تاریخچه نیروگاههای هسته ای وتوسعه آنها

در سال 1932 یک دانشمند انگلیسی به نام چادویک (Chadwick ) موفق به کشف ذره ای در داخل هسته اتم شدوچون بار الکتریکی نداشت آن را نوترون نامید.این دانشمند نمی توانست پیش بینی کند که کاربرد این ذره که با قوی ترین میکروسوپهای درآن زمان دیده نمی شد موجب تولید میلیاردها کیلووات ساعت انرژ ی  برق خواهد شد.درسال 1938 پروفسور هان (Hahn)

دانشمند آلمانی نشان داد که نوترون می تواند هسته عناصر سنگین از قبیل اورانیوم را شکافت داده و آن را تبدیل به عناصر میان وزن نماید.همچنین دانشمند دیگری به نام ژولیو کوری (joliot curie) در سالهای قبل از جنگ جهانی دوم توانست ثابت کند که یک وزن بحرانی از اورانیوم می تواند در اثر اصابت نوترون موجب واکنش زنجیره ای شده و انرژی تولید کند ولی این تحقیقات  بعلت شروع جنگ جهانی دوم  و فرار مغزها ی علمی کشورهای اروپایی  به آمریکا وکانادا در اروپا متوقف شد.

بعد از خاتمه جنگ جهانی دوم  دانشمند ایتالیایی به نام فرمی (Fermi )موفق شد که در زیر زمین دانشگاه شیکاگو اولین راکتور اتمی را بسازد.این راکتور برپایه محاسبات فرمی  با قرار دادن میله های سوخت اورانیوم در میان بلوک های گرافیتی  ساخته شده بود وتوانست راه را برای توسعه رکتورهای هسته ای فراهم کند.

آمریکاییها پس از جنگ جهانی دوم وبا توجه به اطلاعاتی که از آلمان شکست خورده بدست آوردند به فکر بیشتر تجهیز کردن نظامی خود اقدام نمودند.در این راستا شرکتwestinghouse  اولین  راکتور مخصوص زیر دریایی های اتمی را ساخت.بدلیل آنکه حجم قابل استفاده در زیر دریایی اتمی محدود بود کارشناسان این شرکت مجبور شدند  که یک محفظه تحت فشار بیش از صد اتمسفر را ساخته که بتواند با ابعاد نسبتا محدود انرژی زیادی را تولید کند.آن نوع راکتور که به نام  راکتور آب تحت فشار معروف گردید پایه واساس تکنولوژی نیروگاهای هسته ای فعلی را تشکیل داد.همچنین شرکت general   electric  موفق به ساخت نوع دیگری از راکتور به نام راکتور آب جوشان شد

دهه های 1950تا 1970 میلادی زمان تجربه اندوزی  و توسعه انواع و اقسام راکتورها ونیروگاهای هسته ای می باشد.در این سالها کشورهایی مانند آمریکا وانگلیس وفرانسه وآلمان وشوروی وبرخی دیگر از کشورها توانستند انواع واقسام راکتورهای هسته ای  با اورانیوم غنی شده یا اورانیوم طبیعی ونیز با خنک کننده های آب سبک و آب سنگین  ونیز خنک کننده های گازی را ساخته  ومورد بهره برداری قرار دادند.در این دوره زمانی چهار نیروگاه توانستند از آزمایش پیروز در آمده وبعنوان منبع تولید انرژی قرار گیرندکه به ترتیب عبارتند از:

1)نیروگاه های با راکتور آب سبک تحت فشارpwr

2)نیروگاهای با راکتور آب سبک جوشان              BWR

3)نیروگاههای با راکتور گاز_گرافیت

4)نیروگاههای با راکتور آب سنگین CANDU

به موازات جهش سریع آمریکا برای بهره  برداری از نیروگاههای هسته ای کشورهای اروپایی وشوروی وچند کشور دیگر نیز با سرعت  به ایجاد نیروگاههای اتمی روی آوردند.کشورهای انگلستان وفرانسه  زیر بنای مراکز تحقیقات هسته ای با تکنولوژی  راکتورهای گاز_گرافیت را پی ریزی کردندو استفاده از این نوع راکتورها  در این کشورها رایج گردید.

اولین سفارش  ساخت نیروگاههای هسته ای  یک نیروگاه 349مگاواتی بود  که به شرکت WESTINGHOUSEداده شد.کشور فنلاند از نظر ارتباط نزدیکی که با کشور شوروی داشت قراردادی را با این کشور برای ساخت یک نیروگاه PWRبقدرت 440مگاوات منعقد کردو از لحاظ ایمنی با استفاده  از برخی قطعات ساخت کشورهای غربی توانست ایمنی آن را درسطح بسیار مطلوبی تضمین کند.در آلمان نیز بعد از ساخت چند راکتور آزمایشگاهی که در مراکز تحقیقات هسته ای راکتورهای آب سبک تحت فشار و آب جوشان انجام شد اولین نیروگاه اتمی توسط شرکت زیمنس درOBRIGHEMساخته شد.در شوروی نیز فعالیت برای گسترش تحقیقات و پی ریزی تکنولوژی هسته ای ادامه یافت ودر این کشور ساخت راکتورهای آب_گرافیت آغاز گردید ولی این کشور خیلی زود ساخت راکتورهای با آب سبک PWRرا شروع کرد وایجاد یک واحد نیروگاهی 440 مگاواتی از این نوع راکتور  در نیروگاه NOVOVORONEJآغاز گردید که  بعدا ساخت آن در شوروی وکشورهای اروپای شرقی رایج گردید.این راکتورها بعدا به نام VVER_440معروف شد.

دانشمندان اروپایی نیز که در ایام جنگ جهانی دوم به کانادا رفته بودند توانستند با همکاری کارشناسان کانادایی از منابع اورانیوم موجود در کانادا وآب سنگین تولید شده در این کشور استفاده کرده پایه تکنولوژی راکتورهای با آب سنگین را بنیانگذاری کنند.از میان این دانشمندان می توان به دکتر بابا BHABAدانشمند هندی اشاره کرد که بعد از بازگشت از کانادا  شالوده صنایع اتمی  را در کشورهای هند وپاکستان بنیان گذاری کرد.

تولید قدرت  در نیروگاههای هسته ای  در کشورهای مختلف متفاوت می باشد.البته در برخی از زمانها ممکن است بنا به دلایل مختلف توسعه آن با روند کندی درحال پیشرفت باشدویا متوقف گردد.

با توجه به آمار 31 دسامبر 2009 در آمریکا 104راکتور هسته ای ودر فرانسه 59 راکتور اتمی در حال کار می باشند.

انواع مختلف راکتورهای هسته ای وبرخی از مشخصات آنها

راکتورهای هسته ای را می توان به طور کلی به صورت ذیل تقسیم بندی کرد:

الف_راکتورهای با خنک کننده آبی شامل

الف_1_راکتورهای آب تحت فشارPWR

الف_2راکتورهای آب جوشان BWR

الف-3راکتورهای آب سنگین تحت فشارPHWR

الف_4راکتورهای با خنک کننده آب سبک وکند کننده آب سنگینSGHWR

ب_راکتورهای با خنک کننده گازی شامل:

ب_1راکتورهای با خنک کننده گاز وکند کننده گرافیت MAGNOX

ب_2راکتورهای با خنک کننده گاز وکند کننده گرافیت AGRسوخت این راکتورها با راکتور MAGNOXفرق کرده

ب_3راکتورهای با خنک کننده گازی در درجه حرارت بالاHTGR

ج_راکتورهای با خنک کننده فلزی شامل:

ج1_راکتورهای با خنک کننده فلز مذاب LMR

ج2_راکتورهای سریع با خنک کننده فلز مذاب LMFBR

د_راکتورهای با خنک کننده از جنس مایعات ارگانیک OLR