نکات کلیدی
۱. شکافت هسته‌ای: منبعی قدرتمند و پاک برای انرژی
اندیشیدن به اتم‌ها، اشیای روزمره را به جهان‌های کوچکی تبدیل می‌کند.
گشودن نیروی اتمی. در قلب همه ماده‌ها، هسته‌ای متراکم از پروتون‌ها و نوترون‌ها قرار دارد. علم هسته‌ای به بررسی این ذرات زیراتمی و تعاملات قدرتمند آن‌ها می‌پردازد. شکافت هسته برخی اتم‌ها مانند اورانیوم-۲۳۵، که به آن شکافت هسته‌ای می‌گویند، انرژی عظیمی آزاد می‌کند. این انرژی که بر اساس رابطه مشهور اینشتین E=mc² محاسبه می‌شود، میلیون‌ها برابر انرژی حاصل از واکنش‌های شیمیایی مانند سوختن سوخت‌های فسیلی است.
واکنش‌های زنجیره‌ای کنترل‌شده. راکتورهای هسته‌ای این نیرو را با مدیریت واکنش‌های زنجیره‌ای شکافت خودپایدار مهار می‌کنند. وقتی نوترونی به اتم اورانیوم برخورد می‌کند، آن را می‌شکند و انرژی و نوترون‌های بیشتری آزاد می‌کند. این «جرقه‌های نوترونی» می‌توانند اتم‌های دیگر را نیز بشکنند و واکنش زنجیره‌ای ایجاد کنند. با کنترل دقیق این واکنش‌ها به کمک «سموم نوترونی» و «کندکننده‌ها» مانند آب یا گرافیت، راکتورها گرمایی پایدار و قابل تنظیم تولید می‌کنند که سپس به برق بدون آلایندگی تبدیل می‌شود.
چگالی انرژی بی‌نظیر. چگالی انرژی سوخت هسته‌ای شگفت‌آور است. یک گلوله به اندازه انگور از اورانیوم می‌تواند به اندازه یک تن زغال‌سنگ برق تولید کند. این بدان معناست که یک راکتور هسته‌ای معمولی که سالانه تنها ۳۰ تن اورانیوم می‌سوزاند، می‌تواند برق بیش از یک میلیون نفر را تأمین کند. این بهره‌وری به مصرف کم سوخت و در نتیجه تولید بسیار کم پسماند با خروجی انرژی عظیم منجر می‌شود.
۲. رسیدن به صفر خالص نیازمند انرژی قابل اعتماد و بدون آلایندگی است
برای دستیابی به صفر خالص و فراهم آوردن انرژی لازم برای شکوفایی جامعه، باید از تصمیمات شتاب‌زده مبتنی بر ترس و تفکر جادویی پرهیز کنیم.
چالش انرژی. رسیدن به صفر خالص تا سال ۲۰۵۰ نیازمند تحول بنیادین در سیستم‌های انرژی است؛ دور شدن از سوخت‌های فسیلی که بیش از ۸۰٪ تقاضای جهانی را تأمین می‌کنند و ۹۵٪ انتشار کربن را موجب می‌شوند. این تغییر تنها محدود به برق نیست؛ بلکه شامل کربن‌زدایی ساختمان‌ها، حمل‌ونقل و صنعت از طریق برقی‌سازی و هیدروژن سبز است. این تحول تقاضای برق را به شدت افزایش می‌دهد و نیازمند حجم عظیمی از انرژی بدون آلایندگی، مقرون‌به‌صرفه و قابل اعتماد است.
نوسان‌پذیری انرژی‌های تجدیدپذیر. باد و خورشید در نقطه تولید آلایندگی ندارند، اما عدم قابلیت اطمینان ذاتی آن‌ها یک نقص اساسی است. این منابع کاملاً به شرایط جوی وابسته‌اند و خروجی آن‌ها غیرقابل پیش‌بینی است. وقتی باد نمی‌وزد یا خورشید نمی‌تابد، شبکه‌ها مجبورند برای تأمین تقاضا به سوخت‌های فسیلی (معمولاً گاز یا زغال‌سنگ) متوسل شوند که این امر باعث افزایش انتشار کربن در هوای آرام می‌شود.
محدودیت‌های ذخیره‌سازی. ذخیره انرژی مازاد تجدیدپذیر برای جبران نوسان‌پذیری در مقیاس شبکه فعلاً غیرعملی و بسیار پرهزینه است.
- ذخیره‌سازی پمپی آبی محدود به جغرافیا است و تنها چند ساعت پشتیبانی فراهم می‌کند.
- فناوری باتری هرچند در حال پیشرفت است، برای ذخیره تنها یک روز انرژی به تریلیون‌ها دلار و زمین‌های وسیع نیاز دارد.
- ذخیره‌سازی هیدروژن سبز ناکارآمد است و حدود ۷۰٪ انرژی در تبدیل از دست می‌رود.
این وضعیت باعث وابستگی بیش از حد به سوخت‌های فسیلی و به خطر افتادن امنیت انرژی و ثبات اقتصادی می‌شود.
۳. انرژی هسته‌ای در معیارهای کلیدی از تجدیدپذیرها پیشی می‌گیرد
نیروگاه‌های هسته‌ای در روزهای آرام و ابری و حتی شب برق تولید می‌کنند.
قابلیت اطمینان بی‌نظیر. راکتورهای هسته‌ای بالاترین ضریب ظرفیت را در میان منابع انرژی دارند، معمولاً حدود ۸۶٪، یعنی تقریباً به طور مداوم فعال هستند. این قابلیت اطمینان برخواسته از تقاضا، نیاز به راه‌حل‌های ذخیره‌سازی پرهزینه و غیرعملی که برای تجدیدپذیرهای ناپایدار لازم است را از بین می‌برد. نیروگاه‌های هسته‌ای همچنین می‌توانند خروجی خود را متناسب با تقاضا تنظیم کنند و پایداری شبکه را تضمین نمایند.
ردپای محیطی کمینه. انرژی هسته‌ای به مراتب متمرکزترین منبع برق است و به زمین بسیار کمتری نسبت به تجدیدپذیرها نیاز دارد.
- یک نیروگاه هسته‌ای می‌تواند شهری به بزرگی لندن را تنها با یک کیلومتر مربع زمین تغذیه کند.
- مزارع خورشیدی برای تولید همان مقدار انرژی به ۲۴۰٪ زمین بیشتر نیاز دارند.
- انرژی بادی به ۱۶۰ تا ۳۴۰٪ زمین بیشتر نیازمند است.
این استفاده کم از زمین، فضاهای طبیعی، تنوع زیستی و زمین‌های کشاورزی را حفظ می‌کند و انرژی هسته‌ای را به یکی از ملایم‌ترین منابع انرژی برای محیط زیست تبدیل می‌کند.
شدت معدنی کمتر. گذار به انرژی بدون آلایندگی تقاضا برای مواد معدنی حیاتی را به شدت افزایش می‌دهد. اگرچه همه منابع انرژی نیازمند استخراج معدن هستند، انرژی هسته‌ای به مراتب کمتر از تجدیدپذیرها به مواد معدنی نیاز دارد.
- انرژی بادی به ۱۶۰ تا ۳۴۰٪ سنگ بیشتر نسبت به هسته‌ای نیاز دارد.
- انرژی خورشیدی به ۲۴۰٪ سنگ بیشتر نیازمند است.
این امر تخریب محیط زیست ناشی از معدن‌کاوی را کاهش داده و آسیب‌پذیری‌های ژئوپولیتیکی مرتبط با زنجیره تأمین مواد معدنی را که معمولاً در چند کشور متمرکز است، کم می‌کند.
۴. پسماند هسته‌ای: منبعی قابل مدیریت، نه مشکلی غیرقابل حل
حقیقت خسته‌کننده درباره پسماند هسته‌ای این است که مشکل چندانی ایجاد نمی‌کند.
حجم کم، خطر متمرکز. انرژی هسته‌ای در مقایسه با خروجی عظیم انرژی خود، پسماند بسیار کمی تولید می‌کند. تمام پسماند هسته‌ای سطح بالا که در ۷۰ سال گذشته در جهان تولید شده، در یک مکعب به ضلع ۳۳ متر جای می‌گیرد. اگرچه بسیار رادیواکتیو است، این تمرکز باعث آسان‌تر شدن مدیریت آن می‌شود. پسماند سطح پایین مانند تجهیزات آزمایشگاهی تقریباً رادیواکتیویته کمی دارد و بیشترین حجم را تشکیل می‌دهد اما تنها ۱٪ از کل رادیواکتیویته را داراست.
کاهش رادیواکتیویته با گذر زمان. تمام پسماندهای رادیواکتیو به طور طبیعی با گذشت زمان به دلیل نیمه‌عمر کاهش می‌یابند. قطعات شکافت کوتاه‌عمر که ۹۹٪ رادیواکتیویته سوخت مصرف‌شده را تشکیل می‌دهند، ظرف ۴ سال از بین می‌روند. عناصر ترانس‌اورانیک بلندعمر که هنگام جذب نوترون توسط اورانیوم-۲۳۸ ایجاد می‌شوند، برای ده‌ها هزار سال رادیواکتیو باقی می‌مانند، اما خطر آن‌ها متمرکز و قابل کنترل است.
راه‌حل‌های پایدار موجود است. دفن زمین‌شناسی، مانند تأسیسات اونکالو در فنلاند، شامل دفن پسماند سطح بالا در عمق زمین در سنگ‌بستر پایدار به مدت ۱۰۰ هزار سال است که آن را از محیط جدا می‌کند. همچنین بازیافت سوخت مصرف‌شده، همانند روش فرانسه، اورانیوم و پلوتونیوم ارزشمند را استخراج کرده، حجم و رادیواکتیویته پسماند را کاهش داده و انرژی بیشتری تولید می‌کند. راکتورهای تولیدکننده سوخت حتی می‌توانند ترانس‌اورانیک‌های بلندعمر را بسوزانند و سوخت بیشتری نسبت به مصرف‌شده تولید کنند، که انرژی هسته‌ای را در مقیاس زمانی انسانی عملاً تجدیدپذیر می‌سازد.
۵. تابش: نادرست فهمیده شده و بیش از حد ترسیده شده
هیچ چیز در زندگی نباید ترسناک باشد، بلکه باید فهمیده شود.
همه‌جا حاضر و بی‌ضرر. هر انسان به طور مداوم در معرض تابش پس‌زمینه طبیعی از پرتوهای کیهانی، سنگ‌ها، غذا و حتی بدن خود قرار دارد. این میزان تابش که معمولاً سالانه ۲.۴ میلی‌سیورت است، کاملاً بی‌ضرر است. حتی در مناطق با تابش طبیعی بالا مانند کلرادو یا بخش‌هایی از هند که دوزها تا ۳۰ برابر میانگین جهانی است، هیچ افزایش قطعی در خطر سرطان مشاهده نشده است.
سهم ناچیز هسته‌ای. فعالیت‌های انسانی، از جمله آزمایش‌های بمب اتمی و تولید انرژی هسته‌ای، سهم بسیار کمی در کل تابش دریافتی دارند. زندگی در نزدیکی نیروگاه هسته‌ای تنها حدود سه روز تابش پس‌زمینه اضافی در سال ایجاد می‌کند. به طور پارادوکسیکال، نیروگاه‌های زغال‌سنگ به ازای هر کیلووات ساعت، تابش بیشتری نسبت به نیروگاه‌های هسته‌ای به محیط منتشر می‌کنند.
سوابق ایمنی گویا هستند. انرژی هسته‌ای یکی از ایمن‌ترین منابع انرژی است، قابل مقایسه با باد و خورشید و به مراتب ایمن‌تر از سوخت‌های فسیلی و زیست‌توده.
- چرنوبیل، با وجود شهرت افسانه‌ای، حدود ۵۰ مرگ تأیید شده و چند صد مورد احتمالی سرطان تیروئید در بلندمدت داشته است.
- فوکوشیما، ده سال بعد، تنها یک مرگ تأیید شده ناشی از تابش داشته و بیش از ۲۳۰۰ مرگ به دلیل تخلیه غیرضروری ناشی از ترس تابش رخ داده است.
تأثیر روانی ترس از تابش اغلب بیش از خود تابش آسیب‌زا بوده و منجر به ترس‌های غیرضروری و تصمیمات نادرست سیاستی شده است.
۶. فناوری هسته‌ای: فراتر از تولید برق
با مراقبت و احترام کافی – و کمی خلاقیت – دانشمندان و مهندسان امروز از تابش برای حل مسائل به روش‌های نوآورانه بهره می‌برند.
شگفتی‌های پزشکی. تابش پایه و اساس پزشکی مدرن است و در تشخیص و درمان کاربرد دارد.
- اشعه ایکس و اسکن‌های PET (با استفاده از ایزوتوپ‌های پوزیترون‌زا مانند فلورین-۱۸) تصویربرداری غیرتهاجمی از شکستگی‌ها و تومورهای سرطانی را فراهم می‌کنند.
- پرتودرمانی با پرتوهای گاما سلول‌های سرطانی را هدف قرار می‌دهد و نابود می‌کند.
- داروهای هسته‌ای مانند ید-۱۳۱ برای سرطان تیروئید یا لوتتیوم-۱۷۷ برای سرطان پروستات، ایزوتوپ‌های رادیواکتیو را مستقیماً به سلول‌های سرطانی می‌رسانند و درمانی دقیق ارائه می‌دهند.
در آینده، «درمان‌های آلفای هدفمند» با ایزوتوپ‌هایی مانند آکتینیوم-۲۲۵ وعده تخریب دقیق‌تر و قوی‌تر سرطان با حداقل آسیب جانبی را می‌دهند.
نوآوری در کشاورزی. باغبانی اتمی با استفاده از پرتوهای گاما جهش‌های ژنتیکی در گیاهان ایجاد می‌کند و سرعت اصلاح نژاد را افزایش می‌دهد. این روش منجر به تولید «محصولات فوق‌العاده» با عملکرد بالاتر، مقاومت در برابر بیماری و ارزش غذایی بهتر شده است که به کاهش فقر و ناامنی غذایی در جهان کمک می‌کند، بدون اینکه گیاهان رادیواکتیو شوند.
مبارزه با آفات و حفاظت. تابش باعث عقیم‌سازی حشرات نر می‌شود و از تولیدمثل آن‌ها جلوگیری می‌کند، که جمعیت آفات را بدون استفاده از آفت‌کش‌های مضر ریشه‌کن می‌کند. این «تکنیک حشرات عقیم» موفق به حذف کرم‌های مته‌ای از مناطق وسیع شده و در حال بررسی برای پشه‌ها است. علم هسته‌ای همچنین برای بازدارندگی شکارچیان غیرمجاز با رادیواکتیو کردن شاخ کرگدن به کار می‌رود که ارزش آن را از بین برده و قابل ردیابی می‌کند.
۷. سلاح‌های هسته‌ای: تهدیدی رو به کاهش اما پایدار
جنگی میان دو کشور که در آن چند صد بمب اتمی به سرعت بر مناطق شهری پرتاب شود، می‌تواند زمین را تا ۵ درجه سانتی‌گراد سرد کرده و بارش را به شدت کاهش دهد.
روی تاریک عصر اتمی. کشف شکافت به سرعت به توسعه بمب‌های اتمی منجر شد که به انفجارهای ویرانگر هیروشیما و ناگازاکی انجامید. این سلاح‌ها و بمب‌های هیدروژنی بعدی، قدرت تخریبی غیرقابل تصوری دارند که می‌توانند فاجعه جهانی و «زمستان هسته‌ای» ایجاد کنند. مسابقه تسلیحاتی اتمی اولیه منجر به انباشت بیش از ۶۵ هزار بمب تا سال ۱۹۸۶ شد.
پیشرفت در خلع سلاح. خوشبختانه ذخایر بمب‌های اتمی جهان از اوج خود ۸۵٪ کاهش یافته است که عمدتاً به دلیل توافقات کنترل تسلیحات بین آمریکا و روسیه است. معاهده ممنوعیت آزمایش‌های جزئی (۱۹۶۳) و معاهده جامع ممنوعیت آزمایش‌های هسته‌ای (۱۹۹۶) آزمایش‌های هسته‌ای، به ویژه در سطح زمین، را به شدت کاهش داده‌اند.
تلاش‌های عدم اشاعه. معاهده عدم اشاعه سلاح‌های هسته‌ای (۱۹۶۸) پرکاربردترین معاهده کنترل تسلیحات است که هدف آن جلوگیری از گسترش سلاح‌های هسته‌ای، ترویج فناوری هسته‌ای صلح‌آمیز و تشویق به خلع سلاح است. آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) به عنوان ناظر جهانی عمل می‌کند و با استفاده از جرم‌شناسی هسته‌ای فعالیت‌های غیرقانونی را شناسایی و اطمینان می‌دهد که مواد به سلاح تبدیل نمی‌شوند. برنامه «از مگاتن به مگاوات» که اورانیوم درجه تسلیحاتی روسیه را به سوخت نیروگاه‌های آمریکایی تبدیل کرد، نمونه موفق عدم اشاعه است.
۸. انرژی هسته‌ای: کلید آینده فضانوردی بشر
رها از وابستگی به خورشید، پلوتونیوم-۲۳۸ ما را به هر کجا می‌برد.
تأمین انرژی فضاهای دوردست. باتری‌های هسته‌ای که با فروپاشی آلفای پلوتونیوم-۲۳۸ کار می‌کنند، امکان کاوش بشر در منظومه شمسی بیرونی را فراهم کرده‌اند، جایی که نور خورشید برای پنل‌های خورشیدی بسیار ضعیف است. این منابع انرژی پایدار و قابل اعتماد، مأموریت‌هایی مانند وویجر ۱ و ۲، گالیله، کاسینی و نیو هورایزنز را برای دهه‌ها تغذیه کرده‌اند.
زیستگاه‌های ماه و مریخ. برای مأموریت‌های طولانی‌مدت انسانی و زیستگاه‌های دائمی فرازمینی، راکتورهای هسته‌ای ضروری هستند. راکتورهای کوچک هسته‌ای می‌توانند ده‌ها هزار تا میلیون‌ها وات انرژی قابل اعتماد فراهم کنند که برای پشتیبانی زندگی، گرمایش، استخراج آب از یخ ماه و تولید سوخت موشک حیاتی است. این فناوری امکان حضور پایدار انسان در ماه و در نهایت مریخ را فراهم می‌کند و بشر را به گونه‌ای میان‌سیاره‌ای تبدیل می‌سازد.
سفر فضایی سریع‌تر. موشک‌های شیمیایی هرچند برای پرتاب قدرتمندند، اما به دلیل چگالی انرژی محدود برای سفرهای عمیق فضایی محدودیت دارند. موشک‌های هسته‌ای که از یک راکتور کوچک برای گرم کردن هیدروژن مایع به منظور تولید رانش استفاده می‌کنند، عملکرد بسیار برتری دارند. این موشک‌ها زمان سفر به مریخ را تقریباً نصف می‌کنند و قرار گرفتن فضانوردان در معرض تابش کیهانی و فشارهای روانی و فیزیولوژیکی سفرهای طولانی را کاهش می‌دهند.
۹. پذیرش انرژی هسته‌ای برای آینده‌ای شکوفا و پایدار
ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای و چرخه سوخت دایره‌ای با راکتورهای تولیدکننده سوخت – از همین حالا و با جدیت – بزرگ‌ترین گام زیست‌محیط
آخرین به‌روزرسانی::
نقد و بررسی
کتاب «رفتن به سمت انرژی هسته‌ای» به‌خاطر توضیح ساده و قابل‌فهم علوم هسته‌ای و استدلال قوی‌اش درباره‌ی انرژی هسته‌ای به‌عنوان راه‌حلی برای تغییرات اقلیمی، تحسین فراوانی دریافت کرده است. خوانندگان از سبک نوشتاری جذاب، طنز و نگاه مثبت نویسنده، گرگوری، استقبال می‌کنند. این کتاب باورهای نادرست درباره‌ی انرژی هسته‌ای را به چالش می‌کشد و کاربردهای بالقوه‌ی آن را فراتر از تولید برق بررسی می‌کند. اگرچه برخی منتقدان به گاهی پیچیدگی مطالب فنی و موضع قوی طرفداری از انرژی هسته‌ای اشاره کرده‌اند، اما اکثریت کتاب را برانگیزاننده و آموزنده می‌دانند. این اثر به‌خاطر توانایی‌اش در ساده‌سازی موضوعات پیچیده و ایجاد امید به آینده‌ای پایدار، مورد ستایش قرار گرفته است.
