یک فناوری، چندین کاربرد
فناوری هسته‌ای با تلاش دانشمندان ایرانی وارد حوزه‌های مختلفی شده که می‌تواند زندگی مردم را بهتر کند
عمادالدین قاسمی‌پناه: فناوری هسته‌ای کاربردهای متعددی دارد که برای زندگی روزمره ما نه‌تنها لازم بلکه ضروری است. این در حالی است که بخش قابل‌توجهی از مردم تصور می‌کنند که از انرژی هسته‌ای فقط بمب تولید می‌شود. شناخته‌شده‌ترین کاربردهای صلح‌آمیز، مفید و ضروری فناوری هسته‌ای تولید برق و داروهای تشخیصی و درمانی است. در شرایطی که سوخت‌های فسیلی دنیا آلودگی‌های زیادی به همراه دارند و رو به اتمام هستند، مقرون‌به‌صرفه‌ترین و مطمئن‌ترین منبع برای تولید برق، انرژی هسته‌ای است. هرچند برخی معتقدند که انرژی خورشیدی هم جزو انرژی‌های پاک محسوب می‌شود اما فناوری هسته‌ای به‌خاطر کاربردهای متعدد آن در زندگی روزمره، در اولویت کشورهای بسیاری قرار‌گرفته است اما کاربردهای دیگر فناوری هسته‌ای در حوزه‌هایی مانند کشاورزی، صنعت، هنر و اکتشافات فضایی قابل‌توجه و گاهی اعجاب‌برانگیز است. فناوری هسته‌ای در زندگی روزمره ما نقش پررنگی دارد و در آینده با افزایش کاربردهای این فناوری در سایر حوزه‌ها، بهره‌مندی از فناوری هسته‌ای توجیه و اهمیت بیشتری خواهد یافت.
تحول در پزشکی
تکنیک‌های پزشکی هسته‌ای طی سال‌های اخیر در نجات جان انسان‌ها نقش پررنگی ایفا کرده است. تحریم‌ها باعث شد که دانشمندان ایرانی برای تولید رادیوداروها خودشان دست به‌کار شوند. همین موضوع موجب شد که نام داروهای رادیواکتیوی بیشتر از گذشته بر زبان‌ها جاری شود. دانشمندان ایرانی بر همین اساس، برای تولید رادیوداروهای تشخیصی و درمانی اقدام کردند. اکنون به‌طور‌سالانه یک میلیون بیمار از خدمات رادیودارویی سازمان انرژی‌هسته‌ای ایران بهره‌مند می‌شوند. همچنین 190مرکز پرتودهی از خدمات رادیودارویی این سازمان استفاده می‌کنند. همین‌طور سانتریفیوژ توبولار و سانتریفیوژ زونال پیوسته برای تولید انبوه واکسن، سانتریفیوژ بانک خون و اولترا سانتریفیوژ از دستاوردهای دانشمندان ایرانی است. لیزرهای متنوع ازجمله لیزر جراحی پروستات، لیزر سنگ‌شکن کلیه، لیزر دندانپزشکی بافت نرم، لیزر کم‌توان و لیزر CO2 زیبایی بخشی از محصولات فناوری هسته‌ای هستند. فناوری هسته‌ای همچنین خدمات پرتوی و بهداشتی هم برای مردم به ارمغان می‌آورد که تولید پلیمرهای سوپر‌جاذب بهداشتی، تولید ژل آنتی‌باکتریال سونوگرافی و دستگاه نمایشگر آلودگی کل بدن برای شناسایی مواد پرتوزای سطحی بخشی از این خدمات به شمار می‌رود. در کشورهای توسعه‌یافته غربی، روش‌های تشخیصی و درمانی به قدری منظم، قابل‌اعتماد و دقیق شده‌اند که تقریباً از هر 3بیمار، یک نفر از روش‌های درمانی یا تشخیصی رادیو داروها بهره می‌برد. فناوری هسته‌ای در شاخه‌های مختلف پزشکی مانند انکولوژی، قلب و عروق، نورولوژی، پنومولوژی و اطفال نقش ایفا می‌کند. پزشکان از تکنیک‌های تشخیصی مانند رادیوداروها، اسکن‌ها یا ایزوتوپ‌های رادیویی استفاده می‌کنند و از درمان‌های مرتبط با پرتودرمانی که شامل پرتوهای ایکس و همچنین تشعشعات عناصر رادیواکتیو یا تجهیزات تولیدکننده تشعشع مانند شتاب‌دهنده‌هاست، استفاده می‌کنند. فراتر از تشخیص و درمان بیماری‌ها، استریل کردن تجهیزات پزشکی، یادگیری در مورد فرایندهای بیولوژیک با استفاده از ردیاب‌ها یا مطالعه خواص سلول‌های تومور ازجمله موارد دیگر استفاده از فناوری هسته‌ای است.
تولید برق
وقتی به‌تدریج زمزمه‌های افول سوخت‌های فسیلی در دنیا آغاز شد، کشورها استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق را جدی‌تر گرفتند. اگر پیش از این از گاز، انرژی آب و سایر عناصر موجود در طبیعت برای تولید برق استفاده می‌گردید، حالا انرژی هسته‌ای باید جایگزین آنها می‌شد؛ انرژی‌ای که پایان آن کمتر محتمل بود. ایران هم اگرچه در سال1329هجری‌شمسی فعالیت‌های هسته‌ای خود را آغاز کرد اما در سال1353با تاسیس سازمان انرژی اتمی و انعقاد قرارداد ساخت نیروگاه اتمی بوشهر، پروژه تولید برق با انرژی هسته‌ای را کلید زد. اکنون دانشمندان ایرانی با تولید برق از انرژی هسته‌ای تلاش می‌کنند تا سوخت‌های فسیلی برای نسل‌های بعد باقی بماند. برخی منابع ادعا می‌کنند که هر 5روز یک نیروگاه هسته‌ای در جهان آغاز به‌کار می‌کند. این آمار حتی اگر دقیق هم نباشد، نشان از اهمیت انرژی هسته‌ای در تولید برق برای سراسر دنیا دارد. آخرین آمارها(اردیبهشت1401) بیانگر آن است که آمریکا با 92رآکتور هسته‌ای قابل‌بهره‌برداری بیشترین استفاده را از این فناوری می‌برد و این در حالی است که ایران تنها یک رآکتور قابل‌بهره‌برداری دارد. با این حال، برنامه ششم توسعه دولت را مکلف به تولید برق هسته‌ای پایدار کرده بود.
نقش فناوری هسته‌ای برای مدیریت آب
هیدرولوژی یا «آب‌شناسی» درواقع علم مطالعه آب در کره‌زمین است که در مورد پیدایش، چرخش و توزیع آب در طبیعت، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب، واکنش‌های آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می‌کند. آب‌شیرین‌کن‌های هسته‌ای یکی از دستاوردهای فناوری هسته‌ای در کشور است. درواقع از حرارتی که در قلب رآکتورهای هسته‌ای تولید می‌شود، برای تبخیر و شیرین‌سازی آب استفاده می‌کنند. همین حالا آب‌شیرین‌کن نیروگاه اتمی بوشهر که در سال۹۳ به بهره‌برداری رسید، می‌تواند روزانه تا ۱۰هزار مترمکعب آب دریا را شیرین کند. همچنین فناوری هسته‌ای به کمک متخصصان آمده تا مطالعات در مورد هیدرولوژی از دقت بیشتری برخوردار شود. هیدرولوژی ایزوتوپی یک تکنیک هسته‌ای است که از ایزوتوپ‌های پایدار و رادیواکتیو برای دنبال کردن حرکات آب در چرخه هیدرولوژیکی استفاده می‌کند. از این ایزوتوپ‌ها می‌توان برای تحقیق در مورد منابع آب شیرین زیرزمینی و تعیین منشأشان، نوع بار آنها، وجود خطر نفوذ یا آلودگی توسط آب‌شور و امکان استفاده پایدار از آنها استفاده کرد. با ثبت سطوح تریتیوم رادیواکتیو زمین در اعماق مختلف، می‌توان میزان ذخیره آب را اندازه‌گیری کرد که یک جنبه حیاتی در مدیریت منابع آب است.
رونق کشاورزی
در حوزه خدمات پزشکی و گیاه‌پزشکی، دانشمندان ایرانی قادر به کنترل آفات گرم گلوگاه انار در باغ‌ها، کنترل مگس میوه مدیترانه و قارچ‌کش بیولوژیک هستند. این در حالی است که اصلاح نباتات هم بخشی از نتایج توسعه فناوری هسته‌ای محسوب می‌شود. تولید برنج مقاوم به تنش شوری و خشکی، ارقام پنبه موتانت، ارقام جدید موتانت جو، گندم مقاوم به شوری و ورس(خمیدگی ساقه)، موتانت لوبیا و انواع گیاهان تزئینی مزایایی است که کشاورزان را بهره‌مند می‌کند. اکنون کشور ما در همه این موارد توانمند شده است. با این حال، در کشاورزی، تکنیک‌های ایزوتوپ رادیویی و تشعشع برای بهبود کیفیت غذا از طریق القای جهش در گیاهان و دانه‌ها با هدف به‌دست آوردن ارقام محصول مورد‌نظر بدون نیاز به انتظار برای فرایند طولانی جهش طبیعی استفاده می‌شود. توجه به این نکته ضروری است که ایجاد جهش به معنی تولید محصول تراریخته نیست و نگرانی‌هایی که در مورد محصولات تراریخته مطرح می‌شود ارتباطی با جهش از طریق تکنیک‌های هسته‌ای ندارد. فناوری هسته‌ای همچنین در کنترل آفات، افزایش تولید موادغذایی و کاهش میزان استفاده از کودهای مختلف بسیار مفید است. پایان دادن به استفاده از کودهای شیمیایی می‌تواند به حفظ محیط‌زیست کمک کند. جلوگیری از زاد‌و‌ولد حشرات در گندم و جو، باردهی بیشتر گندم، برنج و پنبه، جلوگیری از جوانه زدن پیاز و سیب‌زمینی در انبار و استفاده از خاک و آب‌شور در کشاورزی بخشی دیگر از خدمات فناوری هسته‌ای به صنعت کشاورزی است. همچنین جلوگیری از خمیدگی ساقه محصولاتی مانند گندم که در زمان برداشت مشکلات زیادی ایجاد می‌کند، یکی دیگر از تکنیک‌های هسته‌ای به شمار می‌رود.
دامپزشکی و دامی
فناوران هسته‌ای کشورمان همچنین در حوزه دامپزشکی حضور بسیار مؤثری داشته‌اند. تولید واکسن بیماری ویروسی سندروم لکه سفید میگو، تولید واکسن چهارظرفیتی تب برفکی و تولید آغوز پایدار بخشی از کاربردهای فناوری هسته‌ای در دامپزشکی است که به کمک دامداران و پویایی اقتصاد کشور آمده است.
حفظ محیط‌زیست
فناوری هسته‌ای این امکان را در اختیار اقلیم‌شناسان و دانشمندان محیط‌زیست قرار داده تا داده‌های قابل‌اعتمادتری در مورد تغییرات آب‌و‌هوایی جمع‌آوری کنند و تأثیر رویدادهای آینده آب‌و‌هوایی را تخمین بزنند. همچنین از تکنیک‌های هسته‌ای برای حل مشکلات آلودگی‌های مختلف محیط‌زیستی مانند مشکلات ناشی از دی‌اکسید‌گوگرد استفاده می‌شود
دستیار صنعت
نقش فناوری هسته‌ای در صنعت بسیار قابل‌توجه است. به‌طوری که دانشمندان ایرانی به تولید انواع لیزرهای صنعتی و کاربردهای آن در صنایع خودروسازی، راه‌آهن و دفاعی دست‌یافته‌اند. تولید انواع سانتریفیوژهای صنعتی و کاربرد آن در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، پزشکی، آزمایشگاهی، داروسازی و غذایی هم در شمار سانتریفیوژهایی به شمار می‌آیند که صرفا برای تولید ثروت و سلامت مردم کاربرد دارند. توانایی عبور پرتو گاما از سنگ‌ها به ما کمک می‌کند منابعی مانند نفت و گاز را شناسایی کنیم. از مواد هسته‌ای مانند سزیم۱۳۷ برای شناسایی چگالی آسفالت، خاک و بتن استفاده می‌شود. تکنیک‌های هسته‌ای همچنین برای شناسایی حوزه‌های آب زیرزمینی، هدایت آب‌های سطحی و زیرزمینی، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها کاربرد دارد. علاوه بر این، در شیرین کردن آب‌های شور هم انرژی‌هسته‌ای کاربرد دارد. این در حالی است که استفاده از ایزوتوپ‌ها و تشعشعات در صنایع مدرن برای توسعه و بهبود فرایندها، اندازه‌گیری، اتوماسیون و کنترل کیفیت بسیار مهم است. اکنون تقریبا همه شاخه‌های علوم به روش‌های مختلف از تکنیک‌های هسته‌ای استفاده می‌کنند. به‌عنوان مثال، ردیاب‌ها در تجهیزات صنعتی گرانقیمت برای به‌دست آوردن اطلاعاتی استفاده می‌شوند که عمر عملیاتی آنها را افزایش می‌دهد. کاربرد دیگر این تکنیک‌ها شامل دریافت اشعه ایکس از ساختار داخلی قطعات خاص برای بررسی کیفیت آنها بدون آسیب یا تغییر ترکیب مواد است.
ارزیابی آثار هنری
استفاده از تکنیک‌های هسته‌ای در حوزه هنر شاید عجیب به‌نظر برسد. درحالی‌که فناوری هسته‌ای امکان پی بردن به قدمت و اصالت آثار هنری را فراهم می‌کند. همچنین برای حفاظت از آثار تاریخی نیازمند استفاده از فناوری‌های جدید به‌ویژه فناوری هسته‌ای هستیم. به‌طوری که چندسال پیش، در حاشیه سمینار کاربردهای فناوری هسته‌ای در پژوهش‌های میراث‌فرهنگی که در محل سازمان انرژی اتمی برگزار شد، این موضوع مورد‌توجه قرار‌گرفت. یکی از کاربردهای بسیار رایج فناوری هسته‌ای، رادیوگرافی با اشعه‌ایکس است. استفاده از این تکنیک، نگاهی عمیق به یک اثر هنری برای تعیین تکنیک نویسنده، تغییر ترکیب معرفی شده به وسیله هنرمند، ترمیم‌های قبلی اثر یا اصالت آن و بسیاری از جنبه‌های دیگر را ممکن می‌سازد. این یک تکنیک غیرمخرب است که برای نخستین‌بار در سال1895در دانشگاه مونیخ برای مطالعه یک نقاشی استفاده شد و پس از سال1914به‌طور نظام‌مند مورد‌استفاده قرار‌گرفت. برای تعیین سن آثار هنری هم از فناوری هسته‌ای استفاده می‌شود. برای چنین کاری، این تکنیک از کربن14استفاده می‌کند که شامل تعیین مقدار این ایزوتوپ موجود در یک جسم آلی برای یافتن سن نمونه است.
اکتشافات فضایی
استفاده از باتری‌های هسته‌ای در صنایع فضایی سال‌هاست که مورد‌توجه قرار‌گرفته‌است. یکی از کاربردهای اصلی باتری‌های هسته‌ای ناوبری فضایی است. ایران هم با پیشرفت‌های قابل‌توجهی که در حوزه فضا داشته است، علی‌القاعده باید بتواند به این فناوری دست یابد. استفاده از باتری‌های هسته‌ای در صنایع فضایی به معنی تامین انرژی برای ابزارهای دقیق ماهواره‌ها و کاوشگرهای سیاره‌ای با ژنراتورهای قوی‌‌تر است تا بتوانند به سیارات نزدیک زمین برسند و اطلاعات دریافت شده را به زمین ارسال کنند. سفرهای بدون سرنشین به سیارات فراتر از منظومه شمسی در ماموریت‌هایی با تجهیزات روباتیک انجام شد که از برق تولید شده توسط ایزوتوپ رادیویی پلوتونیوم238تغذیه می‌شد. نیمه‌عمر این ایزوتوپ 87.74سال است و می‌تواند برای چندین قرن به اندازه کافی فعال بماند تا ماموریت‌های فضایی را تامین کند. به‌عبارت دیگر باتری‌های هسته‌ای در سفرهای بین سیاره‌ای استفاده می‌شوند و می‌توانند چندین سال دوام بیاورند. باتری‌های هسته‌ای معمولا راندمانی معادل 5- 0.1درصد دارند و این در حالی است که دستگاه‌های بتاولتائیک(نوعی از باتری‌های هسته‌ای) با راندمان بالا می‌توانند به بازدهی 6تا 8درصد برسند.
