رئیس پژوهشکده فیزیک پلاسما و گداخت هسته ای : همزمان با کشورهای پیشرفته، انرژی گداخت خواهیم داشت
گداخت هستهای ، چشمانداز انرژی فردا
اشاره: مهمترین منبع تامین انرژی سیاره ما خورشید است. در قلب خورشید و ستارگان انرژی عظیمی از فرآیند گداخت هستهای یا همجوشی هستهای تولید میشود، انرژی که حاصل ترکیب اتمهای هیدروژن و عناصر سبک با هم و تولید عناصر سنگینتر به همراه آزادسازی انرژی است.
با توجه به این که منابع انرژی فسیلی محدود و رو به پایان است، استفاده از منابع انرژی هستهای میتواند جایگزین خوبی برای آن باشد.
شواهد علمی و فنی نشان میدهند که انرژی حاصل از منابع کنونی انرژی در آیندهای نهچندان دور پایان خواهد یافت؛ از این رو بررسیها و مطالعات گستردهای جهت دستیابی به منابع انرژی جایگزین صورت گرفته است که هم اکنون نقطه تمرکز آنها بر واکنشها و رآکتورهای گداخت هستهای قرار دارد.
منابع انرژی غیرفسیلی شناخته شده قابل بهرهبرداری به تنهایی یا در مجموع نمیتوانند نیاز فزاینده بشر را به انرژی تامین کنند و هر یک با محدودیت خاصی روبهرو هستند، به عنوان مثال ذخایر موجود اورانیوم جهان برای استفاده در رآکتورهای شکافت با نوترونهای حرارتی تنها در حد یک سده کفایت میکند. انرژی خورشیدی و انرژی حاصل از همجوشی هستهای تنها روشها و منابع پایانناپذیر انرژی شناخته شده به شمار میآیند.
یکی از مزیتهای روش همجوشی هستهای نسبت به شکافت، در آلودگی جانبی کمتری است که تولید میکند. زبالههای هستهای هماکنون یکی از معضلات تولید انرژی هستهای به شمار میروند که در گداخت خبری از این آلودگیها نیست. پژوهشها در زمینه دستیابی به رآکتورهای گداخت هستهای قریب به نیم قرن است که در سطح دنیا آغاز و همچنان با جدیت دنبال میشود.
در ایران نیز پژوهشکده فیزیک پلاسما و گداخت هستهای مطالعاتی در این خصوص را آغاز کرده است. مطالعاتی که ایرانیان امیدوارند آنها را در ساخت نخستین رآکتور همجوشی در طی چند دهه آینده یاری کند. دکتر اصغر صدیقزاده، رئیس این پژوهشکده در گفت و گویی از فعالیتهای این مرکز و اهمیت این رشته تحقیقات میگوید.
این روزها از انرژی هستهای زیاد میشنویم البته عمدتا منظور از این عبارت تامین انرژی به روش شکافت هستهای است، اما چند وقتی است صحبت از مطالعه روی رآکتورهای همجوشی میشود. این نوع تولید انرژی چگونه صورت میگیرد؟
همجوشی یا گداخت هستهای به فرآیندی گفته میشود که طی آن 2 هسته اتم سبک با یکدیگر برخورد کرده و در این فرآیند هسته اتم سنگینتری را میسازند، این اتفاق با آزاد شدن انرژی همراه است. در حقیقت گداخت هستهای بر عکس فرآیند شناخته شده شکافت هستهای است. در شکافت هستهای، هسته یک اتم بزرگ مانند اورانیوم 235 به طور طبیعی یا تحت تحریک یک ذره نوترون به حداقل 2 اتم سبکتر تقسیم میشود.
این فرآیند با آزاد شدن مقداری انرژی همراه است و همین انرژی است که در رآکتورهای اتمی تولید میشود. در گداخت هستهای 2 هسته سبکتر باهم برخورد کرده و تشکیل یک هسته سنگینتر میدهند. این بار و بعکس شکافت ترکیب این اتمها انرژی آزاد میکند.
شاید مهمترین کاربرد یک رآکتور گداخت هستهای، تولید انرژی الکتریکی باشد. تمام کشورهای پیشرفته دنیا برای رسیدن به انرژی فراوان حاصل از گداخت هستهای وارد رقابت بزرگی شدهاند. کابوس اتمام منابع انرژی، کشورهای پیشرفته جهان را مجبور به سرمایهگذاری کلان و همکاریهای مشترک بینالمللی کرده است البته مهار فرآیند گداخت میتواند محصولات جانبی دیگری تولید کند و در فناوریهای نوین مانند پزشکی کاربرد داشته باشد.
به تلاشهای بینالمللی در این زمینه اشاره کردید، مهمترین اقداماتی که تاکنون برای مهار این انرژی صورت گرفته است کدامها بوده است؟
تمام کشورهای پیشرفته، در زمینه تحقیقات گداخت و بخصوص با هدف ساخت نمونه ماشینهای گداخت هستهای سرمایهگذاری گستردهای کردهاند.
همجوشی یا گداخت هستهای به فرآیندی گفته میشود که طی آن 2 هسته اتم سبک با یکدیگر برخورد کرده و در این فرآیند هسته اتم سنگینتری را میسازند این اتفاق با آزاد شدن انرژی همراه است
شاید معروفترین و شاخصترین طرح در حال پیگیری در این زمینه طرح ساخت رآکتور آزمایشی گرما هستهای است که تحت عنوان «ایتر» (ITER) با همکاری مشترک تعدادی از کشورهای پیشرفته و با بودجهای بالغ بر 15 میلیارد یورو در «کاداراش» فرانسه در دست اجراست.
به نظر میرسد کشورهای پیشرفته طرحهایی برای ساخت یک نمونه رآکتور آزمایشی در 10 سال آینده و نیل به استفاده از انرژی گداخت هسته در افق زمانی 40 سال آینده دارند. البته 40 سال به نظر یک بازه زمانی طولانی میرسد، اما در مقیاس زمان مورد نیاز برای چنین دستاوردی خیلی هم طولانی به شمار نمیرود.
و در ایران شما در حال کار روی موضوعی هستید که دنیا با تمام توان به دنبال آن است، شما در پژوهشگاه چه میکنید؟
فعالیتهای این مرکز در زمینه فیزیک پلاسما و گداخت هستهای عملا از بدو تاسیس سازمان انرژی اتمی ایران آغاز شده است. با اینکه در این مدت، فعالیتهای علمی ـ پژوهشی در زمینه گداخت هستهای دچار فراز و نشیبهای شدیدی شده است، اما توانسته در این مدت مسیرش را ادامه دهد. این پژوهشکده از نادر مراکز تحقیقاتی گداخت هستهای است که همزمان در تمام عرصههای علم گداخت هستهای فعالیت دارد. در این پژوهشکده به غیر از طرح ملی، طرحهای پژوهشی بنیادی برای نیل به گداخت هستهای با تمام روشها مانند توکامک، گداخت لیزر، گداخت در دستگاههای پلاسمای کانونی، گداخت با رهیافت محصورسازی الکترواستاتیک در دست اقدام است.
شما مجری یکی از طرحهای رویایی علمی در کشور هستید و قصد دارید طرح ملی طراحی و ساخت رآکتور آزمایشی گداخت را با وجود رقبای قدرتمند جهانی به نتیجه برسانید. این طرح در چه وضعیتی است؟
اجرای طرح ملی طراحی و ساخت رآکتور و نیروگاه آزمایشی گداخت حدود 10 ماه پیش به عنوان یکی از طرحهای کلان ملی از سوی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری به پژوهشگاه علوم و فناوری هستهای سازمان انرژی اتمی ایران محول شد. هدف ما از اجرای طرح ملی گداخت طراحی و ساخت حداقل یک رآکتور آزمایشی گداخت هستهای تمامایرانی است. این بدان معنی نیست که ما نمیخواهیم با سایر مراکز علمی - فنی دنیا در ارتباط باشیم. ما نه تنها تمام دانشگاهها و مراکز علمی - فنی داخل کشور را که در این زمینه تخصصی دارند به یک همکاری فعال دعوت میکنیم بلکه همکاری با مراکز گداخت هستهای سایر کشورهای جهان را در برنامه کاری خودمان قرار دادهایم. طراحی و ساخت رآکتور تحقیقاتی بومی حداکثر 10 سال وقت لازم دارد. در حال حاضر در مرحله مطالعات و امکانسنجی، تربیت نیروی انسانی متخصص و ایجاد بسترهای لازم برای اجرای این طرح منحصر به فرد هستیم. اما چشمانداز ما دستیابی به استفاده از برق گداخت هستهای همزمان با کشورهای پیشرفته دنیاست.
طرح ملی گداخت بستر دستیابی به انرژی گداخت هسته ای را برای کشور همزمان با کشورهای پیشرفته فراهم می کند. مردم ایران ما را زیر نظر دارند و ما در مقابل آنها و آیندگان یک مسوولیت عظیم داریم.
در حال حاضر کشور در این فناوری چه جایگاهی دارد؟
بسترهای لازم برای توسعه علم گداخت هستهای در کشور ایجاد شده است که همگام با کشورهای قدرتمند و پیشرفته دنیا، با ساخت و بهرهبرداری از نیروگاههای گداخت هستهای، زمینه تامین بخشی از برق مورد نیاز کشور از این نیروگاهها در آینده فراهم شود. این هدفی است که نمیتوانیم از آن به سادگی بگذریم؛ زیرا درغیر این صورت، معلوم نیست که آیندگان برای برطرف کردن نیاز برق کشور، ناچار به تحمل چه هزینههای گزافی شوند. گداخت هستهای یک مقوله علمی و فنی است که میتواند موتور تحقیقات کشور شده و پژوهش محوری را توسعه دهد.
آیا روشهای تئوری برای انجام گداخت هستهای یکسان است یا روشهای مختلفی وجود دارد؟
خیر! روشهای متفاوتی برای رسیدن به گداخت هستهای وجود دارد. این روشها شامل روشهای متداول مانند محصورسازی مغناطیسی، محصورسازی اینرسی، زد ـ پینچ، الکتروستاتیک و روشهای ترکیبی است. به نظر میرسد آینده گداخت در استفاده از روشهای ترکیبی باشد. برای انجام طرح ملی گداخت، ما درصدد انتخاب روشی هستیم که در ایران قابل انجام باشد؛ چرا که هدف ما ساخت رآکتوری توسط محققان ایرانی است تا دانش طراحی و ساخت رآکتور و نیروگاه گداخت هستهای در کشور ایجاد شود.
آقای دکتر درباره دستاوردهای محققان پژوهشکده فیزیک پلاسما و گداخت هستهای هم توضیح میدهید؟
این پژوهشکده با دارا بودن ماشینها و دستگاههای تولید پلاسما و گداخت هستهای و سیستمهای جانبی تشخیصی و آشکارسازی منحصربهفرد، مانند توکامک دماوند، البرز و پلاسمای کانونی فیلیپوف، مطالعات بسیار پیچیده در زمینه پلاسما و گداخت هستهای انجام میدهد که نتیجه آن در قالب گزارشها و مقالات علمی - فنی منتشر میشود. مجموع این کارهای علمیمنجر به تربیت نیروی انسانی ماهر و متخصص در پژوهشکده شده است، به نحوی که اخیرا نمونه دستگاههای تولید گداخت هستهای با 2 روش متفاوت در پژوهشکده به دست متخصصان کشور طراحی و ساخته شده و به این ترتیب ایران در زمره کشورهای صاحب این تکنولوژی قرار دارد.
درباره این نمونههای ساخته شده توضیح میدهید؟
یکی از این دستگاهها، دستگاه پلاسمای کانونی فیلیپوف با انرژی 7/4 کیلوژول و نسبت منظر 3/2 است. دستگاه دیگر، پلاسمای کانونی مدر با انرژی
11/2kJ است که با بهرهبرداری از این دو دستگاه، ایران جزو معدود کشورهایی است که دانش طراحی و ساخت هر دو نوع دستگاه پلاسمای کانونی فیلیپوف و مدر را داراست. مهمترین دستگاه طراحی شده، دستگاه گداخت هستهای پیوسته به روش محصورسازی الکترواستاتیکی اینرسی(IECF) با توان 25 کیلو وات و ولتاژ 130 هزار ولت است که خوشبختانه ایران را به همراه آمریکا، ژاپن، کره جنوبی، استرالیا و فرانسه جزو 6 کشور دارنده این تکنولوژی قرار داده است.ظرفیتها و پتانسیل کشور به لحاظ نیروی انسانی و توان تحقیقاتی و تجهیزاتی در زمینه گداخت هستهای چگونه است؟
اعتقاد دارم که در پایان فاز مطالعات و امکانسنجی، نیروی انسانی متخصص و بستر علمی و فنی لازم برای طراحی و ساخت نیروگاه آزمایشی گداخت هستهای ایجاد خواهد شد. در همین راستا، شناسایی دانشگاهها، مراکز علمی ـ فنی کشور و همچنین شرکتهای تخصصی در دستور کار قرار دارد. برآورد اولیه حاکی از امکان طراحی و ساخت این رآکتور در کشور بدون نیاز به مشارکت خارجی است.
از وقتی که در اختیار ما قرار دادید سپاسگزارم. اگر صحبتی درپایان دارید بفرمایید؟
تحقیقات در زمینه گداخت هستهای و نیل به انرژی حاصل از آن یک چالش برای بشریت است، چون بحران محیط زیست به نقطه غیرقابل برگشت خود رسیده، به نحوی که آینده جامعه انسانی را با ابهام روبهرو کرده است. از طرف دیگر منابع انرژی موجود در حال اتمام است. برای کشور ما تحقیقات در زمینه گداخت هستهای باید با سعی و کوشش مضاعف پژوهشگران و حمایت سیاستگذاران برای جبران تاخیر و نیل به این انرژی پاک و لایزال همزمان با کشورهای پیشرفته را طلب میکند. فکر کنید، برای نیل به این هدف، مسوولان چه مسوولیت عظیمی نسبت به حال و آیندگان دارند؟
امیر بامه
جامجم
تازه ها
گوناگون
پیشنهاد سردبیر
در تپش این هفته، ماجرای فریب و تعرض در پوشش عرفانهای دروغین و رمالی را بررسی کردیم
پشت پرده اتاقهای دود و طلسـم
