انرژی هسته‌ای چیست؟

آیا تا به‌حال در بحثی در مورد انرژی هسته‌ای حضور داشته‌اید؟ ما بوده‌ایم، و آن‌را ناامیدکننده و گیج‌کننده می‌دانیم. پس بیاید تلاش کنیم و موضوع را درک و کشف کنیم. همه چیز از دهه ۱۹۴۰ میلادی شروع شد. بعد از شوک و وحشت جنگ و استفاد از بمب اتم، قرار شد انرژی هسته‌ای فرآورده‌ای صلح‌آمیز از فناوری جدید باشد و به جهان کمک کند دوباره روی پاهای خویش بایستد. تخیل همه به‌طور دیوانه‌وار به کار افتاد. آیا الکتریسیته مجانی خواهد شد؟ آیا انرژی هسته‌ای به قابل سکونت‌شدن قطب جنوب کمک می‌کند؟ آیا ماشین‌ها، هواپیماها و خانه‌هایی که با انرژی هسته‌ای کار کنند خواهیم داشت؟  به نظر می‌رسید از همه این‌ها تنها با سال‌های کمی از کار و تلاش سخت فاصله داریم. یک چیز اما قطعی بود: آینده اتمی! فقط چند سال بعد، با مشخص‌شدن این‌که انرژی هسته‌ای خیلی پیچیده و گران‌قیمت است، نوعی حالت خماری از دوران اتمی به‌وجود آمد. تبدیل فیزیک به علم مهندسی بر روی کاغذ ساده بود، اما در دنیای واقعی واقعا سخت و دشوار بود. همچنین، شرکت‌های خصوصی فکر می‌کردند که انرژی هسته‌ای به‌عنوان یک سرمایه‌گذاری، بسیار مخاطره‌آمیز است و بیشتر آن‌ها ترجیح می‌دادند که بر روی گاز، ذغال‌سنگ و نفت سرمایه‌گذاری کنند. اما افراد زیادی بودند که نمی‌خواستند عهد و پیمان دوره اتمی را رها کنند. یک فناوری جدید، پیش‌بینی الکتریسیته بسیار ارزان‌قیمت، چشم‌انداز استقلال از واردات نفت و گاز، و در برخی موارد، تمایلی پنهانی برای دست‌یابی به سلاح اتمی انگیزه‌ای قوی برای ادامه راه بود. سرانجام در اوایل دهه 1970، زمانی‌که جنگ خاورمیانه منجر به بالارفتن سریع قیمت نفت در سرتاسر جهان شد، بهترین دوران انرژی هسته‌ای فرا رسید. اکنون، سود تجاری و سرمایه‌گذاری با شیوه‌های خیره‌کننده انتخاب می‌شد. بیش از نیمی از رآکتورهای هسته‌ای در جهان، بین سال‌های 1970 تا 1985 ساخته شدند. اما با توجه به تعداد انواع مختلفی که برای انتخاب وجود داشت، چه نوعی از رآکتور باید ساخته می‌شد؟ ولی یک کاندیدای شکست‌خورده شگفت‌انگیز برنده شد: رآکتور آب سبک! چندان نوآورانه نبود و بین دانشمندان نیز محبوبیت زیادی نداشت، اما مزایای قطعی‌ای داشت: آن‌جا وجود داشت، کار می‌کرد و چندان گران‌قیمت نبود. بنابراین، یک رآکتور آب سبک چه کاری انجام می‌دهد؟ خب! اصل اساسی به‌طور حیرت‌انگیزی ساده است: با استفاده از یک واکنش زنجیره‌ای مصنوعی دمای آب را بالا می‌برد. شکافتن هسته اتمی، نسبت به هر واکنش شیمیایی دیگر، میلیون‌ها برابر انرژی بیشتری آزاد می‌سازد. عناصر واقعا سنگین بر لبه پایایی، مانند اورانیوم 235، با نوترون‌های بمباران می‌شوند. نوترون جذب می‌شود اما نتیجه ناپایدار است. بیشتر اوقات، بلافاصله به عناصر سبک‌تر که سریع حرکت می‌کنند، تعدادی نوترون آزاد اضافه، و انرژی به شکل تابش (تشعشع) شکافته می‌شود. تابش، دمای آب اطراف را بالا می‌برد. همزمان، نوترون‌ها این فرآیند را با سایر اتم‌ها انجام می‌دهند و نوترون و تابش بیشتری را در یک واکنش زنجیره‌ای کنترل‌شده به‌وجود می‌آورند که با واکنش افسارگسیخته سریع و نابودگر بمب اتمی بسیار متفاوت است. در رآکتور آب سبک، یک تعدیل‌کننده برای کنترل انرژی نوترون‌ها موردنیاز است. آب معمولی به‌سادگی این کار را انجام می‌دهد که خیلی هم کاربردی است زیرا در هر صورت آب برای راندن توربین نیز به‌کار برده شده است. رآکتور آب سبک بسیار رایج و متداول شد زیرا ساده و ارزان بود. با این حال، ایمن‌ترین، کارآترین، و از لحاظ فنی برازنده‌ترین رآکتور هم نیست. لاف‌زنی هسته‌ای جدید تا یک دهه تداوم یافت، گرچه در سال 1979، کارخانه هسته‌ای تری مایل آیلند در پنسیلوانیا، زمانی‌که هسته‌اش ذوب شد آشکارا از یک مصیبت گریخت. در سال 1986، فاجعه چرنوبیل مستقیما اروپای مرکزی را با ابر رادیواکتیو تهدید می‌کرد. در سال 2011، فاجعه طولانی-مدت فوکوشیما بحث‌ها و دغدغه‌های جدیدی را جرقه زد. در حالی‌که در دهه 1980 میلادی، 218 رآکتور انرژی هسته‌ای کار می‌کردند، تعداد آنها و سهم جهانی هسته‌ای از تولید برق تا اواخر دهه 80 راکد ماند. بنابراین، امروز وضعیت چگونه است؟ امروزه، انرژی هسته‌ای حدودا 10 درصد از تقاضای انرژی در دنیا را تامین می‌کند. حدودا 439 رآکتور در 31 کشور وجود دارد. تقریبا 70 رآکتور جدید تا سال 2015 در حال ساخت هستند و بیشتر آن‌ها در کشورهایی وجود دارند که با سرعت رو به رشد هستند. روی‌هم‌رفته، 116 رآکتور جدید در سرتاسر دنیا در حال طرح‌ریزی هستند. بیشتر رآکتورها بیش از 25 سال پیش و با تکنولوژی کاملا قدیمی ساخته شده‌اند. بیش از 80 درصد آن‌ها انواع گوناگونی از رآکتور آب سبک هستند. امروزه، بیشتر کشورها با یک انتخاب مواجه هستند: جایگزینی پرهزینه رآکتورهای کهنه و قدیمی، احتمالا با رآکتورهای کارآتر اما از مدل‌های کمتر آزمایش‌شده، یا گذر از انرژی هسته‌ای به سوی فناوری جدیدتر یا قدیمی‌تر با هزینه‌ها و آثار محیطی متفاوت. بنابراین، آیا باید از انرژی هسته‌ای استفاده کنیم؟