همه کاربردهای نوین پلوتونیومی که صالحی آن را پسماند می‌داند!

بصیر، مرداد ماه امسال بود که رئیس سازمان انرژی اتمی در دیدار با خبرنگاران به مناسبت روز خبرنگار از برخی اظهارات درباره تولید پلوتونیوم انتقاد کرد و گفت: در حال حاضر تولید پلوتونیوم در دنیا به شکلی است که حتی کشورهایی مثل روسیه و آمریکا نمی‌دانند با پسماند آن چه کار کنند؟ من به آن‌هایی که درباره تولید پلوتونیوم سخن گفته‌اند می‌گویم اگر می‌دانید تولید پلوتونیوم چه تبعاتی دارد حرف حق را بزنید؛ چرا افکار عمومی را مشوش می‌کنید؟

پلوتونیوم از عناصری است که همواره اسم آن با نوعی هراس از بمب اتمی همراه بوده و هر زمان که زمزمه‌ای از تولید این عنصر در کشور می‌شود انگشت‌های اتهام کشورهای غربی ایران را متهم به تلاش برای ساخت بمب اتمی می‌کنند.

حال جای این سوال وجود دارد که آیا پلوتونیوم فقط در بمب‌های هسته‌ای کاربرد و آیا این همه هیاهو برای محدودیت در عدم دسترسی ایران به پلوتونیوم فقط به منظور جلوگیری از ساخت بمب اتمی در ایران است؟

پلوتونیوم چیست؟

پلوتونیوم عنصری نایاب در طبیعت است و مقدار بسیار کمی از آن ممکن است در معادن اورانیوم یافت شود؛ این عنصر معمولا در نیروگاه‌های اتمی در اثر جذب نوترون توسط اورانیوم ۲۳۸ تولید می‌شود و دارای ۱۵ ایزوتوپ است که مهمترین آنها عبارت از Pu۲۳۸، Pu۲۳۹، Pu۲۴۰ و Pu۲۴۱ هستند.

ایزوتوپ ۲۳۹ که بیشترین درصد پلوتونیوم تولید شده در نیروگاه‌ها را به خود اختصاص می‌دهد پلوتونیوم رده نظامی است که در ساخت بمب اتم کاربرد دارد.

ایزوتوپ دیگر پلوتونیوم، ایزوتوپ ۲۳۸ است که در اثر شکافت گرمای زیادی تولید می‌کند و این گرما در ژنراتورهای گرمایی رادیوایزوتوپ می‌تواند الکتریسیته تولید کند.

در یک نیروگاه هسته‌ای ابتدا پلوتونیوم ۲۳۹ تولید می‌شود که حدود یک سوم این پلوتونیوم در طول مدت کار نیروگاه شکافت میابد و انرژی تولید می‌کند و حدود یک ششم آن با جذب نوترون بیشتر به ایزوتوپ‌های بالاتر تبدیل می‌شود.

پلوتونیوم تولید شده در نیروگاه‌های هسته‌ای، پلوتونیوم رده نیروگاهی نامیده می‌شود که برای ساخت بمب اتم مناسب نیست و به همین دلیل تولید پلوتونیوم رده نظامی توسط نیروگاه‌های خاصی که به این منظور طراحی شده‌اند و یا توسط نیروگاه‌های آب‌سنگین با سوخت طبیعی و یا با عملکرد کم‌توان نیروگاه‌های معمولی انجام می‌شود؛ از آنجای که آژانس بین‌المللی انرژی اتمی این نوع از نیروگاه‌ها را به عنوان نیروگاه‌های تولید کننده پلوتونیوم محسوب می‌کند، بازرسان آژانس حرکت کشورها به منظور ساخت این نوع از نیروگاه‌ها را به عنوان انحراف برنامه هسته‌ای یک کشور به سمت استفاده نظامی از صنعت هسته‌ای اعلام می‌کنند.

پلوتونیوم ۲۳۸

هرچند کشورهای توسعه یافته پلوتونیوم را به عنوان ماده اصلی بسیاری از بمب‌های قدرتمند هسته‌ای‌ به دنیا معرفی کرده‌اند اما این تمام ماجرا نیست و از بیش از ۶۰ سال پیش بلوک شرق و غرب سابق استفاده‌های دیگری از این عنصر را کشف کرده و هر روز بر میزان استفاده از آن افزوده‌اند.

کاربردهای رادیو ایزوتوپ‌ها در فناوری فضایی آمریکا و روسیه سابقه طولانی دارد و اتحادیه اروپا نیز اخیرا در حال ورود به این حوزه است، علاوه بر موضوع کابردهای فضایی از رادیو ایزوتوپ‌ها، در باتری‌های اتمی، پیش‌رانش راکت‌ها، پهپادها، پزشکی و موارد بسیار دیگری استفاده می‌شود.

رادیو ایزوتوپی که در این فناوری‌ها از آن استفاده می‌شود پلوتونیوم ۲۳۸ است که متساعد کنند آلفاست و از خود حرارت تولید می‌کند؛ از خصوصیات این نوع از پلوتونیوم عدم کارایی در تسلیحات نظامی و داشتن متوسط نیمه عمر ۸۷ است.

گرمایی تولید شده توسط پلوتونیوم ۲۳۸ در تمامی محل‌هایی که نیاز به توان طولانی مدت بدون بازرسی مداوم است استفاده می‌شود(شکل زیر)، البته از این گرما می‌توان برق هم تولید کرد.

یک نمونه از پلوتونیوم ۲۳۸ در تصویر زیر قابل مشاهد است:

مقایسه ای از نیمه عمر گرمایی پلوتونیوم ۲۳۸ با دیگر عناصر در تصویر زیر قابل مشاهده است:

برنامه آمریکا برای استفاده از پلوتونیوم ۲۳۸

هرچند آمریکایی‌ها پلوتونیوم ۲۳۸ را بعد از جنگ جهانی دوم تولید نمی‌کردند و به وسیله بازفرآوری سوخت مصرف شده یا خرید از روسیه نیاز خود را برطرف می‌کردند اما از ۹ آوریل ۲۰۰۸، مدیر ناسا طی نامه‌ای به وزارت انرژی آمریکا برآوردی از نیازمندی‌های آینده این سازمان به پلوتونیوم ۲۳۸ را ارائه کرد. در این نامه، ناسا از وزارت انرژی آمریکا درخواست کرده بود تا ظرفیت تولید پلوتونیوم برای تأمین سوخت سامانه‌های فضایی این سازمان را فراهم کند تا بتوانند آن‌ها را در ۱۲ مأموریت ناسا در دوره ۲۰ ساله ۲۰۰۹- ۲۰۲۸ استفاده کنند و برهمین اساس از سال ۲۰۰۹ ایالات متحده اعلام کرد به دلیل مسائل ملی مقرر شد پلوتونیوم ۲۳۸ تولید شود که این کار از سال ۲۰۱۲ شروع شده است.

ناسا اعلام کرده است برای مأموریت‌های فضایی خود تا سال ۲۰۲۸ نیاز به ۴/۷۵ تا ۸/۷۹ کیلوگرم پلوتونیوم ۲۳۸ دارد و در سال، ۲۰۱۳ نیز اعلام کرد که به منظور تولید پلوتونیوم مورد نیاز سالیانه ۵۰ میلیون دلار هزینه می‌کند، این هزینه در حالی انجام می شود که ایالات متحده پیش از این اعلام کرده بود هر دلار سرمایه گذاری در صنعت فضایی بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ دلار بازگشت سرمایه‌دار خواهد داشت.

براساس اطلاعاتی که توسط ایالات متحده منتشر شده این کشور مطالعات برای استفاده از پلوتونیوم ۲۳۸ را از سال ۱۹۵۴ آغاز کرده است؛ هرچند زمان آغاز مطالعات روس‌ها بر روی این عنصر مشخص نیست اما معلوم شده که آنها نیز سابقه طولانی در این امر دارا هستند.

تاریخچه استفاده از پلوتونیوم ۲۳۸

اولین واحد تولید توان هسته‌ای توسط آمریکا در سال ۱۹۵۹ با نام Snap رونمایی شد، این Snap که به اندازه یک گریپ فروت با وزن ۱.۸ کیلو بود می‌توانست ۶.۱۱ کیلو وات برق در ساعت تولید کند که برای تولید این مقدار برق در آن زمان نیاز به باتری‌های به وزن ۳۱۷.۵ کیلوگرم بود.

کاربرد پلوتونیوم ۲۳۸ در صنعت فضایی

در شرایطی که فضاپیماها در فضا برای ورود به کار سیستم‌ها، کلیه برق ابزار دقیق (سنسورها)، مسیریابی، تعیین جهت ارتباط، ارتباط با زمین و دیگر موارد، نیاز به مصرف انرژی دارند، استفاده از فناوری هسته‌ای برای به دست آوردن انرژی مورد نیاز آنها مورد توجه قرار گرفت و به همین منظور تا به حال دو نوع سیستم رادیو ایزوتوپی در تجهیزات فضایی مورد استفاده قرار گرفته که یکی از آنها برای تولید برق و دیگری برای گرم نگه داشتن تجهیزات است.

آمریکایی‌ها به منظور تامین انرژی در فضاپیماهای خود در اولین فضا‌پیمای ساخت این کشور از واحد (RTG (radioisotope thermoelectric generator “مولد گرما-الکتریکی رادیو ایزوتوپی” رونمایی کردند که گونه‌ای باتری اتمی است؛ واحد RTG گرمای به‌دست‌ آمده از واپاشی هسته‌ای پلوتونیوم ۲۳۸ را به جریان برق تبدیل می‌کند.

با توجه به دماهای بسیار پایین در فضا که نزدیک به صفر مطلق است، نیاز به سیستم‌هایی برای گرم کردن و گرم نگه داشتن تجهیزات درون فضاپیما در دمای مناسب عملکردی وجود دارد که به این منظور آمریکایی‌ها از سامانه‌های حرارت‌ساز رادیو ایزوتوپی را که به اختصار RHU (Radioisotope Heater Units) نامیده می‌شوند استفاده کرده‌ و روس‌ها سیستم حرارت سازی با نام انجل angel را رونمایی کرده‌اند؛ نمونه اولیه این واحدهای حرارت‌ساز رادیو ایزوتوپی در فضاپیماهای روس‌ها ۸.۵ وات و در فضاپیمای آمریکایی‌ها ۱ وات انرژی تولید می‌کرد البته لازم به ذکر است، در حالی که آمریکایی به علت ترس از انتشار مواد رادیواکتیو و مخالفت افکار عمومی با آن عمدتا به سمت استفاده از سامانه‌های RTG گرایش دارند روس‌ها از رآکتور هسته‌ای یا به عبارت دیگر سیستم‌های شکافت هسته‌ای در فضاپیماهای خود بهره می‌برند.

نمونه اولیه RHU ساخت روسیه در تصویر زیر قابل مشاهده است:

نمونه‌ای از RHU ساخت ایالات متحده در تصویر زیر قابل مشاهده است:

آمریکا در ۵۰ سال گذشته ۲۷ ماهواره به فضا پرتاب کرده که در آنها از ۴۶ آرتی‌جی استفاده شده است و بر این اساس حدود ۱۵۰-۱۸۰ کیلوگرم پلوتونیوم فقط توسط آمریکایی‌ها به فضا فرستاده شده است.

جداول ماهواره‌هایی آمریکایی که از ایزوتوپ‌های هسته‌ای به عنوان واحد قدرت استفاده کرده‌اند در تصاویر زیر قابل مشاهده است:

ماهواره‌های آرتی‌جی دار شامل ماهواره‌های ناوبری، عبور و مرور، سامانه‌های تحقیقاتی و آزمایشگاهی در فضا، هواشناختی، هواشناسی و دیگر ماهواره‌های بین سیاره‌ای از سال ۱۹۶۱ توسط ایالات متحده استفاده شده‌اند که براین اساس اگر ایران همین امروز شروع به استفاده‌های از این فناوری در سامانه‌های فضایی خود اقدام کند بیش از ۵۰ سال از کشورهایی دارای این فناوری عقب است.

جدول ماموریت‌های ماهواره‌هایی آمریکایی که از ARPS* به عنوان واحد قدرت استفاده کرده‌اند در تصویر زیر قابل مشاهده است:

ARPS* : سیستم‌های قدرت رادیوایزوتوپ توسعه یافته

روس‌ها نیز تا به حال ۳۴ ماهوراه به فضا فرستاده‌اند که انفجار یکی از آنها در سال ۱۹۷۸ در مسیر بازگشت به زمین بر روی کانادا باعث انتشار مواد رادیواکتیو در جو و علنی شدن استفاده آنها از انرژی هسته‌ای در سامانه‌های فضایی شد؛ از آنجایی که روس‌‌ها عمدتاً از این سامانه‌های تولید توان هسته‌ای در ماهواره‌های جاسوسی خود که کار رصد اقیانوس آرام را برعهده داشتند استفاده می‌کنند استفاده از ایزوتوپ‌های هسته‌ای در ماهواره‌های خود را علنی نمی‌کردند.

آژانس فضایی اروپا نیز از مسابقه استفاده از رادیو ایزوتوپ ها عقب نمانده و این اتحادیه در سال ۲۰۰۹ تحقیقات بر روی آرتی‌جی را شروع کرد و قرار است تا سال ۲۰۱۷ اولین سامانه فضایی اروپا با استفاده از واحد آرتی‌جی‌ ماموریت‌ها خود را انجام دهد.

آمریکایی‌ها چندین راهبرد برای تامین توان در فضا پیش بینی کرده‌اند که در همه آنها استفاده از رادیو ایزوتوپ گزینه مهم پیش رو است؛ براساس اعلام ناسا این مرکز فضایی برای برنامه‌های تحقیقاتی خود تا سال ۲۰۲۸، سالیانه حداقل نیاز به ۳.۵-۵.۵ کیلوگرم پلوتونیوم ۲۳۸ دارد این در حالی است که این مقدار تنها برای مصارف فضایی ناسا است و برهمین اساس می‌توان پیش‌بینی کرد که مقدار زیاد دیگری نیز در خصوص مصارف غیرفضای در چند سال آینده مورد نیاز امریکا باشد.

استفاده از پلوتونیوم ۲۳۸ در موتورهای استرلینگ

اما صنعت فضایی تنها محل استفاده از رادیوایزوتوپ‌ پلوتونیوم ۲۳۸ نیست و از دیگر استفاده‌های آن در موتورهایی استرلینگ است، موتورهایی استرلینگ، موتورهایی تولید توان مکانیکی هستند که از یک منبع گرم برای عملکرد خود استفاده می‌کنند و تولید گرما در این نوع از موتورها در کاربردهایی فضایی که دسترسی به دیگر منابع تولید گرما در مواردی غیرممکن است با استفاده از گرمای آزاده شده از پلوتونیوم ۲۳۸ اتفاق می‌افتد.

ناسا برای استفاده از موتورهای استرلینگ در تولید برق سیستم‌های فضایی برنامه گسترده‌ای انجام داده و بودجه‌های قابل توجهی به این امر اختصاص داده شده است.

جدیدترین نمونه موتورها استرلینگ ساخته شده توسط ناسا که به استرلینگ دوگانه معروف هستند برای تولید همزمان توان برقی و سرمایش استفاده می شوند.

همچنین در حال حاضر محققان ناسا برروی موتور استرلینگی تحقیق می‌کنند که فاقد قطعه متحرک بوده و به موتورهای استرلینگ ترموآکوستیک معروف هستند، این موتورهای انرژی گرمایی حاصل از پلوتونیوم ۲۳۸ را به انرژی صوتی تبدیل می‌کنند و این توان صوتی قابلیت برق و سرمایش بدون هیچ ارتعاشی را دارا است؛ این نوع از موتورهای آینده براساس نقشه راه ناسا یکی از مهمترین فناوری‌هایی است که این سازمان امیدوار است به وسیله آن بتواند انرژی لازم در فصاپیماهای خود را تولید کند.

باتری های پلوتونیومی

از کاربردهای دیگر پلوتونیوم ۲۳۸ در باتری‌هاست، این باتری‌ها برای مصارف مختلف در محل‌هایی که به توان برقی بلند مدت نیاز است استفاده می‌شود و به عنوان مثال می‌توان باتری‌های موجود هسته‌ای در دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب، سنسورهای صحت سنجی سلامت سیستم‌های دور از دسترس (مانند اعماق اقیانوس‌ها) و بردهای بسیار کوچک را نام برد که مزیت این نوع از باتری‌ها عدم نیاز به سرکشی مداوم است.

نمونه اولیه باتری اتمی تنظیم کننده ضربان قلب در تصویر زیر قابل مشاهده است:

از استفاده های دیگر پلوتنیوم ۲۳۸ برای تولید توان در بردهای بسیار کوچک است که می تواند با ایجاد قابلیت پردازش اطلاعات در محل، سرعت انتقال داده را افزایش دهد؛ محققان کانادایی از تولید تجاری باتری‌های “بتاولتاییک نانو تریتیوم” خبر داده‌اند که می‌تواند بیش از ۲۰ سال به طور مداوم انرژی نانو وات تولید کند، این نوع از باتری‌ها در بردهای الکترونیکی بسیار کوچک کاربرد دارند و از این فناوری می‌توان در حسگرهای فشار/ دمای محیطی، حسگرهای هوشمند، ایمپلنت‌های پزشکی، کاوشگرهای اعماق فضا، ساعت‌های سیلیکونی، وسایل الکترونیکی به کار رفته در اعماق چاه‌های نفت، گاز و همچنین پردازشگرهای کم توان استفاده کرد.

هرچند روس‌ها ساخت این نوع از باتری‌ها را آغاز کرده اند و طبق برنامه‌ریزی آن‌ها تا سال ۲۰۱۷ ساخت آن به پایان خواهد رسید، اما نیروی هوایی ایالات متحده ادعا کرده است مرکز تحقیقاتی این نیرو توانسته، باتری‌های بتاولتاییکی را ایجاد کند که از رادیو ایزوتوپ به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کند و به این وسیله لب‌تاپ‌های ساخته‌اندکه حداقل برای ۳۰ سال نیاز به شارژ ندارند.

این باتری‌های که در اثر واپاشی مواد رادیواکتیو، برق تولید می‌کنند، کاملا کوچک و نازک بوده و در اثر تولید انرژی مانند باتری‌های لیتیومی معمولی گرما تولید نمی‌کند، همچنین این نوع از باتری ها پس از استفاده از قدرت آنها کاملا بی‌اثر و غیرسمی می‌شوند که به همین دلیل به محیط زیست نیاز آسیبی نخواهد رساند.

نمونه باتری‌های هسته‌ای برای استفاده ۳۰ ساله در لب‌تاپ‌ها در تصویر زیر قابل مشاهده است:

محققان دانشگاه میسوری آمریکا نیز نسل جدیدی از باتری‌های بتاولتاییک را اختراع کرده‌اند که جهت مصارف عمومی و با عمر بسیار طولانی طراحی شده‌اند؛ سال گذشته این دانشگاه از موفقیت در ساخت گوشی‌های هوشمندی خبر داد که از باتری‌های هسته‌ای به جای سلول‌های لیتیومی معمول استفاده می‌کنند.

این باتری‌های هسته‌ای که با استفاده از فرآیند بتاولتاییک تولید برق می‌کنند نسبتا مشابه یک دستگاه فتوولتائیک هستند که به جای تولید برق از فوتون، از اشعه بتا استفاده می‌کنند؛ یعنی الکترون‌های با انرژی بالا هستند که از عناصر رادیواکتیو ساطع می‌شوند. اشعه ساطع شده از باتری بتاولتاییک به راحتی توسط یک قطعه نازک از آلومینیوم متوقف می‌شود و به همین دلیل این نوع از باتری‌ها به راحتی ایمن می‌شوند.

استفاده از پلوتونیوم ۲۳۸ در پهپادها

دیگر استفاده‌ای که می توان برای رادیو ایزوتوپ‌ها نام برد ایجاد توان پیش رانش در سیستم‌های پرنده مانند راکت‌ها، پهپادها یا فضاپیماهاست.

نیروی هوایی آمریکا در سال ۲۰۱۲ اعلام کرد استفاده از توان رادیو ایزوتوپ‌ها در پیش رانش پهپادها منجر به تولید پهپادهایی با مداومت پروازی بالای ۳ ماه شده است و از پهپادهایی که ادعا شده این قابلیت را دار هستند پهپاد آمریکایی MQ۹ است.

تصویر پهپاد آمریکایی MQ۹ با مداومت پروازی بالای ۳ ماه به وسیله پیش ران هسته‌ای در زیر قابل مشاهده است:

استفاده از پلوتونیوم در علم ربات‌سازی

رادیو ایزوتوپ ها در علم ربات سازی نیز مورد استفاده قرار گرفته و کلیه توان مورد نیاز رباتی که توسط ناسا به عنوان آزمایشگاه متحرک در سال ۲۰۱۱ به مریخ فرستاده شد با وزن قریب به یک تن به وسیله انرژی آزاد شده از پلوتونیوم ۲۳۸ موجود در این مریخ نورد تامین می‌شد.

تصویر آزمایشگاه متحرک مریخ در زیر قابل مشاهده است:

همانگونه که نشان داده شد برخلاف آن چیزی که عموما در مورد پلوتونیوم گفته می‌شود این عنصر صرفا کاربرد تسلیحاتی ندارد و مصارف صلح آمیز بسیار دیگری را می توان برای این عنصر نام برد.

پلوتونیم سوخت آینده جهان

اورانیوم به عنوان یک عنصر طبیعی، معادن کمی در جهان دارد و می‌توان گفت به طورکلی کره زمین از حیث معادن اورانیوم فقیر است و در این شرایط و در حالی که اکنون جهان با اشتیاق شدیدی به سمت ساخت راکتورهای هسته‌ای پیش‌ می‌رود نیاز به آن روز به روز در حال افزایش است و به همین دلیل کاملا قابل پیش‌بینی است که اورانیوم موجود در جهان کفاف نیاز راکتورهای رو به تزاید جهان را نخواهد داد بر همین اساس قابل پیش بینی است که به زودی راکتورها باید با راکتورهایی که سوخت مصنوعی مصرف می‌کنند جایگزین شوند و از این جهت اکنون گرایش بسیار شدیدی در دنیا به سمت ساخت راکتورهایی که به عنوان سوخت از پلوتونیوم استفاده می‌کنند وجود دارد و در همین راستا از پلوتونیوم به عنوان سوخت آینده راکتورها نام برده شده است.

با وجود فضاسازی که در خصوص تسلیحاتی بودن پلوتونیم وجود دارد هم‌اکنون بزرگترین صادر کننده پلوتونیوم در جهان ژاپنی است که حتی یک سلاح هسته‌ای ندارد و این کشور پلوتونیوم را به عنوان سوختی برای استفاده در راکتورهای کشورهای مشخصی صادر می‌کند.

روش‌های استحصال پلوتونیوم

دوشکل معمول برای تولید پولتونیوم وجود دارد که یکی از آنها استفاده از راکتور آب سنگین با اورانیوم طبیعی است که در این سیستم پلوتونیوم زیادی تولید می‌شود و روش استحصال پلوتونیوم به وسیله بازفرآوری از سوخت مصرف شده در راکتورها است.

هرسوختی که در راکتور آب سبک یا آب سنگین قرار می‌گیرد در اثر فعل و انفعالات هسته‌ای در قلب آن عنوایی از عناصر را تولید می‌کند که یکی از این عناصر پلوتونیوم است، هرچند خلوص و مقدار پلوتونیوم تولید شده متفاوت است اما در نهایت در همه راکتور‌ها پلوتونیوم تولید می‌شود.

بازفرآوری پلوتونیوم

عملیات جداسازی پلوتونیوم از سوخت مصرف شده راکتورها راReprocessing یا بازفرآوری می‌گویند که در واقع نوعی غنی‌سازی است که با استفاده از مجموعه‌ای از فرآینده‌های شیمیایی پیچیده، پلوتونیوم را از سوخت جدا می‌کند البته نوع دیگر بازفرآوری وجود دارد که در آن ماده‌ای تحت تابش قرار می گیرد تا مثلا مولیبدن یا ایریدیوم تولید کند که در کارهای پزشکی مورد استفاده قرار ‌گیرد؛ در این حالت دیگر تاسیساتی که قادر به جداسازی پلوتونیوم، اورانیوم یا نپتونیم باشد تولید نخواهد شد و تنها جایی که می‌توان از آن استفاده کرد رادیو ایزتوپ‌هایی مانند کبالت-۶۰ یا مولیبدن است؛ به منظور این نوع از بازفراوری می‌توان موادی را که به دنبال بازفرآوری آن هستند را تحت تابش قرار دهند تا در این فرایند باز فرآوری شده و رادیو ایزتوپ مصنوعی مورد نیاز از آن تولید شود.

این نوع از باز فرآوری با آن بازفرآوری که از سوخت مصرف شده استفاده می‌شود و پلوتونیوم را از سوخت مصرف شده جدا می‌کنند متفاوت است و در این نوع از بازفرآوری از تشعشات راکتور استفاده می‌شود.

سرنوشت بازفرآوری در برجام

موضوع بازفرآوری در برنامه جامع اقدام مشترک مورد توجه بوده و به غیر از متن اصلی برجام، پیوست یک آن در بخشی با عنوان “فعالیت‌های بازفرآوری سوخت مصرف شده” از ماده ۱۸ تا ۲۶ به این موضوع پرداخته است.

از ماده ۱۸ تا ۲۰ پیوست یک برجام این لفظ مشترک استفاده شده است که “ایران به مدت ۱۵ سال، و بدون داشتن قصدی برای بعد از آن” اقدامی در جهت محدودیت‌های که در ادامه این مواد وضع شده انجام نخواهد داد؛ لفظ “بدون داشتن قصدی برای بعد از آن” اعلام می کند ایران محدودیت‌های اعمال شده در مورد بازفرآوری در این مواد را به شکل دائمی انجام خواهد داد که این به معنای تعهدی دائمی و مادم العمر ایران در خصوص عدم بازفراوری در کشور است.

بر اساس این مواد ایران برای ۱۵ سال و بدون داشتن قصدی برای بعد از آن (ماده ۱۸ پیوست یک)، وارد فعالیت‌های مربوط به بازفرآوری سوخت مصرف شده یا فعالیت‌های مربوط به تحقیق و توسعه بازفرآوری سوخت مصرف شده نخواهد شد، مقصود از سوخت مصرف شده در این پیوست شامل تمام انواع سوخت‌هایی است که تابش داده شده‌اند (ماده ۱۹) سوخت‌های مصرف شده را بجز آنهایی که مربوط به نمونه‌های اورانیوم غنی شده تابش داده برای تولید رادیو ایزوتوپ‌های پزشکی و اهداف صنعتی صلح‌آمیز است، بازفرآوری نخواهد کرد، (ماده ۲۰) هیچ تاسیساتی که قادر به جداسازی پلوتونیوم، اورانیوم، نپتونیم از سوخت‌های مصرف شده یا نمونه‌های شکافت‌پذیر (fertile targets) باشد، به غیر از آنهایی که برای تولید رادیوایزوتوپ برای مقاصد پزشکی و مقاصد صنعتی صلح‌آمیز است، را تکمیل، احداث و یا تامین نخواهد کرد.

در حالی که این مواد محدودیت‌های دائمی برای بازفراوری در ایران وضع کرده بند “تولید رادیو ایزوتوپ‌های پزشکی و اهداف صنعتی صلح‌آمیز” استثنایی را برای بازفرآوری در ایران مقرر می‌دارد و همچنین ماده ۲ پیوست یک اعلام می‌کند “ایران برای پشتیبانی از تحقیقات صلح آمیز هسته‌ای و تولید رادیو ایزوتوپ‌های صنعتی و دارویی، راکتور تحقیقاتی آب سنگین اراک را مدرن خواهد کرد” البته در ادامه این ماده مقرر می‌دارد “طراحی به صورتی خواهد بود که تولید پلوتونیم در کمترین مقدار ممکن باشد و در شرایط نرمال پلوتونیم با خصوصیات مناسب ساخت سلاح اتمی تولید نکند”.

فارغ از اینکه در اینجا مجوز داده شده موکول به همکاری با کشورهای ۱+۵ شده است اما دلیل اینکه برجام “تولید رادیوایزوتوپ برای مقاصد پزشکی و صنعتی صلح‌آمیز” را از محدودیت های مادم العمر استثنا کرده و آنها را در ادامه جداسازی پلوتونیوم، اورانیوم، نپتونیم آورده به این دلیل است که هرچند این عمل نیز نوعی باز فرآوری است اما در این نوع از بازفرآوری، باز فرآوری نوع اول که یک عمل پیچیده شیمایی است انجام نمی‌شود، استثنایی که برای تولید رادیوایزوتوپ برای مقاصد پزشکی و مقاصد صنعتی صلح‌آمیز ایجاد شده است کمکی به حل مشکل عدم اجازه تولید پلوتونیوم نمی‌کند؛ در این نوع از عملیات بازفرآوری رادیو ایزتوپ‌ها برای مصارف دارویی جداسازی می‌شوند که آن هم شکل دیگری از عملیات بازفرآوری است اما مهم این است که ایران متعهد شده است هرگز عملیات بازفراوری با هدف استحصال پلوتونیوم انجام ندهد و براین اساس هرچند می‌تواند عناصر دیگر مانند سرب، ید، مولیبیدیوم و عناصر دیگری که در قلب راکتور تولید می‌شوند و برای تولید رادیودارو مفید هستند را بازفرآوری و استحصال کند اما موضوع حائز اهمیت این است که ایران برای همیشه از حق بازفراوری پلوتونیوم محروم است.

اما ماده ای که به شکل کاملا روشن محرومیت دائمی ایران برای بازفراوری پلوتونیوم در ایران را بیان داشته ماده ۱۲ برجام است که بیان می‌دارد :به جز فعالیت‌های جداسازی ‌صرفا ‌با هدف تولید رادیوایزوتوپ‌های پزشکی و صنعتی از نمونه‌های تابش دیده اورانیوم غنی شده، ایران به مدت ۱۵ سال وارد بازفرآوری سوخت مصرف شده یا ساخت تاسیسات قادر به بازفرآوری سوخت مصرف شده، یا فعالیت‌های تحقیق و توسعه بازفرآوری که منتج به ایجاد قابلیت بازفرآوری سوخت مصرف شده شود، نخواهد شد و پس از این مدت نیز قصد چنین کاری را ندارد”، در حقیقت جمله آخر این بند که اعلام می کند “پس از این مدت نیز قصد چنین کاری را ندارد” صراحتا بیان می دارد ایران بعد از ۱۵ سالی که متعهد شده بازفراوری سوخت مصرف شده را انجام ندهد، خود را برای همیشه از این فعالیت محروم کرده است و در حقیقت این جمله را می توان نقطه پایان بازفراوری سوخت مصرف شده در ایران دانست.

گزینه‌های موجود ایران برای به دست آوردن پلوتونیوم ۲۳۸

هر چند پتانسیل تولید پلوتونیوم در ایران در راکتورهای تحقیقاتی تهران و بوشهر و همچنین راکتور آب سنگینی که قرار بود در اراک ساخته شود وجود دارد اما در راکتور تهران عملیات بازفرآوری انجام نمی‌شود و سوخت مصرف شده در بوشهر براساس قراردادی که با روس‌ها بسته شده بعد از مصرف باید به این کشور بازگردانده شود، بر این اساس تنها پلوتونیوم تولید شده در آب سنگین اراک بود که به منظور استفاده در کشور باقی می‌ماند که با بازطراحی که قرار است در این راکتور انجام شود حجم تولید این عنصر به یک هشتم کاهش پیدا خواهد کرد اما این مقدار از پلوتونیوم تولید شده در این راکتور نیز قرار نیست در کشور باقی بماند و ماده ۸ برنامه جامع اقدام مشترک مقرر می دارد “همه سوخت مصرف شده در اراک برای دوره عمر راکتور به خارج از ایران منتقل خواهد شد” که این به معنای انتقال تمام سوخت این راکتور به خارج از کشور است.

در ادامه ماده ۱۱ برجام مقرر می‌دارد “ایران قصد دارد همه سوخت مصرف شده کلیه راکتورهای هسته‌ای تحقیقاتی و قدرتی فعلی و آینده خود را برای نگهداری یا اقدامات بعدی، آنگونه که در قراردادهایی که به نحو مناسب با طرف دریافت کننده منعقد خواهد شد، از کشور خارج کند.”؛ از آنجایی که محدودیت های این ماده بدون محدوده زمان وضع شده‌اند براین اساس ایران متعهد است تمام سوخت مصرف شده در راکتورهای تحقیقاتی مانند اراک و تهران و همچنین سوخت مصرف شده در راکتور قدرت بوشهر را به همراه هر تعداد راکتور دیگری که بعد از این در کشور ساخته می‌شود را برای همیشه به خارج از کشور ارسال کند و به هیچ وجه حق نگهداری این سوخت مصرف شده در کشور را برای هیچ وقت ندارد که در این صورت مسیر بازفراوری سوخت مصرف شده در کشور به منظور تولید پلوتونیوم ۲۳۸ برای همیشه مسدود است.

آب سنگین در برجام

همانگونه که پیش از این آمد یکی از روش‌های معمول تولید پلوتونیوم در دنیا به وسیله راکتورهای آب سنگین است؛ برجام به این موضوع پرداخته و ماده ۱۰ آن در خصوص ساخت راکتور آب سنگین در ایران مقرر می دارد “راکتور آب سنگین دیگر، یا انباشت آب سنگین در ایران برای مدت ۱۵سال نخواهد بود، همه آب سنگین اضافی برای صادرات در بازارهای بین‌المللی عرضه خواهد شد” و همچنین ماده ۱۰ پیوست یک ادامه می‌دهد “ایران قرص سوخت، میله سوخت و مجتمع سوخت با اورانیوم طبیعی که منحصراً برای طراحی اولیه راکتور اراک که با نام IR۴۰ توسط آژانس شناخته می‌شد، طراحی شده بود را نخواهد ساخت و یا آزمایش نخواهد کرد.”

در شرایط که ما اکنون قرص سوخت، میله سوخت و مجتمع سوخت برای راکتور آب سنگین اراک طراحی کرده‌ایم این ماده مقرر می‎‌دارد که از این به بعد چنین تاسیساتی برای راکتورهایی که با اورانیوم طبیعی کار می‌کند ساخته یا تست نخواهد شد و همه آنها تعطیل خواهد شد که در حقیقت تعهد به عدم ساخت قرص سوخت، میله سوخت و مجتمع سوخت برای راکتوری که با اورانیوم طبیعی تولید می‌کند به معنای تعهد دائم برای نداشتن راکتور تحقیقاتی با اورانیوم طبیعی است.

هرچند براساس ماده ۱۰ برجام، ایران متعهد است که برای ۱۵ سال راکتور آب سنگین نخواهد داشت اما با توجه به تعهدی که در ماده ۱۰ پیوست یک برجام داده است اگر بعد ۱۵ سال بخواهد چنین راکتوری داشته باشد به دلیل اینکه تعهد داده‌ است قرص سوخت، میله سوخت و مجتمع سوخت برای این راکتور تولید نکند عملا راکتور آب سنگینی نخواهد داشت و چنین تاسیساتی مانند این است که ساختمانی ساخته شده باشد که فرد سازنده متعهد باشد به آن برق، آب و گاز وصل نکند که طبیعتا این ساختمان قابل استفاده نخواهد بود.

تولید پلوتونیوم ۲۳۸ به وسیله شتاب‌دهنده

در میان روش هایی موجود برای تولید پلوتونیوم ۲۳۸، روشی وجود دارد که می‌توان به وسیله آن این نوع از پلوتونیوم را بیرون از راکتور و بدون نیاز به بازفراوری سوخت مصرف شده به وسیله شتاب‌دهنده تولید کرد؛ در این روش رادیو ایزوتوپ پلوتونیوم ۲۳۸ در اثر برخورد اورانیوم ۲۳۸ با دوتریوم ایجاد می‌شود و به همین دلیل فرآیند تولید آن با فرآیند پلوتونیوم ۲۳۹ که برای ساخت بمب اتم به کار می رود متفاوت است و به این شکل طبیعتا دیگر نباید بهانه‌ای برای هراس غرب از بمب اتم ایران وجود داشته باشد اما غربی‌ها به منظور جلوگیری از تولید پلوتونیوم با این روش هم در برجام چاره اندیشی کرده‌اند و به همین منظور ماده ۲۴ پیوست یک برنامه جامع اقدام مشترک مقرر می دارد “به مدت ۱۵ سال، ایران درگیر تولید یا دستیابی به فلز پلوتونیوم و یا اورانیوم یا آلیاژ آنها، و یا تحقیق و توسعه در خصوص فلزکاری (متالورژی) پلوتونیم یا اورانیوم (یا آلیاژ آنها) و یا قالب‌گیری، فرم‌دهی یا ماشین کاری پلوتونیم یا فلز اورانیوم را نخواهد شد” و در ادامه ماده ۲۵ تاکید می کند “به مدت ۱۵ سال ایران تولید، جستجو یا دستیابی به پلوتونیوم جدا شده، اورانیم با غنای بالا )غنای بیشتر از ۲۰ % اورانیوم ۲۳۵ (، یا اورانیوم ۲۳۳، یا نپتونیوم ۲۳۷ )بجز مواردی که به عنوان استانداردهای آزمایشگاهی و یا در دستگاه‌هایی که در آنها نپتونیوم ۲۳۷بکار برده شده است) را نخواهد داشت” که براین اساس حداقل برای ۱۵ سال تولید یا دستیابی به فلز پلوتونیوم، فلزکاری پلوتونیم و همچنین دستیابی به پلوتونیوم جدا شده برای ایران ممنوع است.

هرچند کشور باید از هر روشی برای استفاده از فرصت‌های خود برای تولید پلوتونیوم استفاده کند ولی واقعیت این است که غربی‌ها اساسا پلوتونیوم را از لحاظ راهبردی عنصری ممنوعه برای ایران می‌دانند و تفکیکی بین پلوتونیوم تسلیحاتی و غیرتسلیحاتی قائل نخواهند شد همچنان که پلوتونیومی که قرار بود در راکتور اراک تولید شود نیز پلوتونیوم تسلیحاتی نبود اما آنها با آن مخالفت کردند.

غربی‌ها که خود می دانند نوع پلوتونیوم تولید شده در قلب راکتور بر اساس مدتی که سوخت پس از خروج از قلب راکتور در چاله آب نگهداری می‌شود متفاوت خواهد بود و با وجود استدلالات فنی روشن مبنی براینکه پلوتونیوم تولیدی راکتور اراک به منظور استفاده در تسلیحات اتمی کاربرد نخواهند داشت اما وجود یک راکتور تحقیقاتی آب سنگین در اراک را که ممکن بود نوعی از پلوتونیوم را در ایران تولید کند قبول نکردند و اساسا فرایند بازطراحی راکتور اراک به منظور جلوگیری از دستیابی ایران به این عنصر ارزشمند اندیشیده شده است و در مجموع می‌توان گفت متن برجام به شکلی وضع شده که به اندازه کافی امکانات لازم را در اختیار غرب خواهد گذاشت تا بتوانند در مسیر دستیابی ایران به پلوتونیوم ۲۳۸ محدودیت ایجاد کنند.

جمع‌بندی

همانگونه که مشاهده شد پلوتونیوم برخلاف آن چیزی که به ملت ایران معرفی شده، عنصری وحشتناک که فقط در بمب اتم قابل استفاده باشد نیست و جهان سال‌هاست که استفاده‌های بی‌شماری از این عنصر را در صنایع مختلف از فضا تا قلب انسان یافته است و پیش‌بینی می‌شود پلوتونیوم ۲۳۸ به عنوان سوخت آینده راکتورهای جهان نقشی تعیین کننده در معادلات انرژی آینده داشت. اما نکته‌ای که در اینجا برای کشور ما حائز اهمیت است اینکه براساس برجامی که اکنون مراحل اجرایی خود را پشت سر می‌گذارد ایران مسیرهایی دستیابی واقعی خود برای استفاده از این عنصر ارزشمند را مسدود کرده و در شرایطی که برجام بازفرآوری پلوتونیوم را برای همیشه ممنوع می‌داند مسیر به دست آوردن پلوتونیوم به وسیله شتاب‌دهنده نیز حداقل برای ۱۵ سال مسدود است.

در شرایطی که اگر ایران هم اکنون بخواهد مسیر دستیابی به پلوتونیوم را آغاز کند مطمئنا لازم است زمان چندین ساله‌ای را برای این منظور لحاظ کند می‌توان پیش‌بینی کرد این وقفه حداقل ۱۵ سال به همراه محدودیت‌های دائمی در دیگر حوزه ها در میدان رقابت جهانی خسارت جبران ناپذیری را به کشور خواهد زد که میزان این خسارت برای آیندگان مملوس‌تر از اکنون خواهد.

حال زمان آن فرارسیده است که دکتر صالحی که خود سابقه زیادی در صنعت هسته‌ای کشور دارند پاسخ دهند که آیا حرف حقی را که در بالا آمد به ملت ایران گفته‌اند و آیا همانگونه که در مجلس سوگند یاد کردند “ولله، ولله، ولله در مسایل هسته‌ای نه با کندی روبرو خواهیم شد نه با توقف و تحقیقاتمان سر جایش باقی است”؟

جهان نیوز