up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله کاربرد صلح ‏آميز علوم هسته ‏اي PDF
QR code - کاربرد صلح ‏آميز علوم هسته ‏اي

کاربرد صلح ‏آميز علوم هسته ‏اي

کاربرد صلح ‏آميز علوم و فنون هسته ‏اي در جمهوري اسلامي ايران

علوم و فنون هسته‏اي جزء فن آوريهاي پيشرفته و برتر در عصر کنوني مي‏باشد. امروز تأثير اين علوم در گسترش دانش بشري، تسلط بر طبيعت، تأمين رفاه و پيشرفت زندگي بشر غير قابل ترديد بوده و به درستي مي‏توان آن را از عناصر و محورهاي اصلي توسعه پايدار و از عوامل مهم اقتدار يک کشور به شمار آورد. در واقع در طول نيم قرن گذشته در نتيجه تلاش پيگير پژوهشگران، اين فن آوري نقش مهمي در رشد صنعت، کشاورزي و پزشکي ايفاء نموده است. استفاده از راديوايزوتوپها در تشخيص و درمان بيماريها، بکارگيري فن آوري هسته‏اي در توليد برق و توليد مواد با خواص ويژه و همچنين توليد گونه‏هاي مقاوم محصولات کشاورزي نسبت به آفات و کم‏آبي تنها شماري از استفاده‏هاي گوناگون اين علوم در پزشکي، صنعت و کشاورزي است. جمهوري اسلامي ايران مصمم است که با توجه به تأثير شگرف علوم و فنون هسته‏اي در مؤلفه‏هاي علمي، اقتصادي و اجتماعي به طور کلي توسعه پايدار، راه خود را در مسير پرپيچ و خم استفاده صلح‏آميز از اين فن آوري باز نمايد.
● چرخه سوخت هسته‏اي
اورانيوم متداولترين سوخت براي راکتورهاي هسته است. اورانيوم به طور طبيعي به شکل مخلوطي از اکسيدهاي مختلف است که به طور وسيعي در پوسته زمين به صورتهاي پراکنده يافت مي‏شود.
براي استفاده از اورانيوم به عنوان سوخت، ابتدا بايد آن را از سنگهاي معدني استخراج و جداسازي نمود(مرحله فرآوري سنگ معدن اورانيوم) سپس با تبديل و غني سازي، آنرا آماده براي تهيه سوخت کرد(مرحله تبديل و غني سازي اورانيوم) پس از آن با روشهاي شيميايي و فيزيکي مختلف به توليد سوخت هسته‏اي مناسب مبادرت نمود(مرحله توليد سوخت هسته‏اي) و نهايتاً پس از استفاده سوخت در راکتور اتمي به بازفرآوري سوخت مصرف شده اقدام مي‏شود. به مجموعه اين فرايندها، چرخه سوخت هسته‏اي گفته مي‏شود. مراحل مختلف چرخه سوخت هسته‏اي عبارتند از:
۱) فرآوري سنگ معدن اورانيوم
۲) تبديل و غني سازي اورانيوم
۳) توليد سوخت هسته‏اي
۴) بازفرآوري
کاربرد علوم هسته‏اي در پزشکي و صنعت و کشاورزي
عليرغم پيشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته‏اي در طول نيم قرن گذشته، هنوز اين تکنولوژي در اذهان عمومي ناشناخته مانده است. وقتي صحبت از انرژي اتمي به ميان مي‏آيد، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمي و يا راکتورهاي اتمي براي توليد برق را در ذهن خود مجسم مي‏کنند و کمتر کسي را مي‏توان يافت که بداند چگونه جنبه‏هاي ديگري از علوم هسته‏اي در طول نيم قرن گذشته زندگي روزمره او را دچار تحوّل نموده است. اما حقيقت در اين است که امروزه از راديوايزوتوپها و پرتوهاي ناشي از فرايندهاي هسته‏اي جهت بهبود محصولات غذايي، نگهداري مواد غذايي، تعيين منابع آبهاي زيرزميني، استريليزه کردن منابع و توليدات پزشکي، آناليز هورمونها، کنترل فرايندهاي صنعتي، و بررسي آلودگي محيط زيست استفاده فراواني به عمل مي‏آيد.
توليد گونه‏هايي از محصولات غذايي داراي حاصلخيزي بيشتر، توليد گونه‏هاي مقاوم نسبت به آفات و کم آبي، استفاده مؤثرتر از منابع آبي و جمع آوري آنها، نابودي آفات، جلوگيري از فساد محصولات در هنگام نگهداري از مهمترين موارد استفاده از علوم و تکنولوژي هسته‏اي در کشاورزي است. کاربرد روشهاي هسته‏اي در علوم پزشکي نسبت به ساير بخشها معروفتر و عمومي‏تر است. بيش از ۱۰۰ سال است که دانشمندان با خواص اشعه ايکس آشنا شده‏اند و از آن براي تشخيص پزشکي استفاده مي‏کنند. تصويربرداري، تشخيص،پيش بيني و درمان برخي بيماريها در نتيجه استفاده از پرتودهي و راديوايزوتوپها حاصل مي‏گردد. بطور مثال ۱۳۱I- براي تشخيص محل و مکان تومورهاي مغزي مورد استفاده قرار مي‏گيرد و يا از آن براي تعيين فعاليت غده تيروئيد و کبد استفاده مي‏شود.۵۱ Cr براي تحقيقات خون‏شناسي، ۷۵ Se براي بررسي لوزالمعده، ۵۷-Co براي تشخيص کم خوني، ۱۴-C براي تحقيقات بيولوژيکي و داروسازي، ۱۳۷-Cs جهت درمان غدد سرطاني، ۶۷-Cu براي از بين بردن غدد سرطاني از رايج‏ترين راديوداروها در امر پزشکي مي‏باشند. استفاده از پرتو گاما توليد شده از ۶۰-Co از مؤثرترين و مقرون به صرفه‏ترين روشها در زمينه سترون نمودن وسايل، ابزار آلات و توليدات پزشکي است.
طي نيم قرن گذشته، تکنولوژي هسته‏اي کاربردهاي گسترده‏اي در صنعت نيز يافته است. تسهيل عمليات اکتشاف و استخراج معادن زيرزميني نفت و گاز، تشخيص محل نشت سيالات در لوله‏ها و مخازن، تعيين ميزان خوردگي فلزات، اندازه‏گيري دقيق قطرسنجي، ضخامت سنجي و سطح سنجي، تعيين فرسودگي غشاء داخلي کوره‏هاي صنعتي، استفاده از اثرات متقابل پرتوها با مواد جهت بهينه سازي عملکرد آنها در صنعت و... تماماً از مهمترين استفاده‏هاي صنعت از علوم و فنون هسته‏اي است. در اين زمينه بطور مثال ۲۴۱-Am جهت تعيين محل حفاري چاههاي نفت، ۱۰۹-Cd جهت آزمايش عيار فلزات، ۱۴- Cبراي تحقيقات باستان‏شناسي، ۸۵-Kr جهت اندازه‏گيري ضخامت صفحات و الياف بکار مي‏روند.
● فن‏آوري هسته‏اي در ايران
در حال حاضر جمهوري اسلامي ايران برنامه، کلان هسته‏اي خود را عمدتاً در سه زمينه متمرکز نموده که مناسب است جداگانه به هر يک از آنها بطور خلاصه پرداخته شود.
▪ راکتورهاي هسته‏اي
الف) توليد الکتريسيته توسط نيروگاههاي هسته‏اي
از مهمترين منابع استفاده صلح‏آميز از انرژي اتمي، ساخت راکتورهاي هسته‏اي جهت توليد برق مي‏باشد. راکتور هسته‏اي وسيله‏اي است که در آن فرايند شکاف هسته‏اي به صورت کنترل شده انجام مي‏گيرد. در طي اين فرايند انرژي زيادي آزاد مي‏گردد. هم اکنون در سراسر جهان، راکتورهاي متعددي در حال کار وجود دارند که بسياري از آنها براي توليد قدرت و به منظور تبديل آن به انرژي الکتريکي، پاره‏اي براي راندن کشتيها و زيردريائيها، برخي براي توليد راديوايزوتوپها و تحقيقات علمي و گونه‏هايي نيز براي مقاصد آزمايشي و آموزشي مورد استفاده قرار مي‏گيرند. در حال حاضر بيش از ۴۳۰ نيروگاه اتمي در جهان در حال کار مي‏باشند که نزديک به ۱۶ درصد برق جهان را توليد مي‏کنند.
از مهمترين برنامه‏هاي کلان جمهوري اسلامي ايران در توسعه هسته‏اي، توليد برق هسته‏اي مي‏باشد. طي سه دهه گذشته با توجه به روند روبه رشد توسعه اجتماعي و اقتصادي در ايران، استراتژي بهره برداري از منابع فسيلي متأثر از دو عامل محدود کننده گشته است. از يک طرف ارتقاء سطح زندگي و برنامه‏هاي بهبود شاخص‏هاي اقتصادي نيازمند تأمين روند تقاضاي صعودي انرژي در کليه بخش‏هاي خانگي و صنعتي داخلي مي‏باشد و از طرفي ديگر، اقتصاد ملي وابسته به درآمدهاي نفتي است که رهايي از اين دو عامل متضاد، مستلزم ايجاد يک استراتژي درازمدت و تجديدنظر در روند استفاده بي رويه از منابع فسيلي در کشور شده است.
جمهوري اسلامي ايران با توجه به ملاحظات مختلف از جمله محدود بودن منابع فسيلي، ارزش افزوده بيشتر استفاده از اين منابع در صنايع تبديلي مثل پتروشيمي و معضلات زيست محيطي ناشي از استفاده از آنها، نمي‏تواند صرفاً به خاطر داشتن منابع عظيم نفت و گاز تنها متکي به تأمين انرژي خود از ميان سوختهاي فسيلي باشد. لذا جمهوري اسلامي ايران براي تأمين انرژي خود مي‏بايست از انواع ديگر انرژي خصوصاً انرژي هسته‏اي استفاده نمايد.
به منظور تعيين سهم بهينه انواع نيروگاهها براي تأمين انرژي الکتريکي مورد نياز کشور طي ۲۰ سال آينده، نتايج استفاده از مدل برنامه ريزي WASP که معروفترين و کاربردي‏ترين مدل بهينه سازي سيستم عرضه انرژي الکتريکي است نشان مي‏دهد که تا سال ۲۰۲۵ جمهوري اسلامي ايران موظف است بر اساس رشد مؤلفه‏هاي اقتصادي کشور، ساخت ۲۰۰۰۰ مگاوات برق هسته‏اي را به عنوان برنامه اصلي توسعه نيروگاههاي هسته‏اي کشور در دستور کار خود قرار دهد.
ب) راکتورهاي تحقيقاتي
اولين راکتور تحقيقاتي هسته‏اي که در ايران مورد بهره برداري قرار گرفت، راکتوري از نوع آب سبک استخري با قدرت حرارتي ۶ مگاوات بود که شروع ساخت آن سال ۱۹۶۰ و تاريخ اولين بهره برداري آن سال ۱۹۶۷ تحت مديريت دانشگاه تهران صورت پذيرفته است. در حال حاضر سه نوع راکتور تحقيقاتي با مشخصات زير در ايران در حال بهره‏برداري است:
راکتور تحقيقاتي تهران (TRR) نوع آب سبک با قدرت ۵ مگاوات.
راکتور تحقيقاتي مينياتوري (MNSR)، نوع آب سبک با قدرت KW ۳۰ کيلو وات.
راکتورصفر قدرت آب سنگين (HWZPR)، نوع آب سنگين با قدرت ۱۰۰ وات.
راکتور تحقيقاتي پنج مگاواتي مستقر در مرکز تحقيقات هسته‏اي تهران، علاوه بر کاربردهاي فوق الذکر جهت توليد برخي از راديوايزوتوپهاي مورد نياز کشور در پزشکي، صنعت و کشاورزي نيز مورد استفاده قرار گرفته است. با افزايش طول عمر اين راکتور(۳۷ سال تاکنون) و قديمي و مستعمل شدن تجهيزات و سيستمهاي مختلف آن، همانند ساير راکتورهاي مشابه در جهان، مي‏بايست به فکر جايگزيني براي آن بود.
از طرف ديگر نيازمنديهاي روز افزون کشور به راديوداروهاي مختلف جهت مصارف تشخيص و درمان پزشکي و راديوايزوتوپهاي گوناگون براي کاربردهاي صنعتي و تحقيقاتي و محدوديتهاي مختلفي که کشور حتي در ارتباط با تهيه و تأمين اين قبيل از راديوايزوتوپها از منابع خارج از کشور روبرو بوده است. مسؤولين کشور را مصمم به احداث يک راکتور تحقيقاتي جديد به منظور جايگزيني اين راکتور قديمي نمود. راکتور تحقيقاتي جديد از نوع آب سنگين و با قدرت ۴۰ مگاوات بوده و موسوم به (JR۴۰) مي‏باشد. طراحي پايه اين پروژه در سال ۲۰۰۲ کامل شده است و بلافاصله طراحي تفصيلي شروع گرديد. عمليات اجرايي و تدارکات پروژه از سال ۲۰۰۴ آغاز گرديده و عمليات خاکبرداري ساختمان راکتور، ساختمان جانبي، ساختمان کنترل و ساختمانهاي سرويس دهي تاکنون تکميل شده است و پيش بيني مي‏شود کارهاي ساختماني ساختمان راکتور در آينده نزديک تکميل شود.
▪ سوخت هسته‏اي
برنامه کلان ديگر در توسعه هسته‏اي ايران، خودکفائي در زمينه توليد سوخته هسته‏اي است. تصميم به ساخت انواع نيروگاههاي اتمي که تماماً تحت نظارت آژانس انجام خواهد شد جمهوري اسلامي ايران را ملزم مي‏سازد که در زمينه توليد انواع سوخت هسته‏اي فعاليت نمايد. روشن است که براي توليد سوخت هسته‏اي مي‏بايست مراحل فرآوري سنگ معدن اورانيوم، تبديل اورانيوم و غني سازي اجرا گردد. پروژه ساغند يزد نمايش عيني فعاليت ايران در زمينه استحصال اورانيوم از منابع طبيعي است. تأسيسات موجود در اين کارخانه، اورانيوم را از عمق ۳۵۰ متري استخراج کرده و سپس در منطقه بندرعباس و يا اردکان يزد(در حال ساخت) پس از اعمال فرايندهاي مختلف شيميايي و فيزيکي به کيک زرد تبديل مي‏کند. آنچه در اصفهان تحت عنوان پروژه (UCF) انجام مي‏گردد. تبديل کيک زرد به هگزارفلوريد اورانيوم (UF۶)، اورانيوم فلزي و اکسيد اورانيوم است. خوراک اصلي کارخانه غني سازي در نطنز مي‏باشد. لذا آنچه در نطنز در حال انجام است تکميل واحد غني سازي اورانيوم براي توليد سوخت هسته‏اي نيروگاههايي است که از اورانيوم با غناي کم (LEU) حدوداً تا ۵ درصد U-۲۳۵ استفاده مي‏کنند. اکسيد اورانيوم نيز ترکيب اصلي سوخت هسته‏اي نيروگاهها و راکتورهاي اتمي مي‏باشد. براي توليد غلاف سوخت، کارخانه ZPP در اصفهان ساخته شده است.
▪ توسعه هسته‏اي ايران در پزشکي، صنعت و کشاورزي
جمهوري اسلامي ايران برنامه گسترده‏اي در خصوص توسعه هسته‏اي در موارد فوق دارد. در اين زمينه، سازمان اترژي اتمي ايران با ايجاد مراکز و آزمايشگاههاي مختلف تحقيقاتي، توليدي و خدماتي در اين امر اهتمام کامل ورزيده است.
مراکز زير از جمله مهمترين تأسيسات هسته‏اي سازمان جهت اجرايي نمودن توسعه هسته‏اي مي‏باشد.
۱) مرکز تحقيقات هسته‏اي
۲) مرکز تحقيقات گداخت هسته‏اي
۳) مرکز تابش گاما
۴) مرکز تحقيقات پزشکي و کشاورزي هسته‏اي
۵) مرکز پرتو فرآيند
۶) مرکز علمي و صنعتي بناب
۷) مرکز تحقيقات ليزر
بخشي از مهمترين فعاليت‏هاي مراکز فوق عبارتند از:
۱) توليد راديوايزوتوپهايي مثل: ۱۹۲Ir، ۶۰CO،۱۳۷Cs
۲) توليد راديوداروهايي مثل: ژنراتور ۹۹Mo m۹۹Tc، ۱۳۱I، ۳۲P، ۶۷Ga
۳) توليد انواع کيتهاي راديودارويي
۴) توليد گندم موتانت و غير موتانت، جو موتانت و غير موتانت و پنبه موتانت
۵) توليد سيستم شمارش هسته‏اي با آشکار ساز گايگر
۶) توليد مولد پالس هسته‏اي
۷) توليد دزيمتر جيبي و دزيمتر ديجيتال دستي
۸) استريلزاسيون محصولات بهداشتي
۹) توليد انواع ليزرها
موارد فوق تنها نمونه‏هاي اندکي از فعاليتهاي سازمان انرژي اتمي در خصوص توسعه هسته‏اي در پزشکي، صنعت و کشاورزي است. در حال حاضر صدها پروژه تحقيقاتي، کاربردي و توليدي در مراکز مختلف سازمان در حال انجام است که نشانگر عزم و برنامه‏ريزي جمهوري اسلامي ايران در توسعه علوم و فن آوري هسته‏اي مي‏باشد.
کليه فعاليتهاي انرژي هسته‏اي ايران از زمان پيوستن به معاهده NPT در ۱۹۷۰ و امضاء موافقتنامه پادمان جامع (INFCIRC ۲۱۴) زير پوشش نظارتي آژانس بين المللي انرژي اتمي(IAEA) بوده است.

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تل ...

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تلف ...

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تل ...

انرژي هسته اي انرژي هسته اي از عمده ترين مباحث علوم و تکنولوژي هسته اي است و هم اکنون نقش عمده اي را در تأمين انرژي کشورهاي مختلف خصوصا کشورهاي پيشرفت ...

● مقدمه شکافت هسته اي اتم اورانيم ۲۳۵ در واقع در اثر نفوذ يک نوترون حرارتي به درون هسته يک اتم سنگين است که باعث شکافت آن به دوپاره از هسته هاي جديد و ...

ماده اي که به عنوان سوخت در راکتورهاي هسته اي مورد استفاده قرار مي گيرد بايد شکاف پذير باشد يا به طريقي شکاف پذير شود.۲۳۵U شکاف پذير است ولي اکثر هسته ...

تهيه غذاي سالم تر ، پيشرفت کيفيت ابزار و وسائل، استانداردهاي اندازه گيري و ماشين ها از جمله اين موارد هستند. در تشخيص ناهنجاري هاي متابوليسمي و درمان ...

نيروگاه اتمي بررسي شده در اين مقاله داراي ۲ رآكتور است كه ضخامت جداره فولادي هريك۲۰ سانتيمتر، قطر۴ ۸ و ارتفاع آنها۱۲ ۸ متر است. اين راكتورها درون سيلو ...

دانلود نسخه PDF - کاربرد صلح ‏آميز علوم هسته ‏اي