Transcript کاربردهای فناوری هسته ای

‫کاربرد های فناوری هسته ای‬
‫بانضمام برق هسته ای گزینه ای اجتناب ناپذیر‬
‫ارائه دهنده‪:‬‬
‫علیرضا حیدری‬
‫کارشناس ارشد مهندس ی هسته ای‬
‫دانشگاه صنعتی اصفهان‬
‫فهرست‪:‬‬
‫بخش اول‪:‬‬
‫• اهمیت انرژی هسته ای‬
‫• کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در بخش پزشکی و بهداشتی‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در بخش دامپزشکی و دامپروری‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در مدیریت منابع آب‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در بخش صنایع غذایی و کشاورزی‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در محیط زیست‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در بخش صنایع‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در تولید الکتریسیته‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در بخش نظامی‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در باستان شناس ی‬
‫• کاربرد فناوری هسته ای در اکتشافات‬
‫بخش دوم‬
‫• استفاده کشورهای دنیا از فناوری های هسته ای‬
‫• آینده ی جمعیت و انرژی جهان و لزوم تغییر منابع انرژی‬
‫• مقایسه ی تولید برق هسته ای با سایر روشهای تولید برق‬
‫• برنامه ی برق هسته ای ایران‬
‫اهمیت انرژی هسته ای‬
‫• انرژی هستهای از آن نظر یک فناوری توسعۀ پایدار است‬
‫• از نظر میزان تولید انرژی با انواع دیگر روش های تولید انرژی قابل رقابت است‬
‫• سوخت آن تا قرن ها در دسترس خواهد بود؛‬
‫• سابقۀ بی خطر بودن آن برتر از سایر منابع عمده انرژی است؛‬
‫• مصرف آن هیچ آلودگی واقعی ایجاد نمی کند؛‬
‫• منابع با ارزش سوخت های فسیلی را برای نسل های دیگر حفظ می کند؛‬
‫• هزینه های آن قابل رقابت و هم چنان در حال کاهش است؛‬
‫• پسماندهای آن را می توان برای مدت زیادی بدون‬
‫خطر کنترل کرد‪.‬‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در بخش پزشکی و بهداشتی‬
‫• تشخیص‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تشخیص بیماری های تروئید و درمان آنها؛‬
‫تشخیص و پیگیری درمان سرطان پروستات؛‬
‫بررس ی مراکز عفونی در بدن؛‬
‫تشخیص سرطانهای کولون‪ ،‬پانکراس‪ ،‬روده کوچک و برخی سرطانهای سینه؛‬
‫شناخت محل تومورهای سرطانی و بررس ی تومورهای مغزی‪ ،‬سینه و ناراحتی های ریوی؛‬
‫تصویرگیری بیماری های قلبی‪ ،‬تشخیص عفونت ها و التهاب مفصلی‪ ،‬آمبولی و لخته های وریدی؛‬
‫تشخیص کم خونی ها یا سندرم اختالل در جذب ویتامین ب ‪12‬؛‬
‫تولید دزیمترهای جیبی و محیطی؛‬
‫رادیو گرافی‬
‫گامااسکن‬
‫رادیو بیولوژی‬
‫تصویر برداری در پزشکی هسته ای‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫توموگرافی تابش پوزیترون)‪(PET‬‬
‫توموروگرافی با استفاده از تابش تک فوتون)‪(SPECT‬‬
‫تصویر برداری قلبی عروقی‬
‫•‬
‫اسکن استخوان‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در بخش پزشکی و بهداشتی‬
‫• درمان‬
‫•‬
‫تهیه و تولید انواع رادیودارو ها (مانند ید ‪)131‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تهیه و تولید کیت های رادیودارویی جهت مراکز پزشکی هستهای؛‬
‫کنترل کیفی رادیوداروهای خوراکی و تزریقی برای تشخیص و درمان بیماری ها‬
‫تهیه و تولید کیت های هورمونی‬
‫•‬
‫پرتو درمانی (برای مثال نابودی تومورهای سرطانی با پرتوها)‬
‫• استریلیزاسیون‬
‫•‬
‫استرلیزه کردن هسته ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی‬
‫با پرتو های هسته ای‬
‫دستاوردهای جمهوری اسالمی‬
‫در زمینه ی پزشکی هسته ای‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ 95‬درصد رادیوداروها در دنیا در ‪5‬راکتور هسته اى بزرگ در کانادا‪ ،‬هلند‪ ،‬بلژیک‪ ،‬فرانسه و آفریقاى جنوبى‬
‫تولید مى شود‪.‬‬
‫جمهورى اسالمى به فناورى تولید برخى رادیوداروهاى جدید و حیاتى دست یافته است و از این لحاظ‬
‫توانسته است در میان تولیدکنندگان رادیوداروها‪ ،‬جایگاه مناسبی را براى خود تثبیت نماید ‪.‬در زمینه ى‬
‫پژوهش پزشکى هسته اى نیز‪ ،‬جمهورى اسالمى در سال ‪ 2006‬در بین ‪ 70‬کشور‪ ،‬مقام هفتم و در سال‬
‫‪ 2010‬در بین ‪ 85‬کشور‪ ،‬مقام اول را کسب کرده است‪.‬‬
‫امروزه تولیدات داخلى رادیو دارو ها ‪ 90‬تا ‪ 95‬درصد مصرف رادیودارو در ایران را پوشش می دهد ‪.‬‬
‫رادیوداروهاى زیر چهار نمونه از آخرین محصوالت رادیودارویى کشور هستند ‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫»کرومیک فسفات « جهت درمان سرطان کبد‬
‫»چشمه براکی تراپى ید‪ « 125-‬براى درمان سرطان مغز‬
‫»برمبزین ‪ -‬گالیوم‪ « 68‬براى درمان تومورهاى پروستات‪ ،‬شش و سینه‬
‫»ژنراتور استرانسیوم‪ /90‬ایتریم‪ « 90‬برای درمان سرطا نهاى پروستات‪ ،‬سینه‪ ،‬تخمدان‪ ،‬سلول هاى‬
‫کبدى‪ ،‬درمان لنفوم غیر هوچکینی (بدخیم)‪ ،‬التهاب مفاصل و تومورهاى عصبی ‪ -‬درون ریز‬
‫دستاوردهای جمهوری اسالمی‬
‫در زمینه ی پزشکی هسته ای‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ساالنه حدود ‪ 800‬هزار تا یک میلیون نفر در ‪ 125‬مرکز پزشکى هسته اى در بیمارستان هاى کشور از رادیوداروها‬
‫استفاده می کنند ‪.‬‬
‫تولید رادیوداروها در ایران ضمن مزیت اقتصادى ایجاد شده‪ ،‬تحریم هاى دارویى در زمینه ى رادیوداروها را تا حد بسیار‬
‫زیادى بى اثر ساخته است ‪.‬‬
‫مسئله ى دیگرى که اتکاى به کشورهاى خارجى را در این زمینه مشکل می کند‪ ،‬نیمه عمر کوتاه برخى از داروها است که‬
‫ً‬
‫عمال وارداتشان را ناممکن مى سازد ‪.‬براى مثال رادیوداروى »ید‪« 123‬که براى تشخیص تیروئید به کار می رود‪ ،‬فقط‬
‫‪13‬ساعت عمر دارد‪.‬‬
‫رشد مصرف رادیودارو در دنیا حدود ‪10‬درصد در سال و در ایران حدود ‪23‬درصد است‪ .‬وجود چنین رشدى در مصرف‬
‫این گونه داروها‪ ،‬به خودى خود‪ ،‬می تواند عاملى براى تبدیل سرمایه گذارى در این بخش به مزیتی اقتصادى براى کشور‬
‫باشد ‪.‬‬
‫گفتنی است در حال حاضر ساالنه حدود ‪20‬میلیارد تومان یارانه به رادیوداروهاى داخلى تخصیص مى یابد که در صورت‬
‫واردات آنها ناگزیر از صرف ساالنه بیش از ‪ 100‬میلیارد تومان هزینه بودیم‪.‬‬
‫مزیت فعلى کشور در تولید رادیوداروها‪ ،‬توانسته است پتانسیل صادر کردن این نوع داروها را فراهم کند‪.‬‬
‫سازمان انرژى اتمی تأمین کننده ى بخش عمده ى رادیوداروها در کشور است و در حال حاضر براى این امر از راکتور‬
‫تحقیقاتى تهران استفاده می کند ‪.‬انتظار میرود در صورت راه اندازى راکتور در حال احداث اراك‪ ،‬بار اصلى این وظیفه‬
‫و نیز توسعه ى صنعت پزشکى هسته اى بر عهده ى این راکتور قرار گیرد ‪.‬‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در بخش دامپزشکی و دامپروری‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫پیشگیری‪ ،‬کنترل و تشخیص بیماری های دامی؛‬
‫تولید مثل دام؛‬
‫تغذیۀ دام؛‬
‫اصالح نژاد دام؛‬
‫بهداشت و ایمنی محصوالت دامی و خوراک دام‪.‬‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در مدیریت منابع آب‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫شناسایی حوزه های آب خیز زیر زمینی‪،‬‬
‫هدایت آب های سطحی و زیرزمینی‪،‬‬
‫کشف و کنترل آلودگی‬
‫کنترل نشت و ایمنی سدها‬
‫شیرین کردن آب شور و آب دریا‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در بخش صنایع غذایی و کشاورزی‬
‫• گیاه پزشکى‬
‫ً‬
‫• نگهدارى مواد غذایى و افزایش زمان انبار کردن محصوالت کشاورزى (مثال جلوگیرى از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه ى‬
‫گاما)‬
‫• به تأخیر انداختن زمان رسیدگی محصوالت غذایی؛‬
‫• موتاسیون هسته اى ژن ها و افزایش بازدهى و مقاومت محصوالت در برابر حشرات مضر‬
‫• افزایش راندمان جذب آب و کود در گیاهان زراعى‬
‫• روش جایگزین برای استفاده از حشره کش های شیمیایی؛‬
‫• کنترل و از بین بردن حشرات مضر و گیاهان هرز؛‬
‫• افزایش زمان نگهداری محصوالت غذایی؛‬
‫• کاهش میزان آلودگی میکروبی محصوالت غذایی‬
‫و کشاورزی؛‬
‫• از بین بردن ویروس های کشاورزی‬
‫• طرح های باردهی و جهش گیاهانی چون گندم‪،‬‬
‫برنج و پنبه؛‬
‫• کشف منابع آب جدید؛‬
‫کشاورزی هسته ای در ایران‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫جمهورى اسالمى در سال ‪ 90‬توانست براى اولین بار با استفاده از روش موتانت (جهش یافتگى) به دو رقم برنج به نام هاى‬
‫»پویا«و »تابش «دست یابد ‪.‬این ارقام از گروه طارم و موس ی طارم و در گروه برنج صدرى هستند که در مقایسه با‬
‫نمونه ى شاهد مشکل بلندى قامت و عدم مقاومت در برابر آفات را ندارند‪.‬‬
‫گندم طبس ی یا همان »گندم اتمى «یکى از مناسب ترین گونه هاى گندم براى مناطق خشک و شور ایران است ‪.‬بذر این‬
‫گندم که در ابتدا مشکل بلندى قد داشت‪ ،‬در مرکز تحقیقات کشاورزى هسته اى مورد بررس ی و اصالح قرار گرفت و‬
‫استفاده از آن در بعض ی از نقاط کشور‪ ،‬مثل طبس تا ‪ 70‬درصد افزایش تولید به همراه داشت‬
‫در ایران مطالعاتى در جهت بهبود حاصل خیزى خاك‪ ،‬تغذیه و افزایش راندمان مصرف آب و عناصر غذایى گیاهان‬
‫مختلف (نظیر نخود‪ ،‬گندم‪ ،‬گوجه فرنگى‪ ،‬کاهو‪ ،‬چغندر قند‪ ،‬لوبیا‪ ،‬سویا‪ ،‬ذرت و نیشکر) با بهره گیرى از فناورى هسته‬
‫اى انجام شده است‬
‫عالوه بر این فعالیت هایى در جهت معرفى ارقام مناسب گیاهان زراعى‪ ،‬زینتی و درختی کشور از قبیل گندم‪ ،‬پنبه‪ ،‬گلرنگ‪،‬‬
‫کلزا‪ ،‬نخود‪ ،‬انار‪ ،‬موز‪ ،‬سیب زمینی‪ ،‬سویا‪ ،‬خربزه‪ ،‬گل رز‪ ،‬نارنگى‪ ،‬پرتقال زردآلو و ‪ ...‬انجام شده است‬
‫همچنین با استفاده از فناورى هسته اى پروژه هاى تحقیقاتى در زمینه ى کاهش بار میکروبى زعفران‪ ،‬گوشت قرمز‪،‬‬
‫ادویه‪ ،‬زیره‪ ،‬انواع خرما‪ ،‬و افزایش انبارمانى سیر‪ ،‬سیب زمینی و انواع پیاز و ‪ ...‬نیز انجام شده است‪.‬‬
‫در زمینه ى کنترل آفات مگس زیتون‪ ،‬کرم گلوگاه انار‪ ،‬آفات مهم انبارى کشور‪ ،‬قارچ عامل پوسیدگى ریشه ى گیاه لوبیا‬
‫و ‪ ...‬نیز تحقیقات مؤثرى انجام شده است‬
‫کاربرد فناوری هسته ای در محیط زیست‬
‫• استفاده از شتابدهنده ها در شناسایى آالینده هاى هوا و آب و خاك‬
‫• ردیابى آالینده هاى زمینی‬
‫• کنترل آالینده هاى فسیلى و بیولوژیکى در هوا و فاضالب و پسماند هاى بیمارستانى‬
‫• از بین بردن پسماند هاى صنعتی و خانگى‬
‫• ضدعفونى سطوح حساس‬
‫• بررس ی هاى زمین شناختی(مطالعه ى فرسایش خاك با استفاده از روش هاى‬
‫هسته اى)‬
‫• توسعه و راه اندازى فناوری هاى جایگزین برای رفع آلودگى آب هاى سطحى‬
‫و زیرزمینی بر اثر انباشت پسماندهاى صنعتی و فعالیت هاى بشری مانند‪:‬‬
‫• پرتودهى براى پاك سازى فاضالب صنعتی‪ ،‬آب شهرى‪ ،‬آب زیرزمینی‬
‫و آب آشامیدنى‬
‫• تجزیه ى ترکیبات آلى سمی و آالینده هاى بیولوژیکى‬
‫• کاهش انباشت گازهاى گلخانه اى با استفاده از راکتورهاى هسته اى‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در بخش صنایع‬
‫• دقیق ترین روش آنالیز ترکیبی مواد جدید (خصوصا ساخت لوازم تحریمی)‬
‫• تهیه و تولید چشمه های پرتوزایی کبالت برای مصارف صنعتی؛‬
‫• تولید چشمه ها ی ایریدیم برای کاربردهای صنعتی و بررس ی جوشکاری در لوله های نفت و گاز؛‬
‫• تولید چشمه های پرتوزا برای کاربردهای مختلف در علوم و صنعت از قبیل ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫طراحی و ساخت انواع سیستم های هستهای جهت کاربردهای صنعتی‪،‬‬
‫اندازه گیری خاکستر ذغال سنگ‪،‬‬
‫بررس ی کوره های مذاب شیشه سازی جهت تعیین اشکاالت آنها‪،‬‬
‫نشت یابی در لوله های انتقال نفت با استفاده از تکنیک های هستهای‬
‫نشت یابی با اشعه‬
‫دبی سنجی پرتویی (سنجش شدت تشعشعات ‪ ،‬نور و فیزیک امواج)‬
‫سنجش پرتویی میزان سائیدگی قطعات در حین کار‬
‫سنجش پرتویی میزان خوردگی قطعات‬
‫چگالی سنج موادمعدنی با اشعه‬
‫کشف عناصر نایاب در معادن‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در بخش صنایع‬
‫• چند مثال کاربردی در صنعت‬
‫•‬
‫•در صنعت اتومبیل سازی از مواد رادیواکتیو برای کنترل کیفیت ورق استیل استفاده می شود‪.‬‬
‫•در صنعت ساخت و نگهداری هواپیما برای کنترل وجود شکاف یا نشتی در موتورهای جت از مواد رادیو‬
‫اکتیو استفاده می کنند ‪.‬‬
‫•برای برآورد میزان سنگهای معدنی در معادن یا مواد نفتی در چاه های نفت یا حفاری ها از این مواد‬
‫استفاده می کنند‪.‬‬
‫•برای مشخص کردن کیفت جوشکاری در لوله های که در زیر زمینی کار گذاری شده اند نیز مواد رادیو اکتیو‬
‫راه حل مناسبی است‪.‬‬
‫•بسیاری از دستگاههای فتوکپی برای جلوگیری از به هم چسبیدن کاغذها بر اثر الکتریسیته ساکن و در‬
‫نهایت جمع شدن در دستگاه از مقادیر بسیار کمی مواد رادیو اکتیو استفاده می کنند‪.‬‬
‫•استفاده از مواد رادیو اکتیو برای تمیز کردن و زدودن آلودگی در بسیاری از لوازم مانند لنزهای چشم یا برخی‬
‫مواد آرایش ی‪.‬‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در تولید الکتریسیته‬
‫• نیروگاه هسته ای‪:‬‬
‫•‬
‫نیروگاه هسته ای (‪ )Nuclear Power Station‬یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته‬
‫اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می کند‪ .‬اولین جایگاه از این نوع در ‪ 27‬ژوئن سال ‪ 1958‬در شوروی سابق‬
‫ً‬
‫ساخته شد‪ .‬که قدرت آن ‪ 5000‬کیلو وات است‪ .‬چون شکست سوخت هسته ای اساسا گرما تولید می کند‬
‫از گرمای تولید شده رآکتور های هسته ای برای تولید بخار استفاده می شود از بخار تولید شده برای به‬
‫ً‬
‫حرکت در آوردن توربین ها و ژنراتور ها که نهایتا برای تولید برق استفاده می شود ‪.‬‬
‫•‬
‫ایران هر ساله حدودا به هفت هزار مگاوات برق در سال نیاز دارد‪ .‬نیروگاه اتمی بوشهر ‪ 1000‬مگاوات‬
‫برق را در صورت راه اندازی تامین می نماید‪ .‬و احداث نیروگاههای دیگر برای رفع این نیازی ضروری‬
‫است‪ .‬برای تولید میزان برق حدود ‪ 190‬میلیون بشکه نفت خام مصرف می شود‪ .‬که در صورت تامین‬
‫از طریق انرژی هسته ای سالیانه ‪ 5‬میلیارد دالر صرفه جویی خواهد شد‪.‬‬
‫اساس کار یک نیروگاه هسته ای‬
‫برنامه ی برق هسته ای ایران‬
‫به منظور تعیین سهم بهینه ى انواع نیروگاه ها براى تأمین انرژى الکتریکى مورد نیاز کشور طى ‪ 20‬سال آینده‪ ،‬نتایج استفاده‬
‫از مدل هاى بهینه سازى سیستم عرضه ى انرژى الکتریکى (مدل برنامه ریزى ‪ )KASP‬نشان می دهد که تا سال ‪ 1410‬هجرى‬
‫شمس ی در سناریوى رشد متوسط‪ ،‬حدود ‪ 7000‬مگاوات و در سناریوى رشد باالى کلیه ى شاخصه هاى اقتصادى کشور سهم‬
‫برق هسته اى‪ ،‬معادل ده هزار‪ 10,000‬مگاوات خواهد بود‪ .‬از این رو جمهورى اسالمى ایران سناریوى رشد متوسط مؤلفه هاى‬
‫اقتصادى کشور و ساخت ‪ 6000‬مگاوات برق هسته اى عالوه بر نیروگاه در دست ساخت بوشهر ( ‪ 1000‬مگاوات) را به عنوان‬
‫برنامه ى اصلى توسعه ى نیروگاه هاى هسته اى کشور تعیین نموده است؛ در صورتى که تا بیست سال آینده تولید ‪7000‬‬
‫مگاواتى محقق شود‪ ،‬به میزان ‪ 190‬میلیون بشکه نفت خام در مصارف نیروگاهى کشور صرفه جویى شده است که ارزش‬
‫اقتصادى آن بیش از پنج میلیارد دالر در سال برآورد مى شود‪ .‬عالوه بر آن بر اساس برآوردهاى دیگر نیاز به ‪ 20‬هزار مگاوات‬
‫برق هسته اى براى شرایط مشابه دیده شده که عالوه بر این که مورد تأکید رهبر انقالب قرار گرفته‪ ،‬با تصویب مجلس‬
‫شوراى اسالمى به قانون نیز تبدیل شده است‪ .‬این برآوردها با در نظر گرفتن شرایط اقلیمی‪ ،‬ظرفیت هر یک از منابع انرژى‪،‬‬
‫شرایط زیست محیطى‪ ،‬هزینه و فایده ى اقتصادى و ‪ ...‬به دست آمده است‪ .‬برق هسته اى با وجود هزینه ى‬
‫راه اندازى ابتدایى باالتر‪ ،‬در میان مدت و درازمدت بسیار به صرفه تر بوده و‬
‫آالیندگى کم ترى براى محیط زیست در پى دارد‪.‬‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در تولید الکتریسیته‬
‫• پیل برق هسته ای ‪:Nuelear Electric battery‬‬
‫•‬
‫پیل هسته ای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است ساده ترین پیل ها شامل دو صفحه است‪ .‬یک‬
‫پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم ‪ 90‬و یک هادی مثل سیلسیوم‪.‬‬
‫• کاربردها‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫استفاده های طوالنی مدت (باطری ها حدودا ‪10‬تا ‪ 20‬سال)‬
‫سفینه ها و رباط های فضایی‬
‫زیر دریائی ها و کشتی های قاره پیما‬
‫خودرو های جدید(خصوصا خودروهای برقی)‬
‫در لوازمی مانند گوش ی تلفن همراه و لپ تاپ‬
‫لوازم پزشکی مانند پیس میکر (باتری قلب)‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در بخش نظامی‬
‫• تشخیص‬
‫• شناسایی مین های ضد نفر‬
‫• تولید تسلیحات ضد زره‬
‫بمب های هسته ای‪( :‬این نوع بمب ها تا حاال قویترین بمبهای و مخربترین های جهان محسوب می شود‪.‬‬
‫دارندگان این نوع بمبها جزو قدرت های هسته ای جهان محسوب می شود‪.‬‬
‫کاربردهای انرژی هسته ای‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی اتمی در باستان شناس ی‪:‬‬
‫• کارهایی از قبیل بررس ی نمونه های باستان شناس ی مانند سکه ‪ ،‬سفال و غیره‬
‫• تشخیص نمونه های تقلبی آثار باستانی و فسیل ها‬
‫• عمرسنجی و تجزیه و تحلیل آثار باستانی و فسیل ها‬
‫•‬
‫کاربرد انرژی هسته ای در اکتشافات‪:‬‬
‫• تعیین محل دقیق معادن مختلف و حوزه های آب زیرزمینی‬
‫نتیجه گیری‬
‫• انرژى هسته اى و غنی سازى نه تنها به عنوان یک حوزه ى هایتک‪ ،‬در اقتدار و پیشرفت کشور مهم است‪،‬‬
‫بلکه در صنعت و زندگى مردم نیز آثار مستقیم دارد‪ .‬تأمین انرژى برق‪ ،‬حمل و نقل‪ ،‬ارتباطات‪ ،‬کشاورزى و از‬
‫آن مهم تر سالمت مردم و درمان و تشخیص بیماری هاى خاص‪ ،‬متأثر از پیشرفت هاى فناورى هسته اى‬
‫است‪.‬‬
‫•‬
‫لذا چرخیدن چرخ سانتریفیوژ نه تنها مانع چرخیدن چرخ کارخانه ها و زندگى مردم نیست‪ ،‬بلکه چرخیدن‬
‫ً‬
‫چرخ کارخانه ها‪ ،‬صنعت و زندگى مردم و همچنین پیشرفت کشور عمیقا به آن وابسته است‪.‬‬
‫بخش دوم‬
‫• استفاده کشورهای دنیا از فناوری های هسته ای‬
‫• آینده ی جمعیت و انرژی جهان و لزوم تغییر منابع انرژی‬
‫• مقایسه ی تولید برق هسته ای با سایر روشهای تولید برق‬
‫• برنامه ی برق هسته ای ایران‬
‫وضعیت استفاده از انرژی‬
‫هستهای در سطح جهان‬
‫رآکتورهای تولید نیرو‬
‫در جهان (تا ‪ 18‬آوریل ‪)2007‬‬
‫وضعیت استفاده از انرژی هستهای در سطح جهان‬
‫وضعیت استفاده از انرژی هستهای در سطح جهان‬
‫وضعیت استفاده از انرژی‬
‫هستهای در سطح جهان‬
‫میزان برق هستهای تولیدی توسط‬
‫رآکتورها (تا پایان سال ‪)2005‬‬
‫وضعیت استفاده از انرژی هستهای در سطح جهان‬
‫نمودار میزان استفاده از انرژی های مختلف در تولید برق توسط ‪ 8‬کشور‪ ،‬درصد سهم انرژی هسته ای در‬
‫تولید برق با رنگ طالیی مشخص شده است‪.‬‬
‫وضعیت استفاده از انرژی هستهای در سطح جهان‬
‫نمونه ای از کاربرد صنعت هسته ای در تامین انرژی با وجود ذخایر نفت و گاز فراوان‪:‬‬
‫روسیه از ‪ 8‬میلیون بشکه نفتی که در روز تولید میکند‪ ،‬حدود ‪ 5‬میلیون بشکه را صادر میکند‪ .‬همچنین از لحاظ‬
‫ذخایر گازى نیز در صدر کشورهاى جهان است‪ .‬با این وجود و در حالى که جمعیت این کشور تنها کمی بیش از دو‬
‫برابر جمعیت ایران است‪ ،‬بیش از ‪ 30‬نیروگاه هسته اى در حال بهره بردارى دارد و به سرعت هم به تعداد‬
‫نیروگاه هاى خود اضافه میکند‪.‬‬
‫آمریکا نیز از ‪ 105‬نیروگاه اتمی بهره میجوید‪.‬‬
‫چشم انداز هسته ای جهان‬
‫پیش بینی تعداد برنامه های هسته ای‬
‫کشورهای مختلف جهان‬
‫در صد سال آینده‬
‫ظرفیت تاسیسات هسته ای آمریکا‬
‫ایاالت متحده از سال ‪ 2000‬تا ‪ 2013‬ظرفیت خود را حدودا ‪ 4‬برابر کرده است‪.‬‬
‫مالحظات اقتصادی و اجتماعی در ضرورت استفاده از انرژی‬
‫هستهای‬
‫• تقاضای انرژی و رشد جمعیت کشور های جهان‬
‫• میزان افزایش جمعیت جهان با نرخ حدود یک درصد به طور متوسط ساالنه از ‪ ۶۵۱۴‬میلیون‬
‫نفر در سال ‪ ۲۰۰۵‬به ‪ ۸۰۱۰‬میلیون نفر در سال ‪ ۲۰۲۵‬افزایش خواهد یافت‪ ]2[.‬باالترین میزان‬
‫افزایش جمعیت به کشورهای خاورمیانه با متوسط ساالنه ‪ ۸/۱‬درصد تعلق داشته و منطقۀ‬
‫جنوب غرب آسیا با جمعیتی معادل ‪ ۱۷/۴‬میلیارد نفر در سال ‪ ،۲۰۲۵‬بیش از نیمی از جمعیت‬
‫کرۀ زمین را در خود جای میدهد‪ .‬جمعیت جهان در سال ‪ ۲۰۰۶‬نیز طبق آمار برآورد شده‪،‬‬
‫‪ ۶۵۵۵‬میلیون نفر بوده است‪.‬‬
‫مالحظات اقتصادی و اجتماعی در ضرورت استفاده از انرژی‬
‫هستهای‬
‫• تقاضای انرژی و رشد‬
‫جمعیت کشور های جهان‬
‫چشم انداز جمعیت جهان‬
‫(میلیون نفر‪ -‬رشد متوسط)‬
‫مالحظات اقتصادی و اجتماعی در ضرورت استفاده از انرژی‬
‫هستهای‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تقاضای انرژی و رشد اقتصادی کشورهای جهان‬
‫مصرف سوختهای فسیلی در جهان‪ ،‬هر ساله به طور چشمگیری افزایش یافته است‪ .‬به عنوان مثال‪،‬‬
‫مصرف نفت در کل جهان از ‪ ۴/۲۶۷۷‬میلیون تن در سال ‪ ۱۹۷۵‬به ‪ ۸/۳۸۳۶‬میلیون تن در سال ‪۲۰۰۵‬‬
‫افزایش یافته است‪ .‬کل ذخایر تثبیت شدۀ نفت جهان نیز در پایان سال ‪ ۷/۱۲۰۰ ،۲۰۰۵‬میلیارد بشکه‬
‫نفت خام بوده است‪ .‬جدول زیر‪ ،‬این ارقام را به طور دقیق تری نشان میدهد‪.‬‬
‫مصرف گاز طبیعی در جهان نیز از ‪ ۳/۱۱۹۷‬میلیارد متر مکعب در سال ‪ ۱۹۷۵‬به ‪ ۶/۲۷۴۹‬میلیارد متر‬
‫مکعب در سال ‪ ۲۰۰۵‬افزایش یافته است‪ .‬ذخائر تثبیت شده گاز طبیعی جهان نیز در پایان سال ‪۲۰۰۵‬‬
‫بالغ بر ‪ ۸۳/۱۷۹‬تریلیون متر مکعب بوده است‪ .‬جدول زیر‪ ،‬این آمار و ارقام را به خوبی نشان میدهد‪.‬‬
‫مالحظات اقتصادی و اجتماعی در ضرورت استفاده از انرژی‬
‫هستهای‬
‫•‬
‫تقاضای انرژی و رشد اقتصادی کشورهای جهان‬
‫مصرف نفت در جهان‬
‫برحسب میلیون تن و‬
‫ذخایر نفت برحسب‬
‫میلیارد بشکه‬
‫مالحظات اقتصادی و اجتماعی در ضرورت استفاده از انرژی‬
‫هستهای‬
‫•‬
‫پیش بینی قیمت نفت در آینده‬
‫سیستم انتقال انرژی آینده جهان‬
‫بجای گاز و زغال سنگ•‬
‫برق •‬
‫سوخت سیستم‬
‫گرمایش‬
‫بجای بنزین و گازوئیل•‬
‫سوخت سیستم‬
‫حمل و نقل‬
‫سوخت های هیبریدی پاک•‬
‫مالحظات اقتصادی و اجتماعی در ضرورت استفاده از انرژی‬
‫هستهای‬
‫•‬
‫تقاضای انرژی و رشد اقتصادی کشورهای جهان‬
‫مصرف گاز طبیعی در جهان‬
‫بر حسب میلیارد متر مکعب‬
‫و ذخائر گاز طبیعی تا پایان‬
‫سال ‪ ۲۰۰۵‬بر حسب‬
‫تریلیون متر مکعب‬
‫مالحظات اقتصادی و اجتماعی در ضرورت استفاده از انرژی‬
‫هستهای‬
‫• تقاضا و مصرف برق در جهان و میزان تولید آن‬
‫• با توجه به رشد جمعیت و همچنین تولید ناخالص داخلی کشورهای جهان و افزایش تقاضا برای‬
‫حاملهای انرژی‪ ،‬میزان برق مورد نیاز جهانی نیز رو به افزایش بوده است‪ .‬تقاضای جهانی برای برق‬
‫به شدت از سال ‪ ۲۰۰۴‬تا سال ‪ ۲۰۳۰‬افزایش خواهد یافت‪ .‬تولید جهانی برق در طول این دوره‬
‫هرساله ‪ ۴/۲‬درصد رشد خواهد کرد و از ‪ ۴۲۴/۱۶‬میلیارد کیلووات ساعت در سال ‪ ۲۰۰۴‬به‬
‫‪ ۳۶۴/۳۰‬میلیارد کیلووات ساعت در سال ‪ ۲۰۳۰‬خواهد رسید‪ .‬در حالی که در سال ‪ ۲۰۰۴‬کشورهای‬
‫جهان سوم و در حال توسعه ‪ ۲۶‬درصد کمتر از کشورهای توسعه یافته برق مصرف کرده اند‪ ،‬اما در‬
‫سال ‪ ۲۰۳۰‬نسبت به این کشورها س ی درصد افزایش مصرف خواهند داشت‪.‬‬
‫مالحظات اقتصادی و اجتماعی در ضرورت استفاده از انرژی‬
‫هستهای‬
‫•‬
‫تقاضا و مصرف برق در جهان و میزان تولید‬
‫آن‬
‫برآورد تولید برق در جهان در دورۀ‬
‫‪۲۰۰۴ -۲۰۳۰‬‬
‫(میلیارد کیلووات ساعت)‬
‫تولید برق در جهان طی سالهای‬
‫‪( ۱۹۹۵ -۲۰۰۵‬تراوات ساعت)‬
‫ارزش زیست محیطی انرژی هستهای‬
‫•‬
‫یک نیروگاه هزار مگاواتی‪ ،‬ساالنه به طور متوسط به ‪ 2.5‬میلیون تن زغال سنگ یا ‪ 1.6‬میلیون تن نفت (‪ 10‬میلیون بشکه) یا ‪1.5‬‬
‫میلیون متر مکعب گاز یا ‪ 150‬تن اورانیوم طبیعی (‪ 25‬تن اورانیوم غنی شدۀ ‪ 3‬درصد) نیاز دارد‪ .‬در صورت استفادۀ چنین نیروگاهی‬
‫از زغال سنگ در طول یک سال ‪ 240000‬تن خاکستر‪ 2.7 ،‬میلیون تن دی اکسید کربن‪ ،‬منو اکسید کربن‪ ،‬اکسیدهای هیدروژن‪،‬‬
‫اکسیدهای سولفور و ‪ 270‬تن فلزات سمی به محیط زیست وارد خواهد شد‪ .‬این در حالی است که انرژی هسته ای معادل یک تن‬
‫ً‬
‫پسماند رادیواکتیو که می تواند جهت ایمنی به جامد تبدیل و نهایتا دفن شود‪ ،‬از خود برجای می گذارد‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫معضالت زیست محیطی استفاده از سوختهای فسیلی‪:‬‬
‫افزایش گازهای گلخانه ای و گرم شدن زمین‬
‫تخریب الیه اوزون‬
‫باران های اسیدی و نابودی جنگلها‬
‫آلودگی هوا و مشکالت تنفس ی‬
‫•‬
‫آلودگی آبها‬
‫مقایسه میزان انتشار آالینده های‬
‫هوایی در انواع نیروگاه ها‬
‫ارزش حرارتی تولیدی انرژی هستهای‬
‫•‬
‫•‬
‫یک تن زغال سنگ ‪0.36‬مگاوات روز و یک تن نفت ‪ 0.64‬مگاوات روز ارزش حرارتی دارند‪ ،‬در حالی که یک‬
‫گرم اورانیوم ‪ 235‬یک مگاوات روز ارزش حرارتی دارد‪.‬‬
‫لذا‪ ،‬می توان نتیجه گرفت که یک گرم اورانیوم ‪ 235‬خالص حدود ‪ 2.7‬میلیون برابر زغال سنگ و ‪1.6‬‬
‫میلیون برابر نفت بازده انرژی حرارتی دارد‪.‬‬
‫ارزش حرارتی تولیدی انرژی هستهای‬
‫•‬
‫يك قرص ‪ 30‬گرمي اكسيد اورانيوم (این قرص از ترکیب مواد مختلفی ساخته شده و اورانیوم خالص‬
‫سوخت مصرفشده‪،‬‬
‫نیست) بهعنوان سوخت‪ ،‬انرژي معادل ‪ 3‬تن زغالسنگ را دارا ميباشد‪ .‬اگر اين‬
‫ِ‬
‫بازفرآوري شود و پلوتونیوم حاصل به صورت سوخت ‪ ، MOX‬در يك راكتور هستهای تولید برق‪ ،‬مورد‬
‫استفاده قرار گیرد؛ همین قرص كوچك‪ ،‬انرژي معادل ‪ 150‬تن زغالسنگ را دارا خواهد بود‪.‬‬
‫مقايسهي میزان انرژي معادل توليدي از زغالسنگ و اورانيوم‬
‫مقایسه هزینه تولید برق با روش های گوناگون‬
‫•‬
‫مقایسه قیمت انواع روش های تولید‬
‫یک مگاوات بر ساعت برق‬
‫بر اساس آمار منتشر شده ی موسسه‬
‫سرمایه گذاری آمریکا‬
‫•‬
‫)‪(American Enterprise Institute: AEI‬‬
‫•‬
‫هزینه تولید یک مگاوات ساعت برق بادی ‪ 17‬برابر برق هسته‬
‫ای است و هزینه تولید یک مگاوات ساعت برق خورشیدی ‪312‬‬
‫برابر برق هسته ای است‪.‬‬
‫نسل های جدید نیروگاه های هسته ای‬
‫•‬
‫•‬
‫نسلهای جدید و جدیدتر نیروگاه های هسته ای مرتبا بر چالش های زیست محیطی و هزینه ای غلبه‬
‫کرده و پیشرفت می کنند‪ .‬فعال ‪ 2‬نسل از نیروگاه ها را پشت سر نهاده ایم و در نسل ‪ 3‬هستیم‪ .‬در نسل ‪4‬‬
‫(که پیش بینی شده از ‪ 17‬سال دیگر بر سر کار بیایند) نیروگاه ها بسیار اقتصادی تر‪ ،‬ایمن تر و با زباله‬
‫های کمتر خواهند بود‪.‬‬
‫این نوع نیروگاه ها بجای میله های سوخت از گلوله های سوخت استفاده کرده و همچنین انسان نقش‬
‫کمی داشته و بدون هیچ خطایی کا رمی کنند‪ .‬سوخت اورانیوم در این نیروگاه ها تنها اورانیوم غنی شده تا‬
‫‪ %9‬است و این برای استفاده در سالح های اتمی غیر ممکن است‪ .‬زباله های هسته ای آنها‬
‫بسیار ساده تر از نسل های قبلی‬
‫نگهداری میشوند‪ .‬این نیروگاه ها‬
‫بسیار مقرون به صرفه تر خواهند‬
‫بود ‪.‬‬
‫الزمه ی نسل های جدید نیروگاه های هسته ای‬
‫• برای اینکه کشوری بتوانند وارد عرصه ی ساخت نیروگاه های نسل چهار بشود و بتواند در‬
‫آینده برقی تولید کند که از نظر صرفه اقتصادی و وسعت قابل جایگزینی با سوختهای‬
‫فسیلی به عنوان سوخت پایه گرمایش ی آن کشور باشد الزم است متخصصان آن کشور‬
‫در طراحی و ساخت نیروگاه های نسل دوم و سوم تبحر کامل داشته باشند‪ .‬به عبارت دیگر‬
‫بدون داشتن تجربه در نیروگاه های نسل دو و سه امکان ساخت نیروگاه های نسل چهار‬
‫بسیار پایین است‪.‬‬
‫مالحظات اقتصادی و اجتماعی در ضرورت استفاده از انرژی‬
‫هستهای‬
‫• برق هسته ای گزینه ای اجتناب ناپذیر‬
‫• برق هستهای گزینهای اجتنابناپذیر در برابر برق حاصله از سوختهای فسیلی خواهد بود‪ .‬بر اساس‬
‫آمار چشمانداز جهانی انرژی‪ ،‬میتوان نتیجه گیری نمود که استراتژی میان مدت و بلندمدت انرژی جهان‬
‫به ویژه در کشورهای در حال توسعه شاهد تحوالت فزایندهای است به گونه ای که برنامهریزی و تدوین‬
‫استراتژی انرژی در سایه راهبردهای متعارف و متکی به منابع انرژیهای سنتی‪ ،‬راه گشای اهداف توسعۀ‬
‫پایدار در این کشورها نخواهد بود‪ .‬بنابراین‪ ،‬رویکرد و گزینهای به جز اتخاذ استراتژی بهرهبرداری از منابع‬
‫انرژیهای جایگزین باقی نخواهد ماند که در این زمینه برق هستهای یکی از گزینههای دارای اولویت‬
‫محسوب میشود‪ .‬بر اساس سیستمهای برنامهریزی انرژی که در چارچوب استانداردهای قابل قبول‬
‫جهانی تدوین شدهاند‪ ،‬جایگاه برق هستهای در آرایش نیروگاهی کشورها در اولویت اول تا سوم قرار دارد‪.‬‬
‫ً‬
‫مطمئنا این اولویتبندی پس از اعمال عوامل تاثیرگذار زیستمحیطی و احتساب هزینههای اجتماعی و‬
‫زیستمحیطی برای نیروگاههای برق هستهای‪ ،‬غیرقابل مقایسه با منابع انرژی فسیلی خواهد بود‪ .‬البته‪،‬‬
‫بررس یها نیز نشان میدهند که تولید الکتریسیته از نیروگاههای هستهای ساالنه به طور متوسط ‪۳/۱‬‬
‫درصد رشد خواهد داشت و از ‪ ۶۱۹/۲‬میلیارد کیلووات ساعت در سال ‪ ۲۰۰۴‬به ‪ ۶۱۹/۳‬میلیارد‬
‫کیلووات ساعت در سال ‪ ۲۰۳۰‬افزایش خواهد یافت‪.‬‬
‫ارزش تولیدی‪ ،‬حرارتی و زیست محیطی انرژی هستهای‬