انرژی هسته ای چیست؟ 

انرژی هسته ای درون اتم سوخت هسته ای قرار دارد. هنگامی که هسته ی یک اتم سوخت هسته ای شکافته می شود، انرژی آن به صورت گرما آزاد می شود. اگر مقدار بسیاری اتم هم زمان شکافته شود، مقدار بسیاری گرما تولید می شود.

آزادسازی انرژی از اتم ها

همه ی چیزهای جهان از اتم ساخته شده است. اتم ها چنان کوچکند که اگر چهار میلیون از آن ها را کنار هم قرار دهیم، در نوک یک سوزن جای می گیرند. بخش بزرگی از هر اتم را فضایی تشکیل می دهد که ذره های کوچکی به نام الکترون به سرعت در آن حرکت می کنند. در مرکز هر اتم هسته ی اتم قرار دارد که ذره های بسیار ریزی به نام پروتون و نوترون در آن قرار دارند. پروتون ها بار مثبت دارند. درست مثل قطب های هم نام یک آهن ربا که از هم دور می شوند، بار مثبت پروتون ها باید این ذره ها را از هم دور کند؛ اما در هسته ی اتم یک نیروی هسته ای قوی وجود دارد که این ذره ها را کنار هم نگه می دارد.

هسته ی برخی اتم های خاص مانند اورانیوم را می توان در اثر فرایندی به نام شکافت هسته ای به دو اتم تقسیم کرد. هنگامی که جریانی از نوترون های در حال حرکت به اتم های اورانیوم برخورد می کند، شکافت هسته ای روی می دهد. در این حالت انرژی هسته ای به صورت گرما تولید می شود. هنگامی که یک هسته شکافته می شود، نوترون های دیگری تولید می کند که می تواند هسته های دیگر را بشکافد و به همین ترتیب ادامه یابد. این نوع از واکنش ها که بارها ادامه پیدا می کنند، واکنش زنجیره ای نام دارد. واکنش زنجیره ای هسته ای مقدار بسیاری گرما تولید می کند.

هم چنان که واکنش های زنجیره ای در فرآیند شکاف هسته ای به پیش می رود، مقدار بیش تری انرژی تولید می شود. این واکنش تا جایی ادامه پیدا می کند که سوخت هسته ای پایان می یابد و اتم اورانیومی باقی نمی ماند که شکافته شود.

از بمب تا نیروگاه

دانشمندان واکنش شکافت هسته ای را در آغاز سده ی بیستم میلادی کشف کردند. در آغاز واکنش های زنجیره ای مهار نشده برای ساخت بمب هسته ای به کار رفت. ایالت متحده ی آمریکا در پایان جنگ جهانی دوم دو بمب هسته ای ساخت و آن ها را در ژاپن رها کرد که ویرانی های بسیاری به بار آورد. در دهه ی 1950 فناوری چنان پیشرفت کرد که توانست واکنش زنجیره ای را مهار کند و در نتیجه توانستند انرژی سوخت هسته ای را به آرامی آزاد کنند. نخستین بار کشورهای آمریکا و روسیه توانستند در نیروگاه های هسته ای الکتریسیته تولید کنند و زیر دریایی ها را با انرژی هسته ای به حرکت درآورند. اکنون بیش از 400 نیروگاه هسته ای در جهان وجود دارد.

اورانیوم در مقایسه با زغال سگ منبع بهتری برای انرژی است.

برتری ها

سرشار از انرژی:

قیمت اورانیوم 400 برابر قیمت زغال سنگ است؛ اما مقدار انرژی آن بسیار بیش تر است. یک گرم اورانیوم به اندازه ی سوختن 2370 کیلوگرم زغال سنگ آنرژی آزاد می کند.

بدون تولید گاز:

برخلاف سوخت های فسیلی، سوخت هسته ای گازآلاینده یا گاز گلخانه ای تولید نمی کند. بنابر این بر سرعت گرمایش جهانی نمی افزاید.

کاستی ها

مقدار کمتر:

اگر اورانیوم را با سرعت کنونی مصرف کنیم تا صد سال دیگر پایان می یابد. این مقدار نصف عمر پیش بینی شده برای زغال سنگ است.

خطرناک:

پسماندهای جامد شکافت هسته ای بسیار خطرناک تر از پسماندهای سوخت فسیلی است. بنابر این جا به جا کردن و دفن آن ها دشوارتر است.

در نتیجه، مقدار انرژی حاصل از سوخت های هسته ای بیش تر است و اگر بتوانیم پسماندهای خطرناک را به روش درستی دفع کنیم، بهره برداری از سوخت های هسته ای بهتر از مصرف سوخت های فسیلی است.

منابع


انرژی هسته ای/ نویسنده: ریچارد و لوییس؛ مترجم: سلیمان فرهادیان؛ انتشارات کانون پرورش فکری کودکان و نوجوانان، تهران