کاربرد های فناوری هسته ای (اتمی)

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

انرژی اتمی کاربردهای زیادی در تشخیص بیماری ها دارد که نمونه هایی از آن‌ها در زیر قابل مشاهده هستند.

تشخیص بیماری های تروئید و درمان آن‌ها
تشخیص و پیگیری درمان سرطان پروستات
بررسی مراکز عفونی در بدن
تشخیص سرطان‌های کولون، پانکراس، روده کوچک و برخی سرطان‌های سینه
شناخت محل تومورهای سرطانی و بررسی 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 اختلال در جذب ویتامین ب 12
تولید دزیمترهای جیبی و محیطی
رادیو گرافی
گاما اسکن
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 اتمی در بخش درمان بیماری ها

تهیه و تولید انواع رادیو دارو ها (مانند ید 131)
تهیه و تولید کیت های رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته‌ای
کنترل کیفی رادیو داروهای خوراکی و تزریقی برای تشخیص و درمان بیماری ها
تهیه و تولید کیت های هورمونی
پرتو درمانی (برای مثال نابودی تومورهای سرطانی با پرتوها)

انرژی اتمی همچنین در استرلیزه کردن هسته ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با استفاده از پرتو های هسته ای کاربرد دارد.

دستاوردهای جمهوری اسلامی در زمینه ی پزشکی هسته ای

95 درصد رادیوداروها در دنیا در 5 راکتور هسته اى بزرگ در کانادا، هلند، بلژیک، فرانسه و آفریقاى جنوبى تولید مى شود.

جمهورى اسلامى به فناورى تولید برخى رادیوداروهاى جدید و حیاتى دست یافته است و از این لحاظ توانسته است در میان تولیدکنندگان رادیوداروها، جایگاه مناسبى را براى خود تثبیت نماید. در زمینه ى پژوهش پزشکى هسته اى نیز، جمهورى اسلامى در سال 2006 در بین 70 کشور، مقام هفتم و در سال 2010 در بین 85 کشور، مقام اول را کسب کرده است.

امروزه تولیدات داخلى رادیو دارو ها 90 تا 95 درصد مصرف رادیودارو در ایران را پوشش می دهد. رادیوداروهاى زیر چهار نمونه از آخرین محصولات رادیودارویى کشور هستند.

(کرومیک فسفات) جهت درمان سرطان کبد
(چشمه براکی تراپى ید-125) براى درمان سرطان مغز
(برمبزین – گالیوم68) براى درمان تومورهاى پروستات، شش و سینه
(ژنراتور استرانسیوم90/ ایتریم90) برای درمان سرطا نهاى پروستات، سینه، تخمدان، سلول هاى کبدى، درمان لنفوم غیر هوچکینى (بدخیم)، التهاب مفاصل و تومور هاى عصبى – درون ریز

سالانه حدود 800 هزار تا یک میلیون نفر در 125 مرکز 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 عملاً وارداتشان را ناممکن مى سازد. براى مثال رادیوداروى (ید123) که 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 مزیتى اقتصادى براى کشور باشد.

گفتنى است در حال حاضر سالانه حدود 20میلیارد تومان یارانه به رادیوداروهاى داخلى تخصیص مى یابد که در صورت واردات آنها ناگزیر از صرف سالانه بیش از 100 میلیارد تومان هزینه بودیم.

مزیت فعلى کشور در تولید رادیوداروها، توانسته است پتانسیل صادر کردن این نوع داروها را فراهم کند.

سازمان انرژى اتمى 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 اتمی در بخش دامپزشکی و دام پروری

پیشگیری، کنترل و تشخیص بیماری های دامی
تولید مثل دام
تغذیۀ دام
اصلاح نژاد دام
بهداشت و ایمنی محصولات دامی و خوراک دام

کاربردهای انرژی اتمی در منابع مدیریت 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 اتمی در بخش صنایع غذایی و کشاورزی

گیاه پزشکى
نگهدارى مواد غذایى و افزایش زمان انبار کردن محصولات کشاورزى (مثلاً جلوگیرى از جوانه زدن سیب زمینى با اشعه ى گاما)
به تأخیر انداختن زمان رسیدگی محصولات غذایی
موتاسیون هسته اى ژن ها و افزایش بازدهى و مقاومت محصولات 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 محصولات غذایی
کاهش میزان آلودگی میکروبی محصولات 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 اسلامى در سال 90 توانست 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 موسى 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 طبسى 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 بررسى و اصلاح قرار گرفت و استفاده از آن در بعضى از نقاط کشور، مثل طبس تا 70 درصد 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.

علاوه بر این فعالیت هایى در جهت معرفى ارقام مناسب گیاهان زراعى، زینتى و درختى کشور از قبیل گندم، پنبه، گلرنگ، کلزا، نخود، انار، موز، سیب زمینى، سویا، خربزه، گل رز، نارنگى، پرتقال زردآلو و … انجام شده است.

همچنین با استفاده از فناورى هسته اى پروژه هاى تحقیقاتى در زمینه ىکاهش بار میکروبى زعفران، گوشت قرمز، ادویه، زیره، انواع خرما، و افزایش انبارمانى سیر، سیب زمینى و انواع پیاز و … نیز انجام شده است.

در زمینه ىکنترل آفات مگس زیتون، کرم گلوگاه انار، آفات مهم انبارى کشور، قارچ عامل پوسیدگى ریشه ى گیاه لوبیا و … نیز تحقیقات مؤثرى انجام شده است.

کاربردهای فناوری هسته ای در محیط زیست

استفاده از شتاب دهنده ها در شناسایى آلاینده هاى هوا و آب و خاك
ردیابى آلاینده هاى زمینى
کنترل آلاینده هاى فسیلى و بیولوژیکىدر هوا و فاضلاب و پسماند هاى بیمارستانى
از بین بردن پسماند هاى صنعتى و خانگى
ضدعفونى سطوح حساس
بررسى هاى زمین شناختى(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 زیرزمینى بر اثر انباشت پسماندهاى صنعتى و فعالیت هاى بشری مانند:
پرتودهى براى پاك سازى فاضلاب صنعتى، آب شهرى، آب زیرزمینى و آب آشامیدنى
تجزیه ى ترکیبات آلى سمى و آلاینده هاى بیولوژیکى
کاهش انباشت گازهاى گلخانه اى با استفاده از راکتورهاى هسته اى

ارزش محیط زیستی انرژی هسته ای:

یک نیروگاه هزار مگاواتی، سالانه به طور متوسط به 2.5 میلیون تن زغال سنگ یا 1.6 میلیون تن نفت (10 میلیون بشکه) یا 1.5 میلیون متر مکعب گاز یا 150 تن اورانیوم طبیعی (25 تن اورانیوم غنی شدۀ 3 درصد) نیاز دارد. در صورت استفادۀ چنین نیروگاهی از زغال سنگ در طول یک سال 240000 تن خاکستر، 2.7 میلیون تن دی اکسید کربن، منو اکسید کربن، اکسیدهای هیدروژن، اکسیدهای سولفور و 270 تن 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 نهایتاً دفن شود، از خود برجای می گذارد.

معضلات زیست محیطی استفاده از سوخت های فسیلی:

افزایش گازهای گلخانه ای و گرم شدن زمین
تخریب لایه اوزون
باران های اسیدی و نابودی جنگل ها
آلودگی هوا و مشکلات تنفسی
آلودگی آب ها

کاربرد انرژی اتمی در بخش صنایع

دقیق ترین روش آنالیز ترکیبی مواد جدید (خصوصاً ساخت لوازم تحریمی)
تهیه و تولید چشمه های پرتوزایی کبالت برای مصارف صنعتی
تولید چشمه ها ی ایریدیم برای کاربردهای صنعتی و بررسی جوشکاری در لوله های نفت و گاز
طراحی و ساخت انواع سیستم های هسته‌ای جهت کاربردهای صنعتی
اندازه گیری خاکستر ذغال سنگ
بررسی کوره های مذاب شیشه سازی جهت تعیین اشکالات 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

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 سنگ های 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 دستگاه های 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 آرایشی که مورد استفاده قرار میگیرد.

کاربرد انرژی اتمی در تولید الکتریسیته (برق)

نبروگاه هسته ای:

نیروگاه هسته ای (Nuclear Power Station) یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می کند. اولین جایگاه از این نوع در 27 ژوئن سال 1958 در شوروی سابق ساخته شد. که قدرت آن 5000 کیلو وات است. چون شکست سوخت هسته ای اساساً گرما تولید می کند از گرمای تولید شده راکتورهای هسته ای برای تولید بخار استفاده می شود از بخار تولید شده برای به حرکت در آوردن توربین ها و ژنراتور ها که نهایتاً برای تولید برق استفاده می شود .

ایران هر ساله حدودا به هفت هزار مگاوات برق در سال نیاز دارد. نیروگاه اتمی بوشهر 1000 مگاوات برق را در صورت راه اندازی تامین می نماید. و احداث نیروگاههای دیگر برای رفع این نیازی ضروری است. برای تولید میزان برق حدود 190 میلیون بشکه نفت خام مصرف می شود. که در صورت تامین از طریق انرژی هسته ای سالیانه 5 میلیارد دلار صرفه جویی خواهد شد.

نسل های جدید نیروگاه های هسته ای:

نسل های جدید و جدیدتر نیروگاه های هسته ای مرتباً بر چالش های زیست محیطی و هزینه ای غلبه کرده و پیشرفت می کنند. فعلاً 2 نسل از نیروگاه ها را پشت سر نهاده ایم و در نسل 3 هستیم. در نسل 4 (که پیش بینی شده از 17 سال دیگر بر سر کار بیایند) نیروگاه ها بسیار اقتصادی تر، ایمن تر و با زباله های کمتر خواهند بود.

این نوع نیروگاه ها به جای میله های سوخت از گلوله های سوخت استفاده کرده و همچنین انسان نقش کمی داشته و بدون هیچ خطایی کار می کنند. سوخت اورانیوم در این نیروگاه ها تنها اورانیوم غنی شده تا 9% است و این برای استفاده در سلاح 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.

لازمه ی نسل های جدید نیروگاه 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 سوخت های فسیلی به عنوان سوخت پایه گرمایشی آن کشور باشد لازم 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.

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 تحولات 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. مطمئناً 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،‌ بررسی‌ها نیز نشان می‌دهند که تولید الکتریسیته از نیروگاه‌های هسته‌ای سالانه به طور متوسط ۳/۱ درصد رشد خواهد داشت و از ۶۱۹/۲ میلیارد کیلووات ساعت در سال ۲۰۰۴ به ۶۱۹/۳ میلیارد کیلووات ساعت در سال ۲۰۳۰ افزایش خواهد یافت.

برنامه ی برق هسته ای ایران:

به منظور تعیین سهم بهینه ى انواع نیروگاه ها براى تأمین انرژى الکتریکى مورد نیاز کشور طى 20 سال آینده، نتایج استفاده از مدل هاى بهینه سازى سیستم عرضه ى انرژى الکتریکى (مدل برنامه ریزى KASP) نشان می دهد که تا سال 1410 هجرى شمسى در سناریوى رشد متوسط، حدود 7000 مگاوات و در سناریوى رشد بالاى کلیه ى شاخصه هاى اقتصادى کشور سهم برق هسته اى، معادل ده هزار10,000 مگاوات خواهد بود. از این رو جمهورى اسلامى ایران سناریوى رشد متوسط مؤلفه هاى اقتصادى کشور و ساخت 6000 مگاوات برق هسته اى علاوه بر نیروگاه در دست ساخت بوشهر ( 1000 مگاوات) 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 190 میلیون بشکه نفت خام در مصارف نیروگاهى کشور صرفه جویى شده است که ارزش اقتصادى آن بیش از پنج میلیارد دلار در سال برآورد مى شود. علاوه بر آن بر اساس برآوردهاى دیگر نیاز به 20 هزار مگاوات برق هسته اى براى شرایط مشابه دیده شده که علاوه بر این که مورد تأکید رهبر انقلاب قرار گرفته، با تصویب مجلس شوراى اسلامى به قانون نیز تبدیل شده است. این برآوردها با در نظر گرفتن شرایط اقلیمى، 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 ی راه اندازى ابتدایى بالاتر، در میان مدت و دراز مدت بسیار به صرفه تر بوده وآلایندگى کم ترى براى محیط زیست در پى دارد.

پیل برق هسته ای Nuclear 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 90 و یک هادی مثل سیلسیوم تشکیل دهندهی پیل هستند.

کاربرد های پیل هسته ای

استفاده های طولانی مدت (باطری ها حدودا 10تا 20 سال)
سفینه ها و رباط های فضایی
زیر دریائی ها و کشتی های قاره پیما
خودرو های جدید (خصوصاً خودروهای برقی)
در لوازمی مانند گوشی تلفن همراه و لپ تاپ
لوازم پزشکی مانند پیس میکر (باتری قلب)

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 حالا قویترین بمب ها و مخرب ترین های جهان محسوب می شود. دارندگان این نوع بمب ها جزو قدرت های هسته ای جهان محسوب می شود.

کاربرد انرژی اتمی در باستان شناسی

کارهایی از قبیل بررسی نمونه های باستان شناسی مانند سکه ، سفال و غیره
تشخیص نمونه های تقلبی آثار باستانی و فسیل ها
عمرسنجی و تجزیه و تحلیل آثار باستانی و فسیل ها

جمع بندی

انرژى هسته اى و غنى سازى نه تنها به عنوان یک حوزه ى هایتک (high tech)، 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 سلامت 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 عمیقاً به آن وابسته است.

فروشگاه اینترنتی ایران الکتریک

Iran Electric Shop