کاربردهای غیرنظامی فناوری هستهای
از دل کوچکترین اجزای هستی، نیرویی برمیخیزد که تاریکی را روشن و رنج را درمان میکند. ذراتی که از هسته اتم آزاد میشوند، نهتنها موتور محرک نیروگاهها و روشنایی خانهها هستند؛ بلکه در اتاقهای بیمارستان جان بیماران را نجات میدهند، در زمینهای کشاورزی به حاصلخیزی خاک یاری میرسانند و در مسیرهای ناشناخته فضا، امید به آیندهای تازه را زنده نگاه میدارند. این نیروی پنهان، بیصدا اما ژرف، در تاروپود زندگی ما تنیده شده. آنچه میخوانید برخی از مهمترین قابلیتهای وسیع فناوری هستهای است که تأثیرات شگرفی در بهبود زندگی انسان و صنایع مختلف دارد.
یکیازموارد استفاده نیروگاههای هستهایاند که برق تولید میکنند. درایننیروگاهها معمولاً از شکافت هستهای استفاده میشود. هستههای اتمهای سنگین (اورانیوم یا پلوتونیوم) به دو بخش شکسته و دراینفرآیند مقدار زیادی انرژی آزاد میشود. انرژی بهصورت گرما تولید میشود که برای جوشاندن آب بهکار میرود و بخار تولید میکند. بخار حاصل با فشار بالا توربینها را بهحرکت درمیآورد و توربینها با چرخش خود ژنراتورها را فعال کرده و برق تولید میشود. نیروگاههای هستهای برخلاف نیروگاههای سوخت فسیلی، گازهای آلاینده و دیاکسید کربن تولید نمیکنند، پس به کاهش آلودگی هوا و تغییر اقلیم نیز کمک میکنند. ازسویدیگر مقدار بسیارکمی از سوخت هستهای انرژی زیادی تولید میکند. بهعبارتی، یکمقدار کم اورانیوم میتواند برق زیادی تولید کند که اینموضوع باعث صرفهجویی در منابع سوخت میشود. این نیروگاهها میتوانند مداوم و بیوقفه برق تولید کنند و بههمیندلیل منبعی پایدار و قابلاطمینان برای تأمین انرژیاند؛ حالآنکه برخی منابع تجدیدپذیر تولید برق به شرایط آبوهوایی وابستهاند. البته باید توجه داشت که نیروگاههای هستهای نسبت به نیروگاههای خورشیدی یا بادی، فضای کمتری برای تولید میزان مشابه برق نیاز دارند. بااستفادهاز انرژی هستهای وابستگی کشورها به نفت و گاز کاهش و تنوع منابع انرژی افزایش مییابد. یکیدیگر از کاربردها در علم پزشکی است. بسیاری از فرایندهای تشخیصی و درمانی نیازمند انرژیاند. یک مثال روشن استفاده از رادیوایزوتوپها برای تشخیص و تصویربرداری است. رادیوایزوتوپها، ایزوتوپهای پرتوزا هستند که به بدن تزریق یا وارد میشوند. از پرکاربردترین آنها تکنسیوم -۹۹m است که برای اسکن و تصویربرداری اعضایی مانند قلب، استخوان، تیروئید و سایر اندام کاربرد دارد. اینروش به پزشکان کمک میکند عملکرد و ساختار داخلی بدن را دقیقتر بررسی کنند و بیماریها را زودتر تشخیص دهند. رادیوایزوتوپها میتوانند فعالیتهای درون بدن را زنده و سهبعدی نشان دهند. اینامر به پزشک کمک میکند بیماریهایی مثل مشکلات قلبی، تومورها یا اختلالات تیروئید را در مراحل اولیه تشخیص دهد. دیگر مزیت استفاده از اینروشها آناستکه برخلاف برخی روشهای جراحی یا نمونهبرداری، معمولاً کمتهاجمی است و برای بیمار دردناک نیست. انرژی هستهای قابلیت هدفگیری دقیق را نیز فراهم میکند. رادیوداروها میتوانند به نواحی خاص بدن مانند تومورها یا استخوانها بروند و درمان دقیقتری صورت گیرد. این اطلاعات کاملی از عملکرد و ساختار اندامها میدهند که به کاهش تعداد آزمایشهای دیگر کمک میکند. در پرتودرمانی نیز برای درمان سرطان از پرتوهای پرانرژی برای ازبینبردن سلولهای سرطانی استفاده میشود. یکی از منابع پرتودهی دراینروش، کبالت -۶۰ است که پرتوی گاما منتشر میکند. از شتابدهندههای خطی که پرتوهای الکترونی یا فوتونهای با انرژی بالا تولید میکنند و میتوانند دقیقاً به تومورها تابانده شوند نیز استفاده میشود. پرتودرمانی به سلولهای سرطانی آسیب میزند و باعث توقف رشد یا نابودی آنها میشود و درعینحال سعی میشود کمترین آسیب به بافتهای سالم اطراف وارد شود. درمان سرطان با پرتودرمانی را میتوان دربرخیموارد جایگزین جراحی کرد که قبل یا بعد از جراحی برای کاهش اندازه تومور و پیشگیری از بازگشت آن استفاده شود. این میتواند به کاهش درد ناشی از سرطان کمک کند و کیفیت زندگی بیماران را بهبود ببخشد. پرتودرمانی را میتوان همراه با شیمیدرمانی یا داروهای هدفمند برای افزایش اثربخشی درمان نیز بهکار برد. برای جلوگیری از عفونت، تجهیزات پزشکی و داروها باید کاملاً استریل شوند. دراینحوزه نیز از پرتوهای گاما یا پرتوهای الکترونی تولیدی از منابع رادیواکتیو برای استریلیزاسیون استفاده میشود که میتوانند میکروارگانیسمهایی مانند باکتریها و ویروسها را از بین ببرند بیاینکه به تجهیزات آسیب برسانند. اینروش بهویژه برای ابزارهای جراحی، سرنگها، باندها و داروهای حساس کاربرد دارد و جایگزین مناسبی برای روشهای حرارتی یا شیمیایی است. استریلیزاسیون با پرتوها سریعتر انجام میشود و میتواند در حجم بالا تجهیزات را همزمان استریل کند. رادیوداروها داروهایی حاوی ایزوتوپهای پرتوزا مثلید -۱۳۱، لوتسیوم -۱۷۷ یا رادیوم -۲۲۳ هستند. این داروها به دو منظور عمده تشخیص و درمان بیماری استفاده میشوند. بهطور دقیقتر درزمینه تشخیص با تزریق رادیودارو به بدن، میتوان عملکرد اندامها و بافتها را با تصویربرداری هستهای مشاهده کرد. در حوزه درمان برخی رادیوداروها مستقیماً به سلولهای سرطانی یا بخشهای بیمار متصل میشوند و با تابش پرتوی خود آنها را تخریب میکنند مانند درمان سرطانهای تیروئید با ید -۱۳۱. استفاده از رادیوداروها مزایای زیادی دارد. درمان هدفمند و دقیق که آسیب کمتری به بافتهای سالم میزند. ازسویی نیاز به جراحیهای تهاجمی یا شیمیدرمانی گسترده کاهش مییابد. امکان تصویربرداری و درمان همزمان تومورهای کوچک یا بیماریهای پیچیده نیز ممکن میشود. البته باید اشاره کرد برای تولید برخی ایزوتوپهای پزشکی از رآکتورهای تحقیقاتی استفاده میشود که سوختشان باید غنیشده باشد. این رآکتورها بهطورخاص طراحی شدهاند تا ایزوتوپهای پرتوزا با کیفیت بالا و خلوص مناسب برای کاربردهای پزشکی تولید کنند. انرژی هستهای در حوزه کشاورزی و صنایع غذایی کاربردهای زیاد دارد و بااستفادهاز آن میتوان تنوع ژنتیکی ایجاد یا گیاهان و محصولات را نسبت به بیماریها و آفات مقاوم کرد. درهمینراستا یکیازموارد استفاده انرژی هستهای در کشاورزی جهشزایی کنترلشده و بهعبارت دقیقتر پرتودهی به بذرها است. دراینروش، به بذرها پرتوهای یونیزان مانند گاما یا اشعه ایکس تابانده میشود تا تنوع ژنتیکی بهوجود بیاید. تنوع میتواند به تولید گیاه جدید با ویژگیهای بهتر مثل مقاومت به بیماریها، خشکی یا آفات کمک کند. دراینروش هدف کنترل شده؛ یعنی پرتوها بهاندازهای هستند که تغییرات مفید ایجاد کنند بدوناینکه بذر آسیب جدی ببیند. مزایای اینروش افزایش بهرهوری و کیفیت محصولات کشاورزی، کاهش نیاز به کودها و سموم شیمیایی بهدلیل مقاومت بیشتر گیاهان، ایجاد نژادهای جدید و متنوع متناسب با شرایط اقلیمی مختلف است. در بسیاری از کشورها مثل هند، ژاپن و ایران بااستفادهاز پرتودهی به بذرهای گندم، برنج و جو، نژادهای مقاوم به بیماریها و خشکی تولید شدهاند که عملکرد بهتری دارند. دیگر کاربرد انرژی هستهٔ ای کنترل آفات با روش حشرات نازا است که طی آن حشرات نر آفتها با پرتوهای یونیزان عقیم میشوند. این حشرات نازا پس از رهاسازی در طبیعت، با حشرات ماده جفتگیری میکنند ولی جفتگیری باعث تولیدمثل نمیشود. باگذشتزمان، جمعیت آفات کاهش مییابد و خسارات به محصولات کشاورزی کم میشود. در آمریکا و کشورهای اروپایی، اینروش برای کنترل مگس میوه، کرم قوزه و سوسکها بهطور گسترده استفاده میشود. بهاینترتیب آفات با روشی زیستمحیطی و بدون آلودگی شیمیایی از بین میروند و مصرف آفت کشهای سمی و خطرناک نیز کاهش مییابد. درکناراینموارد تعادل اکوسیستم حفظ و از مقاومت آفات نسبت به سموم جلوگیری میشود. همچنین ایننوع انرژی در صنعت غذایی نیز کاربرد دارد. بهعنوانمثال میتوان ماندگاری موادغذایی را با پرتودهی افزایش داد. درهمینراستا به موادغذایی مثل سیبزمینی، پیاز، غلات و میوهها پرتوهای گاما یا الکترونی تابیده میشود که این پرتوها باعث کاهش میکروبها و قارچها، جلوگیری از جوانهزنی و حفظ تازگی محصولات میشوند. پرتودهی باعث افزایش طول عمر نگهداری موادغذایی بدون استفاده از مواد شیمیایی میشود. استفاده از انرژی هستهای در صنعت غذایی به کاهش هدررفت و فساد موادغذایی، حفظ ارزش غذایی و طعم بهتر نسبت به روشهای نگهداری دیگر منجر میشود همچنین ارتقای ایمنی موادغذایی و کاهش خطر بیماریهای منتقلشونده از غذا را نیز بهدنبال دارد. در کنار آنچه گفته شد انرژی هستهای در صنایع مختلف دیگر نیز کاربردهایی دارد. بهعنوانمثال از پرتوی گاما و نوترون (رادیوگرافی صنعتی) میتوان در عیبیابی و کنترل کیفیت استفاده کرد. پرتوی گاما و نوترون برای رادیوگرافی صنعتی مانند شناسایی ترک و نقص در لولهها، سازهها کارآمد هستند. بهطور دقیقتر پرتوهای گاما و نوترون برای تصویربرداری از داخل سازهها، لولهها و قطعات صنعتی استفاده میشوند. اینروش بهصورت غیرمخرب، ترکها، حفرهها و نقصهای داخلی را شناسایی میکند. بهاینترتیب از خرابیهای ناگهانی و هزینهبر جلوگیری میشود.مهر