خودکفایی در سوخت هسته‌ای؛ سکوی قدرت و استقلال ملی

به گزارش خبرگزاری ایمنا، همچون بسیاری از عناصر جدول تناوبی، اورانیوم هم ایزوتوپ‌های مختلف دارد؛ یعنی اتم‌هایی با تعداد پروتون برابر اما نوترون‌های متفاوت هستند، در طبیعت، بیش از ۹۹ درصد اورانیوم از ایزوتوپ اورانیوم -۲۳۸ تشکیل شده و کمتر از یک درصد آن اورانیوم -۲۳۵ است، این تفاوت کوچک، پیامدی بزرگ دارد، تنها اورانیوم -۲۳۵ برای شکافت هسته‌ای مناسب است، به بیان ساده اگر اورانیوم -۲۳۵ سوخت آتشدان یک اجاق باشد، اورانیوم -۲۳۸ بیشتر به خاکستر شبیه است، بنابراین برای اینکه این عنصر درواقع به کار بیاید، باید درصد اندک ایزوتوپ ۲۳۵ را افزایش داد؛ همین افزایش را «غنی‌سازی» می‌نامند.

از معدن تا گاز

داستان اورانیوم از دل زمین آغاز می‌شود؛ سنگ معدن استخراج می‌شود، خرد و آسیاب می‌گردد و به شکل پودری زردرنگ به نام «کیک زرد» درمی‌آید، اما این تنها آغاز راه است، برای جداسازی ایزوتوپ‌ها، اورانیوم باید به ترکیبی شیمیایی به نام هگزا فلوراید اورانیوم تبدیل شود؛ ماده‌ای گازی که در دمای به‌نسبت پایین به جوش می‌آید و می‌تواند در دستگاه‌های جداسازی حرکت کند، چالش اینجاست که اورانیوم -۲۳۵ و اورانیوم -۲۳۸ از نظر شیمیایی یکسان‌اند، هر دو ۹۲ پروتون دارند و تنها تفاوتشان در تعداد نوترون‌ها است، این تفاوت به قدری ناچیز است که جداسازی آن‌ها یکی از پیچیده‌ترین فرایندهای صنعتی قرن بیستم لقب گرفته است.

سانتریفیوژها؛ قلب تپنده غنی‌سازی

ایده جداسازی ایزوتوپ‌ها بر یک اصل ساده استوار است: اتم‌های سبک‌تر کمی سریع‌تر حرکت می‌کنند. اما اجرای این اصل به فناوری خارق‌العاده‌ای نیاز دارد، در سال ۱۹۴۰ ایالات متحده برای نخستین بار در «اوک‌ریج» تِنِسی، تأسیساتی عظیم بنا کرد تا با استفاده از فرایندهای نفوذ و سانتریفیوژ، ایزوتوپ‌های اورانیوم را جدا کند، در سانتریفیوژ، گاز هگزا فلوراید اورانیوم با سرعتی سرسام‌آور می‌چرخد، نیروی گریز از مرکز اتم‌های سنگین‌تر را به بیرون و اتم‌های سبک‌تر را به مرکز می‌راند، این فرایند بارها و بارها تکرار می‌شود تا غلظت اورانیوم -۲۳۵ افزایش پیدا کند (به زبان ساده، کاری شبیه به جدا کردن خامه از شیر، اما در مقیاسی اتمی و با ظرافتی هزاران برابر).

درصدها؛ مرز میان انرژی و سلاح

عددها در غنی‌سازی معنایی حیاتی دارند:

• ۰/۷ درصد اورانیوم -۲۳۵ → اورانیوم طبیعی.
• ۳ تا ۵ درصد → مناسب برای سوخت نیروگاه‌های هسته‌ای.
• بیش از ۹۰ درصد → «غنی‌سازی بالا»؛ آستانه‌ای که اورانیوم را به ماده‌ای برای بمب تبدیل می‌کند.

مسیر رسیدن به ۳ درصد کوتاه‌تر است و در بسیاری از کشورها برای تولید برق دنبال می‌شود، اما رساندن همان ماده به سطح ۹۰ درصدی به سال‌ها زمان، هزاران سانتریفیوژ و سرمایه‌گذاری کلان نیاز دارد، با این حال اگر کشوری به این نقطه برسد، فاصله میان انرژی صلح‌آمیز و سلاح هسته‌ای از بین می‌رود، غنی‌سازی تنها یک پروژه فنی نیست؛ هزینه‌های هنگفتی دارد و زیرساخت‌های عظیمی می‌طلبد. به همین دلیل، هر کشوری توان ورود به این عرصه را ندارد، سرمایه‌گذاری‌های میلیارددلاری، مصرف بالای انرژی و نیاز به دانش پیشرفته، این صنعت را به حوزه‌ای انحصاری بدل کرده است، در عین حال، هر پیشرفتی در این زمینه می‌تواند پیامدهای سیاسی فوری داشته باشد. بازارهای جهانی انرژی، پیمان‌های منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای و حتی مذاکرات دیپلماتیک میان کشورها، همگی تحت‌تأثیر این فلز و درصدهای اندکش قرار می‌گیرند.

نیمه‌عمر؛ زمان دراز اتم‌ها

عمر طولانی ایزوتوپ‌ها وجه دیگری از اهمیت اورانیوم است. اورانیوم -۲۳۸ نیمه‌عمری نزدیک به ۴/۸ میلیارد سال دارد؛ یعنی هم‌سن زمین، در مقابل اورانیوم -۲۳۵ نیمه‌عمری حدود ۷۰۰ میلیون ساله دارد، این طول عمر، اورانیوم را به ذخیره‌ای پایدار و در عین حال ماندگار تبدیل کرده است؛ عنصری که همواره در دسترس خواهد بود، اما همواره هم سایه‌اش بر سیاست جهانی سنگینی می‌کند.

چرا داشتن فناوری غنی‌سازی مهم است؟

داشتن فناوری غنی‌سازی اورانیوم برای یک کشور نه‌تنها نماد پیشرفت فنی و استقلال راهبردی است بلکه یک ضرورت عملی برای پایداری انرژی هسته‌ای محسوب می‌شود؛ وقتی کشوری نیروگاه هسته‌ای دارد، اگر وابسته باشد به واردات سوخت هسته‌ای، گرفتار نوسان بازارهای جهانی، تحریم‌ها یا مشکلات لجستیکی می‌شود، اما اگر بتواند خود سوخت را تأمین کند، کنترل کامل بر زمان تولید، کیفیت محصول و حجم غنی‌سازی خواهد داشت؛ این یعنی هنگام بحران یا قطع روابط بین‌المللی، تأمین سوخت متوقف نمی‌شود، از سوی دیگر، هزینه‌های واردات بر اثر نرخ ارز، حمل‌ونقل و سود واسطه‌ها گران می‌شوند و با تولید داخلی امکان کاهش هزینه واحد سوخت در بلندمدت فراهم می‌آید؛ اگر کشور برنامه گسترده‌ای برای نیروگاه سازی داشته باشد، صرفه اقتصادی مقیاس خودش را نشان می‌دهد.

در سطح امنیت بین‌الملل نیز این فناوری ابزار چانه‌زنی می‌شود: کشوری که دارنده چرخه کامل سوخت هسته‌ای است، در مذاکرات بین‌المللی موقعیت قوی‌تر دارد و کمتر تحت فشار سایر کشورها قرار می‌گیرد، با توان علمی داخلی، صنایع وابسته، نیروی انسانی متخصص و فناوری‌های پیشرفته در دیگر زمینه‌ها نیز رشد پیدا می‌کند، زیرا بسیاری از زیرسامانه‌ها، دستگاه‌های اندازه‌گیری دقیق، کنترل کیفیت و مهندسی پیشرفته، از زیرساخت‌های غنی‌سازی نشأت می‌گیرند، خطر خروج واردات یا تهدیدهای بین‌المللی نمی‌تواند کشور را با بحران تأمین انرژی مواجه کند؛ اگر کشور خودش قدرت تولید سوخت هسته‌ای داشته باشد، راهبرد «امنیت انرژی» خود را تقویت کرده است.