آیا ساخت پیشران هسته‌ای ارزش فنی و اقتصادی دارد؟/ پاسخ به نقض مکرر برجام با ارتقاء سطح غنی سازی | پایگاه اطلاع رسانی دانشگاه عالی دفاع ملی

شما اینجا هستید

آیا ساخت پیشران هسته‌ای ارزش فنی و اقتصادی دارد؟/ پاسخ به نقض مکرر برجام با ارتقاء سطح غنی سازی

در سال‌های اخیر خبرهای متعددی از گرایش مجدد کشورهایی نظیر آمریکا، روسیه و چین به سوی پیشرانه‌های هسته‌ای برای شناورهای تجاری منتشر شده چراکه منجر به کاهش هزینه‌ها، افزایش ایمنی و کاهش نیاز به سوختگیری مجدد می‌شود.

اگرچه پاسخ به بدعهدی های مکرر آمریکا در موضوع برجام، صرفا نمی تواند پاسخ فنی به دنبال داشته باشد اما حجت الاسلام روحانی در دستور روز سه شنبه خود به رییس سازمان انرژی اتمی، این سازمان را مامور ساخت تا کار بر روی پیشران های اتمی برای شناورهای ایرانی را آغاز کند.‏

‏طبق این دستور مهم، قرار است برنامه ‌ریزی برای طراحی و ساخت پیشران هسته‌ ای جهت بهره‌ گیری در حوزه حمل ‌و نقل دریایی با ‏همکاری مراکز علمی و تحقیقاتی صورت پذیرفته و فرآیند مطالعه و طراحی «تولید سوخت» مصرفی پیشران هسته‌ ای نیز ‏آغاز شود.

 

اما این سوال که دستور مذکور، صرفا یک عکس العمل سیاسی و فنی در پاسخ به تخلفات همیشگی آمریکاست، یا اینکه می تواند تبعات اقتصادی مثبتی نیز برای کشورمان به همراه داشته باشد، موضوعی است که در این گزارش به آن پرداخته خواهد شد. 

البته یادآوری این نکته نیز ضروری است که در مجلس گذشته نیز این موضوع مورد توجه قرار گرفته بود و مهرداد بذرپاش نماینده وقت مردم تهران در مجلس اعلام کرد که نمایندگان ملت به دنبال طرحی هستند که بر اساس آن، دولت مکلف می‌ شود بر حوزه صنعت و معدن در طراحی جدید تکنولوژی موتور‌های نفتکش و ناوها تمرکز جدی داشته باشد. 
به گفته وی، ایران باید تکنولوژی را در حوزه موتور‌های کشتی‌ها داشته باشد که کشتی ها بتوانند مسافت طولانی را بدون سوخت‌گیری مجدد طی کنند و نفتکش‌ها نیز آسیب کمتری ببینند.

همچنین عباسپور سخنگوی وقت  کمیسیون صنایع و معادن مجلس سابق نیز با تاکید بر اینکه این ظرفیت علمی وساخت موتورهای جدید که نیازمند سوخت گیری در بنادر کشورهای دیگر نباشند، در ایران وجود دارد، یادآور شده بود که این تغییر و طراحی می تواند تغییرات مصرف سوخت را در بحث پیشرانه ها به دنبال داشته باشد و جلوی شیطنت برخی کشورها علیه ایران را بگیرد.

 

آیا پیشران اتمی برای شناورها به صرفه است؟

 

بیش از 90 درصد تجارت ایران از طریق دریا صورت می گیرد و تقریباً همه نفت کشور توسط ناوگان کشتی های نفتکش منتقل می شود. کشتی های باری و نفتکش ایرانی سالانه مسافت های بسیاری را به 5 قاره دنیا می پیمایند. برای مثال، مسافت بندرعباس به عنوان مهمترین بندر تجاری ایران تا بندر مهم شانگهای در چین حدود 11000 کیلومتر است. همچنین برای رسیدن نفتکش های ایران از پایانه نفتی خارک به این بندر مهم جهان، حدود 780 کیلومتر مسیر طولانی تر هم می شود.

امروزه تقریباً همه کشتی های باربری و نفتکش دنیا از سوخت های فسیلی استفاده می کنند. کشتی های نفتکش به طور معمول بین 15 تا 25 سال و کشتی های باربری نیز دستکم 20 سال عمر می کنند. هر چند سوخت های فسیلی برای کشتی ها به دلیل اینکه از ساده ترین مشتقات نفت خام هستند بسیار ارزان تمام می شوند اما استفاده از این نوع سوخت های فسیلی باعث تولید میزان بسیار زیادی سولفور در سال می شود. هر کشتی باربری بزرگ در سال 5 هزار تن سولفور تولید می کند که معادل میزان ایجاد شده از این ماده توسط 50 میلیون دستگاه خودرو است.
بررسی های مشرق نشان می دهد در دنیا کشتی غیرنظامی غول پیکیری وجود دارند که از پیشرانه اتمی بجای فسیلی استفاده می کنند، میزان انرژی آزاد شده از هر کیلوگرم سوخت هسته ای با اورانیوم 3
٪ غنی شده، تقریباً 260 برابر همین مقدار سوخت فسیلی است.
اما آنچه باعث شده تا کنون پیشرانه هایی با سوخت فسیلی یکه تاز باشند مسائلی غیر از حساب و کتاب های مستقیم است. در واقع مسائل ایمنی در پیشرانه های اتمی بسیار چالش برانگیز هستند به طوریکه یکی از مشکلات پیش روی کشتی های کاربر این پیشران، مسائل بیمه ای و ارقام بالای آن است. از اینرو بیشتر سازندگان بزرگ کشتیهای تجاری، چندان تمایلی به صرف هزینه برای توسعه راکتورهایی که شرایط استفاده غیرنظامی را برآورده کند نداشتند.
اما در سال های اخیر خبرهای متعددی از گرایش مجدد برخی کشورها نظیر آمریکا، روسیه و چین به سوی پیشرانه های هسته ای برای شناورهای تجاری منتشر شده است. پیشرفت فناوری تجاری هسته ای که منجر به کاهش هزینه های تولید، افزایش ایمنی، کاهش نیاز به سوختگیری مجدد که خود دردسرهای فراوانی به همراه دارد از جمله عواملی است که بار دیگر مزیت های این نوع پیشرانه ها را برای کشتی های غیرنظامی پررنگ کرده است.
پیشرانه های هسته ای بسته به سطح فناوری هر 4 سال،‌ 13 تا 15 سال و در نمونه های جدید 25 تا 30 سال نیاز به سوختگیری دارند و دوره عمر آنها کاملاً با پیشرانه های فسیلی قابل رقابت است.

نگاهی به چند کشتی مهم که از پیشرانه اتمی استفاده کرده یا می کنند

کشتی باربری و مسافربری NS Savannah با میزان جابجایی 21800 تن و طول 181.66 متر از یک راکتور 74 مگاوات برخوردار بوده و به سرعت حدود 39 تا 44.4 کیلومتر بر ساعت می رسد. این کشتی آمریکایی از 1964 تا 1972 در خدمت بوده است و سازندگان آن بیشتر اثبات فناوری را مد نظر داشته اند تا ارزش افزوده اقتصادی.

 

 

 

 شناور NS Savannah

 

 

کشتی باربری آلمانی Otto Hahn با جابجایی 25790 تن دارای یک راکتور 38 مگاوات بوده و بیشینه سرعت 29 کیلومتر بر ساعت را ثبت نمود. این شناور 164.3 متری از 1968 تا 1979 با پیشرانه اتمی در حال سرویس دهی بوده و حدوداً هر چهار سال سوختگیری می کرده است.

 

 

 

شناور Otto Hahn

 

نمونه های مختلف کشتی های یخ شکن اقیانوسی رده «آرکتیکا» از 1975 تا کنون در شوروی سابق و روسیه در حال خدمت هستند. میزان جابجایی انواع آن بین 23هزار تا 25840 تنبوده و از سه راکتور 90 مگاواتی یا دو راکتور 171 مگاوات در نمونه های آخر بهره مند هستند. سرعت این شناورهای 148 تا 159 متری حدود 38.2 کیلومتر بر ساعت بوده و در نمون های اول هر چهار سال یکبار سوختگیری می کردند.

 

کشتی باربری و یخ شکن Sevmorput با 61880 تن جابجایی از یک راکتور KLT-40 با توان 135 تا 171 مگاوات استفاده می کند. سرعت آن به 38.5 کیلومتر بر ساعت رسیده و سوختگیری آن یکبار برای کل دوره عمر بوده است. این کشتی 260.3 متری روسی از 1988 در حال سرویس دهی است. راکتور مورد استفاده در این کشتی در یک نوع یخ شکن دیگر هم مورد استفاده قرار گرفته است.

 

شناور Sevmorput

 

یخ شکن جدیدی نیز توسط روسها توسعه یافته است و به زودی در این کشور وارد خدمت می شود. این کلاس از شناورها به اسم Project 22220 شناخته شده و روسیه قرار است سه فروند از این یخ شکن‌ها را در اختیار داشته باشد. این شناورها توسط شرکت کشتی سازی بالتیک ساخته می شوند.

 

 

شناور Arktika

 

در حال حاضر شناور اولی در این کلاس به آب انداخته شده و تا سال 2018 وارد خدمت خواهد شد. دو شناور باقی مانده این کلاس بر اساس تجربیات به دست آمده از شناور اول توسعه پیدا خواهند کرد. برای ساخت این شناور که Arktika نام دارد در حدود 660 میلیون دلار هزینه شده و بهای دو کشتی دیگر نیز در حدود 1.5 میلیارد دلار تخمین زده می شود. قرار است دو شناور دیگر این کلاس به نام‌های سیبری و اورال در سالهای 2019 و 2020 وارد خدمت شوند.

این شناور طولی در حدود 173 متر و عرض 34 متر داشته و دارای یک پد فرود هلی کوپتر نیز هست. قلب پیشران این شناور دو دستگاه راکتور اتمی مدلی RITM-200 است که هر کدام ظرفیت حرارتی در حدود 175 مگاوات دارند. این راکتورها با اورانیوم 235 با غنای 20 درصد فعالیت کرده و هر کدام انرژی در حدود 60 مگاوات را به پیشران های الکترونیکی شناور منتقل می کنند.

 

صرفه جویی در سوخت فسیلی با فناوری های جدید

 

هر چند هزینه ساخت یک پیشرانه اتمی نسبت به نمونه ای با سوخت فسیلی با همان توان، بیشتر است اما هزینه کلی در دوره عمر آن بسیار کمتر از این پیشرانه های مرسوم است. به عنوان مثال، هزینه های سوختگیری در هر بندر برای کشتی هایی با پیشران اتمی، حذف شده در حالی که کشتی های معمول باید یا کل سوخت مورد نیاز را (در صورت امکان!) حمل کنند که حجم مفید بار قابل حمل را کاهش می دهد و یا به صورت مداوم در طی مسیر برای سوختگیری از مسیر خارج شده و در بندرها توقف کنند.

از سوی دیگر هر چند نسبت وزن به توان تولیدی برای یک پیشرانه اتمی سیکل بخار تا حدود 5.4 و برای پیشرانه اتمی توربین گاز تا 1.5 برابر یک پیشرانه دیزلی می رسد اما در واقع باید حجم سوختی که باید برای طی مسافت مورد نظر حمل می شود را نیز در نظر گرفت.
در این صورت در مقایسه دو پیشرانه اتمی فوق با نوع دیزلی، وزن پیشران دیزلی به علاوه سوخت مورد نیاز برای 10 روز سفر با سرعت 20 گره دریایی(37 کیلومتر بر ساعت) به ترتیب 1.07 و 3.86 برابر است. این در حالی است که اولاً برای سفرهای طولانی تر، وزن و حجم سوخت فسیلی باز هم بیشتری نیاز است. ثانیاً آمار فوق بر اساس تحقیقاتی روی پیشران های موجود در دهه 1990 بررسی شده و برای نمونه های جدید در حال توسعه پیشرفت پیشرانه های اتمی بسیار قابل توجه و بیشتر از کاهش مصرف سوخت موتورهایی با سوخت فسیلی بوده است.
همانطور که گفتیم حجم سوخت مورد نیاز برای یک سفر دریایی متوسط رو به بالا میزان زیادی از حجم مفید بار را اشغال می کند در حالی که پیشرانه های اتمی جدید با چند ده کیلوگرم اورانیوم امکان سفر دریایی تا 40 برابر شعاع کره زمین را می دهد.
توجه داریم چگالی اورانیوم حدوداً 20 برابر چگالی سنگین ترین نوع سوخت فسیلی کشتی ها است بنابراین هر کیلوگرم از آن یک بیستم مقدار مشابه از سوخت فسیلی فضا اشغال می کند. اگر کشتی
Sevmorput را معیار مقایسه قرار دهیم در حالی که برای چند ده سال دریانوری 150.7 کیلوگرم اورانیوم در راکتور آن قرار داده شده، حجم سوخت فسیلی مورد نیاز برای این مدت چند صدهزار برابر حجم این مقدار اورانیوم است که دریافت و ذخیره آن هم زمان زیادی لازم داشت. بنابراین در یک دوره عمر طولانی، پیشرانه های اتمی در صورت حل کامل مشکلات پیش گفته، بسیار مناسب تر از انواع فسیلی هستند.
البته سایر کاربری های پیشرانه اتمی دریایی کماکان به قوت خود باقی است. علاوه بر ناوهای هواپیمابر و زیردریایی های حامل موشک های بالستیک، در سالهای اخیر زیردریایی های تهاجمی رده وزنی متوسط نیز با پیشرانه های کم حجم و با یکبار سوختگیری برای همیشه ساخته شده اند. با توجه به اینکه این نوع پیشرانه ها احتیاج به اکسیژن ندارند بنابراین مدت زمان زیر آب ماندن زیردریایی های جدید نیز بسیار افزایش یافته است. امروزه کاربرد این راکتورها علاوه بر شناورهای دریایی نظامی کوچکتر مانند زیردریایی های کلاس متوسط، رزمناوها و ناوشکن ها در شناورهای لجستیکی هم مورد توجه بوده و در زمینه غیر نظامی هم سازندگان بزرگ، طرح هایی برای بازگشت به کشتی های باربری با سوخت اتمی را ارائه داده اند.
به گزارش مشرق، میزان ارتباط فناوری راکتور های دریایی با کوچکترین نمونه های تولید برق نیز از مواردی است که توجه به آن توجیه اقتصادی سرمایه گذاری روی چنین فناوری را روشن تر می سازد. در واقع فناوری راکتورهای رده کوچک و رده میکرو با ضریب ایمنی بالا دارای مشابهت های زیادی است و رویکرد کشورها به ایجاد نیروگاه های کوچک در تعداد بیشتری از مناطق می تواند با توسعه راکتورهای کوچک برای شناروهای دریایی همپوشانی داشته باشد. در نتیجه هزینه های توسعه این فناوری تعدیل می شود.

با سوخت چند درصد می توان پیشرانه کشتی ها را راه انداخت؟
رویکرد کشورهای صاحب فناوری در شرایطی که تلاش می کنند وابستگی خود را به سوخت های فسیلی و نفت کشورهای جهان سوم کمتر کنند عاملی است که در نظر گرفتن آن می تواند انگیزه شروع حرکت در زمینه ساخت پیشرانه های اتمی دریایی را تقویت کند. توجه داریم از این کشورها بعید نیست پس از توسعه و همه گیر کردن چنین پیشرانه هایی در محصولات خود با وضع قوانین سختگیرانه و به بهانه هایی مانند حفاظت از محیط زیست، محدودیت های فراوانی را برای کشورهای دیگر ایجاد کنند.
هر چند عمق دانش هسته ای کشور بسیار بالا بوده و سطح کارهای تحقیقاتی متخصصان و پژوهشگران کشورمان در رده کارهای قابل توجه جهانی است با این وجود هنوز هم سطح صنعت و فناوری هسته ای کشورمان برای دنیا کاملاً‌ شناخته شده نیست. به عنوان مثال کمتر کارشناس خارجی باور داشت ایران پس از عدم توفیق در خرید سوخت مورد نیاز راکتور تحقیقاتی تهران با غنای 20
٪ در مدت کوتاهی موفق به ساخت بومی و رساندن آن به مراحل استفاده صنعتی شود. بنابراین ضمن اینکه دانش به عنوان نیمی از راه در اختیار متخصصان کشورمان است، فناوری هم به عنوان نیمه اصلی و تکمیل کننده برای موجود شدن محصول با تلاش و برنامه ریزی توسط فرزندان این مرز و بوم قابل دستیابی است.
آنچه باید توجه داشت میزان غنای سوخت اتمی مورد نیاز برای پیشرانه های هسته ای دریایی است. برای مثال راکتورهای جدید
OK-900A که در ناوگان یخ شکن های آرکتیکای روسی استفاده می شود از اورنیوم 20 تا 90 درصد و به طور متوسط 60 درصد استفاده می کند و راکتور KLT-40 در کشتی Sevmorput به طور معمول با اورانیوم 30 تا 40 درصد یا 90 درصد کار می کند.
بنابراین برای رسیدن به پیشرانه های اتمی، صنعت هسته ای کشور احتمالا ناگزیر به ارتقاء سطح غنی سازی هسته ای به میزان متوسط راکتورهای جدید دریایی یعنی 50 تا 60 درصد خواهد بود.
این کار با توجه به وضع (تمدید) تحریم های جدید و بهانه تراشی مختلف آمریکا و برخی کشورهای غربی برای عدم اجرای تعهدات خود در برجام، می تواند گام مؤثری برای خنثی و بی اثر کردن این فشارها و قدمی مناسب برای نشان دادن جدیت ایران برای مقابله با این نقض توافقات باشد؛ به شرطی که با لبخندها و وعده های دوباره طرف مقابل، متوقف نشود.

 

 

 

49