انرژی هسته ای و کاربرد انرژی اتمی در تولید الکتریسیته

کاربردهای انرژی هسته ای:

استفاده از انرژی هسته ای، یکی از اقتصادی ترین شیوه ها در دنیای صنعتی است و گستره عظیمی از کاربردهای مختلف، شامل تولید برق هسته ای، تشخیص و درمان بسیاری از بیماریها، کشاورزی و دامداری، کشف منابع آب و ... را در بر می گیرد.
انرژی هسته ای در مجموع، مانند یکی از انرژی های موجود در جهان مثل انرژی بادی، آبی، گاز و نفت و ... است، اما در مقایسه با آنها جزو انرژی های پایان ناپذیر شمرده می شود، که از نظر میزان تولید انرژی پاسخگوی نیازهای بشر خواهد بود. یعنی انرژی حاصل از تبدیل ماده به انرژی برابر است با جرم ماده ضرب در سرعت نور به توان 2 که نشان دهنده انرژی زیاد حاصل از تبدیل مقدار کمی ماده به انرژی است .

انرژی هسته‌ای کاربردهای متعددی دارد که در یک تقسیم بندی کلی میتوان آن را به دو دسته اصلی تقسیم کرد:
 نظامی
غیرنظامی یا صلح جویانه

انرژهای نو در دنیای امروزی

طبق آمارهای به ثبت رسیده طی 30 سال گذشته احتیاجات انرژی جهان به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. در سال 1960 مصرف انرژی جهان معادل 3/3Gtoe  بوده است.در سال 1990 این رقم به 8/8Gtoe بالغ گردید ، که دارای رشد متوسط سالانه 3/3 درصد می باشد و در مجموع 166 در صد افزایش نشان می دهد و در حال حاضر مصرف انرژی جهان 10Gtoe/Year  بوده و پیش بینی می شود این رقم در سالهای 2010 و 2020 به 12 و 14 Gtoe/Year افزایش یابد . این ارقام نشان می دهند که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده بالا می باشد و بالطبع این سوال مهم مطرح می باشد که آیا منابع انرژی های فسیلی در قرنهای آینده، جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بودیا خیر؟

حداقل به دو دلیل عمده پاسخ این سوال منفی است و باید منابع جدید انرژی را جایگزین این منابع نمود. این دلایل عبارتند از:
1 . محدودیت و در عین حال مرغوبیت انرژی های فسیلی چرا که این سوختها از نوع انرژی شیمیایی متمرکز بوده و مسلماً کاربردهای بهتر از احتراق دارند

2 .مسایل و مشکلات زیست محیطی بطوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر از مهمترین پیش شرطهای توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمار می آید. از این رو است که دهه های آینده بعنوان سالهای تلاش مشترک جامعه انسانی برای کنترل انتشار کربن، کنترل محیط زیست و در واقع تلاش برای تداوم انسان بر روی کره زمین خواهد بود .

بنابراین استفاده از منابع جدید انرژی به جای منابع فسیلی امری الزامی است. سیستمهای جدید انرژی در آینده باید متکی به تغییرات ساختاری و بنیادی باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن نظیر انرژی خورشیدی و بادی و زمین گرمایی و کربن خنثی مانند انرژی بیوماس مورد استفاده قرار می گیرند. بدون تردید انرژی های تجدیدپذیر با توجه به سادگی فن آوریشان در مقابل فن آوری انرژی هسته ای از یک طرف و نیز بدلیل عدم ایجاد مشکلاتی نظیر زباله های اتمی از طرف دیگر نقش مهمی در سیستمهای جدید انرژی در جهان ایفا می کنند. در هر حال باید اذعان داشت که در عمل عوامل متعددی بویژه هزینه اولیه و قیمت تمام شده بالا، عدم سرمایه گذاری کافی برای بومی نمودن و بهبود کارآیی تکنولوژیهای مربوطه ، به حساب نیامدن هزینه های خارجی در معادلات اقتصادی، نبود سیاستهای حمایتی در سطح جهانی، منطقه ای و محلی، نفوذ و توسعه انرژی های نو را بسیار کند و محدود ساخته است. ولی پژوهشگران و صنعتگران همواره تلاش خود را جهت رفع این مشکلات مبذول می دارند.

نیروگاه بخار

نیروگاه های بخاری یکی از مهم ترین نیروگاه های حرارتی میباشند که در اکثر کشورها ، از جمله ایران سهم بسیار زیادی را در تولید انرژی الکتریکی بر عهده دارند به طوری که سهم تولید این نوع نیروگاهها حدود 47.3% کل تولید انرژی کشورمان میباشد از مهمترین این نیروگاه ها در کشورمان میتوان به نیروگاه های شهید سلیمی نکا،شهید رجایی قزوین،شهید محمد منتظری اصفهان، رامین اهواز، اسلام اباد اصفهان،طوس مشهد،بعثت تهران، شهید منتظر قائم کرج،تبریز،بیستون کرمانشاه،مفتح همدان، و بندرعباس اشاره نمود.مشخصات این نیروگاه ها به همراه دیگر نیروگاه های بخاری کشورمان در سال 1381،را میتوان درجدول اسلاید بعد مشاهده نمود.

نیروگاه باد ساحلی

بشر از زمان های بسیار دور به نیروی لایزال باد پی برده و سال ها بود که از این   برای به حرکت درآوردن کشتی ها و آسیاب های بادی بهره می گرفت.

طی سالیان دراز ثابت شده است که می توان انرژی باد را به انرژی مکانیکی یا الکتریکی تبدیل کرد و مورد استفاده قرار داد. منابع تاریخی نشان می دهد که ساخت آسیاب ها در ایران، عراق، مصر و چین قدمت باستانی داشته و در این تمدن ها، از آسیاب های بادی برای خرد کردن دانه ها و پمپاژ آب استفاده می شده است. چنانچه از شواهد تاریخی برمی آید، در قرن 17 قبل از میلاد، هامورابی پادشاه بابل طرحی ارائه داده بود تا بتوان به کمک آن دشت حاصلخیز بین النهرین را توسط انرژی حاصل از باد آبیاری نمود. آسیاب هایی که در آن زمان ساخته می شدند از نوع ماشین های محور قائم و شبیه به آن هایی هستند که امروزه آثار آن ها در نواحی خواف و تایباد ایران به چشم می خورد.

ایرانیان اولین کسانی بودند که حدود 200 سال قبل از میلاد مسیح برای آرد کردن غلات از آسیاب های بادی با محور قائم استفاده کرده اند.

بعد از ایران کشورهای عربی و اروپایی پی به قدرت باد در تبدیل انرژی بردند.

در قرون وسطی، آسیاب های بادی در ایتالیا، فرانسه، اسپانیا و پرتغال متداول گردید و کمی بعد در بریتانیا، هلند و آلمان نیز به کار گرفته شد.

آسیاب های بادی که در اروپا ساخته می شدند از نوع آسیاب های محور افقی و 4 پره بودند که برای آرد کردن حبوبات و گندم به کار می رفتند.

نیروگاه خورشیدی * 2

فعالیت هاى بشر پیوسته در حال تغییر شکل زمین و اتمسفر اطراف آن است . تبدیل جنگل ها به زمین هاى کشاورزی و یا تخریب آن ها براى مقاصد دیگر، پیدایش اثر گلخانه اى و همچنین با گسترش صنعت و تکنلوژى و استفاده انبوه و بى رویه از سوخت هاى فسیلى، خطر آلودگى و تخریب محیط زیست ، روز به روز بشر و این کره خاکی را مورد تهدید قرار مى دهد. طبق گزارش آکادمى ملى علوم ،دماى سطح زمین نسبت به قرن گذشته یک  درجه افزایش یافته است که بیشترین افزایش مربوط به دهه 80 مى باشد. این مسئله و همچنین روند رو به کاهش سوخت هاى فسیلى و سنتى در جهان باعث شد تا صنایع به دنبال استفاده از انرژى هاى بازیافتى و بدون آلودگى باشند. یکى از این انرژى ها، انرژى خورشیدى است. خورشید یک منبع بى پایان انرژى است که همیشه و در همه جاى جهان قابل استفاده مى باشد. بر اساس تحقیقات آزمایشگاه ملى انرژى هاى قابل بازیافت آمریکا ، میزان انرژى خورشیدى که در هر دقیقه بر سطح زمین مى تابد بیشتر از انرژى است که توسط انسان ها در یک سال مصرف مى شود. بنابراین مى بایست نهایت استفاده و بهره بردارى را از این منبع عظیم و رایگان برد. با پیشرفت تکنولوژی نیمه هادی ها وپیدایش سلول های خورشیدی می توان مستقیماً انرژی خورشیدى را به انرژى الکتریکى تبدیل کرد. به این سیستم تولید انرژى سیستم فتولتاییک مى گویند. قبلاً اینطور تصور مى شد که    سلول هاى خورشیدى به صرفه و مؤثر نمى باشند، ولى تحت شرایط فعلى و با وجود مشکلاتى چون کمبود منابع تولید انرژی، افزایش عمومى دمای زمین و تخریب محیط زیست، اهمیت و لزوم استفاده از انرژى خورشیدى بیثتر از پیش آشکار می شود.

از جمله محاسنى که استفاده از انرژى خورشیدى نسبت به نیروگاه هاى فسیلى یا هسته اى دارد این است که تبدیل این انرژى به الکتریسیته موجب آلودکى محیط نمى شود.

نیروگاه خورشیدی * 1

سالها پیش از این شاید چوب و زغال سنگ مهم ترین منبع تأمین انرژی بشمار می رفتند. به تدریج با کشف و بهره برداری از نفت و مشتقات آن، این ماده سوختنی جایگاه ویژه ای برای تأمین انرژی مورد نیاز بشر پیدا کرد.

شاید بشر سالها پیش از این بدلیل کمی جمعیت و مصرف انرژی و زیادی این ذخایر فکر نمی کرد روزی فرا رسد که این منابع تمام شود تا در فکر سوخت دیگری باشد اما با ازدیاد جمعیت ومصارف بالای صنعتی و همچنین خطری که سوخت های فسیلی برای محیط زیست انسان فراهم نموده، بشر را به فکر استفاده از یک سوخت تمیزتر و لایتناهی انداخته است. انرژی های تجدید پذیر مزیت های فراوانی نسبت به انرژی های تجدید ناپذیر دارند از جمله اینکه برای محیط زیست جانداران آلودگی ایجاد نمی کنند و با یک هزینه اولیه می توان برای سالها از آن بهره برداری کرد در صورتی که مثلاً برای گرفتن توان الکتریکی از یک نیروگاه فسیلی نیاز به سوزاندن سوخت داریم و باید هزینه آنرا بپردازیم اما ما به طبیعت هزینه ای را پرداخت نمی کنیم تنها برای تأسیساتی که استفاده از آنرا میسر می کند بهایی پرداخت می کنیم. با همه این احوالات در حال حاضر استفاده از اکثر انرژی های تجدید پذیر بدلیل تکنولوژی پیشرفته تأسیسات اولیه و در نتیجه هزینه بالای آنها توجیه اقتصادی ندارد، اما دانشمندان امید دارند که پیشرفت دانش و تکنولوژی این هزینه ها را کاهش و انرژی های تجدید پذیر را درآینده منبع اصلی تأمین انرژی مورد نیاز بشر باشد.