انرژی هسته ای چیست؟
انرژی هسته ای از هسته اتم می آید. اتم ها ذرات تشکیل دهنده مواد هستند: دستگاهی که این مطلب را از طریق آن می خوانید، سطحی که روی آن قرار دارد و هوایی که تنفس می کنید همه و همه از اتم ها تشکیل شده اند و در درون هر اتم یک هسته وجود دارد، یک هسته فشرده که پروتون‌ها و نوترون‌ها را شامل می شود و توسط نیروی هسته‌ای قوی به هم متصل شده‌اند. اما هنگامی که یک نوترون به هسته اتم های خاصی - برای مثال اورانیوم - برخورد می کند، این مرکز اتمی می تواند در فرآیندی به نام شکافت هسته ای انرژی عظیمی به شکل گرما و تشعشع آزاد کند. انرژی هسته ای در فرآیند شکافت هسته ای آزاد می شود.
اکثر نیروگاه های هسته ای از اورانیوم غنی شده به عنوان سوخت خود برای تولید برق استفاده می کنند. این سوخت حاوی مقادیر بیشتری از نوع خاصی (یا ایزوتوپ) اورانیوم معروف به U-235 است. اتم های آن به راحتی در راکتورهای هسته ای از هم جدا می شوند. نوترون‌هایی که توسط یک شکافت اتمی آزاد می‌شوند، به سمت هسته‌های دیگر شکافت می‌شوند و یک واکنش زنجیره‌ای ایجاد می‌کنند که گرما، تشعشع و مواد زائد رادیواکتیو تولید می‌کند. اگر این واکنش زنجیره ای کنترل نشود، می تواند گرمای زیادی تولید کند که خود هسته راکتور هسته ای می تواند ذوب شود و تشعشعات خطرناکی آزاد کند. به همین دلیل است که نیروگاه‌ها از «میله‌های کنترل» استفاده می‌کنند که برخی از نوترون‌های آزاد شده را جذب می‌کنند و از ایجاد شکافت بیشتر جلوگیری می‌کنند. انرژی آزاد شده از شکافت اتم های اورانیوم آب را گرم می کند که بخار تولید می کند. اینگونه است که برق نیز تولید می شود. بخار به سمت توربین‌های چرخشی می‌رود که سپس ژنراتورها را به حرکت در می‌آورند. این همان اصل اساسی است که در نیروگاه های زغال سنگ یا گاز استفاده می شود
انرژی هسته ای برای چه استفاده می شود؟
ما از انرژی هسته ای عمدتاً برای تولید برق استفاده می کنیم. ایالات متحده بزرگترین تولید کننده انرژی هسته ای در جهان است و بیش از 30 درصد از تولید برق هسته ای جهان را به خود اختصاص داده است. یک پنجم برق این کشور از انرژی هسته ای تامین می شود. در حالی که انرژی تولید شده در یک راکتور هسته ای می تواند در سایر فرآیندهای صنعتی و شیمیایی نیز مورد استفاده قرار گیرد.
انرژی هسته ای، نگرانی ها و مشکلات:
- ایمنی
اگرچه تنظیم‌کننده‌های نیروگاه هسته‌ای ایالات متحده بر ایمنی عملیات نظارت می‌کنند، اما خطرات طبیعی (مانند طوفان، سیل و زلزله)، خطای انسانی، شکست مکانیکی و نقص‌های طراحی همچنان می‌توانند باعث انتشار آلودگی رادیواکتیو شوند. حتی دوزهای بسیار کم تابش هسته ای همچنان می تواند خطر ابتلا به سرطان را افزایش دهد. . در یک نیروگاه هسته ای، نوع خاصی از تشعشعات معروف به پرتوهای یونیزه کننده، که نوعی انرژی است که قادر به حذف الکترون ها از اتم ها است، هم به طور طبیعی از اورانیوم و هم به عنوان بخشی از فرآیند شکافت هسته ای ساطع می شود. این تشعشعات می‌تواند به طور گسترده‌تری بر سلامت کارگران و سلامت عمومی تأثیر منفی بگذارد.
پس از یک اتفاق شدید مانند ذوب هسته یک راکتور ممکن است تشعشعاتی را به محیط منتشر کند و بر تمام حیات و زمین‌های اطراف آن تأثیر بگذارد. بلافاصله پس از چنین حادثه ای، کارگران کارخانه و تیم های اورژانس بیشتر در معرض خطر قرار گرفتن در برابر تشعشعات بالا هستند که می تواند منجر به سندرم تشعشع حاد (ARS) شود که به عنوان بیماری تشعشع یا مسمومیت با تشعشع نیز شناخته می شود. علائم ARS شامل سوختگی پوست، استفراغ، اسهال و احتمالاً حتی کما است. علت مرگ در بیشتر موارد ARS آسیب به مغز استخوان است که منجر به عفونت و خونریزی داخلی می شود. قرار گرفتن زیاد در معرض پرتوهای یونیزان نیز به DNA آسیب می رساند و باعث سرطان و جهش ژنتیکی می شود که می تواند به نسل های آینده منتقل شود. قرار گرفتن در معرض پرتوهای یونیزان نیز ممکن است خطر ابتلا به سرطان هایی مانند سرطان خون و سرطان تیروئید را افزایش دهد.
- حوادث و اتفاقات پیرامون راکتور هسته ای
از زمانی که انرژی هسته ای در دهه 1950 شروع به کار کرد، سه حادثه تجاری بزرگ در رآکتور هسته ای رخ داده است. حادثه سال 1986 در نیروگاه چرنوبیل در اوکراین (در آن زمان بخشی از اتحاد جماهیر شوروی بود) بدترین فاجعه هسته ای در تاریخ تلقی می شود.
افزایش کنترل نشده برق منجر به انفجارها و آتش سوزی شد که واحد 4 نیروگاه را ویران کرد و مواد رادیواکتیو منتشر کرد - پس از آن مخفی کاری و اطلاعات نادرست دولتی قربانیان را در معرض خطرات بسیار بیشتری قرار داد. آلودگی تشعشعات به سوئد رسید. به جای تلاش برای پاکسازی آلودگی محلی با جمع‌آوری مواد آلوده به رادیواکتیو و انتقال آن به محل دفع دائمی، دولت شوروی یک منطقه محروم را در شعاع حدود 19 مایلی در اطراف نیروگاه ایجاد کرد که دسترسی به آن همچنان محدود است. تقریباً سیصد و پنجاه هزار (350000) نفر مجبور شدند به طور دائم در دور از سایت اسکان داده شوند. این حادثه به طور مستقیم جان 31 نفر را گرفت و باعث مرگ هزاران نفر دیگر از سرطان شد.
دومین حادثه هسته‌ای بزرگ پس از زلزله‌ای در سواحل شمال شرقی ژاپن در سال 2011 رخ داد. سونامی با امواج 30 فوتی، ظرفیت تامین برق و خنک‌کننده سه راکتور و چهار استخر ذخیره سوخت هسته‌ای مصرف‌شده در نیروگاه هسته‌ای فوکوشیما دایچی ژاپن را از کار انداخت. یک حادثه هسته ای رخ داد که مواد رادیواکتیو را در هوا و آب اطراف آزاد کرد. مواد رادیواکتیو در نهایت در تمام استان‌های ژاپن گسترس یافت و در حالی که هیچ مورد مرگ و میر فوری یا بیماری ناشی از تشعشع وجود نداشت، بیش از صدهزار (100000) نفر به دلیل خطر تشعشع مجبور به تخلیه خانه‌های خود شدند.
یک دهه پس از این اتفاق، حتی در مناطقی که دولت امن می‌داند، بسیاری از ساکنان ترجیح داده‌اند که برنگردند. حادثه فوکوشیما به طور غیرمستقیم باعث خسارات شدید در صنایع سراسر ژاپن از جمله انرژی، گردشگری، کشاورزی و ماهیگیری شد. هزینه مستقیم اقتصادی حادثه فوکوشیما خیره کننده است و احتمالاً بیش از 200 میلیارد دلار برای پاکسازی و بازیابی خواهد بود، روندی که انتظار می رود چندین دهه طول بکشد و عوارض خاص خود را به همراه داشته باشد. اخیراً، ژاپن با رسیدگی به فاضلاب آلوده به رادیواکتیو، که در حال حاضر در انبارهای خاصی تجمع می یابد، دست و پنجه نرم کرده است. ژاپن پیشنهاد تصفیه فاضلاب و رهاسازی آن در اقیانوس آرام را داده است، اقدامی که با مخالفت بسیاری از کشورهای همسایه، سازمان های ماهیگیری و گروه های زیست محیطی مواجه شده است. متأسفانه، انتخاب خوبی در اینجا وجود ندارد: اگر این زباله ها به طور نامحدود ذخیره شوند، آب منطقه را فرا می گیرد، اما هرگونه تصمیم برای انتشار مواد رادیواکتیو بدون نظارت مناسب در محیط غیرمسئولانه است.
در نهایت، ذوب بخشی از یکی از راکتورهای ایستگاه تولید جزیره سه مایل (TMI) در پنسیلوانیا در سال 1979 مواد رادیواکتیو را در محیط منتشر کرد. صدها هزار نفر که در آن نزدیکی زندگی می کردند داوطلبانه خانه های خود را تخلیه کردند. در حالی که هیچ مرگ و میر فوری وجود نداشت، برخی از مطالعات اپیدمیولوژیک شواهدی نشان داده اند که تشعشعات بر نرخ سرطان تأثیر می گذارد. پاکسازی این حادثه بیش از یک دهه طول کشید و تقریباً یک میلیارد دلار (در سال 1993) هزینه داشت.
رایزر می گوید: به طور کلی، حادثه فوکوشیما 10 برابر بدتر از حادثه جزیره سه مایل و حادثه چرنوبیل 10 برابر بدتر از فوکوشیما بود.
این اتفاقات منجر به درخواست برای بهبود ایمنی و فرآیندهای نظارتی شده است. حادثه چرنوبیل اهمیت مقررات مؤثر، ایمنی، و طرح اضطراری خارج از محل، و همچنین ارزش اطلاعات به موقع و دقیق دولتی برای جوامع در معرض خطر انتشار تشعشعات را به اثبات رساند. با این حال، مقامات ایالات متحده تا حد زیادی درس‌های آموخته شده از چرنوبیل را به دلیل تفاوت در فرهنگ و طراحی بین اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده، غیرقابل اجرا دانستند. در حالی که حادثه فوکوشیما دایچی تأثیر بلایای طبیعی بر نیروگاه های هسته ای را نشان داد، NRC از اتخاذ چندین توصیه مهم و حفاظتی توسط گروه ضربت خود خودداری کرد. پس از اینکه فروپاشی جزئی جزیره Three Mile اهمیت عوامل انسانی را آشکار کرد، مقامات ایالات متحده به آموزش‌های پیشرفته، تغییرات در رویه‌های واکنش اضطراری و آماده‌سازی برنامه‌های تخلیه نیاز داشتند.
- قرار گرفتن در معرض تشعشعات
استانداردهای فعلی حفاظت در برابر تشعشع بر این فرض استوار است که هر گونه قرار گرفتن در معرض تابش خطراتی را به همراه دارد و این خطر مستقیماً با دوز آن افزایش می یابد. خطر ابتلا به سرطان به دلیل قرار گرفتن در معرض تشعشعات هسته ای، متناسب با دوز آن است و هیچ آستانه ای وجود ندارد. به عبارت دیگر، قرار گرفتن در معرض دوز زیاد تشعشع، شانس زیادی برای سرطان ایجاد می کند و قرار گرفتن در معرض دوز بسیار کم اشعه، شانس بسیار کمی برای سرطان ایجاد می کند. تشعشع - در تعادل با کاربردهای مهم و توجیه تجاری اشعه. برای محدود کردن اثرات مضر تشعشعات ناشی از منابع تشعشع خارجی بر کارگران، LNT یک استاندارد محافظ است که باید آن را حفظ کنیم.
- هزینه انرژی هسته ای
نیروگاه های هسته ای موجود در مقایسه با بسیاری از نیروگاه های سوخت فسیلی، هزینه بهره برداری، نگهداری و سوخت نسبتاً بالایی دارند. با این حال، این هزینه های متفاوت هنوز هم انرژی هسته ای را از نظر اقتصادی در مقایسه با باد، خورشید و گاز غیررقابتی می کند. گزارش وضعیت صنعت هسته ای جهان تخمین می زند که هزینه تولید انرژی هسته ای در سال 2021 بین 112 تا 189 دلار در هر مگاوات ساعت است، در حالی که هزینه انرژی خورشیدی بین 36 تا 44 دلار و انرژی بادی خشکی بین 29 تا 56 دلار است. به همین دلیل است که برخی از نیروگاه های هسته ای قبل از پایان مجوز آنها بسته می شوند. ضروری است که سیاست‌هایی برای تسریع در آینده انرژی پاک-که مبتنی بر کارایی و انرژی‌های تجدیدپذیر است، وضع شوند. این سیاست ها باید شامل ایجاد بهترین شیوه ها برای مدیریت زباله و بازنشستگی کارخانه، بازآموزی یا ارائه غرامت برای کارگران، و حمایت از توسعه اقتصادی در جوامع آسیب دیده باشد.
هزینه های بالای ساخت نیروگاه های هسته ای جدید آنها را غیراقتصادی می کند. راکتورها همچنین نیاز به یک دوره طولانی برنامه ریزی، صدور مجوز و ساخت دارند. هزینه نیروگاه‌های هسته‌ای «پیشرفته»، مانند راکتورهای کوچک مدولار یا راکتورهای آب غیر سبک، نامشخص است.
- از بین بردن نیروگاه های هسته ای
ناوگان نیروگاه های هسته ای ایالات متحده در حال پیر شدن است. در دهه گذشته، چندین رآکتور هسته ای برای همیشه از کار افتاده اند. قدیمی‌ترین نیروگاه هسته‌ای فعال آمریکا، ایستگاه تولید Oyster Creek در نیوجرسی، در سال 2018 تعطیل شد. پیش‌بینی‌ها در مورد بازنشستگی بیشتر نیروگاه‌های هسته‌ای بر اساس اقتصاد در نوسان است.
از کار انداختن نیروگاه های هسته ای شامل برداشتن و ذخیره ایمن سوخت هسته ای مصرف شده، بی خطرسازی نیروگاه برای کاهش رادیواکتیویته باقیمانده، برچیدن سازه های نیروگاه، انتقال مواد آلوده به تاسیسات دفع، و سپس آزادسازی اموال برای زمانی است که NRC تشخیص داد محل امن است. به طور معمول، یک نیروگاه هسته ای دهه ها طول می کشد تا از رده خارج شود، و مقررات اجازه می دهد که جمع آوری این نیروگاه تا 60 سال طول بکشد. این فرآیند بسیار پرهزینه، فشرده و زمان بر است. هزینه های برچیدن معمولاً 500 میلیون دلار در هر واحد تخمین زده می شود که می تواند بسیار بالاتر هم باشد. به عنوان مثال، نیروگاه هسته ای کانکتیکات یانکی در ابتدا هزینه انحلال آن 719 میلیون دلار برآورد شد ولی در نهایت به دلیل آلودگی زباله در محل های دفن زباله شهری به 1.2 میلیارد دلار افزایش یافت. و متأسفانه، از سال 2021، NRC ضعیف ترین قوانین را برای از کار انداختن راکتورها تدوین می کند که زمینه را برای پاکسازی ناکافی و نادرست، عدم حمایت از کارگران و جوامع، و عدم وجود روشی برای مشارکت معنی دار عمومی فراهم می کند.
- اشاعه هسته ای
نگرانی عمده در مورد برنامه‌های انرژی هسته‌ای صلح‌آمیز، خطر گسترش سلاح‌های هسته‌ای است - گسترش سلاح‌های هسته‌ای و مواد، فناوری و تخصص قابل استفاده. فناوری مشابهی که برای ساخت سوخت هسته‌ای نیروگاه‌ها استفاده می‌شود، می‌تواند برای تولید مواد منفجره برای سلاح‌های هسته‌ای نیز استفاده شود. به عبارت دیگر، اگر کشورها توانایی غنی‌سازی اورانیوم و بازفرآوری پلوتونیوم را داشته باشند، می‌توانند کلاهک‌های هسته‌ای نیز بسازند. در تعدادی از کشورها، مواد و تجهیزات صلح آمیز هسته ای به برنامه های مخفی تسلیحات هسته ای منحرف شده اند.
پیمان منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای سازمان ملل متحد (NPT)که در مارس 1970 لازم‌الاجرا شد، با هدف جلوگیری از گسترش سلاح‌های هسته‌ای و فناوری تسلیحات، ارتقای همکاری در استفاده صلح‌آمیز از انرژی هسته‌ای و در نهایت دستیابی به خلع سلاح هسته ای انجام شد. NPT تقریباً با 191 کشور مشارکت جهانی دارد، اگرچه چهار کشور (هند، اسرائیل، کره شمالی و پاکستان) وجود دارند که دارای تسلیحات هسته‌ای هستند اما بخشی از NPT نیستند. یکی از الزامات NPT این است که کشورهای چین، فرانسه، روسیه، بریتانیا و ایالات متحده - باید مذاکره کنند و ذخایر سلاح های هسته ای خود را کاهش دهند و در نهایت این سلاح های کشتار جمعی را از بین ببرند. نگران کننده است که تعداد سلاح های هسته ای در عوض افزایش می یابد و خطر استفاده مجدد از آنها در جنگ نیز افزایش می یابد.
- انرژی هسته ای و محیط زیست
اورانیوم، سوخت نیروگاه‌های هسته‌ای، عموماً به یکی از این سه روش استخراج می‌شود: استخراج زیرزمینی، استخراج سطحی یا روباز، یا یک فرآیند شیمیایی به نام شستشوی درجا ISL. هر تکنیک تأثیرات گسترده ای بر روی انسان و محیط طبیعی دارد. استخراج زیرزمینی کارگران را در معرض سطوح بالای گاز رادون قرار می دهد. مطالعات شواهد قوی برای افزایش خطر ابتلا به سرطان ریه در معدنچیان اورانیوم به دلیل قرار گرفتن در معرض این گاز رادیواکتیو بی بو و بی رنگ که در طی تجزیه طبیعی اورانیوم در خاک، سنگ ها و آب ایجاد می شود، را گزارش کرده اند. معدنچیان همچنین در معرض خطر غارها و پنوموکونیوز، یک بیماری ریوی ناشی از استنشاق گرد و غبار هستند. استخراج سطحی یا روباز برای معدنچیان نسبت به معادن زیرزمینی ایمن تر است، اما این فرآیند شامل انفجار 30 برابر بیشتر است و مواد باقی مانده پس از پردازش رادیواکتیو و سمی هستند. زمین های اطراف نیز با افزایش فرسایش، رانش زمین، و خاک و آب آلوده مواجه هستند.
استخراج ISL در حال حاضر بیشترین تولید اورانیوم در ایالات متحده را تشکیل می دهد. به جای حفر اورانیوم مستقیم از زمین، ISL مایع را به زیر زمین می فرستد تا اورانیوم را مستقیماً از سنگ معدن زیرزمینی حل کند. سپس این محلول به سطحی پمپ می شود که می توان ماده معدنی را بازیابی کرد. عملیات ISL، که در حال حاضر عمدتاً در نبراسکا، تگزاس و وایومینگ واقع شده است، مقادیر قابل توجهی رادون را آزاد می کند و در طول بازیافت اورانیوم از محلول مایع، دوغاب زباله و فاضلاب تولید می کند. با این حال، مهم ترین خطر زیست محیطی مرتبط با ISL، آلودگی آب های زیرزمینی است. احیای شرایط طبیعی آب های زیرزمینی پس از اتمام عملیات شستشو عملاً غیرممکن است و هرگز محقق نشده است.
استخراج اورانیوم در ایالات متحده از زمان اوج خود در سال 1980 به شدت کاهش یافته است. (امروزه قزاقستان بزرگترین معدن اورانیوم است و پس از آن استرالیا و کانادا قرار دارند.) اما جنوب غربی ایالات متحده مملو از هزاران معدن متروکه اورانیوم است که مسائل جدی بی عدالتی در مقابل محیط زیست را به همراه دارد. درست در شرق پارک ملی گراند کانیون، در ناواهو، صدها معدن اورانیوم متروکه تهدیدی برای سلامت جوامع و اکوسیستم رودخانه کلرادو هستند. بسیاری از جوامع هنوز از آلودگی محیطی، نشت مواد سمی و سرطان و سایر بیماری ها رنج می برند.
- زباله هسته ای
در میان اثرات زیست محیطی انرژی هسته ای، زباله های هسته ای بدنام ترین هستند. زباله‌های هسته‌ای در هر مرحله از پردازش و استفاده از انرژی هسته‌ای، از زباله‌های سطح پایین (LLW) تا سوخت هسته‌ای مصرف‌شده و باطله‌های آسیاب اورانیوم (پسماندهای شنی رادیواکتیو حاوی فلزات سنگین و رادیوم) تولید می‌شوند. ایالات متحده همچنین دارای زباله های سطح بالا (HLW) از تولید سلاح های هسته ای است.
LLW شامل مواردی است که با مواد رادیواکتیو آلوده شده‌اند یا از طریق قرار گرفتن در معرض تشعشعات نوترونی در نیروگاه هسته‌ای رادیواکتیو شده‌اند، مانند ظروف مورد استفاده برای حمل و نقل، لباس‌ها و کفش‌های کارگران، کاغذ و هر چیز دیگری که ممکن است برای جابجایی استفاده شده باشد. یا پاکسازی زباله های هسته ای رادیواکتیویته LLW می‌تواند از سطوح پس‌زمینه طبیعی تا مقادیر بسیار بیشتر، مانند قطعات داخل یک مخزن راکتور، متفاوت باشد.
سوخت هسته‌ای مصرف‌شده، سوختی است که از یک راکتور هسته‌ای تولید می شود که دیگر در تولید برق کارآمد نیست، زیرا فرآیند شکافت آن کند شده است. جفری فتوس، وکیل ارشد NRDC و مدیر تیم هسته ای NRDC می گوید: "این سوخت کشنده است. برای هزاران سال برای سلامت مردم و محیط زیست خطرناک است." ایالات متحده در حال حاضر بیش از نود هزار (90000) متریک تن زباله هسته ای برای دفع دارد. پیش بینی می شود که این رقم در چند دهه آینده به صد و چهل هزار متریک تن افزایش یابد.
- تغییر آب و هوا
در سال 2020، انرژی هسته ای نیمی از انرژی کم کربن تولید شده در آمریکا را تشکیل می داد. اما هنوز مشخص نیست که نقش انرژی هسته ای در آینده ای با کربن صفر و در مبارزه ما با تغییرات آب و هوایی تا چه حد خواهد بود. یکی از مسائل مهم این است که نیروگاه های هسته ای موجود در برابر تأثیرات تغییرات آب و هوایی بسیار آسیب پذیر هستند. تغییرات در دمای هوا و آب، سرعت و الگوی باد، بارندگی شدید و افزایش سطح دریا - همه پیامدهای تغییرات آب و هوایی - می‌توانند کارایی راکتورهای هسته‌ای را کاهش دهند، اپراتورها را مجبور به قطع یا خاموش کردن راکتورها، و افزایش هزینه انرژی هسته‌ای کنند، و حتی خطرات ایمنی و زیست محیطی را افزایش دهند.
به عنوان مثال، افزایش دما می تواند منبع آب خنک کننده نیروگاه را گرم کند، که اپراتورها برای اطمینان از ایمنی در مناطق ذخیره سوخت مصرف شده به آن اعتماد می کنند. راکتورهای داخلی که از رودخانه‌ها به عنوان منبعی برای خنک‌کننده آب استفاده می‌کنند، به‌ویژه در موج‌های گرما در معرض خطر قرار می‌گیرند که به احتمال زیاد در دهه‌های آینده بیشتر رخ می‌دهند و طولانی‌تر می‌شوند. گرم شدن آب باعث شده است که چندین نیروگاه هسته ای تولید را کاهش دهند یا به طور موقت تعطیل کنند. اپراتورهای تعدادی از نیروگاه ها، مانند کارخانه Millstone در کانکتیکات و ترکیه پوینت در فلوریدا، از NRC مجوز برای افزایش حداکثر دمای آب خنک کننده ای که به محیط باز می گردند، دریافت کرده اند. این به نیروگاه های هسته ای اجازه می دهد تا به تولید برق ادامه دهند اما می تواند بر کیفیت آب و سلامت اکوسیستم تأثیر منفی بگذارد.
طوفان‌ها و سیل‌های شدید نیز می‌توانند به نیروگاه‌های هسته‌ای آسیب بزنند و دسترسی به آب خنک‌کننده را قطع کنند، مشابه حوادث هسته‌ای فوکوشیما دایچی. NRC به این نتیجه رسیده است که 55 سایت از 61 سایت هسته ای ارزیابی شده ایالات متحده با خطرات سیل فراتر از آنچه برای مقاومت طراحی شده بودند روبرو هستند. با افزایش سطح دریا و افزایش فراوانی و شدت رویدادهای شدید آب و هوایی، خطرات برای نیروگاه‌های هسته‌ای عملیاتی و از کار افتاده که زباله‌های هسته‌ای را در محل ذخیره می‌کنند، همچنان افزایش می‌یابد. در حالی که تمام فناوری‌های تولید برق در برابر تغییرات آب و هوایی آسیب‌پذیر هستند، تأثیرات آن بر نیروگاه‌های هسته‌ای می‌تواند منجر به حوادث فاجعه‌بار با اثرات جبران‌ناپذیر و گسترده بر سلامتی و محیط زیست شود.
- جایگزین های انرژی هسته ای
انرژی هسته‌ای ویژگی‌های مفیدی دارد، اما خطرات ایمنی، امنیت جهانی، زیست‌محیطی و اقتصادی قابل توجه آینده انرژی هسته‌ای در ایالات متحده و سایر کشورها را نامشخص می‌سازد. گزارشی از آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) پیش‌بینی می‌کند که ظرفیت انرژی تجدیدپذیر جهانی بین سال‌های 2019 تا 2024، 50 درصد افزایش خواهد یافت که عمدتاً توسط انرژی خورشیدی هدایت می‌شود. این افزایش 1200 گیگاواتی، معادل کل ظرفیت برق نصب شده ایالات متحده است. گزارش دیگری از آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که ظرفیت جهانی باد فراساحلی - که پتانسیل تولید بیش از 18 برابر تقاضای برق فعلی کل جهان را دارد - تا سال 2040 به 15 برابر اندازه فعلی خود خواهد رسید. هزینه‌های انرژی تجدیدپذیر نیز به‌طور چشمگیری کاهش یافته است. از سال 2015، هزینه انرژی خورشیدی 33 درصد، باد خشکی 22 درصد، باد فراساحلی 40 درصد و ذخیره باتری 49 درصد کاهش یافته است.
بهره وری انرژی هنر بدست آوردن عملکرد یکسان یا بهتر با استفاده از انرژی کمتر است و یکی از قدرتمندترین سلاح ها برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی جهانی، تقویت اقتصاد و اطمینان از ایمن بودن هوا برای تنفس است. به لطف بهره وری انرژی، مصرف سالانه انرژی ایالات متحده در حال حاضر تقریباً مشابه 15 سال پیش است. انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری‌های بهره‌وری در حال رشد هستند، اما حمایت از تحقیق و توسعه برای ادامه نوآوری حیاتی است. مک‌کینزی می‌گوید: «ما باید از انتقال اقتصادی‌تر و عادلانه‌تر به دور از انرژی هسته‌ای و سوخت‌های فسیلی اطمینان حاصل کنیم، تا بتوانیم به سمت بخش انرژی پاک‌تر و آینده آب و هوایی امن‌تر حرکت کنیم.»
راکتورهای هسته ای و نیروگاه ها دارای ویژگی های ایمنی و امنیتی پیچیده ای هستند
یک واکنش هسته ای کنترل نشده در یک راکتور هسته ای می تواند منجر به آلودگی گسترده هوا و آب شود. خطر وقوع این اتفاق در نیروگاه‌های هسته‌ای در ایالات متحده به دلیل وجود موانع و سیستم‌های ایمنی متنوع و اضافی در نیروگاه‌های هسته‌ای، آموزش و مهارت‌های اپراتورهای راکتور، فعالیت‌های آزمایشی و تعمیر و نگهداری، و الزامات نظارتی ناچیز است. با نظارت بر کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای ایالات متحده. منطقه وسیعی در اطراف یک نیروگاه هسته ای توسط تیم های امنیتی مسلح محدود و محافظت می شود. رآکتورهای ایالات متحده همچنین دارای کشتی های مهاری هستند که برای مقاومت در برابر حوادث شدید آب و هوایی و زلزله طراحی شده اند
راکتورهای انرژی هسته ای انتشار مستقیم دی اکسید کربن تولید نمی کنند
برخلاف نیروگاه های سوخت فسیلی، راکتورهای هسته ای در حین کار آلودگی هوا یا دی اکسید کربن تولید نمی کنند. با این حال، فرآیندهای استخراج و پالایش سنگ معدن اورانیوم و ساخت سوخت رآکتور همگی به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارند. نیروگاه های هسته ای همچنین دارای مقادیر زیادی فلز و بتن هستند که برای تولید آنها به انرژی زیادی نیاز است. اگر از سوخت‌های فسیلی برای استخراج و پالایش سنگ معدن اورانیوم استفاده شود، یا از سوخت‌های فسیلی در ساخت نیروگاه هسته‌ای استفاده شود، انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از سوزاندن این سوخت‌ها می‌تواند با برق تولید شده توسط نیروگاه‌های هسته‌ای مرتبط باشد.
انرژی هسته ای زباله های رادیواکتیو تولید می کند
یکی از نگرانی های اصلی زیست محیطی مرتبط با انرژی هسته ای، ایجاد ضایعات رادیواکتیو مانند باطله های آسیاب اورانیوم، سوخت مصرف شده راکتور، و سایر زباله های رادیواکتیو است. این مواد می توانند برای هزاران سال رادیواکتیو و خطرناک برای سلامت انسان باقی بمانند. پسماندهای رادیواکتیو تابع مقررات خاصی هستند که به منظور حفاظت از سلامت انسان و محیط زیست، مدیریت، حمل و نقل، ذخیره سازی و دفع آنها را کنترل می کند. کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای ایالات متحده (NRC) عملکرد نیروگاه های هسته ای را تنظیم می کند. رادیواکتیویته زباله های هسته ای در طول زمان از طریق فرآیندی به نام واپاشی رادیواکتیو کاهش می یابد. مدت زمانی که طول می کشد تا رادیواکتیویته مواد رادیواکتیو به نصف سطح اولیه خود کاهش یابد، نیمه عمر رادیواکتیو نامیده می شود. زباله های رادیواکتیو با نیمه عمر کوتاه اغلب به طور موقت قبل از دفع ذخیره می شوند تا دوزهای تشعشع بالقوه برای کارگرانی که زباله ها را حمل و نقل می کنند کاهش دهند. این سیستم ذخیره سازی همچنین سطوح تشعشعات را در مکان های دفع کاهش می دهد.
از نظر حجمی، بیشتر ضایعات مربوط به صنعت انرژی هسته ای دارای سطح نسبتاً پایینی از رادیواکتیویته هستند. باطله آسیاب اورانیوم حاوی عنصر رادیواکتیو رادیوم است که برای تولید گاز رادیواکتیو رادون تجزیه می شود. اکثر باطله های آسیاب اورانیوم در نزدیکی کارخانه فرآوری یا آسیاب، جایی که از آنجا می آیند، قرار می گیرند. باطله آسیاب اورانیوم با یک مانع آب بندی از موادی مانند خاک رس پوشانده می شود تا از خروج رادون به جو جلوگیری کند. سد آب بندی توسط لایه ای از خاک، سنگ یا سایر مواد پوشیده شده است تا از فرسایش سد آب بندی جلوگیری شود.
ذخیره سوخت مصرف شده راکتور و از کار انداختن رآکتور
مجموعه‌های سوخت مصرف‌شده راکتور بسیار رادیواکتیو هستند و در ابتدا باید در حوضچه‌های آب که به طور مخصوص طراحی شده‌اند ذخیره شوند. آب سوخت را خنک می کند و به عنوان یک سپر تشعشع عمل می کند. مجموعه‌های سوخت مصرف‌شده راکتور را می‌توان در ظروف ذخیره‌سازی خشک مخصوص طراحی شده نیز ذخیره کرد. تعداد فزاینده ای از اپراتورهای راکتور اکنون سوخت مصرف شده قدیمی خود را در انبارهای خشک با استفاده از ظروف بتنی یا فولادی مخصوص فضای باز با خنک کننده هوا ذخیره می کنند. ایالات متحده در حال حاضر یک مرکز دفع دائمی زباله های هسته ای سطح بالا ندارد.
تاثیر اصلی زیست محیطی انرژی هسته ای مربوط به ساخت نیروگاه، تهیه سوخت و بار حرارتی آب خنک کننده تخلیه شده به دریا در طول عملیات است. از میان این سه مورد، مهم ترین نگرانی زیست محیطی، بار حرارتی دریا ناشی از خنک کننده آب است.به طور کلی، انرژی هسته ای روشی موثر برای تولید برق با حداقل تأثیر بر محیط زیست است و یکی از مزایای نیروگاه های هسته ای این است که می توانند برق زیادی و به طور پیوسته در شبانه روز تولید کنند. هنگام بررسی کل چرخه عمر تولید، تأثیر آب و هوای انرژی هسته ای مشابه با انرژی بادی، خورشیدی یا آبی است.
تأثیرات زیست محیطی انرژی هسته ای مانند نیروگاه های آبی، پیچیده تر از سایر منابع انرژی پاک یا تجدید پذیر است. این بیشتر به موضوع زباله های رادیواکتیو می رسد که یک مشکل منحصر به فرد برای تولید انرژی هسته ای است. هنگامی که نیروگاه های هسته ای به درستی مدیریت شوند، نسبت به سایر گزینه های تولید انرژی سنتی می توانند سازگارتر با محیط زیست باشند.
انرژی هسته ای یک منبع پاک و (نوعا) تجدید پذیر است
اگرچه انرژی هسته ای از نظر فنی قابل تجدید نیست (به دلیل مقدار محدود اورانیوم موجود در زمین)، اما هنوز به طور گسترده در دسترس است. ساخت نیروگاه‌های جدید انرژی هسته‌ای و استخراج سوخت اورانیوم اثرات زیست‌محیطی خاص خود را دارد.
انتشار گازهای گلخانه ای نیروگاه های هسته ای در مقایسه با سوخت های فسیلی
یکی از راه‌های مقایسه اثرات زیست‌محیطی فن‌آوری‌های مختلف تولید برق، تجزیه و تحلیل انتشار گازهای گلخانه‌ای در چرخه زندگی آنها است. هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوا یا IPCC گزارشی را در سال 2014 منتشر کرد که در آن کاهش تغییرات آب و هوا را پوشش می داد. بر اساس این گزارش، نیروگاه‌های هسته‌ای دارای انتشاری 90 درصد کمتر از زغال‌سنگ و 80 درصد کمتر از گاز است. در واقع، طبق همین گزارش، انرژی هسته‌ای مشابه منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، باد، و زمین گرمایی است.
پیامدهای زیست محیطی انرژی هسته ای:
همانطور که گفته شد مهم ترین مسئله زیست محیطی در مورد انرژی هسته ای زباله هایی است که تولید می کند. انواع مختلفی از مواد رادیواکتیو در طول چرخه حیات یک نیروگاه هسته‌ای تولید می‌شود که مهم‌ترین آنها باطله‌های آسیاب اورانیوم و سوخت مورد استفاده در راکتور است. اگر این موارد به دقت مورد استفاده قرار نگیرند و دفع نشوند، عواقب زیادی برای سلامت انسان و محیط به همراه خواهند داشت. انرژی هسته ای لزوما یک منبع انرژی پاک نیست. اثرات انرژی هسته ای بر محیط زیست نگرانی های جدی ای را ایجاد می کند که باید مورد توجه قرار گیرد، به ویژه قبل از تصمیم گیری برای ساخت نیروگاه های هسته ای اضافی. انرژی هسته ای گازهای گلخانه ای آزاد نمی کند، بنابراین به تغییرات آب و هوایی جهانی منجر نمی شود. با این حال، مدیریت زباله های هسته ای دشوار است و حوادث - و تهدید تروریسم - نگرانی های جدی هستند. انرژی هسته ای را منبع پاک انرژی می نامند زیرا نیروگاه ها دی اکسید کربن آزاد نمی کنند. در حالی که این درست است، فریب هم هست. نیروگاه های هسته ای ممکن است در حین کار دی اکسید کربن منتشر نکنند، اما مقادیر زیادی دی اکسید کربن در فعالیت های مربوط به ساخت و راه اندازی نیروگاه ها منتشر می شود. نیروگاه های هسته ای از اورانیوم به عنوان سوخت استفاده می کنند. فرآیند استخراج اورانیوم مقادیر زیادی دی اکسید کربن را در محیط آزاد می کند. هنگام ساخت نیروگاه های هسته ای جدید، دی اکسید کربن نیز در محیط آزاد می شود. در نهایت، حمل و نقل زباله های رادیواکتیو نیز باعث انتشار دی اکسید کربن می شود. علاوه بر آن نیروگاه های هسته ای به طور مداوم سطوح کمی از تشعشعات را در محیط منتشر می کنند. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض تشعشعات سطح پایین به DNA آسیب می رساند. میزان آسیبی که سطوح کم تشعشع به حیات وحش، گیاهان و لایه اوزون وارد می کند به طور کامل شناخته نشده است. تحقیقات بیشتری برای تعیین میزان تأثیرات ناشی از سطوح کم تشعشع در محیط در حال انجام است. زباله های نیروگاه های هسته ای می توانند برای صدها هزار سال فعال باقی بمانند. دفن زباله های رادیواکتیو چندین مشکل دارد. زباله ها با کامیون های بزرگ حمل می شوند. در صورت وقوع حادثه، زباله های رادیواکتیو ممکن است نشت کنند. هیچ راه حل فعلی برای مقابله با موضوع زباله های رادیواکتیو وجود ندارد. برخی از دانشمندان احساس می‌کنند که ایده ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای بیشتر و نگرانی در مورد مقابله با زباله‌ها بعداً می‌تواند پیامدهای خطرناکی داشته باشد. سیستم های خنک کننده برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد نیروگاه های هسته ای استفاده می شود. دو مشکل اصلی زیست محیطی مرتبط با سیستم های خنک کننده نیروگاه های هسته ای وجود دارد. ابتدا سیستم خنک کننده آب را از یک منبع اقیانوس یا رودخانه می کشد. ماهی ها به طور ناخواسته در ورودی سیستم خنک کننده گرفته شده و کشته می شوند. دوم، پس از استفاده از آب برای خنک کردن نیروگاه، به اقیانوس یا رودخانه بازگردانده می شود. آبی که برگردانده می شود تقریباً 25 درجه گرمتر از آب اولیه است. آب گرمتر برخی از گونه های ماهی و زندگی گیاهی را از بین می برد.
نتیجه
هیچ اختلاف نظری وجود ندارد که منابع پاک انرژی برای محیط زیست حیاتی هستند. اختلاف نظر در این است که انرژی پاک باید در چه شکلی باشد. حامیان انرژی هسته ای استدلال می کنند که این یک منبع انرژی کارآمد است که به راحتی قابل اجراست. مخالفان انرژی هسته ای پیشنهاد استفاده از روش های ترکیبی انرژی خورشیدی، باد و زمین گرمایی را دارند. انرژی خورشیدی، باد و زمین گرمایی هنوز دارای مشکلات زیست محیطی هستند، اما مشکلاتی دارند که به بزرگی نیروگاه های هسته ای یا نیروگاه های زغال سنگ نیستند.
منابع:
https://www.energysage.com/about-clean-energy/nuclear-energy/environmental-impacts-nuclear-energy/
