برق هسته ای چیست؟

برق هسته ای برای قرن ها یکی از رویاهای بشر بود. رویای دست یابی به انرژی ارزان، قدرتمند و فراوان در طول تاریخ به دغدغه همیشگی دانشمندان تبدیل شده بود. چوب، ذغال سنگ و بخار آب هیچکدام نتوانست عطش بشر برای به خدمت گرفتن شکل بهتری از انرژی را برطرف کند.

با پیشرفت های علمی انسان در قرن بیستم و دست یافتن او به توانایی شکافتن هسته اتم، این رویا به واقعیت تبدیل شد. دانشمندان رشته فیزیک در ده های اولیه قرن بیستم موفق شدند با استفاده از اورانیوم انرژی غیرقابل باوری تولید کنند. انرژی که حجم آن حتی در ذهن رویاپردازترین انسان ها هم نمی گنجید. این انرژی جدید به هیچ وجه با دیگر منابع انرژی قابل مقایسه نبود. برای مثال با استفاده از ۵۰۰ گرم اورانیوم انرژی برابر با بیش از ۱۵۰۰ تن زغال سنگ بدست می آمد. از این انرژی برای تولید برق استفاده شد.

برق هسته ای در قرن بیستم صنعت انرژی جهان را تحت تاثیر خود قرار داد. مردم توانستند با صرف هزینه ای اندک برق هسته ای را به خدمت خود درآورند و لوازم الکتریکی خود را به کار بیندازند و شهرها و خانه های خود را نورانی کنند.

فرآیند تولید برق هسته ای

فرآیند کلی تولید برق هسته ‌ای از اورانیوم تفاوت چندانی با تولید انرژی الکتریکی از سوخت ‌های فسیلی همچون نفت و گاز و زغال سنگ ندارد. همیشه برای تولید انرژی از یک منبع، می بایست مقداری انرژی به آن منبع وارد کنیم تا منبع مورد نظر، انرژی ذخیره در خود آزاد نماید.

به عنوان مثال برای استفاده از انرژی زغال سنگ، این ماده در معرض انرژی حرارتی قرار می گیرد. اضافه شدن انرژی حرارتی به زغال سنگ موجب شعله ‌‌ور شدن و در نتیجه آزاد شدن انرژی ذخیره شده در آن می شود. با استفاده از انرژی آزاد شده از زغال سنگ، بخار آب تولید می شود و از این بخار آب برای به گردش درآوردن توربین های تولید کننده برق استفاده می‌ گردد.

انرژی ذخیره شده در اورانیوم بسیار بیشتر از زغال سنگ است و در نتیجه می ‌تواند مقدار بسیار زیادی انرژی الکتریکی تولید کند و چراغ های بیشتری را روشن نماید. برای آزاد کردن انرژی اورانیوم در نیروگاه های هسته ای با فراهم کردن شرایطی خاص امکان شکافت اتم و آزاد شدن انرژی هسته اتم فراهم می شود. در نیروگاه های هسته ای از این انرژی برای ایجاد بخار آب و چرخاندن توربین‌ های برق استفاده می گردد.

تاریخچه نیروگاه های تولید برق هسته ای

اولین راکتور اتمی تاریخ در ایالات متحده و توسط شرکت «وستینگهاوس» (Westinghouse) ساخته شد. این راکتور برای استفاده در زیر دریایی های اتمی طراحی شده بود. سپس شرکت «جنرال الکتریک» (General Electric) موفق به ساخت راکتورهایی با ساختاری متفاوت گردید. با این حال اولین راکتوری که ویژه تولید برق هسته ای طراحی شده بود در سال ۱۹۵۴ توسط شوروی در منطقه «آبنینسک» (Obninsk) در جنوب غربی مسکو احداث گردید. این راکتور بیشتر جنبه تحقیقاتی داشت. اما تولید برق هسته ای در مقیاس صنعتی از سال ۱۹۵۶ و در بریتانیا رقم خورد.

تا سال ۱۹۶۵ ساخت نیروگاه های هسته ای سرعت چندانی نداشت. اما طی سال های ۱۹۶۶ تا ۱۹۸۵ انقلابی در ساخت نیروگاه های هسته ای روی داد. به عنوان مثال طی سال های ۱۹۷۲ تا ۱۹۷۶ به طور متوسط هر ساله کار ساخت ۳۰ نیروگاه هسته ای آغاز می شد. یکی از دلایل استقبال دولت ها از برق هسته ای شوک نفتی اوایل دهه هفتاد میلادی بود. افزایش سرسام آور قیمت نفت در این دوره کشورهای مختلف را بر آن داشت تا برای تأمین انرژی مورد نیاز خود به نیروگاه های هسته ‌ای روی آورند. از سال ۱۹۸۶ و به دلایل مختلفی از جمله کاهش قیمت جهانی نفت و وقوع فاجعه شوک آور انفجار نیروگاه اتمی چرنوبیل در شوروی، روند ساخت نیروگاه های هسته ای به شدت کاهش یافت، به شکلی که به طور متوسط هر ساله ۴ نیروگاه هسته ای ساخت می ‌شد.

وضعیت استفاده از برق اتمی در جهان

هر کشور استراتیژی خاص خود را در تولید برق هسته ‌ای در پیش گرفته است. به عنوان مثال کشور بریتانیا که تا سال ۱۹۶۵ در ساخت نیروگاه های هسته ای پیشگام بود، پس از این تاریخ دیگر از ساخت نیروگاه های هسته‌ ای استقبال نکرد. از سوی دیگر ساخت نیروگاه های هسته ‌ای در ده های پایانی قرن بیستم در ایالات متحده به اوج خود رسید. کشور ایالات متحده که تا سال های پایانی دهه ۶۰ میلادی تنها هفده نیروگاه هسته‌ ای داشت، طی دهه های هفتاد و هشتاد میلادی بیش از نود نیروگاه هسته‌ ای ساخت. این موضوع نشان گر رشد فزاینده تقاضای انرژی در ایالات متحده بود. از سوی دیگر هزینه تولید برق هسته ‌ای در مقایسه با تولید دیگر انواع برق در ایالات متحده کاملا مقرون به صرفه بود.

در حال حاضر کشور فرانسه با تأمین ۷۵ درصد از برق مورد نیاز خود از برق هسته ای در صدر کشورهای جهان قرار دارد. پس از این کشور به ترتیب لیتوانی با ۷۳ درصد، بلژیک با ۵۷ درصد، بلغارستان و اسلواکی با ۴۷ درصد و سوئد با ۴۸٫۶ درصد قرار دارند.

ایالات متحده نیز در حدود بیست درصد از تولید برق مورد نیاز خود را از برق هسته ای تامین می کند. با اینکه ساخت نیروگاه های اتمی و تولید برق هسته ‌ای در دنیا همانند ده های هفتاد و هشتاد میلادی نیست، اما دولت ها همچنان به دنبال تأمین برق مورد نیاز خود از طریق برق هسته ‌ای هستند.

براساس پیش بینی ها  روند استفاده از برق هسته ‌ای تا دهه‌ های آینده از روندی صعودی برخوردار خواهد بود. در این میان ساخت نیروگاه هسته ‌ای بیشتر در آسیا و اروپای شرقی متمرکز خواهد بود.

به عنوان مثال کشور ژاپن با ساخت نیروگاه های هسته ‌ای با ظرفیت بیش از ۲۵ هزار مگاوات در صدر کشورهای تولید کننده برق هسته ای قرار دارد. چین، کره جنوبی، قزاقستان، رومانی، هند و روسیه در جایگاه های بعدی قرار دارند. از سوی دیگر استفاده از نیروگاه های هسته ‌ای برای تولید برق در کشورهای کانادا، آرژانتین، فرانسه، آلمان، آفریقای جنوبی، سوئیس و ایالات متحده طی دو دهه آینده تقریبا روند ثابتی خواهند داشت.