این نوشتار تلاش دارد تا به زبان ساده به توضیح برخی مفاهیم و اصطلاحات رایج هسته‌ای بپردازد.
معاهده ان‌پی‌تی چیست؟
معاهده ان‌پی‌تی مشتمل بر 11ماده است که سه‌ماده آن بیشترین چالش را به‌دنبال داشته است. براساس ماده چهار حق تمامی کشورها برای توسعه فعالیت‌های صلح‌آمیز هسته‌ای به رسمیت شناخته شده و براساس ماده شش نیز باید تمامی کشورهای دارنده سلاح هسته‌ای زمینه خلع سلاح را فراهم کنند و براساس ماده10 این معاهده نیز کشورها محق شناخته شده‌اند هرگاه که احساس کردند مفاد معاهده برخلاف منافع ملی‌شان است از آن خارج شوند. اهداف اصلی این معاهده چون خلع سلاح جهان، منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای و استفاده صلح‌آمیز از انرژی هسته‌ای، به مرور زمان منحرف شده است.
پادمان چیست؟
پادمان در فارسی به‌معنای نظارت و حراست کردن و اسم مصدری است که از ریشه فعل پاییدن گرفته شده‌است. پادمان امروزه در اصطلاح به مقررات نظارتی آژانس بین‌المللی انرژی اتمی گفته می‌شود که شامل انواع بازرسی‌ها می‌شود. از زمان تاسیس آژانس در سال۱۹۵۷، سامانه پادمان‌های آن به‌عنوان ابزار ضروری عدم‌تکثیر سلاح‌های هسته‌ای و همکاری صلح‌آمیز هسته‌ای عمل کرده‌است. پیمان منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای (NPT) انعقاد موافقتنامه‌های پادمانی (نظارتی) جامع با آژانس را توسط کشورهای عضو اجباری می‌داند. تاکنون سه‌نوع الگوی پادمانی توسط آژانس مورد تصویب قرار گرفته است؛ موافقتنامه پادمانی جامع معروف به سند ۱۵۳، موافقتنامه پادمانی۶۶ و پروتکل الحاقی۵۴۰.
اورانیوم چیست؟
اورانیوم سنگین‌ترین عنصر رادیواکتیو با نیمه عمر بالا در طبیعت و ماده اصلی در فعالیت‌های هسته‌ای است که پس از انجام فعل و انفعالاتی که از آن به غنی‌سازی یادمی‌کنند به سوخت هسته‌ای تبدیل می‌شود. در هسته این عنصر ۹۲پروتون با بار مثبت و ۱۴۳نوترون وجود دارد. یکی از مهم‌ترین خواص اورانیوم آن است که به ایزوتوپ‌های دیگر خود و عناصر دیگر تبدیل می‌شود. اما اگر عناصر تجزیه‌شده را وزن کنیم، می‌بینیم که وزن مجموع آنها از وزن اولیه کمتر است. این تفاوت وزن، ناشی از تولید جرمی است که براساس فرمول معروف اینشتین، انرژی عظیمی تولید می‌کند که همان انرژی هسته‌ای است.
غنی‌سازی چیست؟
برای استفاده از اجرام انرژی‌زا، باید اورانیوم تجزیه شود. اورانیومی که به‌خوبی تجزیه می‌شود، اورانیوم۲۳۵ است. اما از هر هزار واحد اورانیوم موجود در طبیعت تنها هفت‌واحد اورانیوم۲۳۵ است. به این دلیل است که ما باید بتوانیم اورانیوم را غنی کنیم، یعنی درصد خلوص آن را به وسیله دستگاه‌های غنی‌کننده افزایش بدهیم. یکی از متدهای رایج برای غنی‌سازی اورانیوم استفاده از سانتریفیوژهاست.
سانتریفیوژ چیست؟
سانتریفیوژ دستگاه استوانه‌ای شکلی است که درست مثل توربین هواپیما پره‌هایی در وسط آن وجود دارد. این پره‌ها در هر دقیقه بیش از صدهزار دور چرخش دارند. در نتیجه این چرخش، اورانیوم سنگین روی دیواره آخری سانتریفیوژ قرار می‌گیرد و اورانیوم۲۳۵ در کنار آن می‌نشیند. باید هزاران سانتریفیوژ در کنار هم قرار بگیرند تا ما بتوانیم با کمک مجموعه آنها که به آبشار‌های سانتریفیوژ معروف هستند، اورانیوم را غنی کنیم. یعنی با یک یا چند سانتریفیوژ نمی‌توان اورانیوم را غنی کرد.
تفاوت رآکتورهای آب‌سبک و سنگین
رآکتورهای آب‌سبک با آب معمولی کار می‌کنند. هیدروژن آب معمولی از یک پروتون تشکیل شده است اما در هیدروژن آب‌سنگین یک پروتون و یک نوترون وجود دارد. برای استفاده از رآکتورهای آب‌سبک، به اورانیوم غنی‌شده نیاز داریم اما در رآکتور آب‌سنگین از اورانیوم معمولی می‌شود استفاده کرد. به این ترتیب، در عمل استفاده از رآکتور آب‌سنگین، که ایران هم در پی آن است، نتیجه‌ای شبیه همان غنی‌سازی اورانیوم را خواهد داشت.
پلوتونیوم چیست؟
پلوتونیوم در طبیعت به‌صورت ماده معدنی وجود ندارد اما اگر ما یک نیروگاه برق اتمی را به‌کار بیندازیم و 30روز پس از آغاز کار آن، سوختش را بیرون بیاوریم، می‌توانیم مقدار زیادی پلوتونیوم۲۳۹ از آن جدا کنیم و این پلوتونیوم آنقدر غنی است که می‌توان مستقیما از آن بمب اتمی درست کرد. ظاهرا همین نکته است که آمریکا و متحدانش را نگران راه‌اندازی نیروگاه برق اتمی بوشهر کرده است.
سوخت هسته‌ای چیست؟
سوخت هسته‌ای به موادی گفته می‌شود که می‌توان از آنها برای تولید انرژی هسته‌ای استفاده کرد. تاکنون رایج‌ترین سوخت هسته‌ای مواد شکافت‌پذیر مانند اورانیوم و پلوتونیوم بوده‌اند. برخی مواد مانند دوتریوم و تریتیوم و هلیوم‌سه که در فرایند همجوشی هسته‌ای به‌کار می‌روند نیز به‌عنوان سوخت هسته‌ای درنظر گرفته شده‌اند.
کیک زرد
کیک زرد (Yellowcake) که به نام اورانیا (Urania) هم شناخته می‌شود در واقع خاک معدنی اورانیوم است که پس از گذراندن مراحل تصفیه و پردازش‌های لازم از سنگ معدنی آن تهیه می‌شود.تهیه این ماده به منزله رسیدن به بخش میانی مراحل مختلف تصفیه سنگ معدن اورانیوم است و باید توجه داشت که برخلاف باور رایج فاصله بسیار زیادی برای استفاده در بمب اتمی دارد.روش تهیه کیک زرد کاملا به نوع سنگ معدن به‌دست آمده بستگی دارد اما به‌طور معمول با آسیاب کردن و پردازش‌های شیمیایی روی سنگ معدن اورانیوم، پودر زبر و زردرنگی به‌دست می‌آید که قابلیت حل شدن در آب را ندارد و حدود 80درصد غلظت اکسید اورانیوم آن خواهد بود. این پودر در دمایی معادل دو هزار و 878درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود.
روش تهیه کیک زرد
ابتدا سنگ معدن با دستگاه‌های مخصوصی خرد و آسیاب می‌شود، پس از آن برای جداسازی اورانیوم و بالابردن خلوص خاک سنگ، آن را در حمامی از اسید سولفوریک، آلکالاین و یا پراکسید می‌خوابانند؛ این عمل برای به‌دست آوردن اورانیوم خالص‌تر انجام می‌شود.سپس محصول به‌دست آمده را خشک و فیلتر می‌کنند و نتیجه آن چیزی خواهد شد که به «کیک زرد» معروف است.امروزه روش‌های جدیدی برای تهیه این پودر اورانیوم وجود دارد که محصول آنها بیش از آنکه زرد باشد به رنگ قهوه‌ای و سیاه نزدیک است، در واقع رنگ ماده به‌دست آمده به میزان وجود ناخالصی‌ها در این پودر بستگی دارد.نهادن این نام روی این محصول به گذشته برمی‌گردد که کیفیت روش‌های خالص‌سازی سنگ معدن مناسب نبود و ماده به‌دست آمده، زرد رنگ بود.
مواد تشکیل‌دهنده کیک زرد
بخش اصلی کیک زرد(معادل90-70درصد وزنی) شامل اکسیدهای اورانیوم با فرمول شیمیایی U3O8 و یا سایر اکسیدهاست و بقیه آن از دیگر موادی تشکیل شده‌است که مهم‌ترین آنها عبارتند از:
هیدراکسید اورانیوم با فرمول شیمایی UO2(OH)2 یا UO2)2(OH)2) که در صنایع ساخت شیشه و سرامیک استفاده می‌شود. این ماده تشعشع رادیواکتیو دارد و باید با شرایط خاصی نگهداری و حمل شود. سولفات اورانیوم با فرمول شیمیایی U02S04 که ماده‌ای بی‌بو با رنگ زرد لیمویی‌است. اکسید اورانیوم زرد (یا اورانیت سدیم) با فرمول شیمیایی Na2O (UO3)2.6H2O که ماده‌ای با رنگ زرد - نارنجی است. پراکسید اورانیوم با فرمول شیمیایی UO4•nH2O با رنگ زرد کم‌رنگ.یکی از کاربردهای کیک زرد، تهیه هگزا فلوراید اورانیوم است. این گاز در وضع عادی حدود هفت صدم درصد شامل ایزوتوپ 235و بقیه آن ایزوتوپ 238است. در مرحله غنی‌سازی درصد اورانیوم 235به حدود 5/3 یا حتی بیشتر افزایش داده می‌شود.کیک زرد عموما برای تهیه سوخت رآکتورهای هسته‌ای به‌کار برده می‌شود، در واقع این ماده است که پس از پردازش‌هایی به UO2تبدیل و برای استفاده در میله‌های سوختی به‌کار برده می‌شود.
این ماده همچنین می‌تواند برای غنی‌سازی به گاز هگزا فلوراید اورانیوم یا UF6 تبدیل شود چون در این صورت می‌توان چگالی ایزوتوپ‌های اورانیوم 235 را در آن افزایش داد. در هر صورت کیک زرد در اغلب کشورهایی که معادن طبیعی اورانیوم دارند تهیه می‌شود و تولید این ماده مشکل خاصی ندارد و به‌طور متوسط سالانه 64هزار تن از این ماده در جهان تولید می‌شود.کانادا، یکی از تولیدکنندگان این ماده است، این کشور معادنی دارد که خلوص سنگ اورانیوم آنها به 20درصد هم می‌رسد.در آسیا نیز کشوری مانند قزاقستان صنایع بزرگ تولید این پودر را دارد. قیمت این پودر در بازارهای بین‌المللی، هر کیلوگرم حدود 25دلار است.
آژانس بین‌المللی انرژی اتمی
آژانس بین‌المللی انرژی اتمی نهادی مستقل است که در سال۱۹۵۷ برای ترویج استفاده صلح‌آمیز و جلوگیری از استفاده نظامی، از انرژی هسته‌ای تاسیس شد. پیشنهاد تاسیس این سازمان را دوایت آیزنهاور، رئیس‌جمهور آمریکا در سخنرانی خود در مجمع عمومی سازمان ملل متحد (که به سخنرانی اتم برای صلح معروف شد) در سال۱۹۵۳ مطرح کرد. آژانس بین‌المللی انرژی اتمی از سه‌بخش مهم و عمده(کنفرانس عمومی، شورای حکام و دبیرخانه) تشکیل شده است. کنفرانس عمومی بالاترین رکن و مجمع تصمیم‌گیرنده آژانس است که سالی یک‌بار تشکیل جلسه می‌دهد و مقر آن در وین است. این رکن متشکل از نمایندگان همه دولت‌های عضو با یک حق رأی است و تصمیمات آن با اکثریت آرا اتخاذ می‌شود. از مهم‌ترین وظایف کنفرانس انتخاب اعضای شورای حکام، گزارش نحوه فعالیت‌های آژانس به سازمان ملل و انتخاب دبیرکل آژانس برای مدت چهار سال است.
شورای حکام از دو گروه انتصابی و انتخابی تشکیل شده‌است. اعضای انتصابی (اعضای دائم) طبق اساسنامه شامل 10عضو از بین پیشرفته‌ترین دولت‌های عضو سازمان از حیث تکنولوژی هسته‌ای در هر منطقه است که توسط کنفرانس عمومی تعیین می‌شوند. اعضای انتخابی (غیردائم) 15عضو هستند که آنها نیز توسط کنفرانس عمومی انتخاب می‌شوند.
در سال1984 تعداد کشورهای شورای حکام به 35کشور افزایش یافت. مدت دوره‌های عضویت در شورای حکام دوسال است. وجه‌تسمیه این شورا به حکام آن است که به این شورا اختیار حاکمیت و صدور حکم درباره فعالیت‌های هسته‌ای داده شده است. دبیرخانه آژانس از تعدادی کارمند و یک دبیرکل در رأس آن تشکیل شده که برای یک دوره چهارساله به پیشنهاد شورای حکام و تأیید کنفرانس عمومی انتخاب می‌شود. دبیرکل دبیرخانه مسئولیت اداره امور جاری آژانس را برعهده دارد. هم‌اکنون یوکیا آمانو ژاپنی دبیرکل این نهاد بین‌المللی است.
نیروگاه اتمی بوشهر، نخستین نیروگاه هسته‌ای ایران است
در سال ۱۳۵۵ و دو سال بعد از تاسیس سازمان انرژی اتمی ایران، این سازمان با بخش تکنولوژی و تحقیقات سازمان انرژی اتمی آلمان‌غربی موافقتنامه‌ای برای همکاری‌های بلندمدت امضا کرد. در پی آن شرکت کرافت ورک یونیون، یکی از شرکت‌های وابسته به زیمنس آلمان ساخت دو واحد نیروگاه اتمی هر یک به توان اسمی هزار و 293 مگاوات و توان خالص هزار و 196 مگاوات را در بوشهر برعهده گرفت. اما در سال ۱۳۵۷ در شرایطی که حدود ۷۵ درصد از واحد اول و ۶۰ درصد واحد دوم نیروگاه ساخته شده بود با پیروزی انقلاب اسلامی در ایران طرف آلمانی کار روی پروژه را متوقف کرد. ایران از شرکت آلمانی در دادگاه داوری بین‌المللی شکایت کرد و براساس رأی ۱۳ مارس سال۱۹۸۲ دادگاه بین‌المللی، مقرر کرد، تمامی قطعات و دستگاه‌های ساخته شده دو نیروگاه بوشهر تا آن زمان، به اضافه نیمی از سوخت هسته‌ای به مالکیت ایران درآید و پیمانکار موظف شد که این قطعات را به‌صورت تحویل در بندر بوشهر، به ایران تحویل دهد. در دهه۶۰ بار دیگر کار در نیروگاه بوشهر از سر گرفته شد اما همزمان با حضور کارشناسان آلمانی در نیروگاه، حمله موشکی عراق به بخشی از ساختمان نیروگاه بوشهر، آلمان را از ادامه پروژه منصرف کرد.ژنراتور نیروگاه اتمی بوشهر از نوع سنکرون سه‌فاز است. سیستم خنک‌کنندگی در استاتور آب و در روتور و هسته استاتور آن نیز هیدروژن است. قدرت خروجی آن ۱۰۰۰ مگاوات و دارای دو قطب است. ولتاژ خروجی استاتور آن نیز ۲۷ کیلوولت است.نیروگاه اتمی بوشهر دارای دو پست ۲۳۰ کیلوولت و ۴۰۰کیلوولت است. پست ۴۰۰ کیلوولت از طریق دو خط به پست چغادک و شبکه سراسری متصل می‌شود و اتصال پست ۲۳۰کیلوولت به شبکه سراسری توسط دو خط و از طریق پست بوشهر صورت می‌پذیرد.
