برق هسته‌ای در جهان
تیری در تاریکی
زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی روزی به پایان می‌رسد. اما به نظر می‌رسد همواره راهی برای استخراج این انرژی‌های طبیعی از دل طبیعت وجود دارد. از منفجر ساختن قله کو‌ه‌ها تا شکستن هیدرولیک برای تأمین گاز طبیعی گرفته و حفاری در دریا برای استخراج نفت؛ راهکارهایی که متأسفانه عواقب و عوارضی همچون امحای زیست‌بوم طبیعی؛ مسموم شدن چشمه‌ها و تأثیرات وحشتناک بر حیات‌وحش و جوامع بومی را به دنبال دارد.
گذشته از راهکارهایی که برای استخراج و نگهداشت سوخت‌های فسیلی به ذهن بشر می‌رسد؛ نیاز به بهره‌برداری از انرژی‌های دیگر دیرزمانی است ازجمله دغدغه‌های مهم در دنیا به‌شمار می‌رود. پایان‌پذیری سوخت‌های فسیلی به معنای اندیشیدن به انرژی‌های جایگزینی است که نه‌تنها پایان‌ناپذیر بلکه پاک است و به‌سادگی دردسترس قرارمی‌گیرد. از سویی دیگر بهره‌برداری از برخی انرژی‌های تجدیدناپذیر ازنظر اقتصادی به‌صرفه‌تر است. انرژی خورشیدی، باد، هیدروالکتریک یا برق‌آبی و زمین‌گرمایی ازجمله انرژی‌های تجدید‌پذیر است. دراین میان ازجمله انرژی تجدیدناپذیری که به‌عنوان جایگزینی برای انرژی‌های دیگر به‌شمار رفته و از سوی دیگر مقرون‌به‌صرفه و پاک است، می‌توان به انرژی هسته‌ای اشاره کرد. در یک رآکتور هسته‌ای ماده شکافت‌پذیر در کوره‌ای بر اثر واکنش با نوترون شکافته می‌شود. با گرمای حاصل می‌توان آب را به بخار تبدیل و توسط بخار برق تولید کرد... به همین آسانی!
گذشته برق هسته‌ای
ازنظر تاریخی، اولین رآکتور اتمی در آمریکا به‌وسیله شرکت وستینگهاوس و برای استفاده در زیر‌دریایی‌ها ساخته شد. ساخت این رآکتور پایه اصلی و استخوان‌بندی فناوری فعلی نیروگاه‌های اتمی PWR را تشکیل داد. سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت رآکتورهایی از نوع BWR گردید. در مجموع اولین رآکتوری که اختصاصا جهت تولید برق طراحی‌شده، توسط شوروی در ژوئن 1954 در آبنینسک نزدیک مسکو احداث شد که بیشتر جنبه نمایشی داشت. تولید الکتریسیته از رآکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی؛ سال 1956 در انگلستان آغاز شد. تا سال 1965 روند ساخت نیروگاه‌های اتمی از رشد محدودی برخوردار بود اما در دو دهه 1966 تا 1985 جهش زیادی در ساخت نیروگاه‌های اتمی به‌وجود آمد. این جهش طی سال‌های 1972 تا 1976 که به‌طور متوسط هر سال30 نیروگاه شروع به ساخت می‌کردند، بسیار زیاد و قابل توجه است. دیدگاه‌های اقتصادی بسیاری در مورد آینده انرژی هسته‌ای حکایت از این واقعیت دارد که براساس قانون عرضه و تقاضای انرژی در جهان؛ توجه به توسعه فناوری‌های موجود و حقایقی نظیر روند تهی شدن منابع فسیلی در دهه‌های آینده، مزیت‌های زیست‌محیطی انرژی اتمی و همچنین استناد به آمار و عملکرد اقتصادی و ضریب بالای ایمنی نیروگاه‌های هسته‌ای، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته‌ای نسبت به سایر گزینه‌های سوخت، پیشرفت‌های حاصله در زمینه نیروگاه‌های زاینده و مهار انرژی گداخت هسته‌ای در طول نیم‌قرن آینده، بدون تردید انرژی هسته‌ای یکی از حامل‌های قابل دسترس و مطمئن انرژی جهان در هزاره سوم میلادی به‌شمار می‌رود. سازگاری با محیط‌زیست(عدم تولید اکسید کربن و گازهای گلخانه‌ای) تولید حجم بیشتری از انرژی در مقایسه با سوخت‌های فسیلی، تولید زباله‌های کمتر و قابل‌اتکا بودن انرژی هسته‌ای در مقایسه با سوخت‌های فسیلی؛ تصمیم در ارتباط با بهره‌برداری از این نوع انرژی به‌ویژه در تولید برق (انرژی الکتریکی) را برای بخش نیروگاهی محتمل‌تر می‌سازد. پیش‌بینی افزایش عرضه انرژی هسته‌ای نسبت به سطح فعلی را شورای جهانی تا سال 2020 میلادی حدود دو برابر ارزیابی کرد. باتوجه به شرایط موجود، چنانچه از لحاظ اقتصادی هزینه‌های فرصتی فروش نفت و گاز را با قیمت‌های متعارف بین‌المللی در محاسبات هزینه تولید (قیمت تمام‌شده) برای هر کیلووات برق تولیدی منظور کنیم و همچنین تورم و افزایش احتمالی قیمت‌های این حامل‌ها (به‌ویژه طی مدت اخیر) را براساس روند تدریجی به اتمام رسیدن منابع ذخایر نفت و گاز جهانی مدنظر قرار دهیم، یقینا در میان گزینه‌های انرژی موجود بهره‌برداری از حامل انرژی هسته‌ای نزدیک‌ترین فاصله ممکن را با قیمت تمام‌شده برق در نیروگاه‌های فسیلی خواهد داشت.
سردمداران برق هسته‌ای
تولید برق هسته‌ای درآفریقا، آسیا، اروپای شرقی، روسیه و آمریکای‌جنوبی در سال2020 افزایش یافت؛ اما در آمریکای‌شمالی با توقف برخی از نیروگاه‌ها به‌ویژه در ایالات‌متحده این موضوع رو به کاهش رفت. آمریکا 2021 در فهرست 10 کشور بزرگ ازنظر ظرفیت نصب‌شده انرژی هسته‌ای در جهان قرار گرفت. ظرفیت رآکتورهای هسته‌ای تولید‌کننده برق در سطح جهان حدود یک گیگاوات افزایش‌یافته و تا پایان سال ۲۰۲۱ به ۳۷۰ گیگاوات رسیده که بالاترین سطح سالانه تاکنون بوده است. ایالات‌متحده بیش از یک‌چهارم ظرفیت نصب‌شده انرژی هسته‌ای در سطح جهان را در اختیار دارد. این منبع ۲۰ درصد از ترکیب تولید برق کشور را تشکیل می‌دهد.
فرانسه با ۵۶ رآکتور فعال در رتبه دوم جهان قرار گرفت. ظرفیت نیروگاه‌های هسته‌ای در سال 2020، ۶۱ هزار و ۳۷۰ گیگاوات بوده که ۶۹ درصد از کل تولید برق کشور را تشکیل می‌دهد.
چین ازنظر ظرفیت نیروگاه هسته‌ای نصب‌شده که در سال 2020 به ۵۲ هزار و 150 گیگاوات رسید، با سهم ۵ درصدی در ترکیب برق در رتبه سوم جهان قرار گرفت.
ژاپن نیز در رتبه چهارم قرار گرفت، چون مجموع ظرفیت نیروگاه‌های هسته‌ای تا پایان سال ۲۰۲۱ به ۳۱ هزار و 679 گیگاوات رسید که سهم آن 7.2درصد از تولید برق ژاپن است.
تا پایان سال 2020، ظرفیت نصب شده برق هسته‌ای روسیه به ۲۷ هزار و 727 گیگاوات رسید که ۲۰ درصد از تولید برق این کشور است و در رتبه پنجم جهان قرار گرفت.
در رتبه‌های ششم و هفتم به ترتیب کره‌جنوبی و کانادا با ظرفیت نیروگاه‌های هسته‌ای به ترتیب به ۲۴ هزار و 431 و ۱۳ و 624 گیگاوات قرار گرفتند.
همچنین اوکراین، اسپانیا و هند به ترتیب با ظرفیت هسته‌ای نصب شده ۱۳۰۱۷، ۷۱۲۱ و ۶۸۸۵ گیگاوات در رتبه‌های هشتم تا دهم قرار گرفتند. در بین 31کشوری که درحال‌حاضر از نعمت برق هسته‌ای برخوردار هستند، طبق آمار انجمن جهانی هسته‌ای «World Nuclear Association» (بدون درنظرگرفتن نیروگاه‌های در حال احداث کشورهای خاورمیانه)، برق هسته‌ای بیشترین سهم را در تولید برق کشور فرانسه دارد. طبق این آمارها، فرانسه با تأمین 70.6 درصد از برق مصرفی خود از نیروگاه‌های هسته‌ای، بالاترین سهم را در سبد مصرف برقی خود به انرژی هسته‌ای اختصاص داده است. اوکراین و اسلواکی هرکدام با نزدیک به 54 درصد در رتبه دوم و سوم قرار دارند، مجارستان با 49.2 درصد در رتبه چهارم، بلژیک با 47.6 درصد در رتبه پنجم، بلغارستان با 37.5درصد در رتبه ششم، اسلوونی با 37درصد در رتبه هفتم، جمهوری چک با 35.2 درصد در رتبه هشتم، فنلاند با 34.7درصد در رتبه نهم و سوئد با 34 درصد در رتبه دهم با بالاترین سهم برق هسته‌ای از کل سبد مصرف برقی خود قرار دارند. همچنین برق هسته‌ای سهم 26.2 درصدی در سبد مصرف برقی کره‌جنوبی دارد، این میزان در آمریکا و روسیه هرکدام 9.7 درصد است، در انگلیس 15.6درصد، در کانادا 14.9 درصد، در آلمان 12.4 درصد، در ژاپن 7.5 درصد، در پاکستان 6.6درصد، در آرژانتین 5.9 درصد، در چین 4.9 درصد، در هند 3.2درصد، در برزیل 2.07درصد.
کدام بهتر است: برق هسته‌ای یا برق غیرهسته‌ای!
نصب و راه‌اندازی نیروگاه هسته‌ای نسبت به سایر نیروگاه‌های معمولی بسیار پیچیده است و از همه مهم‌تر این‌که هزینه تعمیر و نگهداری نیروگاه و نیروی انسانی مورد نیاز برای راه‌اندازی آن بسیار بالاتر بوده و به افراد آموزش‌دیده بیشتری نیاز است. مسأله دیگری که در ارتباط با نیروگاه هسته‌ای بیان می‌شود دفع محصولات فرعی و پسماندها‌ست که باید آنها را در اعماق زمین یا در دریا و دور از ساحل دفع کرد که به نوبه خود تبعاتی نیز ممکن است به همراه داشته باشد. اما با وجود این، اگر می‌دانستید یک کیلوگرم اورانیوم معادل 4500متریک تن زغال‌سنگ مرغوب است، تا چه اندازه از این‌که دارای نیروگاه هسته‌ای باشید به خود می‌بالیدید؟ و در ادامه اگر بر این امر واقف بودید که شکافت کامل اورانیوم یک‌کیلوگرمی می‌تواند به همان اندازه گرما تولید کند که با احتراق کامل 4500تن زغال‌سنگ باعیاربالا تولید می‌شود، می‌توانستید تردیدی در برخورداری از برق هسته‌ای داشته باشید؟ اما موضوعی که در ارتباط با سوخت هسته‌ای که اگر نباشد برق هسته‌ای هم نیست ممکن است بحث موردنظر ما را با چالش همراه سازد، هزینه آن است. چه‌بهتر که بدانید هزینه سوخت هسته‌ای به‌ازای هر واحد انرژی الکتریکی کمتر از هزینه انرژی تولیدشده توسط سوخت‌های دیگر مانند زغال‌سنگ وگازوئیل است. درنتیجه می‌توان گفت برای مقابله با بحران سوخت متعارف درعصرحاضر، نیروگاه‌های هسته‌ای می‌توانند مناسب‌ترین جایگزین باشند.
گذشته برق هسته‌ای
ازنظر تاریخی، اولین رآکتور اتمی در آمریکا به‌وسیله شرکت وستینگهاوس و برای استفاده در زیر‌دریایی‌ها ساخته شد. ساخت این رآکتور پایه اصلی و استخوان‌بندی فناوری فعلی نیروگاه‌های اتمی PWR را تشکیل داد. سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت رآکتورهایی از نوع BWR گردید. در مجموع اولین رآکتوری که اختصاصا جهت تولید برق طراحی‌شده، توسط شوروی در ژوئن 1954 در آبنینسک نزدیک مسکو احداث شد که بیشتر جنبه نمایشی داشت. تولید الکتریسیته از رآکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی؛ سال 1956 در انگلستان آغاز شد. تا سال 1965 روند ساخت نیروگاه‌های اتمی از رشد محدودی برخوردار بود اما در دو دهه 1966 تا 1985 جهش زیادی در ساخت نیروگاه‌های اتمی به‌وجود آمد. این جهش طی سال‌های 1972 تا 1976 که به‌طور متوسط هر سال30 نیروگاه شروع به ساخت می‌کردند، بسیار زیاد و قابل توجه است. دیدگاه‌های اقتصادی بسیاری در مورد آینده انرژی هسته‌ای حکایت از این واقعیت دارد که براساس قانون عرضه و تقاضای انرژی در جهان؛ توجه به توسعه فناوری‌های موجود و حقایقی نظیر روند تهی شدن منابع فسیلی در دهه‌های آینده، مزیت‌های زیست‌محیطی انرژی اتمی و همچنین استناد به آمار و عملکرد اقتصادی و ضریب بالای ایمنی نیروگاه‌های هسته‌ای، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته‌ای نسبت به سایر گزینه‌های سوخت، پیشرفت‌های حاصله در زمینه نیروگاه‌های زاینده و مهار انرژی گداخت هسته‌ای در طول نیم‌قرن آینده، بدون تردید انرژی هسته‌ای یکی از حامل‌های قابل دسترس و مطمئن انرژی جهان در هزاره سوم میلادی به‌شمار می‌رود. سازگاری با محیط‌زیست(عدم تولید اکسید کربن و گازهای گلخانه‌ای) تولید حجم بیشتری از انرژی در مقایسه با سوخت‌های فسیلی، تولید زباله‌های کمتر و قابل‌اتکا بودن انرژی هسته‌ای در مقایسه با سوخت‌های فسیلی؛ تصمیم در ارتباط با بهره‌برداری از این نوع انرژی به‌ویژه در تولید برق (انرژی الکتریکی) را برای بخش نیروگاهی محتمل‌تر می‌سازد. پیش‌بینی افزایش عرضه انرژی هسته‌ای نسبت به سطح فعلی را شورای جهانی تا سال 2020 میلادی حدود دو برابر ارزیابی کرد. باتوجه به شرایط موجود، چنانچه از لحاظ اقتصادی هزینه‌های فرصتی فروش نفت و گاز را با قیمت‌های متعارف بین‌المللی در محاسبات هزینه تولید (قیمت تمام‌شده) برای هر کیلووات برق تولیدی منظور کنیم و همچنین تورم و افزایش احتمالی قیمت‌های این حامل‌ها (به‌ویژه طی مدت اخیر) را براساس روند تدریجی به اتمام رسیدن منابع ذخایر نفت و گاز جهانی مدنظر قرار دهیم، یقینا در میان گزینه‌های انرژی موجود بهره‌برداری از حامل انرژی هسته‌ای نزدیک‌ترین فاصله ممکن را با قیمت تمام‌شده برق در نیروگاه‌های فسیلی خواهد داشت.
سردمداران برق هسته‌ای
تولید برق هسته‌ای درآفریقا، آسیا، اروپای شرقی، روسیه و آمریکای‌جنوبی در سال2020 افزایش یافت؛ اما در آمریکای‌شمالی با توقف برخی از نیروگاه‌ها به‌ویژه در ایالات‌متحده این موضوع رو به کاهش رفت. آمریکا 2021 در فهرست 10 کشور بزرگ ازنظر ظرفیت نصب‌شده انرژی هسته‌ای در جهان قرار گرفت. ظرفیت رآکتورهای هسته‌ای تولید‌کننده برق در سطح جهان حدود یک گیگاوات افزایش‌یافته و تا پایان سال ۲۰۲۱ به ۳۷۰ گیگاوات رسیده که بالاترین سطح سالانه تاکنون بوده است. ایالات‌متحده بیش از یک‌چهارم ظرفیت نصب‌شده انرژی هسته‌ای در سطح جهان را در اختیار دارد. این منبع ۲۰ درصد از ترکیب تولید برق کشور را تشکیل می‌دهد.
فرانسه با ۵۶ رآکتور فعال در رتبه دوم جهان قرار گرفت. ظرفیت نیروگاه‌های هسته‌ای در سال 2020، ۶۱ هزار و ۳۷۰ گیگاوات بوده که ۶۹ درصد از کل تولید برق کشور را تشکیل می‌دهد.
چین ازنظر ظرفیت نیروگاه هسته‌ای نصب‌شده که در سال 2020 به ۵۲ هزار و 150 گیگاوات رسید، با سهم ۵ درصدی در ترکیب برق در رتبه سوم جهان قرار گرفت.
ژاپن نیز در رتبه چهارم قرار گرفت، چون مجموع ظرفیت نیروگاه‌های هسته‌ای تا پایان سال ۲۰۲۱ به ۳۱ هزار و 679 گیگاوات رسید که سهم آن 7.2درصد از تولید برق ژاپن است.
تا پایان سال 2020، ظرفیت نصب شده برق هسته‌ای روسیه به ۲۷ هزار و 727 گیگاوات رسید که ۲۰ درصد از تولید برق این کشور است و در رتبه پنجم جهان قرار گرفت.
در رتبه‌های ششم و هفتم به ترتیب کره‌جنوبی و کانادا با ظرفیت نیروگاه‌های هسته‌ای به ترتیب به ۲۴ هزار و 431 و ۱۳ و 624 گیگاوات قرار گرفتند.
همچنین اوکراین، اسپانیا و هند به ترتیب با ظرفیت هسته‌ای نصب شده ۱۳۰۱۷، ۷۱۲۱ و ۶۸۸۵ گیگاوات در رتبه‌های هشتم تا دهم قرار گرفتند. در بین 31کشوری که درحال‌حاضر از نعمت برق هسته‌ای برخوردار هستند، طبق آمار انجمن جهانی هسته‌ای «World Nuclear Association» (بدون درنظرگرفتن نیروگاه‌های در حال احداث کشورهای خاورمیانه)، برق هسته‌ای بیشترین سهم را در تولید برق کشور فرانسه دارد. طبق این آمارها، فرانسه با تأمین 70.6 درصد از برق مصرفی خود از نیروگاه‌های هسته‌ای، بالاترین سهم را در سبد مصرف برقی خود به انرژی هسته‌ای اختصاص داده است. اوکراین و اسلواکی هرکدام با نزدیک به 54 درصد در رتبه دوم و سوم قرار دارند، مجارستان با 49.2 درصد در رتبه چهارم، بلژیک با 47.6 درصد در رتبه پنجم، بلغارستان با 37.5درصد در رتبه ششم، اسلوونی با 37درصد در رتبه هفتم، جمهوری چک با 35.2 درصد در رتبه هشتم، فنلاند با 34.7درصد در رتبه نهم و سوئد با 34 درصد در رتبه دهم با بالاترین سهم برق هسته‌ای از کل سبد مصرف برقی خود قرار دارند. همچنین برق هسته‌ای سهم 26.2 درصدی در سبد مصرف برقی کره‌جنوبی دارد، این میزان در آمریکا و روسیه هرکدام 9.7 درصد است، در انگلیس 15.6درصد، در کانادا 14.9 درصد، در آلمان 12.4 درصد، در ژاپن 7.5 درصد، در پاکستان 6.6درصد، در آرژانتین 5.9 درصد، در چین 4.9 درصد، در هند 3.2درصد، در برزیل 2.07درصد.
کدام بهتر است: برق هسته‌ای یا برق غیرهسته‌ای!
نصب و راه‌اندازی نیروگاه هسته‌ای نسبت به سایر نیروگاه‌های معمولی بسیار پیچیده است و از همه مهم‌تر این‌که هزینه تعمیر و نگهداری نیروگاه و نیروی انسانی مورد نیاز برای راه‌اندازی آن بسیار بالاتر بوده و به افراد آموزش‌دیده بیشتری نیاز است. مسأله دیگری که در ارتباط با نیروگاه هسته‌ای بیان می‌شود دفع محصولات فرعی و پسماندها‌ست که باید آنها را در اعماق زمین یا در دریا و دور از ساحل دفع کرد که به نوبه خود تبعاتی نیز ممکن است به همراه داشته باشد. اما با وجود این، اگر می‌دانستید یک کیلوگرم اورانیوم معادل 4500متریک تن زغال‌سنگ مرغوب است، تا چه اندازه از این‌که دارای نیروگاه هسته‌ای باشید به خود می‌بالیدید؟ و در ادامه اگر بر این امر واقف بودید که شکافت کامل اورانیوم یک‌کیلوگرمی می‌تواند به همان اندازه گرما تولید کند که با احتراق کامل 4500تن زغال‌سنگ باعیاربالا تولید می‌شود، می‌توانستید تردیدی در برخورداری از برق هسته‌ای داشته باشید؟ اما موضوعی که در ارتباط با سوخت هسته‌ای که اگر نباشد برق هسته‌ای هم نیست ممکن است بحث موردنظر ما را با چالش همراه سازد، هزینه آن است. چه‌بهتر که بدانید هزینه سوخت هسته‌ای به‌ازای هر واحد انرژی الکتریکی کمتر از هزینه انرژی تولیدشده توسط سوخت‌های دیگر مانند زغال‌سنگ وگازوئیل است. درنتیجه می‌توان گفت برای مقابله با بحران سوخت متعارف درعصرحاضر، نیروگاه‌های هسته‌ای می‌توانند مناسب‌ترین جایگزین باشند.
