آشنايي با بعضي از كاربردهاي انرژي هسته اي

استفاده از انرژي هسته اي، يكي از اقتصادي ترين شيوه ها در دنياي صنعتي است و گستره عظيمي از كاربردهاي مختلف، شامل توليد برق هسته اي، تشخيص و درمان بسياري از بيماريها، كشاورزي و دامداري، كشف منابع آب و ... را در بر مي گيرد.
انرژي هسته اي در مجموع، مانند يكي از انرژي هاي موجود در جهان مثل انرژي بادي، آبي، گاز و نفت و ... است، اما در مقايسه با آنها جزو انرژي هاي پايان ناپذير شمرده مي شود، كه از نظر ميزان توليد انرژي پاسخگوي نيازهاي بشر خواهد بود. يعني انرژي حاصل از تبديل ماده به انرژي برابر است با جرم ماده ضرب در سرعت نور به توان 2 كه نشان دهنده انرژي زياد حاصل از تبديل مقدار كمي ماده به انرژي است.
انرژي هسته اي كاربردهاي متعددي دارد كه در يك تقسيم بندي كلي ميتوان آن را به نظامي و غيرنظامي يا صلح جويانه تقسيم كرد. توليد برق، يكي از نيازهاي روزمره و فوق العاده تأثير گذار بر زندگي مردم است كه اگر با صرفه اقتصادي بيشتر و آلودگي هرچه كمتر زيست محيطي همراه باشد به يقين خواهد توانست در اقتصاد كشور نقش بسزايي ايفا كند. انرژي هسته اي كه از اين دو شاخصه مهم برخوردار است، مي تواند در اين زمينه به كمك نيروگاه ها آمده و جهان را از بحران محدوديت منابع فسيلي رهايي بخشد. به همين دليل، نيروگاه برق اتمي، اقتصادي ترين نيروگاهي است كه امروزه در دنيا احداث مي شود.
يكي از روشهاي تشخيصي و درماني ارزشمند در طب، پزشكي هسته اي است كه در آن از ايزوتوپهاي راديو اكتيو (راديو ايزوتوپ) براي پيشگيري، تشخيص و درمان بيماريها استفاده مي شود. گفتني است از راديو ايزوتوپ ها 60 سال است كه براي شناسايي و درمان بيماريها استفاده مي شود. با كشف شيوه هاي درماني بيشتر و پيشرفت اين راهها استفاده از راديو ايزوتوپ هم گسترده تر شده است.
پرتودهي مواد غذايي، عبارت است از قرار دادن ماده غذايي در مقابل مقدار مشخصي پرتو گاما، به منظور جلوگيري از جوانه زني بعضي محصولات غذايي مانند پياز و سيب زميني و همچنين كنترل آفات انباري، كاهش بار ميكربي و قارچي بعضي از محصولات مانند زعفران و ادويه و تأخير در رسيدن بعضي ميوه ها به منظور افزايش زمان نگهداري آنها ..... در بخش كودها مطالعات مربوط به تغذيه گياهي نيز از اين روش استفاده مي شود مانند نحوه جذب كودها و عناصر و ... .
با استفاده از تكنيك پرتوتابي هسته اي مي توان تغييرات ژنتيكي مورد نظر را براي اصلاح محصول در توده هاي گياهي به كار برد. براي نمونه كشور پاكستان كه بيابان هاي وسيع و زمين هاي باير فراواني دارد، از راه كشاورزي هسته اي، ارقام پرمحصولي از گياهان را در همين مناطق پرورش داده است.
نقش تكنيك هاي هسته اي در پيشگيري، كنترل و تشخيص بيماريهاي دامي، نقش تكنيك هاي هسته اي در توليد مثل دام، نقش تكنيك هاي هسته اي در تغذيه دام، نقش تكنيك هاي هسته اي در اصلاح نژاد دام، نقش تكنيك هاي هسته اي در بهداشت و ايمني محصولات دامي و خوراك دام.
كاربرد تكنيك هاي هسته اي در مديريت منابع آب همان بهبود دسترسي به منابع آب جهان، يكي از زمينه هاي بسيار مهم توسعه شناخته شده است. بيش از يك ششم جمعيت جهان در مناطقي زندگي مي كنند كه دسترسي مناسب به آب آشاميدني بهداشتي ندارند. تكنيك هاي هسته اي براي شناسايي حوزه هاي آبخيز زيرزميني، هدايت آبهاي سطحي و زيرزميني، كشف و كنترل آلودگي و كنترل نشت و ايمني سدها به كار مي رود. از اين تكنيك ها، براي شيرين كردن آب شور و آب دريا نيز استفاده مي شود.
نمونه هايي براي طرح كاربرد انرژي هسته اي در بخش صنعت عبارتند از: تهيه و توليد چشمه هاي پرتوزايي كبالت براي مصارف صنعتي، توليد چشمه هاي ايريديم براي كاربردهاي صنعتي و بررسي جوشكاري در لوله هاي نفت و گاز، توليد چشمه هاي پرتوزا براي كاربردهاي مختلف در علوم و صنعت از قبيل طراحي و ساخت انواع سيستم هاي هسته اي براي كاربردهاي صنعتي مانند سيستم هاي سطح سنجي، ضخامت سنجي، چگالي سنجي و نظاير آن، اندازه گيري زغال سنگ، بررسي كوره هاي مذاب شيشه سازي براي تعيين اشكالات آنها، نشت يابي در لوله هاي انتقال نفت با استفاده از تكنيك هسته اي و ... .

فيزيك هسته‌اي

انرژي هسته‌اي به 2 روش توليد مي‌شود:

1- شكافت هسته‌اي: در اين روش هسته يك اتم توسط يك نوترون به دو بخش كوچكتر تقسيم مي‌شود. در اين روش غالباً از عنصر اورانيوم استفاده مي‌شود.

2- گداخت هسته‌اي: در اين روش كه در سطح خورشيد هم اجرا مي‌شود، معمولاً هيدروژن‌ها با برخورد به يكديگر تبديل به هليوم مي‌شوند و در اين تبديل، انرژي بسيار زيادي بصورت نور و گرما توليد مي‌شود.

در شكل زير نمونه اي از شكافت هسته اتم اورانيوم نمايش داده شده است:

و در شكل زير گداخت هسته‌اي اتم‌هاي هيدروژن و تبديل آنها به هليوم 3 و الكترون آزاد نمايش داده شده است:

طراحي بمب‌هاي هسته‌اي:

براي توليد بمب هسته‌اي، به يك سوخت شكافت‌پذير يا گداخت‌پذير، يك وسيله راه‌انداز و روشي كه اجازه دهد تا قبل از اينكه بمب خاموش شود، كل سوخت شكافته يا گداخته شود نياز است.