انرژی نجات بخش هسته‌ای

نویسنده: امیر حکیمی

یکشنبه 23 بهمن 1384

انرژی نجات بخش هسته‌ای
مقدمه
بعد از فاجعه هیروشیما و ناکازاکی قدرت انرژی هسته‌ای بر جهانیان نمایان شد و ضایعات انهدامی‌ و تابشی آن قربانیان زیادی به جامعه بشری تحمیل کرد.علم طب شناخت خود را جهت درمان و پیشگیری از بیماری اشعه وسعت داد و همزمان از اشعه به صور مختلف در تشخیص و درمان بیماری‌ها از جمله سرطان استفاده کرد. رادیوتراپی جایگاه ویژه در درمان سرطان‌ها پیدا کرد و طب هسته به عنوان یک رشته تخصصی در پزشکی روز وارد شد.
بشر آموخت بهتر است از این انرژی بیکران در موارد صلح آمیز استفاده کند.
در سال 1986 فاجعه چرنوبیل در اوکراین جان بسیاری از انسان‌ها را به مخاطره انداخت و میلیاردها روبل روسی را به هدر داد. مسئله درمان و پیشگیری از ضایعات تابش اشعه دوباره موضوع روز شد.
برای پیشگیری از اشعه سه اصل مورد قبول جامعه علمی‌روز بود:
1- زمان مواجهه با منبع اشعه کاهش یابد
2- فاصله از منبع اشعه زیاد شود
3- حفاظی بین اشعه و انسان قرارگیرد
اما راه چهارم استفاده از طب اکسیژن وارد معادلات علمی‌ گردید و نوید تازه‌ای در درمان و پیشگیری از ضایعات تابشی حاد و مزمن ایجاد کرد.

اشعه یا Radiation چیست؟
اشعه فرمی ‌از انرژی است که یا انسان آن را تولید کرده یا به طور طبیعی بدن با آن مواجه می‌شود.
واحد اندازه‌گیری اشعه رم rem نامیده می‌شود هر 100 رم یک سیورت SIEVERT خوانده شده.
واحدهای دیگر اندازه‌گیری اشعه‌گری GRAY و راد RAD است. هر 7 گری معادل 700 راد است.
اشعه از دو طریق به بدن ما می‌رسد:
1- مقدار اندکی از مواد رادیواکتیو در هوا و غذا و آبی که می‌نوشیم موجود است و اشعه حاصل از آنها به نام مواجهه داخلی Internal Exposure نامیده می‌شود.
2- مواجهه خارجی External exposure از طریق تماس با اشعه آفتاب و مواد رادیواکتیو و اشعه ایکس حاصل می‌شود.
اثرات تابش اشعه بر بدن چیست:
تابش اشعه بر بدن انسان به دوگونه است:
1- تابش اولیه یا initial radiation که مدت آن حدودا یک دقیقه است.
2- تابش اشعه به صورت رزیدوال یا باقیمانده که به دنبال تابش اولیه هوا و ذرات گرد و خاک و… آلوده به اشعه شده و قربانیان خود را مدت‌های مدید آزرده خواهند کرد.
5 نوع اشعه می‌تواند سلامتی انسان را به مخاطره اندازد:
1- اشعه آلفا: شامل دو پروتون و دو نوترون:که فقط در صورت مواجهه داخلی خطرآفرین است.
2- اشعه بتا: با توده تقریبی 2000/1 پروتون یا نوترون، مخاطره با این اشعه فقط با خوردن آن امکان‌پذیر است.
3- اشعه گاما: بسیار شبیه نور طبیعی است فقط طول موج و مقدار انرژی آن متفاوت است و در درمان سرطان‌ها از آن استفاده می‌شود.
4- اشعه ایکس: در اثر برخورد الکترون‌های پرشتاب بر سطح فلز تولید شده و طول موج متفاوتی با اشعه گاما دارد.
5- نوترون: به دنبال شکاف هسته اتم اورانیوم و پلوتونیوم حاصل شده سبب یونیزاسیون اتم هیدروژن در مولکول آب بدن شده و ضایعات متعدد در بدن بر جای می‌گذارد.
اثرات اشعه بر سلامت انسان بر اساس مقدار و فاصله طبق جداول زیر متفاوت خواهند بود.
100 گری تابش اشعه برابر است با بی‌هوشی، اغما و مرگ در چند ساعت.
10گری تابش اشعه برابر است با تخریب مغز استخوان، افت پلاکت، علائم سندروم حاد اشعه و مرگ در 30 روز.
یک گری تابش اشعه برابر است با تهوع و استفراغ و کاهش فعالیت مغز استخوان و کاهش موقت گلبول سفید.
1/0 گری تابش اشعه برابر است با تغییرات در لمفوسیت.
01/0 گری تابش اشعه برابر است با عدم علائم بارز.
علائم تابش اشعه طیف وسیع از یک قرمزی پوست تا سرطان و مرگ را در بر می‌گیرد.
سندروم حاد یا Radiation sickness با تهوع ، استفراغ و اسهال، تب و خونریزی همراه است و بهبود چند هفته تا 2 سال به طول می‌انجامد.
کودکان بیش از بزرگسالان در معرض خطر قراردارند و جنین انسان بی‌نهایت به تابش اشعه حساس است و اثرات اشعه در مواجهه‌های مکرر به صورت جمع شونده یا Cumulative است. اشعه مولکول‌ها را یونیزه کرده و نهایتا سبب تخریب DNA هسته سلول و میتوکوندری می‌شود.
در مقدار کم تابش اشعه سلول خود را ترمیم می‌کند ولی در دوز زیر 100 رم ترمیم کامل انجام نمی‌شود و کلون معیوب سلولی که گاها منش سرطانی را دنبال می‌کند حاصل می‌شود.
در دوز بالای 100 رم بیماری Radiation sickness با اسهال و اختلالات آب و الکترولیت و عفونت و لاغری قربانی را آزار می‌دهد. و در دوز بالای 300 رم به دنبال اختلال سیستم دفاعی قربانی در عرض 60 روز فوت خواهد شد و در صورت دریافت اشعه بالاتر از 1000 رم عروق صدمه دیده و سیستم‌های مختلف بدن از کار افتاده و مرگ حادث می‌شود.

طب اکسیژن چیست؟
اکسیژن در نیمه دوم قرن هفده به دنبال تحقیقات علمی‌ دانشمندانی به نام لاوازیه و شیل و پریستلی کشف شد.
به فاصله اندکی پس از این کشف فکر تغییر در مقدار و فشار این ماده عجیب در مخیله دانشمندان نقش بست.
پس از قرن‌ها سکون در نیمه دوم قرن بیستم عملا اکسیژن در سه شکل وارد علم طب شد.
1- طب هیپوکسی intermittent hypoxic therapy که در آن با کم کردن میزان اکسیژن هوای تنفسی بدن را تحریک کرده و بدن در طی زمان خود را با کمبود اکسیژن مانند آنچه در ارتفاعات است تطبیق داده و صاحب ویژگی‌های خاص می‌شود و نسبت به سایر عوامل بیماریزا ازجمله اشعه یونیزان مقاومت خاص پیدا می‌کند. .
2- طب اکسیژن پر فشار hyperbaric oxygen therapy: در این روش با قرارگرفتن انسان در اطاقکی میزان اکسیژن 5 برابر حالت طبیعی و فشار موجود در محفظه به 3 برابر افزایش یافته و اکسیژن پس از اشباع گلبول قرمز در پلاسما وارد شده و آن را پر می‌کند و اثرات درمانی ویژه از جمله ترمیم و اثرات ضد التهاب و اکسیژن‌رسانی حتی در مواقع عدم خون رسانی کافی حادث می‌شود و از فیبروز و چسبندگی پس از التهاب می‌کاهد. .
3- اوزون تراپیozone therapy: اوزون توسط دستگاه مولد اوزون تولید و در موارد عفونت و التهابات غیر قابل کنتر ل از طریق تزریق در خون یا تماس مستقیم با نسج به کمک بیمار می‌شتابد. .
در نیمه دوم قرن بیستم سیستم اکسیژن پر فشار HBO جایگاه درمانی خود را در درمان بیماری‌های انسانی به شرح زیر پیدا کرد:
- درمان مسمومیت با مونوکسید کربن .
- بیماری دکمپرسیون (در غواصی عمیق مانند نصب و تعمیر دکل نفتی در اعماق دریا).
- امبولی گازی (در غواصی و شکستگی سر ران و اعمال جراحی قلب).
- گانگرن گازی (به‌دنبال تصادفات و تروماهای اندام – رشته ارتوپدی).
- ضایعات تروماتیک حاد با ایسکمی‌ شدید محیطی (رشته جراحی عروق).
- له شدن انساج به‌دنبال ضربه(مراکز تروما) .
- عفونت نکروزانت .
- نارسایی عروق محیطی (رشته قلب و عروق و جراحان عروق).
- آماده‌سازی برای پیوند پوست (رشته درماتولوژی و جراحی پلاستیک).
- عفونت مزمن استخوان مقاوم به درمان طبی (مشکل متخصصان ارتوپدی).
- نکروز استخوان به‌دنبال رادیوتراپی .
- نکروز بافت نرم به‌دنبال رادیوتراپی .
- درمان اکتینو ما یکوزیس و قارچ‌های عمقی .
- درمان ابسه مغز .
- درمان زخم‌های مقاوم به درمان و زخم بستر .
- سوختگی ناشی از حرارت (بیمارستان‌های سوانح و سوختگی) .
- ورم مغز .
- زخم ناشی از استاز خون .
- ایلئوس روده‌ها .
- زخم پای دیابتیک (مشکل درمانی در طب غدد ) .
- ترمیم و درمان صدمات ورزشی (تیم‌های ورزشی و باشگاه‌های تربیت بدنی ) .
- بیماری ام. اس .
- سکته مغزی و ضایعات تروماتیک مغز .
- بازتوانی خارق‌العاده کودکان مبتلا به فلج مغزی .
- بازتوانی نخاع مصدومان نخاعی .
- رتینوپاتی بیماران دیابتیک و جلوگیری از کوری در مرض قند .
- جلوگیری از بسته شدن مجدد عروق قلب بعد از بالون آنزیوپلاستی.
HBO در بیمارستان‌ها، مراکز سوانح و سوختگی، استادیوم‌ها و باشگاه‌های ورزشی، کلینیک‌های باز توانی Rehab centers ، بخش رادیوتراپی، مراکز تحقیقاتی و کلینیک‌های تخصصی جزو لاینفک طب امروزی شده است.
موارد عدم استفاده از این روش اندک و محدود به موارد زیر است:
- آسم شدید .
- رینیت آلرژیک شدید درمان نشده .
- عمل جراحی گوش اخیر .
- پنوموتوراکس .
- بارو ترومای ریه .
- آمفیزم ریوی .
-عدم امکان بلع یا مانور والسالواو تغییر فشار گوش میانی .
- تشنج کنترل نشده .
- حاملگی .
- بقایای بیماری دکمپرسیون .
- بیماری قلبی شدید .
- پرخونی شدید و بیماری‌های خونی شدید .
- بیماری‌های روانی .
- ترس از محیط بسته Severe claustrophobia .
- دیابت کنترل نشده uncontrolled Diabetes .
طب هیپوکسی یا I.H.T اثرات متعددی بر بدن داشته و موارد به کارگیری بی‌شماری نیز دارد: .
- خون سازی موثر در آماده‌سازی بدنی و کم خونی‌ها .
- رگ سازی در مغز قلب و عضلات موثر در آماده‌سازی بدن و بیماری‌های عروقی و سکته‌ها .
- تقویت و افزایش حجم عضلات محیطی و قلب موثر در آماده‌سازی بدن و بیماری‌های عصبی و عضلانی .
- تقویت سیستم تنفسی و اکسیژن‌گیری بهتر در ورزشکاران و بیماری‌های تنفسی .
- تقویت سیستم دفاعی .
- تسریع ترمیم بافتی.
- کاهش التهاب و ورم از طریق کاهش نسخه‌برداری پروتئین‌های التهابی در ژنوم ا نسان .
- تثبیت غشاء سلول + تنظیم کلسیم داخل سلولی+ تقویت تنفس سلولی با وجود کمبود اکسیژن .
- جلوگیری از مرگ سلول و پیری انسان .
- جلوگیری از شکل‌گیری و پیشرفت سرطان .
- جلوگیری و درمان فشار خون حاملگی و خطرات حین حاملگی و زایمان و درمان نازائی .
- تصحیح ترشح نوروپپتید‌های مغز و درمان افسردگی و اختلالات خلق .
- تعدیل فشار خون + کاهش بارز چربی خون + جلوگیری از سکته قلبی مغزی - جلوگیری از مرگ ناگهانی .
- جلوگیری از خستگی مزمن و حاد .
- ایجاد تحمل استرس‌های بد نی و روانی .
- سینکرونیزه شدن وقایع زیستی در بدن که یکی از مهمترین علت‌های ادامه بیماری‌های متابولیک از جمله دیابت است. .
- جلوگیری از اکسیده شدن یا زنگ زدن بدن با اکسیژن که مهمترین عامل پیری و بیماری انسان است. .
- کنترل ایده‌ال قند خون گاها بدون دارو، جلوگیری از عوارض عروقی و عصبی دیابت .
- جلوگیری از پیری و دیستروفی شبکیه چشم و آب مروارید .
- جلوگیری از یائسگی – و پوکی وشکستگی استخوان .
- جلوگیری از پیدایش و پیشرفت بیماری پارکینسون و سایر بیماری‌های انحطا طی مغز و نخاع از جمله آلزایمر و ای ال اس .
- بازگشت نیروی جوانی و کاهش وزن و جلوگیری از روند پیری .
- آماده‌سازی ورزشکاران در حد حرفه ای و قهرمانی و افزایش 3-7 %توان هوازی وکاهش سطح اسید لاکتیک در شرایط فعالیت بی هوازی و افزایش حجم عضلانی .
- محافظت انسان از آلودگی هوا و استرسورهای محیطی و سموم .
- بازتوانی مجروحان شیمیایی و جانباز .
- آماده‌سازی بیماران برای جراحی و جلوگیری از مرگ و میر حین و بعد از عمل جراحی و اریتمی‌های کشنده قلبی .
- کاهش یا حذف حملات صرعی مقاوم به درمان .
- درمان آسم و بیماری‌های اتوایمون و آلرژیک .
- ایجاد و ارتقاء حفظ سلامت در اقشار جامعه .
- آ-اچ- تی تکنولوژی موثر در کلینیک‌های توانبخشی .
- برقراری سلامت پرواز و حفظ جان مسافران و خلبانان و خدمه پرواز و جلوگیری از حوادث غیر قابل اجتناب پرواز .
- IHT با کاهش مرگ ومیر، افزایش طول عمر انسان و جلوگیری از یائسگی و کاهش مصرف دارو و پیشگیری از حدوث بیماری در سطح کلان به شرکت‌های بیمه کمک شایان توجه خواهد کرد. .
- افزایش توان بدن در مقابل اشعه یونیزان .
- مراکز تحقیقاتی با به کارگیری این تکنولوژی به راه کارهای تازه در پیشگیری و درمان دست خواهند یافت

نظرات ()

نوع مطلب :کاربرد های انرژی هسته ای ،

ارسال به

کاربردهای انرژی هسته ای

نویسنده: مهدی

یکشنبه 23 بهمن 1384

کاربردهای انرژی هسته ای

دید کلی:

انرژی هسته ای کاربرداری زیاد در پزشکی در علوم و صنعت و کشاورزی و... دارد. لازم به ذکر است انرژی هسته ای به تمامی انرژی های دیگر قابل تبدیل است ولی هیچ انرژی به انرژی هسته ای تبدیل نمی شود .موارد زیادی از کاربردهای انرژی هسته ای در زیر آورده می شود .

نیروگاه 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 رآکتور های 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 .

بمب های هسته ای:

این نوع بمب ها تا حالا قویترین بمبهای و مخربترین های جهان محسوب می شود. دارندگان این نوع بمبهاجزو قدرت های هسته ای جهان محسوب می شود .

پیل برق هسته ای Nuelear 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.

جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود ازمیان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون ها اضافی را از نیم هادی جدامی کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 می باشد .

کاربردهای پزشکی:

در پزشکی تشعشعات هسته ای کاربردهای زیادی دارند که اهم آنها عبارتند از:

• رادیو گرافی

• گامااسکن

• استرلیزه کردن هسته ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتو های هسته ای

• رادیو بیولوژی

کاربرد انرژی هسته ای در بخش دامپزشکی و دامپروری :

تکنیکهای هسته ای در حوزه دامپزشکی موارد مصرفی چون تشخیص و درمان بیماریهای دامی ، تولید مثل دام ، اصلاح نژاد و دام ، تغذیه ، بهداشت و ایمن سازی محصولات دامی و خوراک دام دارد.

کاربرد انرژی هسته ای در دسترسی به منابع آب :

تکنیکهای هسته ای برای شناسایی حوزه های آب زیر زمینی هدایت آبهای سطحی و زیر زمینی ، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها مورد استفاده قرار میگیرد. در شیرین کردن آبهای شور نیز انرژی هستهای کاربرد دارد.

کاربردهای کشاورزی:

تشعشعات هسته ای کاربرد های زیادی در کشاورزی دارد که مهم ترین آنها عبارتست از:

• موتاسیون هسته ای ژن ها در کشاورزی

• کنترل حشرات با تشعشعات هسته ای

• جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما

• انبار کردن میوه ها

• دیرینه شناسی )باستان شناسی) و صخره شناسی )زمین شناسی) که عمر یابی صخره ها با C14 در باستان شناسی خیلی مشهور است.

کاربردهای صنعتی:

در صنعت کاربردها ی زیادی دارد از جمله مهمترین آنها عبارتند از:

• 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

آنچه باید بدانیم:

تکنیکهای هسته ای بر کشف مینهای ضد نفر نیز کاربرد دارد. بنابرین ، دانش هسته ای با این قدرت و وسعتی که دارد، هر روز بر دامنه استفاده از فناوری هسته ای و بویژه انرژی هسته ای افزوده می شود. کاربرد انرژی در بخشهای مختلف به گونهای است که اگر کشوری فناوری هسته ای را نهادینه نماید، در بسیاری از حوزه‌های علمی و صنعتی ، ارتقای پیدا می کند و مسیر توسعه را با سرعت طی می نماید.

انرژی هسته ای در پزشکی هسته ای و امور بهداشتی:

در کشورهای پیشرفته صنعتی ، از انرژی هسته ای به صورت گسترده در پزشکی استفاده می گردد. با توجه به شیوع برخی از بیماریها از جمله سرطان ، ضرورت تقویت طب هسته ای در کشورهای در حال توسعه ، هر روز بیشتر می شود. موارد زیر از مصادیق تکنیکهای هسته ای در علم پزشکی است:

تهیه و تولید کیتهای رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته ای

تهیه و تولید رادیو دارویی جهت تشخیص بیماری تیرویید و درمان آنها

تهیه و تولید کیتهای هورمونی

تشخیص و درمان سرطان پروستات

تشخیص سرطان کولون ، روده کوچک و برخی سرطانهای سینه

تشخیص تومورهای سرطانی و بررسی تومورهای مغزی ، سینه و ناراحتی وریدی

تصویر برداری بیماریهای قلبی ، تشخیص عفونتها و التهاب مفصلی ، آمبولی و لختههای وریدی

موارد دیگری چون تشخیص کم خونی ، کنترل رادیو داروهای خوراکی و تزریقی و ...

کاربرد انرژی هسته ای در تولید برق :

یکی از مهم ترین موارد استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای ، تولید برق از طریق نیروگاههای اتمی است. با توم به پایان پذیر بودن منابع فسیلی و روند رو به رشد توسعه اجتماعی و اقتصادی ، استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق را امری ضروری و لازم می دانند و ساخت چند نیروگاه اتمی را دنبال مینماید.

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.

برتری انرژی هسته ای بر سایر انرژیها:

علاوه بر صرفه اقتصادی دلایل زیر استفاده از انرژی هسته ای را ضروری مینماید. منابع فسیلی محدود بوده و متعلق به نسلهای آتی میباشد. استفاده از نفت خام در صنایع تبدیل پتروشیمی ارزش بیشتری دارد. تولید برق از طریق نیروگاه اتمی ، آلودگی نیروگاههای کنونی را ندارد. تولید هفت هزار مگاوات با مصرف 190 میلیون شبکه نفت خام ، هزارتن دیاکسید کربن ، 150 تن ذرات معلق در هوا ، 130 تن گوگرد و 50 تن اکسید نیتروژن را در محیط زیست پراکنده می کند، در حالی که نیروگاه اتمی چنین آلودگی را ندارد.

نظرات ()

نوع مطلب :کاربرد های انرژی هسته ای ،

ارسال به

کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای

نویسنده: امیر حکیمی

پنجشنبه 6 بهمن 1384

کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای

در جهان حاضر مرسوم است که مولفه های قدرت ملی یک کشور را مرکب از چهار قدرت علمی و فرهنگی، اقتصادی، سیاسی و نظامی می دانند.

اگرچه امروزه نسبت به اینکه کدامیک از این قدرتهای چهارگانه حرف اول را می زند بحثهای مختلفی وجود دارد، اما بدون شک این چهار قدرت با هم ارتباط تنگاتنگ داشته و هر یک بر دیگری تأثیر (مسقتیم یا غیر مستقیم) خواهد داشت. علوم و تکنولوژی هسته ای از جمله مواردی است که در حال حاضر به صورت یک عامل مهم و تعیین کننده در هر یک از چهار مورد مذکور نقش ایفا می نماید. امروزه تأثیر تکنولوژی هسته ای در گسترش دانش بشری، تسلط بر طبیعت، تأمین رفاه و پیشرفت زندگی بشر غیر قابل تردید است و بدون شک کشورهای مختلف نیز هر یک برحسب توان خود به این تکنولوژی روی آورده اند و هر کشوری براساس مقتضیات زمانی و مکانی، استراتژی و تاکتیک خاصی را برای خود برمی گزیند.

1- مقدمه
انرژی هسته ای از عمده ترین مباحث علوم و تکنولوژی هسته ای است و هم اکنون نقش عمده ای را در تأمین انرژی کشورهای مختلف خصوصا کشورهای پیشرفته دارد. اهمیت انرژی و منابع مختلف تهیه آن، در حال حاضر جزء رویکردهای اصلی دولتها قرار دارد. به عبارت بهتر، از مسائل مهم هر کشور در جهت توسعه اقتصادی و اجتماعی بررسی ، اصلاح و استفاده بهینه از منابع موجود انرژی در آن کشور است. امروزه بحرانهای سیاسی و اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت ذخایر فسیلی، نگرانیهای زیست محیطی، ازدیاد جمعیت، رشد اقتصادی ، همگی مباحث جهان شمولی هستند که با گستردگی تمام فکر اندیشمندان را در یافتن راهکارهای مناسب در حل معظلات انرژی در جهان به خود مشغول داشته اند.
در حال حاضر اغلب ممالک جهان به نقش و اهمیت منابع مختلف انرژی در تأمین نیازهای حال و آینده پی برده و سرمایه گذاریها و تحقیقات وسیعی را در جهت سیاستگذاری، استراتژی و برنامه های زیربنایی و اصولی انجام می دهند. هم اکنون تدوین استراتژی که مرکب از بررسی تمامی پارامترهای تأثیر گذار در انرژی و تعیین راهکارهای مناسب جهت تمیزتر و کارا ترنمودن انرژی و الگوی بهینه مصرف آن می باشد، در رأس برنامه های زیربنایی اکثر کشورهای جهان قرار دارد. در میان حاملهای مختلف انرژی،انرژی هسته ای جایگاه ویژه ای دارد. هم اکنون بیش از 430 نیروگاه هسته ای در جهان فعال می باشند و انرژی برخی کشورها مانند فرانسه عمدتا از برق هسته ای تأمین می شود.
جمهوری اسلامی ایران بیش از سه دهه است که تحقیقات متنوعی را در زمینه های مختلف علوم و تکنولوژی هسته ای انجام داده و براساس استراتژی خود، مصمم به ایجاد نیروگاههای هسته ای به ظرفیت کل 6000 مگاوات تا سال 1400 هجری شمسی می باشد. در این زمینه، جمهوری اسلامی ایران در نشست گذشته آژانس بین المللی انرژی اتمی، تمایل خود را نسبت به همکاری تمامی کشورهای جهان جهت ایجاد این نیروگاهها و تهیه سوخت مربوطه رسما اعلام نموده است.

2- انرژی هسته ای
انرژی بدست آمده از فعل و انفعالات هسته ای را انرژی هسته ای می گویند. این انرژی از دو منشاء می تواند سرچشمه بگیرد. یکی شکافت هسته اتمهای سنگین و دیگری همجوشی یا گداخت هسته اتمهای سبک . ذیلا به اختصار به این دو فعل و انفعال هسته ای که به تولید انرژی هسته ای منجر می گردند پرداخته می شود.

2-1) شکافت هسته ای
پس از کشف نوترون توسط"چاودیک" در سال 1932، هان و استراسمن، دانشمندان آلمانی، در سال 1939 طی مقاله ای نشان دادند که این ذره می تواند عناصر سنگینی از قبیل اورانیوم را شکافته و آنها را به عناصر دیگر با جرم کمتر تبدیل نماید. شکافت اورانیوم که علاوه بر آزادسازی انرژی یا گسیل چند نوترون نیز همراه می شود، منشا تحولات بسیاری در قرن اخیر شده است. در طی تحقیقاتی که در قبل از جنگ جهانی دوم بویژه در فرانسه و آلمان انجام گرفت، محقق گشت که نوترونهای آزاد شده می توانند تحت شرایط مناسب برای ایجاد شکافت در دیگر هسته های اورانیوم مورد استفاده قرار گیرند و بدین ترتیب یک واکنش زنجیره ای را می توان آغاز نمود که باعث آزادسازی مقدار قابل ملاحظه ای انرژی گردد.
این شکافت بیشتر مربوط به 235-U (اورانیوم با جرم اتمی 235) بود و وجود یک حداقل جرمی از اورانیوم برای یک واکنش زنجیره ای لازم به نظر می رسید. این حداقل را جرم بحرانی نامیدند. در طول جنگ جهانی دوم، این تحقیقات در کشورهای انگلستان، کانادا و عمدتا آمریکا ادامه یافت و نتیجتا به ساخت اولین راکتور اتمی در زیرزمین دانشگاه شیکاگو توسط فرمی و چندی بعد به تولید اولین بمب اتمی منجر گردید که بطور موفقیت آمیزی فجایع اسف بار هیروشیما و ناکازاکی را بوجود آورد. راکتور اتمی نمونه بارز استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی بود در حالیکه بمب اتمی بوضوح استفاده غیرصلح آمیز آن را آشکار می ساخت. بهرحال هر دوی این فرایندها به تولید انرژی هسته ای که ناشی از شکافت هسته اتمهای سنگین بود منجر گشتند، البته یکی کنترل شده(راکتور اتمی) و دیگری کنترل نشده (بمب اتمی) به حساب می آمد.

به هر حال شکافت هسته های سنگین به دو هسته سبکتر، همراه با آزاد شدن مقادیر زیادی انرژی است و این فرایند تنها در هسته های سنگینی چون اورانیوم و پلوتونیوم اتفاق می افتد. از بین ایزوتوپهای اورانیوم و پلوتو نیوم نیز U-235 ، Pu-239 وPu-241 قابلیت شکافت را دارند تا ایزوتوپهای دیگر. برای ایجاد شکافت مناسب، باید واکنش هسته ای بصورت زنجیره وار و پیوسته انجام گردد وگرنه نتیجه مطلوب حاصل نخواهد گردید.
در یک واکنش زنجیره ای هسته ای، ابتدا یک نوترون با انرژی مشخص و سرعت مورد نظر به هسته قابل شکافت مثل 235- U برخورد می کند. نتیجه این برهم کنش، نفوذ نوترون به داخل هسته بوده و با برهم خوردن توازن نیروهای جاذبه و دافعه، هسته سنگین به دو هسته شکسته شده و همراه با آن مقادیر زیادی انرژی و چندین نوترون سریع آزاد می گردد. متوسط تعداد نوترونهای تولید شده در شکافت 235- U حدود 5/2 و در 239-PU حدودا 3 درجه می باشد. هرکدام از این نوترونها با برخورد با هسته های دیگر موجب آزاد شدن انرژی و چندین نوترون دیگر خواهند شد. چنانچه شرایط مهیا باشد، این واکنش بطور زنجیره وار ادامه می یابد تا زمانیکه به عللی از جمله کاهش جرم ماده شکافت پذیر متوقف گردد. تعداد نوترونهای ناشی از شکافت را اصطلاحا تحت عنوان فاکتور تکثیر می شناسد و به K نمایش می دهند چنانچه 1< K باشد در این صورت سیستم فوق بحرانی خواهد بود و تکثیر نوترونها و آزاد شدن انرژی با سرعتی بیش از حد تصور ادامه می یابد و این همان فرآیندی است که در سلاحهای هسته ای روی می دهد. چنانچه1= K باشد سیستم را بحرانی می نامند. به عبارت بهتر به ازای هر نوترونی که به هر دلیل در سیستم مصرف و یا از آن خارج می گردد یک نوترون در نتیجه شکافت تولید می شود. اگر 1>K باشد سیستم را زیر بحرانی می دانند. در این سیستم تولید نوترونها در مجموع روبه کاهش رفته و نهایتا فعل و انفعالات هسته ای در سیستم متوقف خواهد گردید. به فرض اینکه 2=K باشد، پس تولید نوترونها در اثر شکافتهای زنجیره ای بصورت تصاعدی 32،16،8،4،2 و ... خواهد بود. در این حالت چنانچه جرم 235- U، یک کیلوگرم (Kg ) بوده و این شکافتها تا 80 بار ادامه یابند، انرژی معادل 20 کیلوتن TNT در زمانی کمتر از1us آزاد خواهد گردید.

2-2) همجوشی یا گداخت هسته ای
هم جوشی یا گداخت هسته ای را می توان به عنوان فرایند عکس شکافت هسته ای قلمداد کرد، یعنی فرایندی که در آن دست کم یکی از محصولات واکنش هسته ای ازهر یک ازمواد واکنش زای اولیه پر جرمتر باشد . گداخت هسته ای در مواردی که جرم کل هسته های محصول از جرم کل مواد واکنش زاکمتر باشد منجر به رهایی انرژی خواهد شد. این شرط برای هسته های سبک یا اعداد جرم A1 و A2 که برای آنها 60> (A2+A1) باشد، همیشه برقرار است. فعل و انفعالاتی که در ستاره ها رخ می دهد و منجر به تولید انرژی بسیار زیادی می گردد، شناخته شده ترین و بارزترین نمونه های همجوشی یا گداخت هسته ای است. این واکنشها که عموما به زنجیره پروتون - پروتون موسوم می باشند با واکنشی بین دو پروتون و تشکیل یک دوتریوم آغاز می شود. سپس با واکنش یک پروتوم و دوتریوم و تشکیل 3He ادامه یافته و نهایتا با واکنش دو اتم 3He و تشکیل 4He خاتمه می یابد. دراین فرایند حدود 7/24 Mev انرژی آزاد می گردد. برای شبیه سازی همین واکنش در روی زمین تحقیقات بسیاری از اواسط قرن بیستم میلادی انجام گرفته است و هنوز نیز ادامه دارد. دراین تحقیقات مشخص گردید که سطح مقطع واکنش بین دوتریوم (2H) و تریتیوم (3H) و همچنین مقدار انرژی آزاد شده به ازای هر اتمی که در آن واکنش شرکت دارد خیلی بیشتر از واکنشهای مذکور می باشد. در این واکنش در نتیجه همجوشی بین دو تریوم و تریتیوم یک اتم هلیوم همراه با یک نوترون و حدود 6/17 Mev انرژی آزاد می گردد.

گداخت هسته ای را سرچشمه انرژی فردا می دانند و گمان می رود سوخت یک راکتور گداخت هسته ای همانطور که بیان گردید مخلوطی از دو تریوم و تریتیوم باشد. واکنش همجوشی بین این دو ماده در دمای حدود 10 به توان 7 درجه سانتیگراد صورت می گیرد و گرمای تولید شده بواسطه همجوشی آنها باعث واکنشهای گداخت دیگر نیز خواهد گردیدو این امر یک سری واکنشهای زنجیره ای را بوجود خواهد آورد که می توان با استفاده از انرژی بسیار زیاد تولید شده، توربینهای مولد برق را بکار انداخت. از محسنات راکتورهای گداخت، درجه بالای ایمنی آنهاست و برخلاف راکتورهای شکافت هسته ای که پسمانهای رادیو اکتیو بسیاری تولید می کنند، پسمان راکتورهای گداخت مقدار کمی هلیوم غیر رادیواکتیو است. البته در واکنش همجوشی هسته ای، طبق آنچه بیان گردید، نوترون نیز تولیدمی شود که می تواند به مرور راکتور را رادیو اکتیو کند ولی با انتخاب مواد مناسب می توان به جذب نوترونها اقدام نمود و در نتیجه این مسئله نیز مرتفع خواهد گردید. در حال حاضر دستگاهی که فعل و انفعالات گداخت هسته ای در آن بوقوع می پیوندد تحت عنوان توکامک شناخته می شود پیش بینی ها از دهه 2020 میلادی به عنوان نقطه آغاز به کار راکتورهای تحاری هم جوشی هسته ای حکایت دارند.

3- کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای

علیرغم پیشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته ای در طول نیم قرن گذشته، هنوز این تکنولوژی در اذهان عمومی ناشناخته مانده است. وقتی صحبت از انرژی اتمی به میان می آید، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمی و یا راکتورهای اتمی برای تولید برق را در ذهن خود مجسم می کنند و کمتر کسی را می توان یافت که بداند چگونه جنبه های دیگری از علوم هسته ای در طول نیم قرن گذشته زندگی روزمره او را دچار تحول نموده است. اما حقیقت در این است که در طول این مدت در نتیجه تلاش پیگیر پژوهشگران و مهندسین هسته ای، این تکنولوژی نقش مهمی را در ارتقاء سطح زندگی مردم، رشد صنعت و کشاورزی و ارائه خدمات پزشکی ایفاء نموده است. موارد زیر از مهمترین استفاده های صلح آمیز از علوم و تکنولوژی هسته ای می باشند:
1- استفاده از انرژی حاصل از فرآیند شکافت هسته اورانیوم یا پلوتونیوم در راکتورهای اتمی جهت تولید برق و یا شیرین کردن آب دریاها.
2-استفاده از رادیوایزوتوپها در پزشکی، صنعت و کشاورزی
3- استفاده از پرتوهای ناشی از فرآیندهای هسته ای در پزشکی، صنعت و کشاورزی
ایزوتوپهای یک عنصر، هسته هایی شامل تعداد پروتونهای یکسان و تعداد نوترونهای متفاوت می باشند.
یکسان بودن عدد اتمی در ایزوتوپها باعث گشته که خواص شیمیایی و بعضا فیزیکی یکسان داشته باشند اما در