حالت شب
منو
موضوعات
تبلیغات دانشمند شرکت توسعه فناوری اطلاعت زربین
تبلیغات دانشمند شرکت توسعه فناوری اطلاعت زربین

هم‌جوشی با ایتر گفت‌وگوی اختصاصی دانشمند با دکتر محمود قرآن‌نویس، نماینده جمهوری اسلامی در پروژه «راکتور گرماهسته‌ای آزمایشی بین‌المللی»

video ornl 2

اندازه فونت:

پروژه ایتر (ITER) مخفف عبارت International Thermonuclear Experimental Reactor به‌معنی راکتور گرماهسته‌ای آزمایشی بین‌المللی، بزرگ‌ترین رآکتور هم‌جوشی هسته‌ای تاکنون طراحی‌شده‌ای است که برمبنای محصورسازی مغناطیسی عمل می‌کند. درحال حاضر، کشورهای چین، اتحادیه اروپا، هند، ژاپن، کره جنوبی، روسیه و آمریکا از اعضای اصلی این پروژه‌اند.

سوخت هم‌جوشی که از دوتریم و تریتیوم تشکیل شده در فرآیند هم‌جوشی باید به دمای حدود ۱۰۰میلیون درجه سانتیگراد برسد که برای دستیابی به این هدف می‌توان به‌عنوان یکی از روش‌های پیشنهاد از محصورکردن پلاسما با استفاده از میدان مغناطیسی بهره گرفت. دکتر محمود قرآن‌نویس، رییس مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما واحد علوم‌وتحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی از سوی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، به‌عنوان نماینده جمهوری اسلامی در پروژه ایتر معرفی شده است به‌گونه‌ای که برای ارتباط و بازدید مسئولان کشور، حتی رییس‌جمهوری از این پروژه، باید با هماهنگی دکتر قرآن‌نویس باشد. ‌به‌همین مناسبت گفت‌وگویی را با این دانشمند فیزیک پلاسما انجام دادیم که در ادامه می‌خوانید:

image 800 516

به‌عنوان اولین سوال بفرمایید «چرا انرژی هسته‌ای»؟

جنگ آینده دنیا جنگ آب و انرژی است و اگر این مشکل حل نشود بشر با مشکلات زیادی مواجه خواهد شد. منبع انرژی مورد استفاده از گذشته تاکنون، منابع فسیلی مانند زغال‌سنگ و نفت است. استفاده از زغال‌سنگ، به‌دلیل آلودگی‌های محیط‌زیستی فراوانی که ایجاد می‌کند درحال حاضر در بسیاری از کشورها محدود شده است به‌گونه‌ای که کشور چین که دارای منابع فراوان زغال‌سنگ است از آن برای تولید مداد استفاده می‌کند که درآمد زیاد و آلودگی محیط‌زیستی کمی دارد. براین‌اساس، بسیاری از کشورها به‌سمت انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی باد،‌ خورشید و زمین‌گرمایی حرکت کرده‌اند ولی به‌دلیل محدودیت برخی از کشورها در زمینه تامین زمین مناسب، استفاده از انرژی بادی و خورشیدی در دراز مدت مقرون به‌صرفه نخواهد بود. از سوی دیگر در آینده کشورهای توسعه‌یافته به‌علت توسعه فناوری و کشورهای کمتر توسعه‌یافته به‌سبب ازدیاد جمعیت نیازمند افزایش منابع انرژی خواهد بود. برپایه پیش‌بینی‌های سازمان بین‌المللی انرژی اتمی در آینده فقط ۹ درصد انرژی از طریق منابع تجدید‌پذیر قابل استحصال است و ۹۱ درصد به انرژی هسته‌ای وابسته است.

چگونه می‌توان از انرژی هسته‌ای بهره گرفت؟

انرژی هسته‌ای به دو روش قابل استفاده است؛ یکی از این روش‌ها شکافت هسته‌ است که از چندین سال قبل در نیروگاه‌های اتمی جهان از آن برای تولید برق استفاده می‌شده. در این نیروگاه‌ها، اورانیوم غنی‌سازی‌شده و هسته‌اش به وسیله ذرات خنثی شکسته می‌شود و بر اثر شکافت هسته، مقداری از جرم آن از ‌بین می‌رود و تبدیل به حرارت می‌شود. این حرارت باعث تبخیر آب دریاچه شده و در نهایت توربین‌ها به حرکت در می‌آید و از این‌طریق می‌توانیم برق تولید کنیم. ولی با اتفاقاتی که در چرنوبیل رخ داد به‌تدریج بشر به این نتیجه رسید که نیروگاه‌های شکافت هسته‌ای در دایره انرژی‌های پاک نیستند و به از بین‌رفتن کره زمین خواهند انجامید. یکی از مهم‌ترین دلایلش این است که تابش مواد رادیو‌اکتیو در چرنوبیل و در ژاپن میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا از بین برود علاوه بر آن، این مواد سرطان‌زاست. از این روی، جوامع پیشرفته به دولت‌هایشان اجازه حرکت به‌سمت نیروگاه‌های اتمی را نمی‌دهند مگر آنکه همچون ژاپن و اتحادیه اروپا که با کمبود منابع انرژی روبرو هستند و راهی جز استفاده از شکافت هسته‌ای نداشته باشند. البته این کشورها هم درصدد جایگزین‌کردن انرژی پاک هسته‌ای حاصل از گداخت هسته‌ای هستند. مطالعات نیز نشان داده که برای ۱۰۰۰ مگا‌وات، سالانه نیازمند ۲میلیون تن زغال‌سنگ و یک میلیون و ۳۰۰ تن نفت هستیم درحالی‌که با استفاده از ۳۰ تن اورانیوم در واکنش شکافت هسته‌ای و 0/6 تن اورانیوم در واکنش گداخت هسته‌ای می‌توان همان میزان انرژی را به‌دست آورد.

با این توضیحات چگونه از انرژی هسته‌ای، انرژی پاک تولید می‌شود؟

از سال ۱۳۳۹/۱۹۶۰ در شوروی سابق تحقیقات وسیعی در زمینه جوش هسته‌ای انجام گرفته است. درپی این تحقیقات، دانشمندان اعلام کردند که به‌راحتی می‌توانند از طریق جوش هسته‌ای به انرژی پاک هسته‌ای دست یابند و می‌توانند خورشیدی در زمین ایجاد کنند که با انجام واکنش‌هایی همانند آنچه که در خورشید رخ می‌دهد، برای همیشه به انرژی پاک و ناتمام دسترسی پیدا کنند. خورشید متشکل از یون‌های هیدروژن است و نیروی ثقل زیادی دارد از‌این‌روی، دما در مرکز آن به ۱۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد و براثر دمای زیاد و نیروی ثقل شدید، جرم از بین می‌رود و تبدیل به حرارت می‌شود. همزمان با این تحقیقات، دانشمندان آمریکا و اروپا با ساخت راکتورهای گداخت، پروژه‌های محرمانه‌ای را تا سال ۱۳۸۷/۲۰۰۸ اجرایی کردند ضمن آنکه کشورهایی مانند هند، پاکستان، ژاپن و کره‌جنوبی با ساخت و خرید راکتورهای بزرگ در این زمینه مطالعات وسیعی انجام دادند. از سال ۱۳۸۷/۲۰۰۸ ‌کشورها در زمینه شکافت هسته‌ای به بن‌بست رسیدند و دریافتند که بدون همکاری و تبادل‌نظر با یکدیگر موفق نخواهند شد. به‌همین‌دلیل و برای اطلاع از فعالیت هسته‌ای کشورها، هر دو سال یکبار کنفرانس «گداخت هسته‌ای و پلاسما» از سوی سازمان بین‌المللی انرژی اتمی برگزار می‌شود و هر کشور گزارشی از نتایج تحقیقاتش را ارایه می‌دهد. درنهایت پروژه بین‌المللی برای ساخت راکتور بزرگ بین‌المللی را باعنوان «ایتر» (پروژه بین‌المللی تحقیقاتی گرما هسته‌ای) تعریف کردند تا از آن برای انجام واکنش‌های جوش هسته‌ای استفاده کنند.

واکنش‌های گداخت هسته‌ای که از شکافت هسته‌ای دشوارتر است. چرا دانشمندان خواستند به‌سمت این فناوری حرکت کنند؟

واکنش گداخت هسته‌ای به‌مراتب سخت‌تر از شکافت هسته‌ای است چون در گداخت، ذرات باردار همنام‌ به یکدیگر جوش داده می‌شوند و برای این امر آنقدر باید انرژی زیاد باشد که نیروهای دافعه شکسته و هسته‌ها داخل یکدیگر شوند ولی انرژی حاصل از آن چند برابر انرژی به‌دست‌آمده از شکافت هسته‌ای است. از سوی دیگر، تحقیقات گداخت هسته‌ای باید در خلا انجام شود و نیروی جاذبه و ثقل وجود ندارد بنابراین، نیازمند دمایی بیش از دمای مرکز خورشید هستیم تا نیروی ثقل موجود در خورشید را با افزایش دما جبران کنیم.

iter

در پروژه بین‌المللی گداخت هسته‌ای، دنیا چطور به توافق رسید؟

در این پروژه در ابتدا باید کشوری انتخاب می‌شد تا نیروها در آنجا مستقر شوند و عملیات مربوط به ساخت راکتور مشترک را انجام دهند. برای تعیین کشور مورد نظر، به‌مدت 2 سال میان کشورها درگیری وجود داشت.

کشور انتخاب‌شده از چه مزایایی بهره‌مند می‌شد؟

از مهم‌ترین مزایای ساخت این راکتور برای کشور انتخابی می‌توان به انتقال فناوری به نیروهای آن کشور اشاره کرد. به‌همین‌دلیل آمریکا و ژاپن اصرار داشتند تا این پروژه در کشور آنها اجرایی شود اما با مخالفت کشورهای اروپایی و روسیه روبرو شدند و در نهایت جنوب فرانسه در منطقه «کاداراش» انتخاب شد.

چرا انگلستان در این ماجرا وارد نشد؟

چون انگلستان در آن‌زمان درگیر پروژه راکتور بزرگ «جت» بود. بعد از تصویب محل اجرای پروژه ایتر،‌ به‌ترتیب کشورهای اتحادیه اروپا،‌ ژاپن، کره‌جنوبی و هند در این پروژه مشارکت کردند و اروپا ۴۲درصد سهم اجرای این پروژه را تقبل کرد. ضمن آنکه سهم اعتباری که هر کشور باید وارد این طرح کند نیز مشخص شد و به‌جای آنکه پول بین آنها ردوبدل شود، هر کشوری که در اجرای این پروژه مشارکت داشت، ساخت بخشی از قطعات را پذیرفت. برای مثال تمرکز روسیه روی ساخت ابررساناها بوده است که درحال حاضر در مرحله انتقال به فرانسه هستند.

این پروژه وابسته به سازمان بین‌المللی انرژی اتمی است؟

این پروژه نه وابسته به سازمان بین‌المللی انرژی اتمی است و نه وابسته به سازمان انرژی اتمی فرانسه. بلکه این طرح پژوهش مستقلی است که ۷ کشور قدرتمند در آن مشارکت دارند.

ایران چطور وارد این پروژه شد؟

ازآنجاکه نام ایران میان اسامی کشورهای همکار در پروژه ایتر وجود نداشت‌ مذاکراتی را در سال ۱۳۹۰ با مقامات این پروژه آغاز کردیم و با معرفی دستاوردهای پژوهشی مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما واحد علوم‌وتحقیقات دانشگاه آزاد، نام این مرکز در این پروژه وارد شد. دلیل اصرار ما برای واردشدن به ایتر این بود که ما شاهد عقب‌افتادگی علمی و صنعتی ۴۰ ساله ایران از دنیا هستیم. نمونه بارز آن بهره‌برداری از راکتور بوشهر است که ۵۰ سال به‌طول انجامید تا بتوانیم از آن بهره‌برداری کنیم. البته اجرای این پروژه که مبتنی بر ساخت نیروگاه اتمی هزار مگاواتی است، بلندپروازانه بود و همان‌زمان که ما با این ظرفیت شروع به ساخت نیروگاه کردیم، کره‌جنوبی، هند و پاکستان با یک مگاوات آغاز کردند و الان نیروگاه ۴۰۰ مگاواتی دارند.

سابقه تحقیقات دانشمندان ایرانی در حوزه گداخت چقدر است؟

در دنیا حدود ۳۲ راکتور فعال وجود دارد و ایران دارای ۴ راکتور فعال است که دو مورد آن باعناوین «دماوند» و «الوند» مربوط به سازمان انرژی اتمی است، ‌یکی از آن باعنوان «البرز» مربوط به دانشگاه امیرکبیر و راکتور IR-T1 مربوط به واحد علوم‌وتحقیقات دانشگاه آزاد است و این مطالعات از حدود۴۰ سال قبل آغاز شده بود.

این سابقه فعالیت و ادامه آن اتصال به پروژه ایتر چه دستاوردی برای ما داشته است؟

مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما برای پیشرفت در این زمینه با همکاری آژانس بین‌المللی انرژی اتمی، با کشورهای توسعه‌یافته در این حوزه وارد همکاری شد و اولین قرارداد همکاری با آژانس به امضا رسید. مزیت این قرار این بود که مرکز تحقیقات فیزیک را از تحریم‌ها خارج کردند. به‌علاوه، دانشگاه‌های ایلینویز آمریکا، استرالیا و دانشگاه «شیان» چین براساس تحقیقاتی که انجام داده بودیم پیشنهاد اجرای پروژه‌ای در زمینه سوخت راکتور را به ما دادند. سوخت راکتور، گداخت هسته‌ای دوتریوم‌تریتوم است و از ما خواستند سوختی را تولید کنیم که فاقد نوترون باشد و ما درنهایت توانستیم هیدروژن و بورن را جایگزین این دو عنصر کنیم که نتایجش در مجله علمی با ضریب تاثیر ۲۰ به‌چاپ رسید که در یک هفته در دنیا هزار و  ۷۰۰بار دانلود شد.

به‌دلیل تحریم‌ها در این مقالات اسمی از ایران برده نشد و نام ما به‌عنوان نماینده آژانس انرژی اتمی درج شد.

چرا آژانس با شما این همکاری را داشت؟

چون ما به‌عنوان یک نهاد تحقیقاتی خصوصی معرفی شده بودیم ضمن آنکه ما در زمینه استفاده از پزشکی هسته‌ای و گداخت تحقیقات زیادی انجام داده بودیم. آژانس در قبال تحقیقاتی که ما در زمینه گداخت داشتیم سالی ۵ هزار یورو به این مرکز کمک مالی می‌کرد و هر ۲ سال در نشست‌های آژانس با حضور نمایندگان ۱۸ کشور دارای راکتور شرکت می‌کردیم که آژانس براساس اهدافی که از تحقیقات در حوزه گداخت هسته‌ای دنبال می‌کرد، ‌اقدام به تقسیم وظایف بین کشورهای عضو کرد و به ایران نیز در این زمینه برنامه‌ای ارایه داد.

این برنامه شامل چه مواردی بود؟

این برنامه شامل اندازه‌گیری پارامترهای تولید پلاسما، دمای الکترون‌ها، بررسی ناپایداری‌ها، افزایش انرژی،‌ مطالعات اثرات دیواره‌ها و ناخالصی‌ها می‌شد. ما فقط قادر به انجام ۳۰ تا ۳۵ درصد تحقیقات بودیم و مابقی آن به‌دلیل عدم توانایی رها می‌شد. البته آژانس بین‌المللی انرژی اتمی مشکلات ما را درک کرده است به‌طوری‌که، با هماهنگی‌های صورت‌گرفته به وسیله آژانس، برای انجام تحقیقات مشترک به کشورهای صاحب فناوری سفر می‌کردیم که این تعاملات صورت‌گرفته برای ما بسیار سودمند بود.‌ به‌طور نمونه، از این ‌پروژه‌های مشترک می‌توان به طرح مشترک ایران با کشورهای انگلستان، برزیل، پرتغال، فرانسه، روسیه و کانادا اشاره کرد که نتایج آنها هم در مجله‌های بین‌المللی به انتشار رسید. همچنین با آژانس بین‌المللی انرژی اتمی دومین قرارداد را برای ساخت راکتور در حوزه گداخت هسته‌ای امضا کردیم.

درحال حاضر جهان توانسته است از طریق جوش هسته‌ای برق تجاری تولید کند؟

خیر نتوانسته ولی تحقیقات ادامه داد. مثلا راکتور بزرگ آلمان توانسته از این روش برق تولید کند ولی فقط برای چند ثانیه. وضعیت کشورهایی چون چین، ژاپن و کره‌جنوبی نیز در همین اندازه است.

در پروژه ایتر چه هدفی دنبال می‌شود؟

هدف پروژه ایتر تولید انرژی به‌میزان ۵۰۰ مگاوات برای ۳۰۰ ثانیه است و درصورتی‌که به این هدف نایل شوند به‌سمت فروش تجاری راکتورهای کوچک می‌روند. البته به‌دلیل طولانی شدن اجرای این طرح، این میزان به ۳۰۰ مگاوات در ۳۰۰ ثانیه کاهش یافته است تا زودتر به نتیجه مورد‌نظر دست یابند.

زمان پایان این پروژه هم تعیین شده است؟

پیش‌بینی می‌شود که این پروژه سال ۱۴۰۹/۲۰۳۰ پایان یابد. البته تا سال ۱۳۹۹/۲۰۲۰ پلاسما را با این راکتور تولید می‌کنند و در سال۱۴۰۹/۲۰۳۰ به نتیجه نهایی می‌رسند. مشکل اساسی این پروژه، نیروی انسانی است.

نتیجه بازدید اخیر شما از پروژه ایتر چه بود؟

در این بازدید و نشستی که با رییس پروژه ایتر داشتم دو پیشنهاد به ما ارایه شد؛ یکی اینکه اگر ایران به این پروژه بپیوندد یک میلیارد و ۲۰۰ میلیون یورو اعتبار به ایران در مدت ۱۰ سال اعطا می‌کند. این اعتبارات برای تربیت نیروی انسانی مورد نیاز این پروژه است. کنار این مسئله باید در برخی از پروژه‌ها که لیست آنها را در اختیار ما قرار دادند، ‌مشارکت داشته باشیم و قطعاتی را بسازیم. پیشنهاد دوم آنها عضویت ایران به عنوان عضو اصلی پروژه ایتر بود که در‌این‌صورت ایران در تصمیم‌گیری‌های این پروژه مشارکت خواهد داشت. به‌این‌ترتیب، به‌صورت دوره‌ای خواهیم توانست ریاست این پروژه را در اختیار داشته باشیم. اما با توجه به کمبود اعتبارات درحال حاضر ما فقط در بخش تربیت نیروی انسانی با این پروژه همکاری داریم.

به دستاوردهای مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما واحد علوم‌وتحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی اشاره کردید. لطفا به‌صورت موردی نتایج برخی از مطالعاتتان را بگویید.

مطالعات ما از ۷ سال قبل در حوزه کاربرد پلاسما در پزشکی نیز شکل گرفت. زیرا براساس مطالعاتی که انجام دادیم بیش از ۳۰ درصد از فناوری پلاسما در کشورهای صاحب‌فناوری در بخش پزشکی نیز کاربردی شده است.

این دستاورد برای شما چه بهایی داشت؟

این یافته‌ها به‌سادگی به‌دست نیامدند چون فناوری آن را در اختیار نداشتیم. سال‌ها قبل بازدیدی از یک شرکت در چین داشتیم و آنجا مشاهده کردم که در آزمایشگاه‌هایشان مطالعات وسیعی در حوزه پلاسما پزشکی اجرایی شده است و از آنها خرید دستگاه مورد استفاده در این زمینه را درخواست کردم که متاسفانه پاسخ مناسبی دریافت نکردم. بعد از برگشت به کشور، با محققان این دانشگاه اقدام به ساخت دستگاه تولید پلاسمااتمسفر کردیم درحالی‌که در آن‌زمان به دانش فنی آن دسترسی نداشتیم. پس از یک‌سال مطالعه موفق به طراحی و ساخت دستگاه پلاسمااتمسفر شدیم و به‌مرور زمان این دستگاه بروزرسانی شد و در نهایت موفق شدیم مشابه دستگاه سایر کشورها را بسازیم. انعقاد خون با استفاده از پلاسماجت از کاربردهای این دستگاه است. در بیشتر عمل‌های جراحی، خونریزی بنا به‌دلایلی مانند ابتلای فرد به دیابت قابل‌انعقاد نیستند و در برخی موارد شخص به‌دلیل خونریزی فوت می‌کند اما با تابش چند ثانیه‌ای پلاسما می‌توانیم به‌سرعت خون را منعقد کنیم.

 مجوزهای استفاده از این دستگاه برای حوزه پزشکی را توانسته‌اید دریافت کنید؟

وزارت بهداشت مجوز کاربردی‌کردن این روش روی نمونه انسانی را به ما نداد، بنابراین در باغ‌وحشی در منطقه کردان استان البزر وابسته به بنیاد شهید، سگی را که دارای چندین توله و مبتلا به زخم دیابت شده بود باکسب اجازه، از طریق پلاسماجت، درمان کردیم. یکی از معضلات بزرگ کشور شیوع بالای دیابت است به‌گونه‌ای که در یکی از شهرهای نه‌چندان بزرگ، ۳۰ هزار مبتلا به دیابت وجود دارد ازاین‌روی، در مطالعاتمان با ایجاد زخم دیابت در موش، در مدت ۳۰ روز زخم به کمک پلاسما بهبود یافت. با توجه به دستاوردهایی که از این تحقیقات داشتیم از یک ماه قبل کارآزمایی‌های بالینی این روش را در بیمارستان شریعتی آغاز کردیم. این مطالعات روی زخم دیابت انسانی، در این بیمارستان به‌تازگی آغاز شده است و نتایج اولیه‌اش هم روی چند بیمار موفقیت‌آمیز بوده است. قرار است با همکاری دکتر باقر لاریجانی، معاون وزیر بهداشت در این بیمارستان بخش پلاسماپزشکی راه‌اندازی شود. (برای اطلاعات بیشتر درباره پلاسماپزشکی به شماره ۶۳۶  مجله دانشمند، مهر ۱۳۹۵، مراجعه کنید).

 

مریم رضائی

این گفت‌وگو در شماره 637، آبان 1395 در مجله دانشمند منتشر شد

 

اشتراک گذاری در شبکه های اجتماعی

تلگرام گوگل پلاس لینکدین