کشف انرژي اتمي

کشف انرزي هسته اي يکي از مهمترين و اثر گذارترين کشفيات بشر در طول تاريخ است. در سال ۱۹۲۷ ميلادي ، « آلبرت انيشتن » با طرح فرمولي ثابت نمود که « اگر اتم شکافته شود ، انرژي عظيمي ايجاد مي شود.» دوشيوه بنيادي براي آزادسازي يک اتم وجود دارد: در روش «شکافت هسته اي» هسته اتم را با يک «نوترون» به دو جزء کوچک تر تقسيم مي شود. نظير اقدامي که در مورد ايزوتوپ هاي اورانيوم (يعني اورانيوم ۲۳۵ و ۲۳۳) انجام مي شود. و در روش دوم که به «همجوشي هسته اي » مشهور است ؛ با استفاده از دو اتم کوچک تر که معمولا هيدروزه يا ايزوتوپ هاي هيدروژن (مانند دو تريوم و ترتيوم ) هستند ، يک اتم بزرگ تر مثل هليوم يا ايزوتوپ هاي آن را تشکيل مي شود. اين فرايند در خورشيد براي توليد انرزي به کار مي رود.[۱]

 

علي رغم اهميت اين کشف از همان آغاز سوء استفاده قدرت هاي جهان از آن نگراني عميقي را در سطح جهان پديد آورد ؛ با فاصله اندکي آمريكايي‌ها براي نخستين بار به طور كاملاً سري در صحراي “نوادا” انفجار هسته‌اي را آزمايش كردند. در جنگ جهاني دوم هم هواپيماي ده‌ تني دبليو به خلباني سرگرد “كنراد” بمبي را كه نام آن “Litell boy” بود در هيروشيماي ژاپن منفجر كردند كه اين بمب در ۸ متري زمين منفجر شد و ۱۲۰ هزار نفر را جزغاله كرد.
انرژی هسته ایی به زبان ساده
به نظر عجيب مي رسد که يک نيروگاه هسته اي نزديک نيروگاه بزرگ زغال سوز از توربينهاي بخاري براي حرکت الترناتورها وتوليدالکتريسيته استفاده کند.در صورتي که تنها تفاوت در نوع منبع توليد حرارت انهاست.در مرکز هر نيروگاه هستهاي يک راکتور قرار دارد.راکتور ظرف بزرگي است که در ان گرما به مقدار بسيار زياد در اثر واکنشهايي به نام شکافت هسته توليد مي شود.گرماي حاصل از شکافت هسته براي توليد بخار و حرکت تور بينها به کار مي رود.

براي درک پديده شکافت هسته لازم است که اطلاعاتي درباره خود اتم داشته باشيم.
اجسام از اتمهايي ساخته شده است . اتمها آن اندازه کوچکند که نمي توان آنها را ديد. در يک قطره آب ميليونها اتم وجود دارد. مدتها دانشمندان بر اين باور بودند که اتم کوچکترين جزئي است که وجود دارد واژه اتم يک کلمه يوناني است به معني تجزيه ناپذير که نمي توان آن را تقسيم کرد. بهرحال در سال ۱۹۰۵ آلبرت انيشتين نظريه مشهوري را اعلام کرد او گفت: که اگر اتمي را بتوانيم به روشي تغيير دهيم و يا بشکافيم مقدار بسيار زيادي انرژي آزاد خواهد شد. اولين دانشمندي که توانست اتم را بشکافد و موفق به اين کار شد ارنست رادرفورد بود. اين آزمايش مشهور در آزمايشگاه کاونديش در کمبريج در سال ۱۹۱۹ انجام شد. از اين پس رادرفورد و ديگر دانشمندان به تحقيق پرداختند تا ثابت کنند که اتمها خود از ذره هاي کوچکتر و يا از ذرات بنيادي ساخته شده اند. ما اکنون مي دانيم که قسمت عمده هر اتم را فضاي خالي تشکيل مي دهد در مرکز هر اتم

هسته قرار دارد. در اطراف هسته يک يا چند الکترون کوچک و مشابه همواره در مدارهايي دوران مي کنند. هسته ها از پروتونها و نوترونها ساخته شده اند. هيدروژن گاز بسيار سبک وزني است و اتمها ي آن ساده ترين اتمها ست. هر اتم هيدروژن از يک پروتون که هسته اتم است و يک الکترون تشکيل شده است. در مقابل اورانيم فلز بسيار سنگيني است. هر اتم اورانيم داراي ۹۲ پروتون و بيش از يکصد نوترون در هسته است و ۹۲ الکترون در مدارهاي آن حرکت مي کنند. اورانيم تنها ماده طبيعي است که پديده شکافت در آن به آساني صورت مي گيرد. هنگامي که يک نوترون به هسته يک اتم آن برخورد کند اين هسته به دو جزء تقريبا” مساوي تقسيم مي شود، اين اجزاء با سرعت

زيادي تقسيم مي شوند و همزمان دو يا سه نوترون آزاد مي شود و باعث شکسته شدن اتمهاي ديگر اورانيم مي شوند. هنگامي که اين نوترونها با هسته اتمها برخورد کنند شکافتهايي جديد صورت مي گيرد و مقدار بسيار زيادي گرماتوليد مي شود. اين عمل را واکنش زنجيري مي ناميم که در نتيجه انرژي آزاد مي شود . همانطوري که در پديده شکافت گرما توليد مي شود، راديو اکتيو نيز ظاهر مي گردد پرتوهاي مواد راديو اکتيو خطرناک و قابليت نفوذ زيادي دارند ورقه کلفت فولاد و ديواره هاي بتوني که در مرکز رآکتور به يکديگر متصل شده اند قرار مي دهند همانطور که بايد بتوانيم ميزان حرارتي را در اجاق گاز کم و زياد کنيم لازم است که بتوانيم شکاف هسته را نيز کنترل کنيم اين عمل نظارت و کنترل بوسيله ميله هايي از جنس بر يا کادميمم که درون راکتور قرار مي گيرند انجام مي شود. اين ميله ها نوترونها را جذب مي کنند و سرعت واکنش زنجيري را کاهش مي دهند اگر دماي رآکتور بالا رود و گرماي بيش از حد توليد شود ميله ها کاملا” به طرف برده مي شوند و واکنشهاي رآکتور کاملا” متوقف مي گردد بايد بتوان گرماي حاصل از درون رآکتور را خارج کنيم و اين خيلي مهم است براي انجام اين کار مايع يا گازي را به درون رآکتور مي فرستيم گرماي حاصله مي تواند آب را در مبدلهاي حرارتي بجوش آورد عمل آن نظير آبگرمکن کوچک خانه شما است که آب گرم حمام شما را تامين مي کند. در نيروگاهها مبدلهاي حرارتي آب را به جوش مي آورند و بخار حاصل از آن براي حرکت توربين استفاده مي شود. توربين ها، آلترناتورها را به حرکت در مي آورند و الکتريسيته توليد مي شود نظير همه نيروگاهها که مواد زائدي از سوختهاي آنها حاصل مي شود رآکتورها نيز مواد زائدي توليد مي کنند و نظر به اينکه خاصيت راديو اکتيويته اين مواد براي سالهاي سال باقي مي ماند بايد با نهايت مراقبت آنها را جابجا کرد.

دانشندان اکنون روي اين برنامه کار مي کنند که مواد زائد را بصور ت قالبهاي شيشه اي درآورند و جمع آوري و نگهداري کنند. دانشمندان اميدوارند که در آينده واکنش همجوشي را جانشين واکنش شکافي نمايند. در واکنش هم جوشي اتمهاي سبک مانند هيدروژن با يکديگر ترکيب مي شوند و مقدار بسيار زيادي انرژي توليد مي کنند، در اين نوع واکنش پس مانده بوجود نمي آيد. شايد روزي دانشمندان اين مسئله را حل کنند. هنگامي که آنها توفيق اين کار را بيابند مردم جهان به يک منبع انرژي بي پايان دست خواهند يافت. اورانيم کمياب است و استخراج آن گران تمام مي شود وليکن هيچگاه کمبود هيدروژن نخواهيم داشت و تا زماني که آب که ترکيبي از اکسيژن و هيدروژن است موجود باشد مشکلي از نظر هيدروژن نداريم.

اندازه اتم ها
جالب است بدانيم که با اتم های يک قطره آب می توان مساحتی به وسعت يک شهر را فرش کرد. و يا در مقياسی ديگر، اگر بتوان يک آسمانخراش بزرگ را در هم فشرد و آن را تبديل به اتم کرد می توان اتم های برآمده را در سر يک سوزن جای داد. و انرژی هسته ای از اينجا آغاز می شود. با اشعه گاما می توان الکترون ها را آزاد کرد و هيچ مانعی نمی تاوند در برابر اين اشعه قرار گيرد. جالب است بدانيم که مواد راديواکتيو که اشعه های بتا، آلفا، و گاما را توليد می کنند پس از مصرف به صورت باله و يا پس مانده باقی می ماند، و مدت زمان زيادی لازم دارد که جرم اين مواد مصرف شده به صفر برسد و علت خطر زباله های راديو اکتيو همين است. مثلأ اگر يک گرم يد را در نظر بگيريم، ۱۷ ميليون سال طول می کشد تا يک گرم يد به نيم گرم يد تبديل شود، يک گرم اورانيوم پس از ۴ ميليون سال به نصف وزن خود می رسد و اين چرخه راديو اکتيو طبيعی ناميده می شود. حال مقياس های حجيم و سنگين زباله های اتمی را حدس بزنيد که چه زمانی طول خواهد کشيد تا نصف وزن خود تبديل شوند. طبيعی است که زباله های اتمی را بايد در جايی حفظ کنند و اۀان می دانيم که مخفيانه اين زباله ها را در معادن نمک دفن می کنند که برای آيندگان بسيار خطرناک است. و حتا مشاهده شدده است که کسانی که در نزديکی رآکتورهای اتمی زندگی می کنند و حتا حيوانات در معرض اشعه راديو اکتيو تغيير شکل می دهند.
راديو اکتيو مصنوعی در رآکتورهای اتمی
اگر هسته يک اتم را با ذره ديگری بمباران کنيم، اين هسته اجبارأ از خود اشعه صادر می کند که اين تکنولوژی دررآکتورهای اتمی به کار برده می شود. و اشعه های ساطع شده آلفا، بتا، گاما سريعأ تکثير خواهند شد که اين عمل شکاف اتم ناميده می شود. برای اولين بار فرمی؟ يک دانشمند ايتاليايی پی برد که می توان با نوترون، به علت اين که بار الکتريکی منفی ندارد می توان

هسته اتم را مورد هدف قرار داد چرا که بار الکتريکی دقت نشانه روی را از بين می برد. و برای اين آزمايش اورانيوم را مناسب يافت. اورانيوم يک هسته اورانيوم ۹۲ پروتون دارد، اگر ما يک هسته اورانيوم را با نوترون بمباران کنيم، نتيجه آن انفجار بمب اتم خواهد بود. و در رآکتورهای اتمی که از اورانيوم استفاده می شود برای جلوگيری از انفجار آن را در آب قرار می دهند، چرا که به محض رسيدن نوترون ها به آب سرعت شان به شدت کاهش می يابد. برای اولين بار در ساخت بمب اتمی که در شيکاگو ساخته شد تکه های اورانيوم را در ميان گرافيت قرار دادند ، چون مانند آب خاصيت کاهش دهندگی داشت . امروزه از کاهش دهنده های سرعت ديگری مانند آب سنگين،

و واکس پارافين و دی اسيد کربن جامد استفاده می شود.
لازم به توضيح است که آب سنگين در هسته خود علاوه بر اکسيژن و هيدروژن، يک هيدروژن ديگر قرار دارد به نام نوتريوم که توليد آب سنگين می کند. جالب است بدانيم که اگر هزار کيلو گرم اورانيوم در طبيعت بيابيم، هفت کيلو گرم آن اورانيوم ۲۳۵ است، و غنی سازی يعنی اورانيوم ۲۳۵ را به ۲۳۸ تبديل کردن چرا که انرژی به کار گرفته شده برای شکافتن اتم کمتر است و از آن طرف ميزان انرژی آزاد شده بيشتر خواهد بود. در غنی سازی، اورانيوم را با نوترون بمباران می کنند و نوترون ها در اورانيوم تبديل به پلوتونيوم ۲۳۹ ی شود که مورد مصرف بمب اتم است. و اين چرخه دائم در حال تکثير شدن است و اگر با کند کننده آن را کنترل نکنيم انفجار صورت می گيرد.
رآکتور اتمی برای توليد برق در اين گونه رآکتورها، اورانيوم در ميان لوله های فلزی داخل آب قرار می گيرد و با توليد گرما و ايجاد بخار باعث چرخيدن توربين های توليد برق می شود، و در اين مورد به علت آلودگی بيش از حد پيش بينی شده است که تا سال ۲۰۲۰ ميلادی، استفاده از اين تکنولوژی به جهت توليد برق تا ميزان بسيار زيادی کاهش يابد. لازم به ذکر است راکتورهای توليد برق و مواد حاصله از آن را می توان مستقيمأ در ساخت بمب اتمی به کار برد. در حال حاضر ۴۷۰ رآکتور اتمی در جهان به طور پراکنده وجود دارند و با خطرات و مضراتی که برای آنان بر شمرديم فقط قادرند ۱۷ درصد از نيازهای انرژی مردم کره زمين را تامين کنند، حال ببينيد که برای داشتن اين تکنولوژی حاضريم به چه خطراتی تن بدهي
انرژي هسته‌اي به ۲ روش توليد مي‌شود:
۱- شکافت هسته‌اي: در اين روش هسته يک اتم توسط يک نوترون به دو بخش کوچکتر
تقسيم مي‌شود. در اين روش غالباً از عنصر اورانيوم استفاده مي‌شود.
۲- گداخت هسته‌اي: در اين روش که در سطح خورشيد هم اجرا مي‌شود، معمولاً هيدروژن‌ها
با برخورد به يکديگر تبديل به هليوم مي‌شوند و در اين تبديل، انرژي بسيار زيادي
بصورت نور و گرما توليد مي‌شود.

طراحي بمب‌هاي هسته‌اي:
براي توليد بمب هسته‌اي، به يک سوخت شکافت‌پذير يا گداخت‌پذير، يک وسيله راه‌انداز
و روشي که اجازه دهد تا قبل از اينکه بمب خاموش شود، کل سوخت شکافته يا گداخته
شود نياز است.
بمب‌هاي اوليه با روش شکافت هسته‌اي و بمب‌هاي قويتر بعدي با روش گداخت هسته‌اي
توليد شدند. ما در اين بخش دو نمونه از بمب هاي ساخته شده را بررسي مي کنيم:

بمب‌ شکافت هسته‌اي :

۱- بمب‌ هسته‌اي (پسر کوچک) که روي شهر هيروشيما و در سال ۱۹۴۵ منفجر شد.
۲- بمب هسته‌اي (مرد چاق) که روي شهر ناکازاکي و در سال ۱۹۴۵ منفجر شد.
بمب گداخت هسته‌اي : ۱- بمب گداخت هسته‌اي که در ايسلند بصورت آزمايشي در سال
۱۹۵۲ منفجر شد.

بمب‌هاي شکافت هسته‌اي:

بمب‌هاي شکافت هسته‌اي از يک عنصر شبيه اورانيوم ۲۳۵ براي انفجار هسته‌اي استفاده
مي‌کنند. اين عنصر از معدود عناصري است که جهت ايجاد انرژي بمب هسته‌اي استفاده
مي‌شود. اين عنصر خاصيت جالبي دارد: هرگاه يک نوترون آزاد با هسته اين عنصر

برخورد کند ، هسته به سرعت نوترون را جذب مي‌کند و اتم به سرعت متلاشي مي‌شود.
نوترون‌هاي آزاد شده از متلاشي شدن اتم ، هسته‌هاي ديگر را متلاشي مي‌کنند.
زمان برخورد و متلاشي شدن اين هسته‌ها بسيار کوتاه است (کمتر از ميلياردم ثانيه
! ) هنگامي که يک هسته متلاشي مي‌شود، مقدار زيادي گرما و تشعشع گاما آزاد
مي‌کند.
مقدار انرژي موجود در يک پوند اورانيوم معادل يک ميليون گالن بنزين است!
در طراحي بمب‌هاي شکافت هسته‌اي، اغلب از دو شيوه استفاده
مي‌شود:
روش رها کردن گلوله:
در اين روش يک گلوله حاوي اورانيوم ۲۳۵ بالاي يک گوي حاوي اورانيوم (حول دستگاه
مولد نوترون) قرار دارد.
هنگامي که اين بمب به زمين اصابت مي‌کند، رويدادهاي زير اتفاق مي‌افتد:
۱- مواد منفجره پشت گلوله منفجر مي‌شوند و گلوله به پائين مي‌افتد.
۲- گلوله به کره برخورد مي‌کند و واکنش شکافت هسته‌اي رخ مي‌دهد.
۳- بمب منفجر مي‌شود.
در بمب هيروشيما از اين روش استفاده شده بود. نحوه انفجار اين بمب در شکل زير
نمايش داده شده است:
روش انفجار از داخل:
در اين روش که انفجار در داخل گوي صورت مي‌گيرد، پلونيم ۲۳۹ قابل انفجار توسط
يک گوي حاوي اورانيوم ۲۳۸ احاطه شده است.
هنگامي که مواد منفجره داخلي آتش گرفت رويدادهاي زير
اتفاق مي‌افتد:
۱- مواد منفجره روشن مي‌شوند و يک موج ضربه‌اي ايجاد مي‌کنند.
۲- موج ضربه‌اي، پلوتونيم را به داخل کره مي‌فرستد.
۳- هسته مرکزي منفجر مي‌شود و واکنش شکافت هسته‌اي رخ مي‌دهد.

۴- بمب منفجر مي‌شود.
بمبي که در ناکازاکي منفجر شد، از اين شيوه استفاده کرده بود. نحوه انفجار
اين بمب، در شکل زير نمايش داده شده است.
بمب‌ گداخت هسته‌اي: بمب‌هاي شکافت هسته‌اي، چندان قوي نبودند!
بمب‌هاي گداخت هسته‌اي ، بمب هاي حرارتي هم ناميده مي‌شوند و در ضمن بازدهي
و قدرت تخريب بيشتري هم دارند. دوتريوم و تريتيوم که سوخت اين نوع بمب به شمار
مي‌روند، هردو به شکل گاز هستند و بنابراين امکان ذخيره‌سازي آنها مشکل است.
اين عناصر بايد در دماي بالا، تحت فشار زياد قرار گيرند تا عمل همجوشي هسته‌اي
در آنها صورت بگيرد. در اين شيوه ايجاد يک انفجار شکافت هسته‌اي در داخل، حرارت
و فشار زيادي توليد مي‌کند و انفجار گداخت هسته‌اي شکل مي‌گيرد.در طراحي بمبي
که در ايسلند بصورت آزمايشي منفجر شد، از اين شيوه استفاده شده بود. در شکل
زير نحوه انفجار نمايش داده شده است.

اثر بمب‌هاي هسته‌اي:
انفجار يک بمب هسته‌اي روي يک شهر پرجمعيت خسارات وسيعي به بار مي آورد . درجه
خسارت به فاصله از مرکز انفجار بمب که کانون انفجار ناميده مي‌شود بستگي دارد.
زيانهاي ناشي از انفجار بمب هسته‌اي عبارتند از :
– موج شديد گرما که همه چيز را مي‌سوزاند.
– فشار موج ضربه‌اي که ساختمان‌ها و تاسيسات را کاملاً تخريب مي‌کند.
– تشعشعات راديواکتيويته که باعث سرطان مي‌شود.
– بارش راديواکتيو (ابري از ذرات راديواکتيو که بصورت غبار و توده سنگ‌هاي
متراکم به زمين برمي‌گردد)
درکانون زلزله، همه‌چيز تحت دماي ۳۰۰ ميليون درجه سانتي‌گراد تبخير مي‌شود!
در خارج از کانون زلزله، اغلب تلفات به خاطر سوزش ايجادشده توسط گرماست و بخاطر
فشار حاصل از موج انفجار ساختمانها و تاسيسات خراب مي‌شوند. در بلندمدت، ابرهاي
راديواکتيو توسط باد در مناطق دور ريزش مي‌کند و باعث آلوده شدن موجودات، آب

و محيط زندگي مي‌‌شود.
دانشمندان با بررسي اثرات مواد راديواکتيو روي بازماندگان بمباران ناکازاکي
و هيروشيما دريافتند که اين مواد باعث: ايجاد تهوع، آب‌مرواريد چشم، ريزش مو
و کم‌شدن توليد خون در بدن مي‌شود. در موارد حادتر، مواد راديواکتيو باعث ايجاد
سرطان و نازايي هم مي‌شوند. سلاح‌هاي اتمي داراي نيروي مخرب باورنکردني هستند،
به همين دليل دولتها سعي دارند تا بر دستيابي صحيح به اين تکنولوژي نظارت داشته
باشند تا ديگر اتفاقي بدتر از انفجارهاي ناکازاکي و هيروشيما رخ ندهد.
کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای
. وقتی صحبت از انرژی اتمی به میان می آید، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمی و یا راکتورهای اتمی برای تولید برق را در ذهن خود مجسم می کنند و کمتر کسی را می توان یافت که بداند چگونه جنبه های دیگری از علوم هسته ای در طول نیم قرن گذشته زندگی روزمره او را دچار تحول نموده است. اما حقیقت در این است که در طول این مدت در نتیجه تلاش پیگیر پژوهشگران و مهندسین هسته ای، این تکنولوژی نقش مهمی را در ارتقاء سطح زندگی مردم، رشد صنعت و کشاورزی و ارائه خدمات پزشکی ایفاء نموده است. موارد زیر از مهمترین استفاده های صلح آمیز از علوم و تکنولوژی هسته ای می باشند:استفاده از انرژی حاصل از فرآیند شکافت هسته اورانیوم یا پلوتونیوم در راکتورهای اتمی جهت تولید برق و یا شیرین کردن آب دریاها.استفاده از رادیوایزوتوپها در پزشکی، صنعت و کشاورزی
۳-استفاده از پرتوهای ناشی از فرآیندهای هسته ای در پزشکی، صنعت و کشاورزی
برق هسته ای
از مهمترین منابع استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی، ساخت راکتورهای هسته ای جهت تولید برق می باشد
. راکتور هسته ای وسیله ای است که در آن فرایند شکافت هسته ای بصورت کنترل شده انجام می گیرد. در طی این فرایند انرژی زیاد آزاد می گردد به نحوی که مثلا در اثر شکافت نیم کیلوگرم اورانیوم انرژی معادل بیش از ۱۵۰۰ تن زغال سنگ بدست می آید. هم اکنون در سراسر جهان، راکتورهای متعددی در حال کار وجود دارند که بسیاری از آنها برای تولید قدرت و به منظور تبدیل آن به انرژی الکتریکی، پاره ای برای راندن کشتیها و زیردریائیها، برخی برای تولید رادیو ایزوتوپوپها و تحقیقات علمی و گونه هایی نیز برای مقاصد آزمایشی و آموزشی مورد استفاده قرار می گیرند. در راکتورهای هسته ای که برای نیروگاههای اتمی طراحی شده اند (راکتورهای قدرت)، اتمهای اورانیوم و پلوتونیم توسط نوترونها شکافته می شوند و انرژی آزاد شده گرمای لازم را برای تولید بخار ایجاد کرده و بخار حاصله برای چرخاندن توربینهای مولد برق بکار گرفته می شوند.
راکتورهای اتمی را معمولا برحسب خنک کننده، کند کننده، نوع و درجه غنای سوخت در آن طبقه بندی می کنند. معروفترین راکتورهای اتمی، راکتورهایی هستند که از آب سبک به عنوان خنک کننده و کند کننده و اورانیوم غنی شده(۲ تا ۴ درصد اورانیوم ۲۳۵ ) به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها عموما تحت عنوان راکتورهای آب سبک(LWR ) شناخته می شوند. راکتورهای

WWER,BWR,PWR از این دسته اند. نوع دیگر، راکتورهایی هستند که از گاز به عنوان خنک کننده، گرافیت به عنوان کند کننده و اورانیوم طبیعی یا کم غنی شده به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها به گاز- گرافیت معروفند. راکتورهای HTGR,AGR,GCR از این نوع می باشند. راکتور PHWR راکتوری است که از آب سنگین به عنوان کندکننده و خنک کننده و از اورانیوم طبیعی به عنوان سوخت استفاده می کند. نوع کانادایی این راکتور به CANDU موسوم بوده و از کارایی خوبی برخوردار می باشد. مابقی راکتورها مثل FBR (راکتوری که از مخلوط اورانیوم و پلوتونیوم به عنوان سوخت و سدیم مایع به عنوان خنک کننده استفاده کرده و فاقد کند کننده می باشد)

LWGR(راکتوری که از آب سبک به عنوان خنک کننده و از گرافیت به عنوان کند کننده استفاده می کند) از فراوانی کمتری برخوردار می باشند. در حال حاضر، راکتورهای PWR و پس از آن به ترتیب PHWR,WWER, BWR فراوان ترین راکتورهای قدرت در حال کار جهان می باشند.به لحاظ تاریخی اولین راکتور اتمی در آمریکا بوسیله شرکت “وستینگهاوس” و به منظور استفاده در زیر دریائیها ساخته شد. ساخت این راکتور پایه اصلی و استخوان بندی تکنولوژی فعلی نیروگاههای اتمیPWR را تشکیل داد. سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت راکتورهایی از نوع BWR گردید. اما اولین راکتوری که اختصاصا جهت تولید برق طراحی شده، توسط شوروی و در ژوئن ۱۹۵۴در “آبنینسک” نزدیک مسکو احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت، تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی در سال ۱۹۵۶ در انگلستان آغاز گردید. تا سال ۱۹۶۵ روند ساخت نیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود اما طی دو دهه ۱۹۶۶ تا ۱۹۸۵ جهش زیادی در ساخت نیروگاههای اتمی بوجود آمده است. این جهش طی سالهای ۱۹۷۲ تا ۱۹۷۶ که بطور متوسط هر سال ۳۰ نیروگاه شروع به ساخت می کردند بسیار زیاد و قابل توجه است. یک دلیل آن شوک نفتی اوایل دهه ۱۹۷۰ می باشد که کشورهای مختلف را برآن داشت تا جهت تأمین انرژی مورد نیاز خود بطور زاید الوصفی به انرژی هسته ای روی آورند. پس از دوره جهش فوق یعنی از سال ۱۹۸۶ تاکنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافته بطوریکه بطور متوسط سالی

انه ۴ راکتور اتمی شروع به ساخت می شوند.
کشورهای مختلف در تولید برق هسته ای روند گوناگونی داشته اند. به عنوان مثال کشور انگلستان که تا سال ۱۹۶۵ پیشرو در ساخت نیروگاه اتمی بود، پس از آن تاریخ، ساخت نیروگاه اتمی در این کشور کاهش یافت، اما برعکس در آمریکا به اوج خود رسید. کشور آمریکا که تا اواخر دهه ۱۹۶۰ تنها ۱۷ نیروگاه اتمی داشت در طول دهه های۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ بیش از ۹۰ نیروگاه اتمی دیگر ساخت. این مسئله نشان دهنده افزایش شدید تقاضای انرژی در آمریکاست. هزینه تولید برق هسته ای در مقایسه با تولید برق از منابع دیگر انرژی در امریکا کاملا قابل رقابت می باشد. هم اکنون فرانسه با داشتن سهم ۷۵ درصدی برق هسته ای از کل تولید برق خود درصدر کشورهای جهان قرار دارد. پس از آن به ترتیب لیتوانی(۷۳درصد)، بلژیک(۵۷درصد)، بلغارستان و اسلواکی(۴۷درصد) و سوئد (۸/۴۶درصد می باشند. آمریکا نیز حدود ۲۰ درصد از تولید برق خود را به برق هسته ای اختصاص داده است.
گرچه ساخت نیروگاههای هسته ای و تولید برق هسته ای در جهان از رشد انفجاری اواخر دهه
۱۹۶۰ تا اواسط ۱۹۸۰ برخوردار نیست اما کشورهای مختلف همچنان درصدد تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی هسته ای می باشند. طبق پیش بینی های به عمل آمده روند استفاده از برق هسته ای تا دهه های آینده همچنان روند صعودی خواهد داشت. در این زمینه، منطقه آسیا و اروپای شرقی به ترتیب مناطق اصلی جهان در ساخت نیروگاه هسته ای خواهند بود. در این راستا، ژاپن با ساخت نیروگاههای اتمی با ظرفیت بیش از ۲۵۰۰۰ مگا وات درصدر کشورها قرار دارد. پس از آن چین، کره جنوبی، قزاقستان، رومانی، هند و روسیه جای دارند. استفاده از انرژی هسته ای در کشورهای کانادا، آرژانتین، فرانسه، آلمان، آفریقای جنوبی، سوئیس و آمریکا تقریبا روند ثابتی را طی دو دهه آینده طی خواهد کرد.
دیدگاههای اقتصادی و زیست محیطی برق هسته ای
امروزه کشورهای بسیاری بویژه کشورهای اروپایی سهم قابل توجهی از برق مورد نیاز خود را

از انرژی هسته ای تأمین می نمایند
دیدگاه اقتصادی استفاده از برق هسته ای
. بطوریکه آمار نشان می دهد از مجموع نیروگاههای هسته ای نصب شده جهت تأمین برق در جهان به ترتیب ۳۵ درصد به اروپای غربی، ۳۳ درصد به آمریکای شمالی، ۵/۱۶ درصد به خاور دور، ۱۳ درصد به اروپای شرقی و نهایتا فقط ۷۴/۰ درصد به آسیای میانه اختصاص دارد. بدون شک در توجیه ضرورت ایجاد تنوع در سیستم عرضه انرژی کشورهای مذکور، انرژی هسته ای به عنوان یک گزینه مطمئن اقتصادی مطرح است. بنابراین ابعاد اقتصادی جایگزینی نیروگاههای هسته ای با توجه به تحلیل هزینه تولید(قیمت تمام شده) برق در سیستمهای مختلف نیرو قابل تأمل و بررسی است. از اینرو در اغلب کشورها، نیروگاههای هسته ای با عملکرد مناسب اقتصادی خود از هر لحاظ با نیروگاههای سوخت فسیلی قابل رقابت می باشند.
بهرحال طی چند دهه گذشته کاهش قیمت سوختهای فسیلی در بازارهای جهانی، سبب افزایش هزینه های ساخت نیروگاههای هسته ای به دلیل تشدید مقررات و ضوابط ایمنی، طولانی تر شدن مدت ساخت و بالاخره باعث ایجاد مشکلات تأمین مالی لازم و بالا رفتن قیمت تمام شده هر واحد الکتریسیته در این نیروگاهها شده است
. از یک طرف مشاهده میشود که طی این مدت حدود ۴۰ درصد از هزینه های چرخه سوخت هسته ای کاهش یافته است و از سویی دیگر با توجه به پیشرفتهای فنی و تکنولوژی حاصل از طرحهای استاندارد و برنامه ریزیهای دقیق بمنظور تأمین سرمایه اولیه مورد نیاز مطمئن و به هنگام احداث چند واحد در یک سایت برای صرفه جوئیهای ناشی از مقیاس مربوط به تأسیسات و تسهیلات مشترک مورد نیاز در هر نیروگاه، همچنان مزیت نیروگاههای اتمی از دیدگاه اقتصادی نسبت به نیروگاههای با سوخت فسیلی در اغلب کشورها حفظ شده است.
سایر دیدگاههای اقتصادی در مورد آینده انرژی هسته ای حاکی از آن است که براساس تحلیل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژی در جهان، توجه به توسعه تکنولوژیهای موجود و حقایقی نظیر روند تهی شدن منابع فسیلی در دهه های آینده، مزیتهای زیست محیطی انرژی اتمی و همچنین استناد به آمار و عملکرد اقتصادی و ضریب بالای ایمنی نیروگاههای هسته ای، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته ای نسبت به سایر گزینه های سوخت و پیشرفتهای حاصله در زمینه نیروگاههای زاینده و مهار انرژی گداخت هسته ای در طول نیم قرن آینده، بدون تردید انرژی هسته ای یکی از حاملهای قابل دسترس و مطمئن انرژی جهان در هزاره سوم میلادی به شمار می رود

. در این راستا شورای جهانی انرژی تا سال ۲۰۲۰ میلادی میزان افزایش عرضه انرژی هسته ای را نسبت به سطح فعلی حدود ۲ برابر پیش بینی می نماید. با توجه به شرایط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادی هزینه های فرصتی فروش نفت و گاز را با قیمتهای متعارف بین المللی در محاسبات هزینه تولید(قیمت تمام شده) برای هر کیلووات برق تولیدی منظور نمائیم و همچنین تورم و افزایش احتمالی قیمتهای این حاملها(بویژه طی مدت اخیر) را براساس روند تدریجی به اتمام رسیدن منابع ذخایر نفت و گاز جهانی مدنظر قرار دهیم، یقینا در بین گزینه های انرژی موجود در جمهوری

اسلامی ایران، استفاده از حامل انرژی هسته ای نزدیکترین فاصله ممکن را با قیمت تمام شده برق در نیروگاههای فسیلی خواهد داشت.
دیدگاه زیست محیطی استفاده از برق هسته ای. بدیهی است که این روند به دلیل اثرات مخرب و مرگبار آن در آینده تداوم چندانی نخواهد داشت. از اینرو به جهت افزایش خطرات و نگرانیها تدریجی در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از کاربرد فرایند انرژیهای فسیلی، واضح است که از کاربرد انرژی هسته ای بعنوان یکی از رهیافتهای زیست محیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیط زیست یاد می شود. همچنانکه آمار نشان می دهد، در حال حاضر نیروگاههای هسته ای جهان با ظرفیت نصب شده فعلی توانسته اند سالانه از انتشار ۸ درصد از گازهای دی اکسید کربن در فضا جلوگیری کنند که در این راستا تقریبا مشابه نقش نیروگاههای آبی عمل کرده اند.