منو
این کتاب در مورد یکی از اعجابآورترین و چالشیترین فناوریهای تاریخ یعنی انرژی هستهای است که در مورد توسعه فناوری هستهای، به خصوص حوادث دلخراشی که در این بین ایجاد شد صحبت میکند.
این کتاب برای چه کسانی مفید است؟
جیمز مهافی مهندس هسته ای و یک دانشمند ارشد در موسسه تحقیقات فناوری جورجیا بود و برای آژانس هستهای وزارت دفاع ایالات متحده، مرکز لجستیک هوایی نیروی هوایی و مرکز اطلاعات زمینی ملی کار کرده است. او همچنین نویسنده کتاب بیداری اتمی: نگاهی نو به تاریخ و آینده قدرت هستهای است.
گذشته و آینده انرژی هستهای را درک کنید
هنگامی که ژاپن با زلزله و سونامی مواجه شد، یکی از نیروگاههای هستهای ساحلی آن به نام فوکوشیما، به شکل ترسناکی ذوب شد. همین اتفاق باعث شد که نظر مرکل، صدراعظم آلمان در مورد انرژی هستهای یک شبه تغییر کند.
فاجعه فوکوشیما، جدیدترین حادثه در تاریخ انرژی هستهای بود. چنین حوادثی به همان اندازه که نادر هستند، وحشتناک نیز هستند. روزگاری تصور میشد که انرژی هستهای کلید اصلی آیندهای سبز است. اما فوکوشیما باعث شد که نظر همه در مورد انرژی هستهای منفی شود.
با بررسی دههها تحول در حوزه هستهای، میبینیم که چطور ما برای بهرهبرداری امن و باثبات از انرژی هستهای آماده شدیم. با توجه به تاریخچه نسبتا کوتاه آزمایشهای هستهای، ممکن است در آیندهای نه چندان دور ما وارد دورانی جدیدی از انرژی شویم: انرژی هستهای امن.
در پایان قرن نوزدهم، نیکولا تسلا به طور تصادفی تشعشعات هستهای را کشف کرد. در سال ۱۸۹۶، ویلهلم رونتگن پس از تحقیقات و آزمایشهای بیشتر، اولین مقاله در مورد تشعشعات هستهای را منتشر کرد.
این پدیده جدید برای دانشمندان سراسر جهان جالب شد. ماری و پیر کوری موفق شدند عناصر رادیواکتیو را کشف کنند. آنها نام این عنصر جدید را رادیوم گذاشتند. کشف جدید بسیار هیجانانگیز و بسیار خطرناک بود.
پیشگامان تحقیق در مورد پرتوها، از آثار مخرب آن بیخبر بودند. آنها اولین قربانیان اثرات منفی تشعشع شدند. به عنوان مثال، تسلا به خاطر قرارگرفتن مکرر در معرض تشعشع، بیمار شد. یکی از دستیارهای ادیسون به خاطر تابش بیش از حد مرد. پیر کوری به دلیل کار مداوم با مواد رادیو اکتیو به شدت ضعیف شد.
زمانی که دانشمندان در حال تحقیق روی کاربردهای پزشکی جدید برای مواد رادیواکتیو بودند، آنهایی که نمیدانستند این مواد چقدر خطرناک هستند، احتیاط کافی به خرج ندادند.
خیلی سریع دستگاههای اشعه ایکس به یک ابزار تشخیص پرکاربرد تبدیل شدند. تکنسینهای آزمایشگاه که به صورت روزانه در معرض تشعشع قرار میگرفتند دچار سرطان خون و آب مروارید شدند. امروزه متخصصان پزشکی با دقت از خود در برابر تابش بیش از حد محافظت میکنند. اما در آن زمان نه خطرات تابش مشخص بود و نه روشهای مقابله با این خطرات.
با وجود خطرات احتمالی، پرتوها پرکاربرد شدند. در رادیوتراپی، تومورهای سرطانی در معرض پرتو قرار گرفتند. این روش به یکی از موثرترین راههای مقابله با سرطان تبدیل شد.
با این اکتشاف، «قدرت شفابخش» تشعشع، بسیار محبوب شد. کارآفرینان فرصت طلب سعی کردند از اکسیر جدید سود ببرند. نتیجه فاجعه بود.
مثلا تاجری به نام ویلیام بیلی، معجونی ساخت که پایه اصل آن آب به همراه مقدار کمی مواد رادیواکتیو بود. این شربت خیلی سریع بین مردم محبوب شد، تا این که مصرفکنندهها دچار مشکلاتی جدی شدند. یک میلیونر به نام ایبن مکبرنی بیرز مقدار زیادی از این اکسیر نوشیده بود. استخوانهای او تحلیل رفت و فکش به طور کامل دچار مشکل شد.
این فجایع درک عمومی از تشعشعات را تغییر داد و باعث ترس مردم شد. اما ترس اصلی هنوز باقی مانده بود. زمانی که میزان تشعشع در محیطهای عمومی به بالاترین حد میرسد: بمب اتم.
«رونتگن متوجه شده بود زمانی که در معرض پرتو قرار میگیرد به شدت احساس خوابآلودگی میکند. او خیال میکرد که یک داروی خوابآور جدید کشف کرده است.»
در اواخر دهه ۱۹۳۰ عموم مردم از خطرات تشعشعات هستهای و پتانسیل آن برای تولید سلاح آگاه بودند. اما علیرغم خطرات احتمالی، اجماعی در مورد استفاده از بمب اتم برای پایان دادن به جنگ جهانی با حداقل تلفات به وجود آمد.
آمریکا اولین کشوری بود که بمب اتم ساخت. دانشمندان آلمانی از آنها عقبتر بودند. باهوشترین دانشمندان آمریکایی در آزمایشگاههایی مخفی داشتند روی این پروژه کار میکردند. دانشمندانی نظیر انیشتین که از دست رژیم نازی فرار کرده بودند.
در آلمان، نازیها برنامه اتمی را در دانشگاه لایپزیش شروع کرده بودند. رهبر گروه، هایزنبرگ، فیزیکدان برنده جایزه نوبل بود. او از معدود فیزیک دانان برجسته آن دوران بود که هنوز از رژیم نازی فرار نکرده بود.
علیرغم در اختیار داشتن باهوشترین دانشمندان، هر دو گروه در مسابقه دستیابی به بمب هستهای دچار حوادثی مرگبار شدند.
دو دانشمند آمریکایی به نامهای هری داغلیان و لوییس الکساندر اسلوتین، مواد رادیواکتیو را برای بمبها آماده میکردند. اما اصول ایمنی در برابر پرتو را رعایت نمیکردند. آنها در معرض مقادیری کشنده از پرتو قرار گرفتند و تلف شدند.
در سمت دیگر در تاسیسات لایبزیش، درحالی که دانشمندان به دنبال راهی برای ایجاد واکنش هستهای بودند، دچار حریق شدند و چند دانشمند مردند.
در نهایت اولین کشوری که بمب اتم ساخت، آمریکا بود. اما هیچ کس از میزان تخریبی که بمب اتم ایجاد میکرد، اطلاع دقیق نداشت.
زمانی که بمب اتم در ژاپن انداخته شد، دانشمندان شوکه شدند. هر چیز قابل اشتعال در شعاع ۲۰ کیلومتری آتش میگرفت. نگرانی اصلی دانشمندان قبل از انداختن بمب، تشعشعات کشنده بود. اما آنها حرارت ناشی از انفجار را دستکم گرفته بودند. در این بمباران ۸۳ هزار ژاپنی مردند. بسیاری از آنها به دلیل سرطان ناشی از تشعشع، جان خود را از دست دادند.
در طول جنگ جهانی دوم، پتانسیل مخرب انرژی هستهای مشخص شد. اما این پتانسیل چطور مهار و مدیریت شد؟
خیلیها فکر میکنند به خاطر مشاهداتی که در ژاپن انجام شد، بمبهای اتمی با دقت رصد و به شدت محافظت شدند. اما واقعیت این طور نبود.
در واقع سوانح زادی در ارتباط با بمبهای هستهای رخ داد. فقط در ایالات متحده حدود ۶۵ حادثه در مورد سلاحهای هستهای ثبت شد.
برای مثال هواپیماهای حامل سلاح هستهای به اشتباه بمبهای خود را رها کردند یا هواپیماهایی که مجهز به سلاح هستهای بودند سقوط کردند. در ابتدا ارتش تلاش کرد این رویدادها را مخفی نگه دارد اما در نهایت اخبار به بیرون درز کرد.
بسیاری از این تصادفات ناشی از خطاهای ساده انسانی بودند. حوادثی مثل پرتاب بمب اتم بر روی یک خانه غیرنظامی، مجروح شدن اما زنده ماندن یک خانواده و سقوط بمب افکن B-52 در جنوب گرینلند.
مهندسان به طور خاص از خطر بالقوه یک انفجار هستهای ناخواسته قبل از پرتاب اولین بمب ایالات متحده در ژاپن و در سال ۱۹۴۵ آگاه بودند. برای همین آنها سازوکاری را برای جلوگیری از انفجار ناخواسته در نظر گرفته بودند.
برای آن که یک بمب هستهای منفجر شود، باید چندین مکانسیم مختلف فعال شوند. برخی از آنها در زمان تمرین یا حملونقل عمدا خاموش میشدند. به خاطر همین بود که در حوادثی که اشاره کردیم، انفجار اتمی رخ نداد. اما آلودگیهای رادیواکتیوی زیادی بر جای گذاشت که به نظافت نیاز داشتند.
این داستانها نشان دادند که خطا در مورد بمب هستهای اجتنابناپذیر است. اما یک طراحی خوب میتواند از حوادث تلخ جلوگیری کند. متاسفانه بسیاری از نیروگاههای اتمی دستورالعملهایی از این دست ندارند.
«پاکسازی آلودگی هستهای ناشی از سقوط هواپیما در گرینلند هشت ماه طول کشید.»
در دهه ۱۹۷۰ باور عمومی دانشمندان این بود که نیروگاههای هستهای دچار فجایعی در مقیاس بزرگ نخواهند شد. فاجعه چرنوبیل در آوریل ۱۹۸۶ اثبات کرد که آنها اشتباه میکنند.
این رویداد فاجعهبار طی یک عملیات ایمنی رخ داد. در آن زمان هیچ تکنسینی با درک درست از فیزیک هستهای در نیروگاه نبود. هیچ کدام از کارکنان نمیدانستند در صورت بروز حادثه باید چه کار کنند؟
تصمیمات اشتباه فیزیک دانی به نام آناتولی دیاتلوف باعث شد که کارکنان به طور مداوم دچار خطا شوند. او دستور داد رویه رسمی موارد اضطراری را نادیده بگیرند. همین دستور باعث شد که بحران عمیقتر شود.
یک مشکل دیگر، از سیاست ناشی میشد. دانشمندان شوروی جدای از بقیه دنیا کار میکردند. اتحاد جماهیر تلاش میکرد تحولات تکنولوژیک خود را مخفی نگه دارد. آنها دانش خود را با غرب به اشتراک نمیگذاشتند.
نیروگاه چرنوبیل با استفاده از فناوریهای منسوخ، ساخته شده بود. برای مثال مدل رآکتور آب سبک تعدیل شده گرافیتی این نیروگاه، توسط دانشمندان غربی کنار گذاشته شده بود.
بدتر از آن، شوروی بلافاصله اخبار مرتبط با ذوب نیروگاه را منتشر نکرد. تا سال ۱۹۸۶ دولت هرگونه نشت مواد رادیواکتیو را به عنوان اطلاعات طبقهبندی شده نگهداری میکرد. زیرا میترسید که چنین جزئیاتی باعث وحشت مردم شود.
نه تنها نواحی نزدیک چرنوبیل تحت تاثیر قرارگرفتند، بلکه مواد رادیواکتیور توسط باد به کشورهای اروپایی همسایه وارد شد، سطح تشعشع خاک بالا رفت و به پوشش گیاهی آسیب رساند.
بعد از چرنوبیل دیگر حادثهای به آن بزرگی رخ نداد. دانشمندان به این باور رسیدند که این آخرین فاجعه هستهای تاریخ است.
«تخمین درستی از شدت فاجعه طی صد سال در دست نیست اما دستکم چهارهزار مورد ابتلا به سرطان به خاطر تشعشع گزارش شد.»
سواحل اقیانوس آرام در ژاپن مستعد زلزلههای بزرگ بودند. اما همچنان دانشمندان این منطقه را برای ساخت دو نیروگاه انتخاب کردند. به همین دلیل رخ دادن فاجعه ۲۰۱۱ اجتنابناپذیر بود.
دولت ژاپن و شرکت برق توکیو هشدارهای مکرر در مورد وقوع یک زلزله بزرگ را نادیده گرفتند. دیوار ساحلی برای محافظت از نیروگاهها در صورت وقوع سونامی هم وضعیت خوبی نداشت. دیوار موجود میتوانست در برابر امواجی به ارتفاع ۱۸.۷ فوت مقاومت کند. اما فاجعه زمانی رخ داد که زلزله ۹ ریشتری امواجی به بلندی ۴۶ فوت ایجاد کرد. پسلرزههای بعدی، مانع از تلاش برای جلوگیری از ذوب شدند.
فرسودگی و سن بالا، یکی از دلایل اصلی فاجعه فوکوشیما بود. این سازه در سال ۱۹۷۰ ساخته شد و از بروزرسانیهای تکنولوژیک بهرهمند نشده بود. فوکوشیما۲ در سال ۱۹۸۰ در فاصله چندکیلومتری ساخته شد. فناوریهای نوین میتوانستند از بروز فاجعه جلوگیری کنند. ژنراتورهای فوکشیما۱ با آب دریا خنک میشدند ولی فوکوشیما۲ با هوا خنک میشد.
خطای انسانی مانند چرنوبیل، نقش بزرگی در فوکوشیما۱ ایفا میکرد. یک اپراتور مکانیزم ایمنی کامپیوتری را که بر خنکسازی نیرگاه نظارت میکرد نادیده گرفت. این احتمال وجود دارد که اگر سیستم قطع خودکار خاموش نشده بود، میتوانست از تخریب نیروگاه جلوگیری کند.
یک تصمیم به ظاهر جزئی باعث شکلگیری زنجیرهای از حوادث شد و آن وضعیت بحرانی را پیش آورد.
«به ازای هر یک نفری که بر اثر فجایع نیروگاههای هستهای کشته شدند، ۴۰۰۰ نفر به خاطر آلودگی ناشی از زغال سنگ از بین رفتهاند.»
در دهه ۱۹۵۰، «دریاسالار هیمن ریکاور» نیروگاهی کوچک برای تامین انرژی زیردریاییها طراحی کرد. طراحی او به مرور زمان بر صنعت غیرنظامی نیز اثر گذاشت. طراحی او کارآمد و قوی بود.
چالش طراحی در شرایط محدود یک زیردریایی باعث شد ایدههای جدیدی به ذهن او برسد. برای مثال او از سدیم مایع که خطر نشت دارد استفاده نکرده بود.
طراحی موفق زیردریایی باعث شد طرحهایی مشابه تکرار شود. امروزه تقریبا تمام نیروگاههای هستهای بر اساس طرح ریکاور ساخته میشوند.
البته طراحیهای بهتری هم وجود داشته است. اما نبود سرمایهگذاری مانع از تحقق این ایدهها شد.
برای مثال رآکتور تماس مسقیم DCR یک جایگزین عالی و کارآمدتر است. سوخت این رآکتور پلوتونیوم مذاب است. در دهه ۱۹۶۰ یک ماکت DCR در لوس آلاموس ساخته شد. اما در آن زمان بودجه دولت برای تحقیقات هستهای کاهش یافت و این طراحی نیمه تمام ماند.
مهندسان همچنین یک رآکتور نمک مذاب را آزمایش کردهاند. این رآکتور از توریم استفاده میکند. یک فلز رادیواکتیو که در طبیعت فراوان است و به خودی خود شکافپذیر نیست. یعنی دچار واکنش خود به خودی نمیشود و به مراتب پایدارتر از پلوتونیوم و اورانیوم است.
زبالههای هستهای توریم پس از ۳۰۰ سال دیگر خطرناک نیستند. در حالی که زبالههای اورانیوم تا ۳۰ هزار سال خطرناک میمانند.
این پروژه به مدت چهار سال اجرا شد. اما به خاطر موفقیت رآکتور ریکاور، تحقیقات بر روی آن ادامه پیدا نکرد.
در مجموع، مایه تاسف است که امروز تحقیقات کمی برای بهبود انرژی هستهای صورت میگیرد. خطرات بالقوه این انرژی تا ابد با ما میماند. اما با پیشرفت فناوری و درس گرفتن از اشتباهات گذشته، احتمال وقوع بلایای هستهای مدام کاهش مییابد.
انرژی هستهای میتواند خطراتی داشته باشد. با این حال میتوانیم از تاریخچه اشتباهات و پیامدهای مرگبار آنها درس بگیریم و از احتمال وقوع فجایع در آینده جلوگیری کنیم. مهندسان همچنین به دنبال راههایی برای بهبود انرژی هستهای هستند. بدون این که به محیط زیست و شیوه زندگی ما آسیب برسد.
