چرا به برق هسته‌ای نیاز داریم؟

فناوری هسته‌ای از انرژی حاصل از شکافت اتم‌های عناصر خاصی استفاده می‌کند. این فناوری نخستین‌بار در دهه 1940 توسعه داده شد و در جریان جنگ جهانی دوم نخست در تولید بمب‌های هسته‌ای مورد توجه قرار گرفت. با این حال از دهه 1950 توجه جهانی به سوی استفاده از کاربردهای صلح‌آمیز این فناوری و بویژه تولید نیروی برق تغییر یافت و نخستین نیروگاه تولید برق هسته‌ای کارش را از همان دهه آغاز کرد.

امروزه، شکافت هسته‌ای عناصر دسته آکتینیدها در دوره هفتم جدول تناوبی مندلیف، بیشتر انرژی هسته‌ای مورد نیاز جهان را با استفاده از فرآیندهای پرتوزایی تولید می‌کند. در حقیقت انرژی هسته‌ای نوعی انرژی است که از طریق واپاشی هسته‌ای، شکافت هسته‌ای و گداخت هسته‌ای تولید می‌شود. نیروگاه‌های هسته‌ای، جدا از سهمی که در تأمین رآکتورهای شکافت هسته‌ای نیروهای دریایی دارند، حدود 11 درصد از برق جهان را با استفاده از 450 رآکتور تهیه می‌کند و دومین منبع عظیم کم‌کربن برای تولید برق در جهان است.

علاوه بر این تقریباً ۱۴۰ کشتی در دنیا وجود دارد که با استفاده از حدود ۱۸۰ رآکتور، نیرو محرکه هسته‌ای آنان را تأمین می‌کنند. در حال حاضر حدود 50 کشور از انرژی هسته‌ای در قریب به 225 رآکتور تحقیقاتی استفاده می‌کنند. این رآکتورها علاوه بر تحقیقات، برای تولید ایزوتوپ‌های دارویی و صنعتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تولید برق به روش هسته‌ای به روایت اعداد

بنا بر اطلاعات منتشر شده در وبگاه اتحادیه جهانی هسته‌ای (WNA) در حال حاضر نیروگاه‌های تولیدکننده انرژی الکتریکی هسته‌ای در بیش از 30 کشور جهان قرار دارد. اکنون بسیاری از کشورها مانند ایتالیا و دانمارک حدود 10 درصد نیروی برق مورد نیاز خود را از طریق شبکه‌های انتقال منطقه‌ای از راه برق تولید شده به روش هسته‌ای وارد می‌کنند. امروزه حدود 11 درصد برق جهان را 450 نیروگاه هسته‌ای تأمین می‌کند. حدود 60 رآکتور دیگر در کشورهای مختلف در حال ساخت است که با پایان ساخت آنها قریب به 16درصد از انرژی الکتریکی مصرفی جهان از طریق انرژی هسته‌ای تولید خواهد شد. این درحالی است که اگر این تعداد به 150 تا 160 نیروگاه دیگر افزایش یابد در این صورت حدود نیمی از برق جهان از راه انرژی هسته‌ای تأمین خواهد شد. نیروگاه‌های برق هسته‌ای در سال 2016 حدود 2477 ترا وات ساعت الکتریسیته تولید کرده‌اند. این در حالی است که همین مقدار در سال 2015 حدود 2441 ترا وات‌ساعت بود. دکتر فریدون عباسی دوانی، فیزیکدان و رئیس سابق سازمان انرژی اتمی جمهوری اسلامی ایران در خصوص رویکرد کشورهای جهان نسبت به رآکتورهای اتمی برای تولید برق به جام‌جم می‌گوید: حدود پنج، شش سال پیش کنفرانسی در سن‌پترزبورگ برگزار شد و موضوع کنفرانس احداث رآکتور در قرن بیست و یکم بود. در آن کنفرانس رویکرد همه کشورها بجز دو کشور آلمان و فرانسه برای قرن بیست و یکم مبتنی بر احداث رآکتور برای تولید برق از انرژی هسته‌ای بود. می‌دانید فرانسه در حال حاضر بیش از 70درصد برق مورد نیاز خود را از روش هسته‌ای تولید می‌کند. آلمان نیز وضع تقریبا مشابهی دارد. اما این دو کشور به علت کاهش مصرف انرژی ناشی از فعالیت احزاب سبز و بحث‌های محیط‌زیستی راهکارهای صرفه‌جویی انرژی و همچنین کاهش جمعیت می‌گویند تولید برقشان از روش هسته‌ای را متوقف نمی‌کنند، اما کاهش می‌دهند. این دو کشور برای اساس شرایط خاص خودشان چنین رویکردی را اتخاذ کرده‌اند. حتی فرانسه در حال کار روی تولید برق به روش گداخت به جای شکافت هسته‌ای است و بزودی ساخت رآکتورهای گداخت را آغاز خواهد کرد.

سهم کشورهای جهان از تولید برق هسته‌ای

در حال حاضر 16 کشور قریب به یک چهارم نیروی برق خود را از انرژی هسته‌ای به دست می‌آورند. در این میان فرانسه حدود سه‌چهارم نیروی برق خود را با انرژی هسته‌ای تأمین می‌کند. مجارستان، اسلواکی و اوکراین نیز بیش از نیمی از برق خود را با انرژی هسته‌ای تولید می‌کنند. در همین حال بلژیک، جمهوری چک، فنلاند، سوئد، سوئیس و اسلوونی حدود یک سوم و کمی بیشتر از انرژی برق مورد نیاز خود را از مسیر انرژی هسته‌ای به‌دست می‌آورند. کره‌جنوبی و بلغارستان در شرایط عادی بیش از 30 درصد الکتریسیته مورد نیاز را از انرژی هسته‌ای به دست می‌آورند، در شرایطی که آمریکا، انگلستان، اسپانیا، رومانی و روسیه حدود یک‌پنجم الکتریسیته مورد نیاز خود را از انرژی هسته‌ای تأمین می‌کنند. ژاپن نیز تا پیش از فاجعه سونامی 20 اسفند 89 و حوادث نیروگاه هسته‌ای فوکوشیما، حدود یک چهارم برق خود را از انرژی هسته‌ای به دست می‌آورد و انتظار می‌رود بزودی به همان میزان سابق بازگردد.

رئیس سابق سازمان انرژی اتمی درخصوص رویکرد ژاپن نسبت به انرژی هسته‌ای پس از سونامی
سال 89 و وقایع رخ داده برای نیروگاه هسته‌ای فوکوشیما می‌گوید: پس از آن حادثه، جو روانی خاصی نسبت به انرژی هسته‌ای ایجاد شد. آن سونامی باعث شد استانداردهای ایمنی دیگری نیز برای ساخت رآکتورهای هسته‌ای درنظر گرفته شود. حالا که چند سال از آن حادثه گذشته است، ژاپن در حال آماده‌کردن افکار عمومی برای ساخت رآکتورهای ایمن‌تر و با فناوری روز است. رآکتورهای قبلی فوکوشیما فناوری قدیمی داشتند و اکنون جهان در حال کار روی ساخت نسل جدید رآکتورهای آب‌جوشان است؛ بنابراین در دنیا رآکتورهای هسته‌ای کنار گذاشته نشده و دنیا در حال برنامه‌ریزی برای بهره‌مندی موثرتر از این فناوری است.

دکتر عباسی می‌افزاید: رآکتورهای نسل جدید سوخت ترکیبی دارند و از آلیاژ پلوتونیم نیز استفاده می‌کنند. برآورد شده استفاده از پلوتونیم برای سوخت رآکتورهای هسته‌ای این خاصیت را دارد که پسماند پلوتونیم که حاصل رآکتورهای شکافتی اورانیمی است را می‌توانند به عناصر سبک‌تری تبدیل کنند که نیمه عمرشان 24هزار و 400 سال نباشد. این پیشرفت‌ها آینده خوبی را برای توسعه فناوری هسته‌ای نشان می‌دهد.

نیاز به ایجاد ظرفیت‌های جدید

در حال حاضر در سراسر جهان نیاز روشنی برای منابع تازه انرژی به‌منظور جایگزینی سوخت‌های فسیلی دیده می‌شود. بویژه در مورد زغال‌سنگ که سوختنش دی‌اکسیدکربن زیادی وارد جو زمین می‌کند. همچنین در بسیاری از کشورها و بویژه کشورهای در حال توسعه روند تقاضا برای مصرف برق رو به افزایش است. در سال 2015، حدود 66درصد از الکتریسیته تولید شده در جهان با سوزاندن سوخت‌های فسیلی تولید شده بود. با وجود حمایت بالایی که از برق حاصل از انرژی‌های تجدیدپذیر می‌شود و رشدی که این حوزه در یک دهه گذشته در جهان داشته است، کماکان نقش سوخت‌های فسیلی در تولید نیروی برق در دهه اخیر تفاوت چندانی نکرده است. چنانکه آمارها نشان می‌دهد سهم سوخت‌های فسیلی در تأمین الکتریسیته مورد نیاز جهان در سال 2005 حدود 5/66 درصد بوده و این یعنی در ده سال گذشته فقط نیم‌درصد از نقش سوخت‌های فسیلی در تأمین برق جهان کاسته شده است.

اهمیت راهبردی دستیابی به فناوری‌های هسته‌ای

دکتر عباسی معتقد است ما به لحاظ راهبردی و توسعه فناوری هسته‌ای به عنوان یکی از فناوری‌های روز جهان نمی‌توانیم از توسعه آن در کشور چشم‌پوشی کنیم. وی تصریح می‌کند: منطق می‌گوید همه تخم‌مرغ‌ها را در یک سبد (که فقط نفت باشد یا صرفا توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر) نگذاریم. در دنیا دستورالعمل‌ها و درجات ریسک و منابع کشورها را وقتی در نظر می‌گیرند می‌گویند اگر کشوری منابع نفت و گاز برای تولید برق دارد، لازم است درصد مشخصی از برق را از طریق نفت و گاز تولید کند؛ اگر آن کشور منابع آب بالایی داشته باشد، درصد مشخصی برای تولید برق را از طریق برق‌آبی تعیین می‌کنند؛ اگر کشور روزهای آفتابی بالایی دارد، درصد مشخصی را برای تولید برق از طریق انرژی آفتابی مشخص می‌کنند و... رئیس سابق سازمان انرژی اتمی در خصوص میزان نیاز کشور به برق هسته‌ای می‌افزاید: وزارت نیرو در سال 1390 اعلام کرد در 20 سال آینده (یعنی تا سال 1410) باید 123هزارمگاوات برق نصب شده در کشور داشته باشیم. یعنی برق تولیدشده در سدها، نیروگاه‌های گازی، نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، فسیلی، بادی و... باید مجموع تولیدشان به 123هزار مگاوات براساس برنامه توسعه کشور برسد. بر همین اساس وزارت نیرو پیش‌بینی کرده است که تا سال 1410 باید 8 درصد از برق تولیدی کشور از راه هسته‌ای تولید شود. بنابراین سیاستگذاری ما در حوزه انرژی هسته‌ای باید به‌گونه‌ای باشد که خود را برای تولید ده هزار مگاوات برق هسته‌ای تا سال 1410 آماده کنیم. دکتر عباسی تأکید می‌کند: ما طبق همان محاسبات در حال حاضر عقب هستیم.
در حالی که قرارداد ساخت دو رآکتور را با روس‌ها بسته‌ایم و اگر این دو رآکتور، شش سال دیگر آغاز به کار کنند، تازه به تولید 3000 مگاوات برق هسته‌ای می‌رسیم.

برق هسته‌ای برای کاهش گازهای گلخانه‌ای

آژانس بین‌المللی انرژی سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) هر ساله سناریوهای مرتبط با بحث انرژی را منتشر می‌کند. در سناریویی که این سازمان برای سال 2017 ارائه کرد، سناریوی توسعه پایدار بلندپروازانه‌ای ارائه شد که هدف‌گذاری برای تولید انرژی پاک و قابل اتکا همراه با کاهش آلودگی هوا در میان دیگر اهداف گنجاند. در این سناریو برای کاهش کربن در جو زمین، تولید برق از انرژی هسته‌ای تا سال 2040 باید بیشتر از دوبرابر شود و تا 5345 تراوات ساعت افزایش یابد و رشد ظرفیت تولید به میزان 720 گیگاوات صورت پذیرد. در این میان، اتحادیه جهانی هسته‌ای (WNA) سناریوی بلندپروازانه‌تری برای توسعه این انرژی در نظر گرفته است؛ بر اساس این برنامه افزایش هزار گیگاوات از منابع جدید انرژی هسته‌ای تا سال 2050 باید حاصل شود تا 25 درصد از برق جهان از انرژی هسته‌ای به دست آید (ده هزار ترا وات ساعت). برای رسیدن به این هدف لازم است از سال 2021 هر سال 25 گیگاوات به ظرفیت تولید افزوده شود و تا 33 گیگا وات در هر سال افزایش یابد. این اعداد تفاوت چندانی با میزان رشد سالانه 31 گیگاوات در سال 1984یا رکورد مجموع 201 گیگاوات تولید برق در دهه 1980 ندارد. فراهم‌سازی یک‌چهارم نیروی برق مورد نیاز جهان از طریق انرژی هسته‌ای، زمینه‌ساز کاهش پایدار انتشار دی‌اکسیدکربن خواهد شد که این امر اثر بسیار مثبتی بر کیفیت هوا خواهد داشت.ایران در حال حاضر یک رآکتور هسته‌ای در حال کار دارد که ظرفیت خالص تولید برق آن 9/0 گیگا وات است. در سال 2017، انرژی هسته‌ای حدود 2درصد از کل نیاز کشور به نیروی الکتریسیته را فراهم کرده است.

تولید برق از مسیر انرژی‌های خورشیدی و بادی

برخی پژوهشگران و استادان حوزه انرژی، فیزیک و برق در دانشگاه معتقدند با توجه به شرایط توافق شده میان کشورهای جهان در معاهده اقلیمی پاریس و همچنین معاهده کیوتو و همچنین آینده روبه رشد انرژی‌های خورشیدی و بادی و با توجه به شرایط خاص سیاسی کنونی جهان، زمان خوبی است که بتوانیم از شرایط ایجاد شده برای گرفتن امتیاز از غرب استفاده کنیم و کشورهای صاحب فناوری در حوزه انرژی‌های نو را وادار به سرمایه‌گذاری در جهت انتقال فناوری و توسعه هر چه سریع‌تر تولید برق در کشور از مسیر انرژی‌های خورشیدی و بادی کنیم. رئیس سابق سازمان انرژی اتمی کشور در پاسخ به این اظهارنظرها می‌گوید: اینها امتیاز نیست. این انرژی‌ها اگر کارایی واقعی و اقتصادی داشت، غربی‌ها به جای سرمایه‌گذاری برای احداث رآکتورهای جدید یا مطالعه برای تولید برق از مسیر گداخت، تمام تمرکزشان را روی توسعه انرژی‌های نو قرار می‌دادند. انتقال چنین فناوری‌های گرانی چیزی نیست که برایش در مذاکرات امتیاز بگیریم. در این میان بحث بازگشت سرمایه این نیروگاه‌ها مطرح است. مثلا نیروگاه‌های هسته‌ای طی حدود ده سال هزینه احداثش را بر می‌گرداند و نیروگاه‌های گازی حدود سه سال. نیروگاه هسته‌ای حدود 50 تا 60 سال کار می‌کند و در نتیجه در درازمدت از نظر اقتصاد انرژی به صرفه است. دکتر عباسی خاطرنشان می‌کند: من برای نظر استادانی که معتقدند برای تولید برق به سمت انرژی بادی و خورشیدی و جریان‌های دریایی حرکت کنیم احترام قائلم و قطعا اینها ایده‌های خوبی است. اما تا موقعی که این ایده‌ها اقتصادی شود و بازدهی تجهیزات تولید انرژی از طریق این نوع انرژی‌ها با نیروگاه‌های گازی و هسته‌ای برابری کند، نباید تولید برق به روش‌های مرسوم جهان را کنار بگذاریم. بلکه باید طبق دستورالعمل وزارت نیرو برای تولید برق در کشور عمل کنیم.