[Zohreh Gholami]

اثرات زیست محیطی تولید الکتریسیته مبتنی بر انرژی هسته ای
(بخش اول)

هزینه های اضافی تولید الکتریسیته و دیگر کاربردهای انرژی هسته ای به صورت هزینه هایی تعریف می شوند که در ارتباط با سلامت و محیط زیست بوده و قابل سنجش هستند. اما هزینه های الکتریسیته پرداختی توسط مصزف کنندگان در سطح کل جامعه، با این تعریف منطبق نیست. در حالیکه به طور اصولی هزینه های مذکور باید، به ویژه اثرات آلودگی هوا بر سلامت انسان، محصولات کشاورزی، ساختمان ها، بیماری های شغلی و حوادث را نیز در بر گیرند. این تعریف مواردی مانند اثرات یاد شده بر روی اکوسیستم ها و بر روی گرمای زمین را نیز شامل می شود، ولی عمیقا محقق نمی گردد. این مقاله نگاهی مختصر به اثرات زیست محیطی تولید الکتریسیته مبتنی بر انرژی هسته ای دارد که می تواند از منظر بهینه سازی تولید برق برای استفاده در شبکه های بزرگ مورد توجه باشد.

اثرات محیطی
تولید برق از هر نوع انرژی اولیه، دارای اثرات محیطی ویژه ای می باشند. یک ارزیابی متعادل از انرژی هسته ای شامل مقایسه اثرات محیطی آن با اثرات محیطی تولید الکتریسیته توسط زغال سنگ است.  در یک معدن اورانیوم، دستور العمل های استاندارد بهره برداری اطمینان می دهد که هیچگونه آلودگی قابل توجه در هوا یا آب وجود ندارد و یا به وجود نمی آید. امروزه، اثرات محیط زیست ناشی از استخراج معادن زغال سنگ ناچیزند، مگر در مقادیر و ابعاد وسیع که احتیاج به احیای محیط پیرامون فعالیت ها داشته باشد و در محل ها و مناطق خاصی، پساب ها و زهکشی اسیدی ناشی از عملیات اخیر، یک مشکل جدی تلقی می شود. روزانه مقادیر قابل توجهی مواد رادیو اکتیویته از نیروگاه های زغال سنگی و نیز هسته ای به جو زمین وارد می شود.

ممکن است در مورد زغال سنگ کمی عجیب و دور از ذهن باشید اما سوزاندن زغال سنگ، مقادیر کمی اورانیوم، رادیوم و توریم که در زغال سنگ موجودند را رها می کند و این رهاسازی حین عملیات احتراق سبب رادیواکتیویته شدن خاکستر حاصل می گردد.

 
نیروگاه های هسته ای و مراکز باز فرآوری سوخت های هسته ای نیز مقدار کمی گاز رادیواکتیو آزاد می کنند، برای مثال کریپتون 85 و زنون 133 و نیز ممکن است مقدار کمی از ید 131 (که به کمک تجهیزات پیشرفته آشکار سازی در محیط قابل تشخیص می باشد) آزاد سازند. برای کاهش انتشار خاکستر ناشی از نیزوگاه های زغال سنگی و همینطور رادیو نوکلوییدهای حاصل از نیروگاه های هسته ای و نیز سایر نیروگاه ها گام هایی برداشته شده است. در حال حاضر هیچکدام از این فعالیت ها مشکل زیست محیطی قابل توجهی را به وجود نیاورده اند.

پسمان های هسته ای جامد حاصل از نیروگاه های هسته ای که شدیدا رادیواکتیو هستند، را ممکن است به مدت 40 تا 50 سال نگهداری کنند تا اکتیویته آنها به کمتر از یک در صد میزان اولیه کاهش یابد. معذالک برای رهایی از آنها، حتی همین پسمان های قدیمی را ممکن است دور از جو زمین نگهداری کرد. پسمان های با سطح اکتیویته متوسط در مخازن زیر زمینی قرار داده می شوند. پسمان های با اکتیویته کم نیز به طور سنتی دفن می شوند. خاکستر رادیواکتیو حاصل از نیروگاه های زغال سنگی در گذشته اثرات قابل توجهی بر طبیعت داشتند، زیرا با آنها به عنوان مشکل برخورد نشده بود. گرمای اتلافی تولید شده بر اثر عدم کارایی ذاتی تبدیل انرژی، برای تولید الکتریسیته در نیروگاه هایی که سوخت آنها زغال سنگ یا اورانیوم باشد، کمابیش یکسان است.

کارایی گرمایی نیروگاه های زغال سنگی بین 20 درصد تا 40 درصد متغیر است. انواع جدیدتر آنها کارایی بالای 32 درصد را ارایه می دهند. نیروگاه های هسته ای دارای کارایی بین 29 درصد تا 38 درصد هستند.


امروزه نوع رایج راکتورهای آب سبک کارایی حدود 34 درصد دارند. بنابراین از نظر میزان اتلاف حرارتی هیچ کدام از سوخت ها ترجیحی به یکدیگر ندارند، مستقل از اینکه خنک سازی در یک نیروگاه از طریق آب یک رودخانه یا برج های خنک کننده، با استفاده از هوا انجام شود. در هر صورت این گرما همیشه لازم نیست که تلف شده باشد.

در نقاط  دارای آب و هوای خنک تر، این گرما به میزان زیادی قابلیت مصرف جهت استفاده های منطقه ای و کشاورزی پیدا می کند، و این به سهم خود سبب کاهش حجم بخار می گردد که مه های محلی ناشی از آزاد شدن گرما در محیط به وجود می آیند. در تولید برق با استفاده از نیروگاه های زغال سنگی یا نفتی مسئله زیست محیطی مهم، تولید CO2 و SO2 است.  وقتی که زغال سنگ با 5/2 درصد گوگرد برای تولید برق استفاده می شود به ازای هر نفر در یک سال به میزان 9 تن CO2 و میزان 120 کیلوگرم SO2 تولید گردد.

گاز CO2 و یا حتی SO2 از دیگر سوختهای فسیلی مانند نفت و گاز نیز بوجود می آید. دی اکسید گوگرد چنانچه به مقدار زیاد در جو زمین آزاد شود، سبب باران های اسیدی می گردد. در نیم کره شمالی سالانه میلیون ها تن SO2 بر اثر تولید برق آزاد می شود، هرچند که این آلودگی اخیرا به میزان زیادی کمتر شده است.

باران های اسیدی با PH برابر 4 یا کمتر از تبعات مستقیم رهاسازی این گازهای آلاینده در هواست. این باران های اسیدی در شمال شرقی آمریکا و کشورهای اسکاندیناوی تغییرات زیست شناختی، اکولوژیکی و ضررهای اقتصادی را موجب شده است. در بریتانیا و آمریکا ابتدا به منظور کاهش موارد یاد شده، بیشتر از نفت با گوگرد کمتر یا گاز طبیعی استفاده می شد. اما این راه برد، برخی مسائل کلی ناشی از هزینه حمل و نقل نفت و یا شبکه لوله کشی گاز به خانه ها و موسسات صنعتی را به همراه داشته است.

در یک نگاه کلی بررسی اثرات زیست محیطی تولید برق هسته ای و جلوگیری از تولید آلاینده های گازی معدنی یا رادیواکتیو می تواند گام موثری در رفع نگرانی های جامعه جهانی پیرامون استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای باشد.


الکتریسیته تولیدی با انرژی هسته ای تنها زمانی به کار بشر امروز می آید که تخریب های زیست محیطی این فرایند تولید و بازفرآوری مواد آن در کمترین سطح ممکن باشد.



دکتر مهدی داراب

جعبه متن

منبع: تبیان

[Zohreh Gholami]

اثرات زیست محیطی تولید الکتریسیته مبتنی بر انرژی هسته ای
(بخش دوم)

اثر گلخانه ای
این مفهوم اشاره می کند به اثر گاز های کمیاب خاصی که در جو زمین وجود دارند. اثر گلخانه ای باعث می شود که پرتو که پرتو های با طول موج بلند مانند امواج گرمایی ایجاد شده در سطح زمین، محصور شوند و نتوانند به بالای جو زمین برگردند. افزایش" گازهای گلخانه ای" به ویژه CO2، موجب گرم شدن هوا در بسیاری از نقاط زمین شده است. چنانچه این روند ادامه یابد سبب تغییرات زیادی در ساختار هوای بسیاری از مناطق می گردد. بیشتر اثر گلخانه ای مربوط به گاز دی اکسید کربن است. ما اکنون نمی دانیم که محیط زیست چه مقدار  CO2 می تواند جذب کند و اینکه چه مقدار CO2 می تواند در جهان در حال تعادل باقی بماند. به هر حال دانشمندان، علاقه فراوانی به کند کردن جهانی میزان انباشته شدن گاز  CO2 در جو زمین دارند. این گاز در اثر سوختن سوخت های فسیلی در موتور اتوموبیل ها، کوره های صنعتی و خانگی و نیروگاه های تولید برق به مقدار زیادی تولید می شود. از بین رفتن فزآینده جنگل ها نیز به نوبه ی خود سهم عمده ای را در ایجاد اثر گلخانه ای دارد، زیرا این امر باعث کاهش عمل فتوسنتز می گردد.

در اوایل سال 1356ه ش(1977م) گزارشی از فرهنگستان علوم آمریکا چنین نتیجه گیری می کرد که " عامل اصلی محدود کننده در تولید انرژی از سوخت های فسیلی در قرن های بعدی ممکن است به علت تاثیرات اقلیمی آزاد سازی گاز دی اکسید کربن باشد."

امروزه این امر کاملا مشهود است. تغییر دمای کره زمین در رابطه با افزایش CO2 یک عامل مهم برای مقایسه زغال سنگ و انرژی هسته ای برای تولید برق است. افزایش میزان CO2 ناشی از سوختن سوخت های فسیلی حدود 25میلیارد تن در سال است. حدود 38 درصد این مقدار از زغال سنگ و 43 درصد آن از نفت به وجود می آید. هر نیروگاه برق با 1000MWe که با سوخت زغال سنگ کار می کند، حدود 7 میلیون تن CO2 در سال آزاد می کند. اگر زغال سنگ غیر مرغوب استفاده شود، این مقدار بیشتر می شود. در حالی که چنانچه از اورانیم استفاده شود این امر هرگز اتفاق نمی افتد. در ازاء مصرف هر 22 تن اورانیوم(26 تنU3O8) در یک راکتور آب سبک نسبت به زغال سنگ حدود یک میلیون تن CO2 کمتر تولید می شود.

امروزه توافق هایی وجود دارد که بر اساس آنها استراتژی و راهبردهایی در خدمت گرفته شوند که از انباشتگی CO2 کاسته شود. استفاده گسترده از اورانیوم به عنوان سوخت، یکی از این راهبردها است.



تابش و اثرات سلامتی
در اینجا تاکید بر روی مقایسه یک نیروگاه هسته ای با نیروگاه با سوخت زغال سنگ برای تولید برق است.
 

معمولاً خطرات مربوط به سلامت شغلی با توجه به نرخ مرگ و میر ناشی از حوادث سنجیده می شود. اما امروزه در بکار گیری این روش به ویژه در ارتباط با انرژی هسته ای و اثرات تاخیری تابش های هسته ای و همینطور سرطان زایی مواد رادیو اکتیو بیشتری وجود دارد. بیشتر آمار های مربوط به حوادث شغلی، به عملکرد راکتورهای هسته ای امریکا و انگلیس در چهل سال گذشته مربوط می شوند. این موارد می توانند با موارد مربوط به تولید برق از زغال سنگ مقایسه شوند. همه این شواهد نشان می دهند که استفاده از انرژی هسته ای بدین منظور روش ایمن تری است.

دلیل اصلی که از محبوبیت زغال سنگ می کاهد، مقدار بسیار زیاد آن است که باید استخراج و به یک نیروگاه برق منتقل شود. استخراج مقدار زیاد مورد نیاز این ماده به هر حال خطرات زیادی را نیز در بر دارد و این مورد در آمارها نیز در نظر گرفته شده است.


جدول زیر مقایسه حوادث آماری در تولید انرژی اولیه ( تولید برق در حدود 40 درصد انرژی اولیه کل است.) را نشان می دهد:

" منظور از هیدرو تولید نیروی برق از انرژی پتانسیلی آب در پشت سد های بزرگ می باشد."

 

 

دکتر مهدی داراب

جعبه متن

منبع: تبیان