«خلّاقیت در پژوهش» به کمک مرکز تحقیقات آمد؛
از فریادهای صالحی در مجلس تا تلاش دانشمندان جوان در بلندای کوه؛ فرجام گداخت هسته‌ای چه خواهد شد؟
دانشمندان ایرانی مدت‌هاست در حال تحقیق در زمینه فیزیک پلاسما و گداخت هسته‌ای هستند و دانشگاه آزاد اسلامی در خط مقدم تلاش‌ها در این زمینه قرار دارد.
گروه دانشگاه خبرگزاری آنا: سخرانی پرحرارت علی اکبر صالحی، رئیس سازمان انرژی اتمی، بدون شک یکی از مهم‌ترین رویدادها در مسیر عبور پرتنش «برجام» از مجلس شورای اسلامی بود. این سخنرانی که تحت تأثیر خط و نشان‌های برخی نمایندگان برای وزیر امور خارجه و رئیس سازمان انرژی اتمی قرار گرفت، موجب شد صالحی با صدایی بلند به ایرادهای پرشمار منتقدان برجام پاسخ دهد. انتقادهایی که بیش از همه، بر سرنوشت رآکتور آب سنگین اراک تمرکز داشت.
تهدید یکی از نمایندگان به دفن صالحی در قلب رآکتور اراک و ریختن سیمان بر روی او، «تیتر یک» بسیاری از رسانه‌ها در فردای تصویب طرح کلیات «اقدام متناسب و متقابل دولت جمهوری اسلامی ایران در اجرای برجام» بود. اما بخش مهمی از سخنان صالحی درباره وضع رآکتور آب سنگین اراک و سرنوشت آن، شنوندگان سخنانش را با واژه‌هایی مانند «دوتریوم» و «گداخت هسته‌ای» آشنا کرد.
صالحی در این جلسه گفت: «یکی دیگر می‌گوید آب سنگین را صادر نکنید. آخر عزیزان از آن که این را می‌گوید بپرسید چقدر دوتریم برای گداخت (هسته‌ای) نیاز است؟ هر 1000 مگاوات 100 کیلو دوتریم می‌خواهد و ما امروز 20 تن آب سنگین تولید می‌کنیم که یک‌چهارم آن دوتریم است. یعنی حدود 4 تن دوتریم در سال. یعنی 4000 کیلوگرم همین الان تولید می‌کنیم و ما از حالا تا 40 سال آینده 160 هزار کیلو نیازمندیم. و همه این‌ها یک حساب و کتاب تخصصی است و نمی‌دانم برخی دوستان چرا این گونه صحبت می‌کنند.»
اشاره همزمان رئیس سازمان انرژی اتمی به آب سنگین، دوتریوم و گداخت هسته‌ای در حالی چندان مورد توجه رسانه‌ها قرار نگرفت که به عقیده بسیاری از کارشناسان انرژی، فناوری فوق پیشرفته «گداخت هسته ای» به عنوان یک «انرژی پاک» می‌تواند در آینده‌ای نه چندان دور، نیاز انسان به انرژی را تأمین کند.
گداخت در برجام
نکته دارای اهمیت این است که یکی از مفاد اساسی تفاهم هسته‌ای میان ایران و گروه 1+5 همکاری‌های مشترک در زمینه تحقیق و توسعه فناوری‌های پیشرفته هسته‌ای است و در بند 7 پیوست 3 «برجام» طرفین متعهد شده‌اند که در مسئله «فیزیک پلاسما و گداخت هسته‌ای» همکاری و تبادل علمی را دنبال کنند.
شاید کمتر کسی بداند که از حدود 70 سال پیش، دانشمندان در حال تلاش برای بازسازی فرآیند انرژی خورشیدی در روی زمین هستند و این پروژه که به صورت مخفیانه در برخی از کشورها پیگیری می‌شد، سرانجام به شکلی علنی و در قالب پروژه رآکتور گرما هسته‌ای «ایتر» از سوی چند کشور پیشرفته دنیا در حال انجام است.
مانند بسیاری از تکنولوژی‌های پیشرفته، دانشمندان ایرانی نیز مدت‌هاست در حال تحقیق در زمینه فیزیک پلاسما و گداخت هسته‌ای هستند و دانشگاه آزاد اسلامی در خط مقدم تلاش ایرانیان در این زمینه قرار دارد.
29 بهمن سال گذشته و در جریان اجلاس شصت و نهم دانشگاه آزاد اسلامی، آیت‌الله اکبر هاشمی رفسنجانی، رئیس هیات مؤسس و هیات امنای این دانشگاه با اشاره به پیشرفت تکنولوژی و ورود دانشگاه آزاد به علوم مختلف هسته‌ای گفت: «امروز به دانشگاه آزاد پیشنهاد شده است که در مسئله گداخت هسته‌ای و جوش هسته‌ای وارد شود یا با پرداخت مبلغ کمی عضو انجمن‌های علمی جوش و گداخت هسته‌ای در خارج از کشور شود. حتی در مذاکرات هسته‌ای نیز به ما پیشنهاد دادند که در مقابل برخی محدودیت‌هایی که برای ما ایجاد می‌کنند به ما جوش هسته‌ای و گداخت هسته‌ای آموزش دهند.»
آیت‌الله هاشمی رفسنجانی: امروز به دانشگاه آزاد پیشنهاد شده که در مسئله گداخت هسته‌ای و جوش هسته ای وارد شود یا با پرداخت مبلغ کمی عضو انجمن‌های علمی جوش و گداخت هسته ای در خارج از کشور شود
مرکز تحقیقات فیزیک پلاسمای واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی بیش از دو دهه است که سنگر اصلی پژوهش و تحقیق دانشمندان ایرانی در زمینه گداخت هسته‌ای است. دکتر محمود قرآن‌نویس، رئیس این مرکز، که خود یکی از دانشمندان جهان در حوزه فیزیک پلاسماست، با کمک پژوهشگران جوان این مرکز، تا کنون نتایج چشمگیری در حوزه گداخت به دست آورده است؛ تا جایی که هم اکنون این مرکز به عنوان یکی از همکاران پروژه بین المللی ایتر شناخته می‌شود.
مشارکت دانشگاه آزاد در «ایتر»
این پروژه بلندپروازانه که فاز اول آن در سال‌های نخست دهه دوم قرن بیست و یک اجرایی می‌شود قرار است با تکنولوژی بسیار پیچیده فرآیند همجوشی در خورشید را در روی زمین بازسازی و از آن انرژی تولید کند. طراحان این پروژه معتقدند در صورت موفقیت ایتر و تجاری‌سازی رآکتورهای گداخت هسته‌ای، نیاز بشر به انرژی از طریق یک سوخت پاک تأمین خواهد شد.
دکتر قرآن‌نویس نگاهی بومی به این فناوری دارد. او «آب و انرژی پاک هسته‌ای» را دو معضل جهان سوم در آینده می‌داند و می‌گوید نگرانی درباره این دو موضوع انگیزه اصلی او برای تأسیس مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما بوده است.
رئیس مرکز فیزک پلاسمای واحد علوم و تحقیقات درباره دلایل همکاری این مرکز با پروژه بین‌المللی گداخت هسته‌ای یا «ایتر»که یکی از بزرگ‌ترین همکاری‌های علمی در تاریخ بشر از نظر تعداد شرکای علمی است، می‌گوید: «ما در زمینه تحقیقات گداخت چند دهه از برخی کشورهای پیشرفته عقب هستیم و باید تلاش کنیم که این فاصله زیاد نشود.»
قرآن‌نویس «آب و انرژی پاک هسته ای» را دو معضل جهان سوم در آینده می‌داند و می‌گوید نگرانی از این دو موضوع انگیزه اصلی او برای تأسیس مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما بوده است.
او به خبرنگار گروه دانشگاه خبرگزاری آنا می‌گوید: «منابع کنونی انرژی ایران روزی پایان می‌یابد و ما باید دنبال منابع جدید انرژی مانند انرژی گداخت باشیم.»
قرآن‌نویس تاکید می‌کند که تنها راه موفقیت در این زمینه داشتن «برنامه‌ای شفاف و بلند‌مدت» است.
قرآن‌نویس در ادامه از دو قرداد این مرکز با آژانس بین المللی انرژی اتمی (IAEA) برای همکاری در پروژه ایتر می‌گوید و از دستگاه توکامک IR-T1 که تحقیقات اصلی مرکز به کمک آن صورت می‌گیرد. اما گفت و گو با دکتر قرآن نویس به دلیل حضور او در جلسه مهم مرکز، زودتر از موعد پایان می‌یابد و قرآن نویس دو تن از همکاران جوان خود را برای ادامه گفت و گو به من معرفی می‌کند.
بسیاری از موافقان برجام، منتقدان این تفاهم را متهم می‌کنند که با سوءاستفاده از پیچیدگی‌های فناوری هسته‌ای، اطلاعاتی نادرست از واقعیت‌های هسته ای کشور به افکار عمومی القا می‌کنند. همین مساله انگیزه‌ای شد که از دکتر امیرحسین ساری، عضو هیات علمی مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما و مهندس رضا آروین از کارشناسان ارشد آزمایشگاه توکامک این مرکز درباره سخنان دکتر صالحی بپرسم و از آنان بخواهم درباره گداخت هسته‌ای و توان ایران در این زمینه به پرسش‌های آنا پاسخ دهند.
خورشید روی زمین
ساری در توضیح فرآیند گداخت هسته‌ای می‌گوید: «در شکافت هسته‌ای که در نیروگاه‌های اتمی صورت می‌گیرد، بر اثر شکافته شدن هسته سنگینی مانند اورانیوم قسمتی از جرم ناپدید و تبدیل به انرژی می‌شود. اما در گداخت هسته‌ای، ابتدا هسته‌های سبک را به هم نزدیک می‌کنیم سپس یک نیروی دافعه بین آنها ایجاد می‌شود که با اعمال انرژی بر نیروی دافعه هسته‌ها غلبه می‌شود.»
او ادامه می‌دهد: «در خورشید، ستاره‌ها و هسته کهکشان‌ها این واکنش اتفاق می‌افتد که میان سبک‌ترین عناصر مانند هیدروژن بر اثر دما و گرانش بالا گداخت یا جوش هسته‌ای روی می‌دهد و حالتی که ذرات در آن شرایط قرار می‌گیرند حالت چهارم ماده است که به آن پلاسما گفته می‌شود. پلاسما گاز یونیزه‌شده‌ای پس از حالت‌های جامد، مایع و گاز است. اگر به یک ماده جامد انرژی فراونی وارد شود که یکی از صورت‌های انرژی می‌تواند افزایش حرارت باشد، ماده از جامد به مایع و از مایع به گاز تبدیل شود و اگر افزایش انرژی ادامه یابد، گاز به پلاسما تبدیل می‌شود که حالت چهارم ماده است. خورشید یک پلاسماست و از لحاظ چگالی و دما جزء پلاسماهای داغ محسوب می‌شود. در آن وضع امکان غلبه بر دافعه هسته اتم‌های هیدروژن به‌وجود می‌آید. هیدروژن در واقع سبک‌ترین عنصر طبیعت و دارای یک هسته است که هسته آن همان پروتون (Proton) است. پروتون یک بار مثبت و یک الکترون دور هسته دارد که مجموع این دو هیدروژن را می‌سازد. دوتریوم همان هیدروژن است که در هسته یک نوترون اضافه دارد. تیریتیوم هم همان هیدروژن یا دو نوترون در هسته است.»
آروین: دانشمندان نزدیک به 70 سال است در تلاش‌اند واکنشی که روی خورشید رخ می‌دهد را روی زمین تکرار کنند
آروین نیز درباره ویژگی‌های گداخت هسته‌ای و تفاوت آن با شکافت هسته‌ای به آنا می‌گوید: «دانشمندان نزدیک به 70 سال است در تلاش‌اند واکنشی را که روی خورشید رخ می‌دهد، روی زمین تکرار کنند. این واکنش را به این شکل می‌نویسیم: هیدروژن+هیدروژن=هلیوم یعنی دومین عنصر در جدول تناوبی بعد از هیدروژن. هلیوم که محصول این واکنش است هیچ خطری ندارد به همین خاطر به آن عنصر پاک می گویند. این درحالی است که زباله ناشی از شکافت هسته‌ای پرتوزاست، نیمه عمر بلندی دارد، دفنش به این آسانی نیست، نگهداری آن سخت است و فرآیند آن هم خیلی پیچیده است. اما در گداخت هسته‌ای ما عمل جوش هسته‌ای را با هسته‌های سبک انجام می‌دهیم. و ماده حاصل هلیوم است که خطر خاصی ندارد.»
او سپس به پروژه ایتر اشاره می‌کند و می‌گوید: «در آزمایشگاه‌ها و رآکتور «ایتر» به عنوان یکی از بزرگ‌ترین پروژه‌های بشر به جای هیدروژن از دوتریوم همچنین تریتیوم به علت بهره واکنشی بالاتر آن استفاده می‌شود. پاک بودن گداخت هسته‌ای نیز به این دلیل است که هیچ زباله‌ای ندارد. تریتیوم ماده‌ای است که خاصیت پرتو زدایی دارد اما طول عمرش پایین و برد تشعشعات آن بسیار کم است. در گداخت هسته‌ای، پلاسما را محصور می‌کنیم. دمای پلاسما باید از دمای مرکزخورشید (150 میلیون درجه) بسیار بالاتر باشد. روی کره زمین با کمک میدان‌های الکترو مغناطیسی کاری می کنیم که پلاسمایی که تولید می‌شود با چنبره ایجاد پلاسما (نام شکلی سه بعدی است مانند تویوپ لاستیک بادشده) برخورد نکند. نکته قابل توجه هم این است که وقتی پلاسما خاموش شود ادامه واکنش هم متوقف می‌شود اما در شکافت هسته‌ای توقف ممکن است مانند نیروگاه چرنوبیل به انفجار ختم شود همچنین واکنش 200 تا 300 سال ادامه دارد و محیط را آلوده می‌کند مانند رویدادی که در چین رخ داد. اما تیریتیوم در کمتر از یک دقیقه جذب می‌شود و از بین می‌رود؛ به همین دلیل به آن سوخت پاک می گویند. دلیل جدیت دنیا در این کار این است که هیدروژن یکی از اجزای آب است و به میزان زیادی از آن در طبعت وجود دارد. در مقابل میزان دخیره اورانیوم محدود است و روزی به پایان می‌رسد. ممکن است دانش بشر آن قدر پیشرفت کند که بتوان از آب دریا، هیدروژن را به نیروگاه‌های گداخت تزریق کرد. محاسبات نشان می‌دهد که در صورت جداسازی هیدورژن از حجم بسیار کمی از آب میتوان به میزان زیاد از آب نیرو تولید و آن را به برق تبدیل کرد.»
ساری: در سال 2021 نیروگاه ایتر باظرفیت تولید 300 مگاوات برق ساخته شده است و پیش‌بینی می‌شود در سال 2050 توان این نیروگاه‌ها به استانداردها نزدیک شود و استفاده از گداخت هسته ای در تولید انرژی صرفه اقتصادی داشته باشد
دکتر ساری در ادامه گفت‌و‌گو به زمان بهره‌برداری از رآکتور ایتر اشاره می‌کند و می‌گوید: «در سال 2021 نیروگاه ایتر باظرفیت تولید 300 مگاوات برق ساخته شده و پیش‌بینی می‌شود در سال 2050 توان این نیروگاه‌ها به استانداردها نزدیک شود و استفاده از گداخت هسته ای در تولید انرژی صرفه اقتصادی داشته باشد.
او درباره صرفه اقتصادی این فناوری نیز یادآور می‌شود: شکافت هسته‌ای علاوه بر مشکلات محیط زیستی، ارزش اقتصادی ضعیف نیز دارد چرا که میزان انرژی اولیه به نسبت انرژی خروجی، توازن خوبی ندارد. اما پیش‌بینی شده است که در گداخت این نسبت بهتر باشد یعنی در مقابل ورودی‌ها، خروجی مان ارزش افزوده داشته باشد.»
او سپس به فرآیند همجوشی دوتریوم و تریتیوم اشاره و تاکید می‌کند که ممکن است در آینده از ترکیبی به جز این دو ماده استفاده شود؛ اما اکنون ترکیب دوتریوم و تریتیوم بهترین پیشنهاد موجود است.
ساری در ادامه از مقاله دکتر قرآن‌نویس و پیشنهاد او برای ترکیب هیدروژن با عنصر «بُر» می‌گوید: « بر، در جدول تناوبی یکی از سبک‌ترین‌هاست. این عنصر حتی نوترون هم نمی‌دهد یعنی کاملاً پاک است و از ترکیب این دو در آن طرف واکنش هیچ گونه نوترونی نداریم بلکه یک عنصر سوم می‌دهد که هیچ خطری ندارد.»
عضو هیات علمی مرکز فیزیک پلاسما بر همین اساس معتقد است که ممکن است آن گونه که برخی اصرار می‌کنند، در آینده این روند تغییر کند و دیگر نیازی به آب سنگین در روند گداخت هسته‌ای نباشد؛ هر چند او می‌گوید: «اما فعلاً تنها راهکار همین است که از دوتریوم استفاده کنند که بهترین روش دستیابی به آن استخراج از آب سنگین است.»
ساری سپس به وضع ایران در زمینه تحقیقات درباره گداخت هسته ای می‌پردازد و می‌گوید: «ما هنوز از سطح جهانی خیلی عقب‌تر هستیم اما ایده دکتر قرآن‌نویس این است که نباید بگذاریم این فاصله افزایش یابد. ایشان معتقد است که از همین حالا باید نیروی متخصص را تربیت کرد و هنگامی که این رآکتور تجاری‌سازی شد خودمان نیروی متخصص داشته باشیم.»
او می‌افزاید: «دکتر قرآن‌نویس یک توکامک را از چین خریداری کردند که مطالعات تجربی راجع به پلاسمای داغ را میتوان با کمک آن انجام داد. در این توکامک، گداخت هسته‌ای انجام نمی‌شود اما مطالعات و نتایج ناشی از این دستگاه به طراحی و ساخت دستگاه‌های بزرگ کمک می‌کند.»
دکتر قرآن نویس یک توکامک را از چین خریداری کردند که مطالعات تجربی راجع به پلاسمای داغ را میتوان با کمک آن انجام داد. در این توکامک، گداخت هسته ای انجام نمی‌شود اما مطالعات و نتایج ناشی از این دستگاه به طراحی و ساخت دستگاه‌های بزرگ کمک می‌کند
ساری ارائه پیشنهادها به ایران برای مشارکت در پروژه‌های مربوط به گداخت را نیز همین راستا ارزیابی می‌کند.
آروین نیز با تأیید سخنان دکتر ساری در این باره اضافه می‌کند: « به خاطر سنگین بودن هزینه‌ها، پروژه ایتر با مشارکت 34 کشور انجام می‌شود. همان‌طور که وضع اقتصادی خوب موجب تسریع در پیشرفت فناوری می‌شود، اگر وضع اقتصادی بد باشد بودجه کمتری در هر کشوری صرف تحقیقات می‌شود و کارهای بزرگ نیاز به مشارکت بین‌المللی دارد»
او در ادامه به اثر تحریم‌ها بر تحقیقات در زمینه گداخت هسته‌ای در ایران اشاره می‌کند و می‌گوید: « به جز دانشگاه آزاد، سازمان انرژی اتمی هم در این زمینه فعالیت می‌کند اما در چند سال گذشته نسبت به ما ایزوله تر بودند. دانشگاه آزاد به دلیل خصوصی بودن می‌توانست در دوران تحریم هم فعال باشد اما متاسفانه با وجود این پتانسیل تا کنون حمایت خاصی از مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما صورت نگرفته است.»
او در پایان به مسئولان پیشنهاد می‌کند: «مسئولان باید به این قضیه توجه کنند که برای آینده به چه میزان انرژی نیاز داریم و این نیاز را از چه منبعی باید تأمین کنیم. گداخت هسته‌ای جز مواردی است که در سال‌های بعد به صورت جدی به آن پرداخته خواهد شد؛ بنابراین باید از حالا به فکر آن باشیم.»
نقشه راه ملی، ضرورت حضور در آینده انرژی جهان
ساری نیز در تأیید سخنان همکارش به آنا می‌گوید: «ما در این حوزه در خاورمیانه پیشرو هستیم اما اخیرا در کشورهای حوزه خلیج فارس بر روی تولید پلاسما سرمایه‌گذاری زیادی شده است. در واقع تعداد رقبای ما در حال افزایش است. خوشبختانه آیت‌الله هاشمی رفسنجانی درایت و چشم انداز وسیعی نسبت به مسائل دارند و بر تحقیقات روی موضوعات مهمی مانند گداخت و آب‌شیرین‌کن‌ها در دانشگاه آزاد اسلامیتاکید کرده‌اند اما نباید فراموش کنیم که رقبای ما نیز در این زمینه‌ها سرمایه‌گذاری‌های سنگینی کرده‌اند و پیش بردن چنین پروژه‌هایی تنها با فعالیت دانشگاه آزاد اسلامی به نتیجه نمی‌رسد بنابراین ما باید در زمینه گداخت هسته‌ای یک نقشه راه ملی داشته باشیم.»
فرجام برجام، سرنوشت گداخت
گفت‌وگوی جذابم با پژوهشگران گداخت هسته‌ای در مرکز تحقیقات فیزیک پلاسمای واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی به پایان می‌رسد و هنگام ترک این مرکز که در ارتفاعات شمال‌غرب پایتخت قرار گرفته است، به منظره تهران نگاه می‌کنم. شهری که فارغ از جنجال‌های سیاسی و جناحی، به حیات خود ادامه می‌دهد.
هر چند ممکن است فرجام خوش برجام و همکاری‌های بین‌المللی با ایران در زمینه گداخت هسته‌ای، مسیر این جوانان را در راه آینده علم هموار کند به همین دلیل حرف‌های رئیس سازمان انرژی اتمی را یک بار دیگر مرور می‌کنم و فریادهای بلندی که بارها نطق او را قطع کرد تا برخی واقعیت‌ها به گوش مردم نرسد را به یاد می‌آورم.
ساختمان مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما در یکی از مرتفع ترین نقاط پایتخت قرار گرفته است؛ شاید برای همین است که صدای دانشمندان پرانگیزه آن گاهی به گوش کسی نمی‌رسد یا احتمالا کسانی که باید صدای این دانشمندان را بشنوند، نمی‌توانند باور کنند که بخشی از آینده انرژی جهان و حیات بشر در اتاق‌های همین مرکز دورافتاده رقم می‌خورد. آینده‌ای که منتظر هیچ کدام از ما نمی‌ماند.
انتهای پیام/
دایرةالمعارف دانشبنیانها ۹۶؛
