اگر به دنبال پاسخ ساده به انرژی هسته‌ای چیست؟ باشید می‌توان گفت انرژی هسته‌ای از راه شکافتن اتم‌های اورانیوم برای تولید برق بدست می‌آید و انتشار کربن آن صفر است. برای بررسی ساز و کار نیروگاه هسته‌ای با تکراتو همراه باشید.
انرژی هسته‌ای علی‌رغم خطراتِ نشت رادیواکتیو، تولید زباله‌های خطرناک، سوءاستفاده دولت‌ها برای ساخت تسلیحات تاکتیکی و کشتار جمعی اتمی، همچنان یکی از روش‌های پُربازدهٔ تولید انرژی با کربن صفر است. از همین‌رو، در گرم‌ترین سال کره زمین، از زمان ثبت بشری، کشورهای گوناگون در صدد توسعه‌ٔ راکتورهای مدرن‌تر با بازدهی بالاتر هستند تا هرچه سریع‌تر نقطهٔ پایانی بر مصرف سوخت‌های فسیلی بگذارند.
ادامه مطلب در ادامه
بیشتر بخوانید:
انرژی هسته‌ای چیست؟
انرژی هسته‌ای یکی از بزرگترین و قابل اعتمادترین منبع تولید انرژی پاک در جهان است، و هر روز برق خانه‌های ده‌ها میلیون نفر در سرتاسر جهان را تأمین می‌کند. برای مبارزه با گرمایش زمین، جهان به روش‌هایِ جدید و بهتری برای استفاده از این منبع انرژی نیاز دارد؛ راکتورهایی که در عین عدم انتشار کربن به جوّ، بازدهی بالایی داشته باشند؛ اما چگونه راکتورهای هسته‌ای این مقدار انرژی حیرت‌انگیز را بدون انتشار گازهایِ گلخانه‌ای ارائه می‌کنند؟ – پاسخ خلاصه‌اش این است: همه چیز با گرمی یا حرارت آغاز می‌شود!
بیایید یک پرسش دیگری مطرح کنیم: فرآیند تبدیل انرژی هسته‌ای به برق چگونه است؟ زیاد هم پیچیده نیست ـ البته روی کاغذ ـ‌در راکتورهای هسته‌ای، اتم‌های عنصر اورانیوم با شکافته شدن، تولید حرارت / گرما می‌کنند و پس از آن، راکتورها از این گرمای برآمده از شکافت، بخاری تولید می‌کنند که برای چرخاندن یک توربین بادی استفاده می‌شود تا در پایان این فرآیند حیرت‌انگیز، این توربینِ معروفِ ما، الکتریسیته بسازد؛ بدین نحو جریان برق به خانه‌ها دمیده شده و روشنایی را به ارمغان می‌آورد. گفتنی است، در فرآیند تولید انرژی هسته‌ای، بر خلافِ سوزاندن سوخت فسیلی، دی اکسید کربن، دوده یا سایر مواد شیمیایی سمّی آزاد نمی‌شود و این روش، سرچشمهٔ تولید انرژی پاک محسوب می‌شود.
شرحِ دقیق‌تر فرآیند انرژی هسته‌ای
همان‌طورکه پیش‌تر گفتیم، گرما در یک راکتور هسته‌ای با شکافتن اتم ها آزاد می‌شود؛ اتم‌ها، یا همان بلوک‌های سازندهٔ ماده که از سه ذرّه تشکیل شده‌اند: نوترون‌ها و پروتون‌های به هم متصل، هسته‌ی اتم را تشکیل می‌دهند و در دیگر سو، الکترون‌ها وجود دارند که ذراتی با بار منفی هستند و به دور هسته می‌چرخند.
راکتورهای هسته‌ای در این فرآیند، گرما و نوترون ها را آزاد ساخته و این‌گونه موجب برخورد برخی از نوترون‌ها با دیگر اتم‌هایِ اورانیوم شده و باعث ایجاد زنجیره‌ای از شکافت‌ها می‌شوند تا واکنش هسته‌ای ادامه یابد.
مجموعه واکنش‌هایِ شکافت هسته‌ای، جملگی در داخل بخشی از راکتور هسته‌ای به نام میله سوخت، که لوله استوانه‌ای بلند و بسته‌بندی‌شده‌ٔ حاوی اورانیوم است، انجام می‌شود. سوخت انباشته، یک مجموعهٔ بسته‌بندی شده از 100 تا 200 عدد از این میله‌ها را در بر می‌گیرد. هم‌چنین کل هستهٔ راکتور از صدها سوخت‌انباشته تشکیل شده است که به شکلِ استوانه‌ای بزرگی در کنار هم قرار گرفته‌اند، بنابراین معمولاً ده‌ها هزار میله سوخت در هسته راکتور وجود دارد.
بیشتر بخوانید:
تاثیر آلودگی هوا بر سلامت انسان
بهترین دمنوش ها برای آلودگی هوا
نیروگاه‌های هسته‌ای مرسوم چه ساز و کاری دارند؟
در یک نیروگاه هسته‌ای معمولی، آب روی میله‌های سوخت در هسته راکتور پاشیده می‌شود تا آن را خنک کند. این‌چنین، گرمای این میله‌ها، باعث افزایش دمای آب و تبدیل آن به بخار می‌شود. سپس این بخار به یک توربین که به یک ژنراتور متصل است فرستاده شده تا در نهایت، فشار بخار باعث شود توربین بچرخد – کمی شبیه به آسیاب بادی. سپس ژنراتور نیز مانند سایر مولّدهای برق از حرکت مکانیکی توربین، برای تولید برق استفاده می‌کند. در پایان، پس از عبور بخار از توربین، بخار خنک شده دوباره به آب تبدیل شده تا بتوان دوباره از آن استفاده کرد.
انواع راکتورهای هسته‌ای رایج
دو نوع رایج راکتور عبارتند از آب تحت فشار (PWR) و راکتور آب جوش (BWR)، اما پژوهشگران طرح‌های جدیدی را برای راکتورهای هسته‌ای توسعه داده‌اند. و همچنان طرح‌های موازی دیگری نیز توسعه می‌یابد؛ چرا که این دست فناوری‌ها و راکتورهای پیشرفته‌تر می‌توانند بدون تأثیر مخرب بر گرمایش جهانی، به برآورده کردن نیازهای رو به رشد انرژی جهان کمک کنند. در خط مقدم توسعه انرژی هسته‌ای، آزمایشگاه هایی مانند آزمایشگاه ملی آرگون (DOE) و وزارت انرژی ایالات متحده قرار دارند.
با حمایت آزمایشگاه ملی آرگوت، دانشمندان طرح راکتورهای جدید و فن‌آوری‌های بازیافت سوخت را بررسی می‌کنند که می‌تواند ایمنی را افزایش داده، عملیات نیروگاه هسته‌ای را کارآمدتر ساخته، میزان زباله‌های هسته‌ای را کاهش داده و زمان و هزینه ساخت را بهینه سازد. کار این پژوهشگران بر میراث طولانی تحقیقات هسته‌ای همین آزمایشگاه ملّی استوار است. همان آزمایشگاهی که با آغاز کارش در دههٔ 1940، راه را در توسعه کاربردهای صلح آمیز انرژی هسته‌ای باز کرد. با وجود آن‌که تحقیقات، طراحی‌ها و آزمایش‌های آرگون پایه و اساس همه راکتورهای هسته‌ای تجاری امروزی را تشکیل می‌دهند، محققانِ آن، همچنان در خط مقدم پیشرفت‌های تازه برای نسل بعدی راکتورها هستند.
آنچه‌که گفتیم…
اورانیوم موجود در یک راکتور هسته‌ای هنگام شکافتن، گرما تولید می‌کند، این همان چیزی است که وقتی هستهٔ شکنندهٔ اورانیوم -235 (U-235) با یک نوترون برخورد می‌کند، روی می‌دهد. در همان زمان، کنشِ شکافت نوترون‌هایِ متعددی تولید می‌کند که بالقوّه می‌توانند منجر به شکافت‌های زنجیره‌ای شوند و منبع کم نظیری از گرما و پایداری را فراهم کنند تا بتوانیم از آن برای تولید الکتریسیته استفاده کنیم. بنابراین، نیروگاه هسته‌ای یک منبع تولید انرژی پاک و مطمئن است که می‌تواند نقشی حیاتی در کربن‌زدایی اقتصاد جهانی داشته باشد.
بیشتر بخوانید:
- برای آلودگی هوا چه کنیم ؟
- اوپنهایمر کیست
- پروژه منهتن چیست
- فسفر سفید چیست
- بهترین جنگنده های جهان
- جدیدترین نسل جنگنده ها
- خطرناک ترین جنگنده ایران
برگرفته از نشریهٔ اینترنتی scitechdaily
دیدگاه شما دربارهٔ انرژی هسته‌ای و ساز و کار تولید آن چیست؟ آیا به نظر شما این منبع انرژی بهترین گزینه‌ٔ بشر برای عبور از تغییرات اقلیمی است؟ لطفاً دیدگاه خود را در بخش کامنت‌ها برای تکراتو بنویسید.
