کاربردهای غیرنظامی فناوری هسته ای ذراتی که جان و زندگی می بخشند
ابرنت: انرژی هسته ای به شکلی در تار و پود زندگی انسان تنیده شده که گاهی حتی حضورش را نمی بینیم، اما از روشنایی خانه ها گرفته تا سفر به ستارگان، همه جا نشانه هایی از تأثیر آن دیده می شود.
به گزارش ابرنت به نقل از مهر، از دل کوچک ترین اجزای هستی، نیرویی برمی خیزد که تاریکی را روشن و رنج را درمان می کند. ذراتی که از هسته اتم آزاد می شوند، نه تنها موتور محرک نیروگاه ها و روشنایی خانه ها هستند، بلکه در اتاق های بیمارستان جان بیماران را نجات می دهند، در زمینهای کشاورزی به حاصلخیزی خاک یاری می رسانند و در مسیرهای ناشناخته فضا، امید به آینده ای تازه را زنده نگاه می دارند. این نیروی پنهان، بی صدا اما ژرف، در تار و پود زندگی ما تنیده شده است.
آنچه در زیر می خوانید تعدادی از مهم ترین قابلیت های وسیع فناوری هسته ای است که تأثیرات شگرفی در بهبود زندگی انسان و صنایع مختلف دارد.
هسته اتم ها برق تولید می کنند
یکی از موارد استفاده نیروگاه های هسته ای هستند که برق تولید می کنند. در این نیروگاه ها، معمولا از شکافت هسته ای استفاده می شود به بیانی دیگر هسته های اتم های سنگین مانند اورانیوم یا پلوتونیوم به دو بخش شکسته می شوند و در این پروسه مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. این انرژی بصورت گرما تولید می شود که برای جوشاندن آب به کار می رود و بخار تولید می کند. بخار حاصل با فشار بالا توربین ها را به حرکت درمی آورد و توربین ها با چرخش خود ژنراتورهای برق را فعال می کنند تا برق تولید شود.
نیروگاه های هسته ای برعکس نیروگاه های سوخت فسیلی، گازهای آلاینده و دی اکسید کربن تولید نمی کنند، بدین سبب به کاهش آلودگی هوا و تغییرات اقلیمی هم کمک می کنند. از طرفی مقدار بسیار کمی از سوخت هسته ای انرژی زیادی تولید می کند. به عبارتی، مقداری کم اورانیوم می تواند برق زیادی تولید نماید که این مورد سبب صرفه جویی در منابع سوخت می شود.
همچنین این نیروگاه ها می توانند بطور مداوم و بدون وقفه برق تولید کنند و بنابراین منبعی پایدار و قابل اطمینان برای تأمین انرژی هستند. حال آن که برخی منابع تجدیدپذیر تولید برق به شرایط آب و هوایی وابسته اند. البته باید توجه داشت که نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های خورشیدی یا بادی، فضای کمتری برای تولید میزان مشابه برق نیاز دارند. در کنار این موارد باید اشاره نمود با استفاده از انرژی هسته ای وابستگی کشورها به نفت و گاز کاهش پیدا می کند و تنوع منابع انرژی افزایش پیدا کند.
انرژی هسته ای؛ از تشخیص تا درمان بیماری ها
یکی دیگر از کاربردهای انرژی هسته ای در علم پزشکی است. خیلی از فرایندهای تشخیصی و درمانی نیازمند انرژی هستند. یک مثال روشن از این روند استفاده از رادیوایزوتوپ ها برای تشخیص و تصویربرداری است.
رادیوایزوتوپ ها، ایزوتوپ های پرتوزا هستند که به بدن تزریق یا وارد می شوند. یکی از پرکاربردترین آنها تکنسیوم -۹۹m است که برای اسکن و تصویربرداری اعضایی مانند قلب، استخوان، تیروئید و سایر اندام ها به کار می آید. این تکنیک به پزشکان کمک می نماید عملکرد و ساختار داخلی بدن را بصورت دقیق تری بررسی نمایند و بیماری ها را زودتر تشخیص دهند.
علاوه بر آن رادیوایزوتوپ ها می توانند فعالیتهای درون بدن را بصورت زنده و سه بعدی نشان دهند. این امر به پزشک کمک می نماید بیماری هایی مثل مشکلات قلبی، تومورها یا اختلالات تیروئید را در ابتدای کار تشخیص دهد.
دیگرمزیت استفاده از این تکنیک ها آنست که برعکس برخی روش های جراحی یا نمونه برداری، معمولا کم تهاجمی است و برای بیمار دردناک نیست.
همچنین انرژی هسته ای قابلیت هدف گیری دقیق را هم فراهم می آورد رادیوداروها می توانند به طور دقیقتر به نواحی خاص بدن مانند تومورها یا استخوان ها بروند و بدین سان درمان دقیق تری صورت گیرد. این تکنیک ها اطلاعات کاملی از عملکرد و ساختار اندام ها می دهند که به کاهش تعداد آزمایش های دیگر کمک می نماید.
تأثیر ذرات هسته ای بر درمان سرطان
علاوه بر آن چه درباره ی کاربرد انرژی هسته ای در عکسبرداری پزشکی گفته شد، در پرتودرمانی هم برای درمان سرطان از پرتوهای پرانرژی برای از بین بردن سلول های سرطانی استفاده می شود. یکی از منابع پرتودهی در این تکنیک، کبالت -۶۰ است که پرتوی گاما منتشر می کند.
همچنین از شتاب دهنده های خطی که پرتوهای الکترونی یا فوتون های با انرژی بالا تولید می کنند و می توانند بطور دقیق به تومورها تابانده شوند هم استفاده می شود. پرتودرمانی به سلول های سرطانی صدمه می زند و سبب توقف رشد یا نابودی آنها می شود و با این حال تلاش می شود کمترین صدمه به بافت های سالم اطراف وارد شود.
درمان سرطان با پرتو درمانی را میتوان در بعضی موارد جایگزین جراحی کرد که قبل یا پس از جراحی برای کاهش اندازه تومور و پیش گیری از برگشت آن استفاده گردد. این تکنیک می تواند به کاهش درد ناشی از سرطان کمک نماید و کیفیت زندگی بیماران را بهبود ببخشد. علاوه بر آن پرتودرمانی را میتوان همراه با شیمی درمانی یا داروهای هدفمند برای افزایش اثربخشی درمان به کار برد.
پرتوهای گاما چاره ممانعت از عفونت تجهیزات پزشکی
برای ممانعت از عفونت، تجهیزات پزشکی و داروها باید بطورکامل استریل شوند. در این عرصه هم از پرتوهای گاما یا پرتوهای الکترونی تولیدی از منابع رادیواکتیو یا شتاب دهنده ها برای استریلیزاسیون استفاده می شود. این پرتوها می توانند میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها و ویروس ها را از بین ببرند بدون این که به خود تجهیزات صدمه برسانند. این تکنیک خصوصاً برای ابزارهای جراحی، سرنگ ها، باندها و داروهای حساس کاربرد دارد و جایگزین مناسبی برای روش های حرارتی یا شیمیایی است. پروسه استریلیزاسیون با پرتوها سریع تر به انجام می رسد و می تواند در حجم بالا تجهیزات را در آن واحد استریل کند.
شفادهندگی ایزوتوپ های پرتوزا در چارچوب دارو
رادیوداروها در حقیقت داروهایی حاوی ایزوتوپ های پرتوزا مثل ید -۱۳۱، لوتسیوم -۱۷۷ یا رادیوم -۲۲۳ هستند. این داروها به دو منظور عمده تشخیص و درمان بیماری استفاده می شوند. بطور دقیق تر در حوزه تشخیص با تزریق رادیودارو به بدن، میتوان عملکرد اندام ها و بافت ها را با تصویربرداری هسته ای مشاهده کرد.
در حوزه درمان هم برخی رادیوداروها مستقیماً به سلول های سرطانی یا بخش های بیمار متصل می شوند و با تابش پرتوی خود آنها را تخریب می کنند مانند درمان سرطان های تیروئید با ید -۱۳۱. استفاده از رادیوداروها مزایای زیادی دارد. درمان هدفمند و دقیق که صدمه کمتری به بافت های سالم می زند.
از سوی دیگر احتیاج به جراحی های تهاجمی یا شیمی درمانی گسترده کاهش پیدا می کند. همین طور امکان تصویربرداری و درمان همزمان تومورهای کوچک یا بیماریهای پیچیده هم ممکن می شود. البته باید اشاره نمود برای تولید برخی ایزوتوپ های پزشکی از رآکتورهای تحقیقاتی استفاده می شود که سوخت شان باید غنی شده باشد. این رآکتورها به طور دقیقتر طراحی شده اند تا ایزوتوپ های پرتوزا باکیفیت بالا و خلوص مناسب برای کاربردهای پزشکی تولید کنند.
کشاورزی مدرن در سایه فناوری هسته ای
انرژی هسته ای در حوزه کشاورزی و صنایع غذایی هم کاربردهای زیادی دارد و با استفاده از آن میتوان تنوع ژنتیکی ایجاد یا گیاهان و محصولات را نسبت به بیماری ها و آفات مقاوم کرد.
در همین راستا یکی از موارد استفاده انرژی هسته ای در بخش کشاورزی جهش زایی کنترل شده و به عبارت دقیق تر پرتودهی به بذرها است. در این تکنیک، به بذرها پرتوهای یونیزان مانند گاما یا اشعه ایکس تابانده می شود تا تنوع ژنتیکی به وجود بیاید. این تنوع می تواند به تولید گیاهان جدید با خاصیت های بهتر مثل مقاومت به بیماریها، خشکی یا آفات کمک نماید.
در این تکنیک هدف کنترل شده است، یعنی پرتوها به اندازه ای هستند که تغییرات مفید ایجاد کنند بدون این که بذر صدمه جدی ببیند.
مزایای این تکنیک افزایش راندمان و کیفیت محصولات کشاورزی، کاهش احتیاج به کودها و سموم شیمیایی به سبب مقاومت بیشتر گیاهان، ایجاد نژادهای جدید و متنوع متناسب با شرایط اقلیمی مختلف است. در خیلی از کشورها مثل هند، ژاپن و ایران با استفاده از پرتودهی به بذرهای گندم، برنج و جو، نژادهای مقاوم به بیماری ها و خشکی ساخته شده اند که عملکرد بهتری دارند.
دیگر کاربرد انرژی هسته ی ای کنترل آفات با روش حشرات نازا است که طی آن حشرات نر آفت ها با پرتوهای یونیزان عقیم می شوند. این حشرات نازا بعد از رهاسازی در طبیعت، با حشرات ماده جفت گیری می کنند ولی جفت گیری سبب تولید مثل نمی گردد. با گذشت زمان، جمعیت آفات کاهش پیدا می کند و خسارات به محصولات کشاورزی کم می شود. در آمریکا و کشورهای اروپائی، این تکنیک برای کنترل مگس میوه، کرم قوزه و سوسک ها به شکل گسترده استفاده می شود.
به این ترتیب آفات با روشی زیست محیطی و بدون آلودگی شیمیایی از بین می روند و مصرف آفت کش های سمی و خطرناک هم کاهش پیدا می کند. در کنار این موارد تعادل اکوسیستم حفظ و از مقاومت آفات نسبت به سموم جلوگیری می شود.
همچنین این نوع انرژی در صنعت غذایی هم به کار می آید. به عنوان مثال میتوان ماندگاری موادغذایی را با پرتودهی افزایش داد.
در همین راستا به مواد غذایی مثل سیب زمینی، پیاز، غلات و میوه ها پرتوهای گاما یا الکترونی تابیده می شود که این پرتوها سبب کاهش میکروب ها و قارچ ها، ممانعت از جوانه زنی و حفظ تازگی محصولات می شوند. پرتودهی سبب افزایش طول عمر نگهداری مواد غذایی بدون استفاده از مواد شیمیایی می شود.
استفاده از انرژی هسته ای در صنعت غذایی به کاهش هدر رفت و فساد مواد غذایی، حفظ ارزش غذایی و طعم بهتر نسبت به روش های نگهداری دیگر منجر می شود همین طور پیشرفت ایمنی مواد غذایی و کاهش خطر بیماریهای منتقل شونده از غذا را هم بدنبال دارد.
انرژی هسته ای عیب یاب صنعت می شود
درکنار آن چه گفته شد انرژی هسته ای در صنایع مختلف دیگر هم کاربردهایی دارد. به عنوان مثال از پرتوی گاما و نوترون (رادیوگرافی صنعتی) میتوان در عیب یابی و کنترل کیفیت استفاده کرد. پرتوی گاما و نوترون برای رادیوگرافی صنعتی مانند شناسایی ترک و نقص در لوله ها، سازه ها کارآمد هستند. بطور دقیق تر پرتوهای گاما و نوترون برای تصویربرداری از داخل سازه ها، لوله ها و قطعات صنعتی استفاده می شوند. این تکنیک بصورت غیرمخرب، ترک ها، حفره ها و نقص های داخلی را شناسایی می کند. بدین سان از خرابی های ناگهانی و هزینه برجلوگیری می شود، ایمنی سازه ها و تجهیزات صنعتی بیشتر می شود و امکان بازرسی دقیق بدون احتیاج به باز کردن یا تخریب قطعات وجود دارد.
همچنین با کمک این انرژی بازرسی دقیق بدون احتیاج به باز کردن یا تخریب قطعات ممکن می شود. در حفاری چاه های نفت و گاز، از ایزوتوپ های رادیواکتیو برای سنجش خاصیت های زمین شناسی مثل چگالی، رطوبت و ترکیب سنگ ها استفاده می شود. این اطلاعات به مهندسان کمک می نماید بهترین محل حفاری و استخراج را انتخاب کنند. با چنین روشی دقت در تعیین محلهای غنی از نفت و گاز بیشتر می شود و در هزینه ها و زمان حفاری هم صرفه جویی می شود. علاوه بر آن پروسه استخراج هم بهینه سازی خواهد شد.
تولید هیدروژن با رآکتورهای پیشرفته هسته ای
رآکتورهای نسل آینده می توانند با استفاده از حرارت بالا، فرآیندهای تولید هیدروژن را انجام دهند. این تکنیک می تواند منبعی پاک و پایدار برای تولید هیدروژن به عنوان سوخت آینده باشد و به تولید هیدروژن بدون انتشار گازهای گلخانه ای، تأمین انرژی پاک برای حمل و نقل و صنایع، کمک به کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی منجر می شود.
کاربرد پرتوها در دفع زباله های شیمیایی و میکروبی
پرتوهای یونیزان می توانند مواد آلوده به میکروب ها یا مواد شیمیایی خطرناک را ضدعفونی و نابود کنند. این تکنیک در تصفیه زباله های بیمارستانی، صنعتی و کشاورزی کاربرد دارد و عوامل بیماری زا و آلاینده ها را بصورت موثراز بین می برد، خطرات زیست محیطی و بهداشتی را می کاهد و جایگزین مطمئن و سریع برای روش های سنتی دفع زباله است.
انرژی هسته ای امید انسان برای سفرهای طولانی فضایی
در کنار همه این موارد باتری های رادیوایزوتوپی انرژی پایدار و طولانی مدتی برای فضاپیماها و مریخ نوردها فراهم می کنند، مخصوصاً در محیط هایی که نور خورشید کافی نیست (مثل فضاهای عمیق یا سطح مریخ). چنین باتری هایی به تأمین انرژی بدون احتیاج به نور خورشید یا سوخت اضافی منجر می شوند.
علاوه برآن به طولانی تر شدن عمر باتری ها منجر می شوند که امکان انجام مأموریت های طولانی مدت فضایی را هم فراهم می آورد.
بطور خلاصه، این نیروی پنهان، بی صدا اما ژرف، در تار و پود زندگی ما تنیده شده است. پرتودرمانی به سلول های سرطانی لطمه می زند و سبب توقف رشد یا نابودی آنها می شود و در عین حال تلاش می شود کمترین لطمه به بافت های سالم اطراف وارد شود. این حشرات نازا پس از رهاسازی در طبیعت، با حشرات ماده جفت گیری می کنند ولی جفت گیری سبب تولید مثل نمی گردد.
این مطلب ابرنت را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط ابرنت
نظرات بینندگان ابرنت در مورد این مطلب
لطفا شما هم در مورد این مطلب نظر دهید