کاربرد انرژی هسته ای چست  و چه کسی این انرژی را کشف کرد و در ادامه تعاریفی یا همجوشی هسته ای را ارائه می دهیم و  کاربرد مهم شکافت هسته ای چیست .  زباله های رادیواکتیو یعنی چه  و اصولا انرژی هسته ای برای چه  مواردی استفاده می شود و حقایق خواندنی در این مورد را در ادامه مطلب بخوانید

انرژی هسته ای، انرژی ذخیره شده در داخل یک اتم به شکل نیروهایی است که هسته اتم را به صورت واحد نگه می دارند. دانشمندان یاد گرفته اند چگونه از این نیروها مقادیر زیادی انرژی به دست آورند. این انرژی می تواند برای تولید برق مورد استفاده قرار گیرد.

آلبرت اینشتین هنگام کار بر روی نظریه ی نسبیت، فرمول ریاضی E = mc^۲ را کشف کرد. این فرمول نشان می دهد که ماده می تواند به انرژی تبدیل شود. گرچه این جمله مفهومی ساده به نظر می رسد، اما درواقع نشان می دهد که از مقدار کمی ماده می توان مقدار زیادی انرژی تولید کرد. این کار را نیز می توان با تقسیم (شکافتن) یک اتم طی فرآیندی به نام شکافت هسته ای انجام داد.

همجوشی هسته ای

شکافت هسته ای فرایند تقسیم یک اتم بزرگ به دو یا چند اتم کوچک تر است. هنگامی که یک اتم تقسیم می شود، مقدار عظیمی انرژی آزاد می شود. وقتی انرژی به شیوه ای کنترل شده و آهسته آزاد می شود، می توان از آن برای تولید الکتریسیته استفاده و انرژی خانه ها را تأمین کرد. زمانی که همه انرژی به یک باره آزاد می شود، واکنشی زنجیره ای رخ می دهد که باعث انفجار هسته ای می گردد.

نیروگاه های هسته ای

یکی از کاربردهای اصلی شکافت هسته ای، در نیروگاه های هسته ای است. نیروگاه های هسته ای از شکافت هسته ای استفاده می کنند تا گرما تولید کنند. آنها از این گرما برای ایجاد بخار از آب استفاده می کنند که به نوبه خود، به ژنراتورهای الکتریکی نیرو می دهد.

حدود بیست درصد برق ایالات متحده آمریکا به وسیله نیروگاه های هسته ای تولید می شود. ۱۰۴ واحد تولید کننده انرژی هسته ای تجاری در این کشور وجود دارد.

نیروگاه های هسته ای از عنصر اورانیوم به عنوان سوخت استفاده می کنند. از میله های کنترل اورانیوم نیز استفاده می شود تا اطمینان حاصل گردد واکنش زنجیره ای مراحل تقسیم اتم ها، در سرعتی کنترل شده انجام می شود.

زباله های رادیواکتیو

یکی از محصولات جانبی انرژی هسته ای، زباله رادیو اکتیو است. این ماده زاید پس مانده واکنش هسته ای است. ماده رادیواکتیو می تواند برای زندگی انسان ها و جانوران خطرناک باشد.

موارد استفاده دیگر انرژی هسته ای

نیروی هسته ای علاوه بر استفاده در نیروگاه ها، کاربردهای دیگری هم دارد. یکی از کاربردها استفاده به عنوان نیروی محرکه کشتی ها و زیردریایی ها است. زیردریایی های با نیروی هسته ای می توانند در زیر آب بمانند و برای مدت زمانی طولانی با سرعت های بالا سفر کنند. نیروی هسته ای همچنین در کشتی های نیروی دریایی، کشتی هایی که برای شکستن یخ دریاهای قطبی به کار می روند و کشتی های فضایی مورد استفاده قرار می گیرد.

سوخت هسته ای

شکل دیگر انرژی هسته ای، همجوشی هسته ای است. فیوژن (همجوشی یا ادغام) هنگامی رخ می دهد که دو یا چند اتم به هم ملحق می شوند تا اتم بزرگ تری بسازند. ستاره ها انرژی شان را از همجوشی هسته ای به دست می آورند. در اعماق یک ستاره، اتم های هیدروژن از طریق همجوشی به طور دایم در حال تبدیل شدن به اتم های هلیم هستند. این فرآیندی است که انرژی نورانی و گرمایی تولید می کند که به وسیله ستاره ها از جمله خورشید بیرون داده می شود.

دانشمندان هنوز کشف نکرده اند که چگونه همجوشی را کنترل کنند تا انرژی قابل استفاده ایجاد کنند. اگر روزی این کار محقق شود خبری عالی خواهد بود چراکه همجوشی مواد رادیواکتیو کمتری تولید می کند و یک تأمین کننده تقریباً نامحدود انرژی در اختیار ما قرار می دهد.

حقایق جالب درباره انرژی هسته ای و شکافت

-ایالات متحده آمریکا از همه کشورهای جهان انرژی هسته ای بیشتری تولید می کند.

-در تاریخ انرژی هسته ای، سه فاجعه در نیروگاه های هسته ای رقم خورده. این سه فاجعه در چرنوبیل (روسیه)، جزایر تری مایل (ایالات متحده) و فوکوشیما دایچی (ژاپن) رخ داده اند.

-اولین زیردریایی هسته ای جهان یو اس اس ناتیلوس بوده که در سال ۱۹۵۴ به دریا انداخته شد.

-با یک قرص کوچک اورانیوم می توان معادل ۱،۰۰۰ کیلوگرم زغال سنگ انرژی تولید کرد.

-دودی که شما می بینید از یک نیروگاه هسته ای خارج می شود آلودگی نیست، بلکه بخار است.

*********************************************

کاربردهای صلح‌آمیز انرژی هسته‌ای

علوم و فناوری هسته‌ای در حال حاضر به عنوان فناوری برتر (های تک) محسوب می شود. امروزه تأثیر این علوم بر افزایش دانش بشری، طبیعت حاکم و ارائۀ رفاه و خوشبختی به زندگی بشری غیرقابل تردید می باشد و می تواند به عنوان یک عنصر اساسی و مبنای ضروری برای توسعۀ پایدار به شمار آید. درطول نیم قرن گذشته، در پرتو تلاش‌های دانشمندان در سراسر جهان این فناوری نقش مهمی را در توسعۀ صنعت،‌ کشاورزی و پزشکی ایفاء کرده است. استفادۀ رادیوایزوتوپ ها در شناسایی و درمان بیماری ها، کاربرد فناوری هسته‌ای در تولید برق و تولید مواد باکیفیت و مقاومت ویژه و همچنین تولید محصولات کشاورزی مقاوم در برابر خشکسالی و آفات فقط برخی از کاربردهای این علم در پزشکی، صنعت و کشاورزی می باشد.

فناوری هسته‌ای علاوه بر تأمین انرژی پاک، کمک می کند تا: تشخیص پزشکی بهبود یابد، بیماری های بشری درمان شود، تغذیه بشر افزایش یابد، از سلامت حیوانات اهلی مراقبت شود، منابع آبی توسعه یابند، حیوانات خطرناک نابود شوند، بهره وری کشاورزی بهبود یابد، مواد غذایی تأمین شود، کنترل کیفیت صنعتی تقویت شود، و علم شناخت محیط زیست پیشرفت یابد. انرژی هسته‌ای از آن نظر یک فناوری توسعۀ پایدار است که:

• 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 باارزش سوخت های فسیلی را برای نسل های دیگر حفظ می کند؛
• هزینه های آن قابل رقابت و هم چنان در حال کاهش است؛ و
• پسماندهای آن را می توان برای مدت زیادی بدون خطر کنترل کرد.

کاربرد انرژی اتمی در بخش پزشکی و بهداشتی

طبق آمارهای سا زمان بهداشت جهانی، میزان افراد سرطانی در کشورهای در حال توسعه تا سال 2015  هرساله 10 میلیون نفر افزایش می یابد. این در حالی است که شیوه های زندگی در حال تغییر است. أکثر کشورهای در حال توسعه دارا ی متخصصین کافی در این زمینه یا دستگاه های رادیوتراپی نمی باشند تا بتوانند به طور مؤثر و ایمن با بیماران سرطانی خود تعامل کنند. در بیش از  15کشور آفر یقایی و چند کشور آسیایی، حتی یک دستگاه رادیوتراپی نیز وجود ندارد. از تکنیک ها ی هسته ا ی در ساخت داروهای هسته‌ای نیز استفاده می شود. به طور کلی، می توان موارد ذیل را به عنوان مصادیق کاربرد تکنیک های هسته‌ای در حوزۀ پزشکی نام برد :

• تهیه و تولید رادیوداروی ید131 ؛
• تشخیص بیماری های تروئید و درمان آن‌ها؛
• تهیه و تولید کیت های رادیودارویی جهت مراکز پزشکی هسته‌ای؛
• کنترل کیفی رادیوداروهای خوراکی و تزریقی برای تشخیص و درمان بیماری ها؛
• تهیه و تولید کیت های هورمونی؛
• 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؛
• استریلیزاسیون لوازم پزشکی یک بار مصرف.

کاربرد انرژی اتمی در بخش دامپزشکی و دامپروری

کاربردهای انرژی هسته ای در این حوزه به شرح زیر می باشد :

• نقش تکنیک های هسته‌ای در پیشگیری، کنترل و تشخیص بیماری های دامی؛
• نقش تکنیک های هسته‌ای در تولید مثل دام؛
• نقش تکنیک های هسته‌ای در تغذیۀ دام؛
• نقش تکنیک های هسته‌ای در اصلاح نژاد دام؛
• نقش تکنیک های هسته‌ای در بهداشت و ایمنی محصولات دامی و خوراک دام.

کاربرد تکنیک های هسته‌ای در مدیریت منابع آب

بهبود دسترسی به منابع آب جهان به عنوان یکی از زمینه ها ی بسیار مهم در توسعه شناخته شده است. بیش از یک ششم جمعیت جهان در مناطقی زندگی می کنند که دسترسی مناسب به آب آشامیدنی بهداشتی ندارند. تکنیک ها ی هسته‌ای برای شناسایی حوزه های آب خیز زیر زمینی، هدایت آب های سطحی و زیرزمینی، کشف و کنترل آلودگی و کنترل نشت و ایمنی سدها به کار می روند. از این تکنیک ها، همچنین در شیرین کردن آب شور و آب دریا نیز استفاده می شود.

کاربرد انرژی هسته‌ای در بخش صنایع غذایی و کشاورزی

کاربردهای انرژی هسته ای را در این حوزه می توان به شرح زیر نام برد :

• جلوگیری از جوانه زدن محصولات غذایی؛
• کنترل و از بین بردن حشرات؛
• به تأخیر انداختن زمان رسیدگی محصولات غذایی؛
• افزایش زمان نگهداری؛
• کاهش میزان آلودگی میکروبی؛
• از بین بردن ویروس ها؛
• طرح های باردهی و جهش گیاهانی چون گندم، برنج و پنبه.

کاربرد انرژی اتمی در بخش صنایع

کاربردهای انرژی هسته ای را در این حوزه می توان به شرح زیر نام برد :

• 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؛
• تولید چشمه های پرتوزا برای کاربردهای مختلف در علوم و صنعت از قبیل: 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.

کاربرد تکنیک های هسته‌ای در شناسایی مین های ضد نفر

در سال 1383 آژانس بین‌المللی انرژی اتمی از تکنیک های هسته‌ای در کرواسی به صورت آزمایشی برای شناسایی مین های ضدنفر استفاده نمود. نتیجه این بود که اندازه های خاصی از این مین ها در اعماق مختلف و در شرایط خشکی خاک زمین شناسایی شدند.

کاربرد انرژی اتمی در تولید الکتریسیته

با توجه به مزیت های متنوع انرژی هسته ای، مهمترین کاربرد این انرژی در حوزۀ تولید الکتریسیته یا برق هسته ای می باشد.