كاربرد صلح آميز علوم و فنون هسته اى در جمهورى اسلامى ايران

علوم و فنون هسته‏اى جزء فن آوريهاى پيشرفته و برتر در عصر كنونى مى‏باشد. امروز تأثير اين علوم در گسترش دانش بشرى، تسلط بر طبيعت، تأمين رفاه و پيشرفت زندگى بشر غير قابل ترديد بوده و به درستى مى‏توان آن را از عناصر و محورهاى اصلى توسعه پايدار و از عوامل مهم اقتدار يك كشور به شمار آورد. در واقع در طول نيم قرن گذشته در نتيجه تلاش پيگير پژوهشگران، اين فن آورى نقش مهمى در رشد صنعت، كشاورزى و پزشكى ايفاء نموده است. استفاده از راديوايزوتوپها در تشخيص و درمان بيماريها، بكارگيرى فن آورى هسته‏اى در توليد برق و توليد مواد با خواص ويژه و همچنين توليد گونه‏هاى مقاوم محصولات كشاورزى نسبت به آفات و كم‏آبى تنها شمارى از استفاده‏هاى گوناگون اين علوم در پزشكى، صنعت و كشاورزى است. جمهورى اسلامى ايران مصمم است كه با توجه به تأثير شگرف علوم و فنون هسته‏اى در مؤلفه‏هاى علمى، اقتصادى و اجتماعى به طور كلى توسعه پايدار، راه خود را در مسير پرپيچ و خم استفاده صلح‏آميز از اين فن آورى باز نمايد.
چرخه سوخت هسته‏اى‏
اورانيوم متداولترين سوخت براى راكتورهاى هسته است. اورانيوم به طور طبيعى به شكل مخلوطى از اكسيدهاى مختلف است كه به طور وسيعى در پوسته زمين به صورتهاى پراكنده يافت مى‏شود.
براى استفاده از اورانيوم به عنوان سوخت، ابتدا بايد آن را از سنگهاى معدنى استخراج و جداسازى نمود(مرحله فرآورى سنگ معدن اورانيوم) سپس با تبديل و غنى سازى، آنرا آماده براى تهيه سوخت كرد(مرحله تبديل و غنى سازى اورانيوم) پس از آن با روشهاى شيميايى و فيزيكى مختلف به توليد سوخت هسته‏اى مناسب مبادرت نمود(مرحله توليد سوخت هسته‏اى) و نهايتاً پس از استفاده سوخت در راكتور اتمى به بازفرآورى سوخت مصرف شده اقدام مى‏شود. به مجموعه اين فرايندها، چرخه سوخت هسته‏اى گفته مى‏شود. مراحل مختلف چرخه سوخت هسته‏اى عبارتند از:
1- فرآورى سنگ معدن اورانيوم‏
2- تبديل و غنى سازى اورانيوم‏
3- توليد سوخت هسته‏اى‏
4- بازفرآورى‏
كاربرد علوم هسته‏اى در پزشكى و صنعت و كشاورزى‏
عليرغم پيشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته‏اى در طول نيم قرن گذشته، هنوز اين تكنولوژى در اذهان عمومى ناشناخته مانده است. وقتى صحبت از انرژى اتمى به ميان مى‏آيد، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمى و يا راكتورهاى اتمى براى توليد برق را در ذهن خود مجسم مى‏كنند و كمتر كسى را مى‏توان يافت كه بداند چگونه جنبه‏هاى ديگرى از علوم هسته‏اى در طول نيم قرن گذشته زندگى روزمره او را دچار تحوّل نموده است. اما حقيقت در اين است كه امروزه از راديوايزوتوپها و پرتوهاى ناشى از فرايندهاى هسته‏اى جهت بهبود محصولات غذايى، نگهدارى مواد غذايى، تعيين منابع آبهاى زيرزمينى، استريليزه كردن منابع و توليدات پزشكى، آناليز هورمونها، كنترل فرايندهاى صنعتى، و بررسى آلودگى محيط زيست استفاده فراوانى به عمل مى‏آيد.
توليد گونه‏هايى از محصولات غذايى داراى حاصلخيزى بيشتر، توليد گونه‏هاى مقاوم نسبت به آفات و كم آبى، استفاده مؤثرتر از منابع آبى و جمع آورى آنها، نابودى آفات، جلوگيرى از فساد محصولات در هنگام نگهدارى از مهمترين موارد استفاده از علوم و تكنولوژى هسته‏اى در كشاورزى است. كاربرد روشهاى هسته‏اى در علوم پزشكى نسبت به ساير بخشها معروفتر و عمومى‏تر است. بيش از 100 سال است كه دانشمندان با خواص اشعه ايكس آشنا شده‏اند و از آن براى تشخيص پزشكى استفاده مى‏كنند. تصويربردارى، تشخيص،پيش بينى و درمان برخى بيماريها در نتيجه استفاده از پرتودهى و راديوايزوتوپها حاصل مى‏گردد. بطور مثال 131I- براى تشخيص محل و مكان تومورهاى مغزى مورد استفاده قرار مى‏گيرد و يا از آن براى تعيين فعاليت غده تيروئيد و كبد استفاده مى‏شود.51 – Cr براى تحقيقات خون‏شناسى، 75 – Seبراى بررسى لوزالمعده، 57-Co براى تشخيص كم خونى، 14- Cبراى تحقيقات بيولوژيكى و داروسازى، 137-Cs جهت درمان غدد سرطانى، 67-Cu براى از بين بردن غدد سرطانى از رايج‏ترين راديوداروها در امر پزشكى مى‏باشند. استفاده از پرتو گاما توليد شده از 60- Coاز مؤثرترين و مقرون به صرفه‏ترين روشها در زمينه سترون نمودن وسايل، ابزار آلات و توليدات پزشكى است.
طى نيم قرن گذشته، تكنولوژى هسته‏اى كاربردهاى گسترده‏اى در صنعت نيز يافته است. تسهيل عمليات اكتشاف و استخراج معادن زيرزمينى نفت و گاز، تشخيص محل نشت سيالات در لوله‏ها و مخازن، تعيين ميزان خوردگى فلزات، اندازه‏گيرى دقيق قطرسنجى، ضخامت سنجى و سطح سنجى، تعيين فرسودگى غشاء داخلى كوره‏هاى صنعتى، استفاده از اثرات متقابل پرتوها با مواد جهت بهينه سازى عملكرد آنها در صنعت و… تماماً از مهمترين استفاده‏هاى صنعت از علوم و فنون هسته‏اى است. در اين زمينه بطور مثال 241-Am جهت تعيين محل حفارى چاههاى نفت، 109-Cd جهت آزمايش عيار فلزات، 14- Cبراى تحقيقات باستان‏شناسى، 85-Kr جهت اندازه‏گيرى ضخامت صفحات و الياف بكار مى‏روند.
فن‏آورى هسته‏اى در ايران‏
در حال حاضر جمهورى اسلامى ايران برنامه، كلان هسته‏اى خود را عمدتاً در سه زمينه متمركز نموده كه مناسب است جداگانه به هر يك از آنها بطور خلاصه پرداخته شود.
1) راكتورهاى هسته‏اى‏
الف) توليد الكتريسيته توسط نيروگاههاى هسته‏اى‏
از مهمترين منابع استفاده صلح‏آميز از انرژى اتمى، ساخت راكتورهاى هسته‏اى جهت توليد برق مى‏باشد. راكتور هسته‏اى وسيله‏اى است كه در آن فرايند شكاف هسته‏اى به صورت كنترل شده انجام مى‏گيرد. در طى اين فرايند انرژى زيادى آزاد مى‏گردد. هم اكنون در سراسر جهان، راكتورهاى متعددى در حال كار وجود دارند كه بسيارى از آنها براى توليد قدرت و به منظور تبديل آن به انرژى الكتريكى، پاره‏اى براى راندن كشتيها و زيردريائيها، برخى براى توليد راديوايزوتوپها و تحقيقات علمى و گونه‏هايى نيز براى مقاصد آزمايشى و آموزشى مورد استفاده قرار مى‏گيرند. در حال حاضر بيش از 430 نيروگاه اتمى در جهان در حال كار مى‏باشند كه نزديك به 16 درصد برق جهان را توليد مى‏كنند.
از مهمترين برنامه‏هاى كلان جمهورى اسلامى ايران در توسعه هسته‏اى، توليد برق هسته‏اى مى‏باشد. طى سه دهه گذشته با توجه به روند روبه رشد توسعه اجتماعى و اقتصادى در ايران، استراتژى بهره بردارى از منابع فسيلى متأثر از دو عامل محدود كننده گشته است. از يك طرف ارتقاء سطح زندگى و برنامه‏هاى بهبود شاخص‏هاى اقتصادى نيازمند تأمين روند تقاضاى صعودى انرژى در كليه بخش‏هاى خانگى و صنعتى داخلى مى‏باشد و از طرفى ديگر، اقتصاد ملى وابسته به درآمدهاى نفتى است كه رهايى از اين دو عامل متضاد، مستلزم ايجاد يك استراتژى درازمدت و تجديدنظر در روند استفاده بى رويه از منابع فسيلى در كشور شده است.
جمهورى اسلامى ايران با توجه به ملاحظات مختلف از جمله محدود بودن منابع فسيلى، ارزش افزوده بيشتر استفاده از اين منابع در صنايع تبديلى مثل پتروشيمى و معضلات زيست محيطى ناشى از استفاده از آنها، نمى‏تواند صرفاً به خاطر داشتن منابع عظيم نفت و گاز تنها متكى به تأمين انرژى خود از ميان سوختهاى فسيلى باشد. لذا جمهورى اسلامى ايران براى تأمين انرژى خود مى‏بايست از انواع ديگر انرژى خصوصاً انرژى هسته‏اى استفاده نمايد.
به منظور تعيين سهم بهينه انواع نيروگاهها براى تأمين انرژى الكتريكى مورد نياز كشور طى 20 سال آينده، نتايج استفاده از مدل برنامه ريزى WASP كه معروفترين و كاربردى‏ترين مدل بهينه سازى سيستم عرضه انرژى الكتريكى است نشان مى‏دهد كه تا سال 2025 جمهورى اسلامى ايران موظف است بر اساس رشد مؤلفه‏هاى اقتصادى كشور، ساخت 20000 مگاوات برق هسته‏اى را به عنوان برنامه اصلى توسعه نيروگاههاى هسته‏اى كشور در دستور كار خود قرار دهد.
ب) راكتورهاى تحقيقاتى
اولين راكتور تحقيقاتى هسته‏اى كه در ايران مورد بهره بردارى قرار گرفت، راكتورى از نوع آب سبك استخرى با قدرت حرارتى 6 مگاوات بود كه شروع ساخت آن سال 1960 و تاريخ اولين بهره بردارى آن سال 1967 تحت مديريت دانشگاه تهران صورت پذيرفته است. در حال حاضر سه نوع راكتور تحقيقاتى با مشخصات زير در ايران در حال بهره‏بردارى است:
راكتور تحقيقاتى تهران (TRR) نوع آب سبك با قدرت 5 مگاوات.
راكتور تحقيقاتى مينياتورى (MNSR)، نوع آب سبك با قدرت KW 30 كيلو وات.
راكتورصفر قدرت آب سنگين (HWZPR)، نوع آب سنگين با قدرت 100 وات.
راكتور تحقيقاتى پنج مگاواتى مستقر در مركز تحقيقات هسته‏اى تهران، علاوه بر كاربردهاى فوق الذكر جهت توليد برخى از راديوايزوتوپهاى مورد نياز كشور در پزشكى، صنعت و كشاورزى نيز مورد استفاده قرار گرفته است. با افزايش طول عمر اين راكتور(37 سال تاكنون) و قديمى و مستعمل شدن تجهيزات و سيستمهاى مختلف آن، همانند ساير راكتورهاى مشابه در جهان، مى‏بايست به فكر جايگزينى براى آن بود.
از طرف ديگر نيازمنديهاى روز افزون كشور به راديوداروهاى مختلف جهت مصارف تشخيص و درمان پزشكى و راديوايزوتوپهاى گوناگون براى كاربردهاى صنعتى و تحقيقاتى و محدوديتهاى مختلفى كه كشور حتى در ارتباط با تهيه و تأمين اين قبيل از راديوايزوتوپها از منابع خارج از كشور روبرو بوده است. مسؤولين كشور را مصمم به احداث يك راكتور تحقيقاتى جديد به منظور جايگزينى اين راكتور قديمى نمود. راكتور تحقيقاتى جديد از نوع آب سنگين و با قدرت 40 مگاوات بوده و موسوم به (JR04) مى‏باشد. طراحى پايه اين پروژه در سال 2002 كامل شده است و بلافاصله طراحى تفصيلى شروع گرديد. عمليات اجرايى و تداركات پروژه از سال 2004 آغاز گرديده و عمليات خاكبردارى ساختمان راكتور، ساختمان جانبى، ساختمان كنترل و ساختمانهاى سرويس دهى تاكنون تكميل شده است و پيش بينى مى‏شود كارهاى ساختمانى ساختمان راكتور در آينده نزديك تكميل شود.
2) سوخت هسته‏اى‏
برنامه كلان ديگر در توسعه هسته‏اى ايران، خودكفائى در زمينه توليد سوخته هسته‏اى است. تصميم به ساخت انواع نيروگاههاى اتمى كه تماماً تحت نظارت آژانس انجام خواهد شد جمهورى اسلامى ايران را ملزم مى‏سازد كه در زمينه توليد انواع سوخت هسته‏اى فعاليت نمايد. روشن است كه براى توليد سوخت هسته‏اى مى‏بايست مراحل فرآورى سنگ معدن اورانيوم، تبديل اورانيوم و غنى سازى اجرا گردد. پروژه ساغند يزد نمايش عينى فعاليت ايران در زمينه استحصال اورانيوم از منابع طبيعى است. تأسيسات موجود در اين كارخانه، اورانيوم را از عمق 350 مترى استخراج كرده و سپس در منطقه بندرعباس و يا اردكان يزد(در حال ساخت) پس از اعمال فرايندهاى مختلف شيميايى و فيزيكى به كيك زرد تبديل مى‏كند. آنچه در اصفهان تحت عنوان پروژه (UCF) انجام مى‏گردد. تبديل كيك زرد به هگزارفلوريد اورانيوم (UF6)، اورانيوم فلزى و اكسيد اورانيوم است. خوراك اصلى كارخانه غنى سازى در نطنز مى‏باشد. لذا آنچه در نطنز در حال انجام است تكميل واحد غنى سازى اورانيوم براى توليد سوخت هسته‏اى نيروگاههايى است كه از اورانيوم با غناى كم (LEU) حدوداً تا 5 درصد U-532 استفاده مى‏كنند. اكسيد اورانيوم نيز تركيب اصلى سوخت هسته‏اى نيروگاهها و راكتورهاى اتمى مى‏باشد. براى توليد غلاف سوخت، كارخانه ZPP در اصفهان ساخته شده است.
3) توسعه هسته‏اى ايران در پزشكى، صنعت و كشاورزى‏
جمهورى اسلامى ايران برنامه گسترده‏اى در خصوص توسعه هسته‏اى در موارد فوق دارد. در اين زمينه، سازمان اترژى اتمى ايران با ايجاد مراكز و آزمايشگاههاى مختلف تحقيقاتى، توليدى و خدماتى در اين امر اهتمام كامل ورزيده است.
مراكز زير از جمله مهمترين تأسيسات هسته‏اى سازمان جهت اجرايى نمودن توسعه هسته‏اى مى‏باشد.
1- مركز تحقيقات هسته‏اى‏
2- مركز تحقيقات گداخت هسته‏اى‏
3- مركز تابش گاما
4- مركز تحقيقات پزشكى و كشاورزى هسته‏اى‏
5 – مركز پرتو فرآيند
6- مركز علمى و صنعتى بناب‏
7- مركز تحقيقات ليزر
بخشى از مهمترين فعاليت‏هاى مراكز فوق عبارتند از:
1- توليد راديوايزوتوپهايى مثل: 192-Ir، 60-CO،137-Cs
2- توليد راديوداروهايى مثل: ژنراتور 99-Mo /m99-Tc، 131-I، 32-P، 67-Ga
3- توليد انواع كيتهاى راديودارويى‏
4- توليد گندم موتانت و غير موتانت، جو موتانت و غير موتانت و پنبه موتانت‏
5 – توليد سيستم شمارش هسته‏اى با آشكار ساز گايگر
6- توليد مولد پالس هسته‏اى‏
7- توليد دزيمتر جيبى و دزيمتر ديجيتال دستى‏
8 – استريلزاسيون محصولات بهداشتى‏
9- توليد انواع ليزرها
موارد فوق تنها نمونه‏هاى اندكى از فعاليتهاى سازمان انرژى اتمى در خصوص توسعه هسته‏اى در پزشكى، صنعت و كشاورزى است. در حال حاضر صدها پروژه تحقيقاتى، كاربردى و توليدى در مراكز مختلف سازمان در حال انجام است كه نشانگر عزم و برنامه‏ريزى جمهورى اسلامى ايران در توسعه علوم و فن آورى هسته‏اى مى‏باشد.
كليه فعاليتهاى انرژى هسته‏اى ايران از زمان پيوستن به معاهده NPT در 1970 و امضاء موافقتنامه پادمان جامع (INFCIRC/412) زير پوشش نظارتى آژانس بين المللى انرژى اتمى(IAEA) بوده است.