آشنایی با برق هسته ای

برق هسته ای به هر فناوری طراحی شده به منظور استحصال انرژی از هسته اتم ها بوسیله واکنش های کنترل شده گفته می شود.

تنها روشی که امروزه به کار برده می شود، تولید برق از طریق شکافت هسته ای است، با این وجود روشهای دیگر مانند گداخت هسته ای و دیگر روشهای رادیواکتیو در آینده می توانند به کار روند.

در سال 2007 بیش از 14 درصد الکتریسیته جهان از نیروی هسته ای تامین شد و این در حالی است که 15 راکتور جدید در جهان در حال ساخت است.

راکتور هسته ای

تاریخچه

به لحاظ تاریخی اولین راکتور اتمی در آمریکا بوسیله شرکت "وستینگهاوس" و به منظور استفاده در زیر دریائیها ساخته شد. ساخت این راکتور پایه اصلی و استخوان بندی تکنولوژی فعلی نیروگاههای اتمی PWR را تشکیل داد. سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت راکتورهایی از نوع BWR گردید. اما اولین راکتوری که اختصاصا جهت تولید برق طراحی شده ، توسط شوروی و در ژوئن 1954در "آبنینسک" نزدیک مسکو احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت. تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی در سال 1956 در انگلستان آغاز گردید.

تا سال 1965 روند ساخت نیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود، اما طی دو دهه 1966 تا 1985 جهش زیادی در ساخت نیروگاههای اتمی بوجود آمده است. این جهش طی سالهای 1972 تا 1976 که بطور متوسط هر سال 30 نیروگاه شروع به ساخت می‌کردند بسیار زیاد و قابل توجه است. یک دلیل آن شوک نفتی اوایل دهه 1970 می‌باشد که کشورهای مختلف را بر آن داشت تا جهت تأمین انرژی مورد نیاز خود بطور زاید الوصفی به انرژی هسته‌ای روی آورند. پس از دوره جهش فوق یعنی از سال 1986 تا کنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافته ، بطوریکه بطور متوسط سالیانه 4 راکتور اتمی شروع به ساخت می‌شوند.

تولید برق از آب دریا

فرآیند تولید

کار مراکز انرژی هسته ای بسیار شبیه مراکز تولید معمول است با این تفاوت که "زنجیره واکنش" در داخل یک راکتور هسته ای تولید حرارت می کند.

راکتور از میله های اورانیوم به عنوان سوخت استفاده می کند و با استفاده از شکافت هسته ای گرما تولید می کند، بدین صورت که نوترونها با نوکلئوهای اتمهای اورانیوم برخورد کرده و انرژی گرمایی تولید می کنند.

گاز دی اکسید کربن یا آب برای جذب حرارت به داخل راکتور پمپ شده و آب با گرفتن حرارت بخار می شود. این بخار ژنراتور ها را به حرکت وامی دارد. مراکز هسته ای جدید از توربین ها و ژنراتورهای یکسان به عنوان ابزار تولید انرژی استفاده می کنند.

شایان ذکر است راکتور با " میله های کنترل" که از برون ساخته شده اند کنترل می شود زیرا این عنصر قابلیت جذب نوترون را داراست. وقتی میله های اورانیوم کم کم خاصیت خود را از دست می دهند، فرآیند شکافت و در نتیجه آن تولید کند می شود. در این زمان است که میله های جدید جایگزین می شوند.

در انگلستان و کشورهایی که با ساحل اقیانوسها ارتباط هستند راکتورهای هسته ای در نزدیکی ساحل ساخته می شوند تا بتوانند از آّب دریا بهره مناسب ببرند، زیرا با این کار از سخت بی رویه برج های خنک کننده جلوگیری می شود.

فرآیند تولید

مزایا

ارزان بودن

سازگاری با محیط زیست( عدم تولید دی اکسید کربن و گازهای گلخانه ای)

در مقایسه با سوختهای فسیلی حجم انرژی بسیار بیشتری تولید می کند

زباله های کمتری تولیدمی کند

قابل اتکاست

معایب

زباله های کمتر اما بسیار خطرناکی برای زندگی انسان دارد و هزاران سال تولین می کشد تا این زباله ها به چرخه طبیعت بازگردند

قابل اتکا و ارزان است اما هزینه های بسیار بالایی باید صرف کارهای ایمن سازی شود زیرا عدم انجام این کار باعث بروز فجایع انسانی خواهد شد.

 مقایسه هزینه‌های اجتماعی تولید برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی

در مجموع ارزیابیهای اقتصادی و مطالعات بعمل آمده در مورد مقایسه هزینه تولید (قیمت تمام شده) برق در نیروگاههای رایج فسیلی کشور و نیروگاه اتمی نشان می‌دهد که قیمت این دو نوع منبع انرژی صرفنظر از هزینه‌های اجتماعی ، تقریبا نزدیک به هم و قابل رقابت با یکدیگر هستند. چنانچه قیمت مصرف انرژیهای فسیلی برای نیروگاههای کشور برمبنای قیمتهای متعارف بین المللی منظور شوند و همچنین در شرایطی که نرخ تسعیر هر دلار در کشور 8000 ریال تعیین گردد، هزینه تولید (قیمت تمام شده) هر کیلووات ساعت برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی بشرح زیر می باشد.

در تازه‌ترین مطالعه‌ای که برای تعیین هزینه‌های اجتماعی نیروگاههای هسته‌ای در 5 کشور اروپایی بلژیک ، آلمان ، فرانسه ، هلند و انگلستان صورت گرفته است، میزان هزینه‌های اجتماعی ناشی از نیروگاههای هسته‌ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی بسیار پائین است. در این مطالعه هزینه‌های خارجی هر کیلووات ساعت برق تولیدی در نیروگاههای هسته‌ای در حدود 0.39 سنت( معادل 31.2 ریال) برآورده شده است. بنابراین در صورتیکه هزینه‌های اجتماعی تولید برق را در ارزیابیهای اقتصادی نیروگاههای فسیلی و هسته‌ای منظور نمائیم قطعا قیمت تمام شده هر کیلووات ساعت برق در نیروگاه هسته‌ای نسبت به فسیلی بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش خواهد یافت.

به هر حال نیروگاههای فسیلی و هسته‌ای هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود می‌باشند و ایجاد هر یک متناسب با مقتضیات زمانی و مکانی هر کشور خواهد بود و انتخاب نهایی و تصمیم گیری در این زمینه می‌بایست با توجه به فاکتورهایی از قبیل عوامل تکنولوژیکی ، ارزشی ، سیاسی ، اقتصادی و زیست محیطی توأما اتخاذ گردد. قدر مسلم ایجاد تنوع در سیستم عرضه و تأمین انرژی از استراتژیهای بسیار مهم در زمینه توسعه سیستم پایدار انرژی در هر کشور محسوب می شود. در این راستا با توجه به بررسیهای صورت گرفته ، شورای انرژی اتمی کشور مصمم به ایجاد نیروگاههای اتمی به ظرفیت کل 6000 مگاوات در سیستم عرضه انرژی کشور تا سال 1400 هجری شمسی می‌باشد.

راکتورهای برق

چشم انداز

سایر دیدگاههای اقتصادی در مورد آینده انرژی هسته‌ای حاکی از آن است که براساس تحلیل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژی در جهان ، توجه به توسعه تکنولوژیهای موجود و حقایقی نظیر روند تهی شدن منابع فسیلی در دهه های آینده، مزیتهای زیست محیطی انرژی اتمی و همچنین استناد به آمار و عملکرد اقتصادی و ضریب بالای ایمنی نیروگاههای هسته ای، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته ای نسبت به سایر گزینه های سوخت و پیشرفتهای حاصله در زمینه نیروگاههای زاینده و مهار انرژی گداخت هسته ای در طول نیم قرن آینده، بدون تردید انرژی هسته ای یکی از حاملهای قابل دسترس و مطمئن انرژی جهان در هزاره سوم میلادی به شمار می‌رود.

در این راستا شورای جهانی انرژی تا سال 2020 میلادی میزان افزایش عرضه انرژی هسته‌ای را نسبت به سطح فعلی حدود 2 برابر پیش بینی می‌نماید. با توجه به شرایط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادی هزینه‌های فرصتی فروش نفت و گاز را با قیمتهای متعارف بین المللی در محاسبات هزینه تولید (قیمت تمام شده) برای هر کیلووات برق تولیدی منظور نمائیم و همچنین تورم و افزایش احتمالی قیمتهای این حاملها (بویژه طی مدت اخیر) را براساس روند تدریجی به اتمام رسیدن منابع ذخایر نفت و گاز جهانی مد نظر قرار دهیم، یقینا در بین گزینه‌های انرژی موجود در جمهوری اسلامی ایران ، استفاده از حامل انرژی هسته‌ای نزدیکترین فاصله ممکن را با قیمت تمام شده برق در نیروگاههای فسیلی خواهد داشت.