ای گردید. این حوادث، زندگی چندین هزار نفر را تحت تأثیر قرار داد و باعث مرگ‌ عده بی‌شماری شد.

در حالی که انرژی هسته‌ای به طور کلی قابل اعتماد و کم‌هزینه است، محصولات جانبی و پساب و آلاینده‌هایی که ایجاد می‌کند، آن را بحث‌برانگیز می‌سازد.

سلاح‌های هسته‌ای

استفاده از سلاح اتمی چنان تهدیدآمیز و ترسناک است که نمی‌توان از انرژی اتمی سخن گفت و به سلاح اتمی فکر نکرد. ایالات متحده آمریکا در طی جنگ جهانی دوم، بمب‌هایی اتمی خود را بر سر ساکنان دو شهر ژاپن سرازیر کرد. این حادثه، ده‌ها هزار کشته برجای گذاشت و چنان وحشتی را در سراسر جهان ایجاد کرد که خاطره آن تا به امروز باقی است. بمب‌های هسته‌ای و هیدروژنی با استفاده از روش شکافت هسته اتم و همجوشی، انفجار بسیار قدرتمندی را ایجاد می‌کنند. این انفجار می‌تواند در عرض چند ثانیه مناطق زیادی را با خاک یکسان کند. انفجار اتمی همچنین باعث انتشار میزان قابل توجه تشعشعات سمی برای کسانی می‌شود که حتی از انفجار اولیه نیز جان سالم به در بردند.

میزان ویرانی که این سلاح‌ها می‌توانند در طول هر جنگی بر جای گذارند، آن‌قدر شدید است که خرد جمعی جهانی تصمیم بر این گرفت تا استفاده از این سلاح‌ها را تا جای ممکن محدود سازد. با این وجود برخی کشورها تاکنون زیر بار این تعهدات نرفته‌اند.

اکتشافات فضایی

از انرژی هسته‌ای می‌توان در ژنراتورها برای کاوش در فضا استفاده کرد. کاوشگر کاسینی-هویگنس قبل از اینکه در سال ۲۰۱۷ از بین برود، با استفاده از مولد گرما-الکتریکی ایزوتوپی(RTG)، سیاره زحل را بیش از پیش به ما شناساند.

پزشکی هسته‌ای

برخی از محصولات جانبی که در طی شکافت هسته‌ای در راکتورها تولید می‌شوند، در حوزه پزشکی حائز اهمیت هستند. به عنوان مثال، کبالت-۶۰ توسط بیمارستان‌ها برای تمیز کردن تجهیزات مانند درون‌کاشت(implant)، کاتتر(catheter) و تیغ بیستوری(Scalpel)، همراه با تجهیزات پزشکی پیچیده و سایر فناوری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین در رادیوتراپی پزشکی برای درمان سرطان و تصویربرداری پزشکی استفاده می‌شود. برش‌نگاری با گسیل پوزیترون(PET) روشی نوینی است که در آن عمل اسکن به کمک پزشکی هسته‌ای امکان‌پذیر است و ردیاب‌های رادیواکتیو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد در صنایع غذایی

از انرژی و فناوری هسته‌ای به منظور ایمن‌سازی و افزایش کارایی صنایع غذایی و کشاورزی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، فناوری‌های مرتبط با انرژی هسته‌ای در عقیم‌سازی آفات کشاورزی به کار می‌رود و کاهش استفاده از سموم دفع آفات را در پی دارد. این امر تولید مثل را در میان حشرات قطع می‌کند و به تدریج آنها را از بین می‌برد.

از تکنیک‌های هسته‌ای برای آزمایش مواد غذایی نیز استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که آلاینده‌های مضر روی محصولات قرار ندارند. این روش‌ها همچنین می‌توانند باعث بهبود بهره‌وری صنایع دامی شوند

آینده صنعت هسته‌ای

کاربردهای انرژی هسته‌ای در بسیاری از زمینه‌های زندگی ما محسوس است و استفاده صلح‌آمیز از آن و حساسیت‌های نظارتی نسبت به این مسئله باعث مهار نرخ پیشرفت در آن شده است. علاوه بر این، با توجه به در دسترس بودن این منبع تجدیدناپذیر و اثر کم کربن آن، بسیاری از کارشناسان معتقدند که انرژی هسته‌ای در آینده نقش مهمی را ایفا خواهد کرد. در حال حاضر، انرژی هسته‌ای تنها حدود ۱۰ درصد از انرژی مصرف‌شده در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد.

انرژی هسته‌ای جدا از مسائل علمی، موضوعی پیچیده و چالش‌برانگیز است. این انرژی مانند یک چاقوی بُرنده بسته به کاربرد و زمینه‌ای که در آن مورد استفاده قرار می‌گیرد، مزایا و معایب واضحی دارد. این مسئله، همچنین باعث شده است که طرفداران انواع دیگر انرژی همچون انرژی آبی و بادی و خورشیدی و... با افزایش سرمایه‌گذاری روی انرژی هسته‌ای مخالف باشند. با این وجود مشاهده کاربردهای انرژی هسته‌ای می‌تواند به ما کمک کند جوانب مثبت و منفی آن را به طور کامل ببینیم.

انتهای پیام/۴۱۶۰/پ