ኒውክሌር ኃይል፡ ፊሽን፣ ፊውዚን እና በባህል መሠረት የተለያዩ አጠቃቀሞቻቸው

መግቢያ፡ አቶም ውስጥ የሚገኘው ኃይል

የኒውክሌር ኃይል የሚመነጨው አቶም ውስጥ በሚገኘው አስደናቂ ኃይል ሲሆን ይህም የጨረራ ንጥረ ነገሮችን በመጠቀም ነው። ይህ ሃይል ሁለት ዋና ዋና ሂደቶች በመሆን ይመነጫል፡ ፊሽን (Fission) እና ፊውዚን (Fusion)። ፊሽን ከባድ አቶም እንደ ዩራኒየም-235 ወይም ፕሉቶኒየም-239 ሲሰበሰብ ኃይል የሚወጣበት ሲሆን ፊውዚን ደግሞ ቀላል አቶሞች እንደ ሃይድሮጅን በሙቀት እና ግፊት ሲቀላቀሉ ኃይል የሚያመነጭበት ሂደት ነው። የፀሐይ ኃይል የሚመነጨው በፊውዚን ሂደት ነው። የኒውክሌር ቴክኖሎጂ ከጥንት ጀምሮ የሰው ልጅ ምስረታ ተረት እና የባህል እሴቶች ጋር በማያያዝ ተለይቶ ይታወቃል።

የፊሽን ሂደት እና ማምረቻ ስርዓቶች

የኒውክሌር ፊሽን በ1938 ዓ.ም በጀርመናዊው ሳይንቲስት ኦቶ ሃን እና የአስርተኛው ልጁ ፍሪትስ ስትራስማን በመጀመሪያ ጊዜ ተገኝቷል። ይህ ሂደት አንድ ከባድ ኒውክሊየስ ከኒውትሮን ጋር በሚጋጭ ጊዜ ሁለት ወይም ከዚያ በላይ ቀላል ኒውክሊየስ እና ተጨማሪ ኒውትሮኖች እንዲሁም ከፍተኛ መጠን ያለው ኃይል እንዲለቀቅ ያደርጋል። የሚለቀቀው ኃይል በ አይንስታይን ቀመር E=mc² መሰረት ከተጠፋው ብዛት (mass) ይለወጣል።

የኒውክሌር ማምረቻ ዓይነቶች

የኒውክሌር ማምረቻዎች በዋነኛነት ለኤሌክትሪክ ማመንጫ ዓላማ የሚሠሩ ሲሆን በርካታ ዓይነቶች አሉ።

• ግፊት ውሃ ማምረቻ (Pressurized Water Reactor – PWR): ይህ በዓለም ላይ በጣም በሰፊው የሚገኝ ዓይነት ነው። እንደ ዩኤስ ኔቪ ያሉ መርከቦች እና በ ሻንጋይ እና ልይጌ ያሉ ማምረቻዎች ይህን ቴክኖሎጂ ይጠቀማሉ።
• የገጠር ውሃ ማምረቻ (Boiling Water Reactor – BWR): በዚህ ዓይነት ውሃው በቀጥታ በማምረቻ ውስጥ በመፍላት ትራቡንን ያሽከርክራል። በ ጃፓን ውስጥ ያሉ ብዙ ማምረቻዎች ይህን ይጠቀማሉ።
• የጨው ንጥረ ነገር ማምረቻ (Molten Salt Reactor – MSR): ይህ የአራተኛው ትውልድ ቴክኖሎጂ ነው እና በ ኦክ ሪጅ ብሔራዊ ላቦራቶሪ በ1960ዎቹ ዓ.ም ተመራምሯል። ከፍተኛ ውጤታማነት እና የተሻለ ደህንነት ያለው ነው።
• የፈሳሽ ብረት ቀዝቃዛ ማምረቻ (Liquid Metal Fast Breeder Reactor – LMFBR): እንደ ፈረንሳይ ውስጥ ያለው Superphénix ያሉ ማምረቻዎች የበለጠ ነዳጅ እንዲፈጠር የሚያደርጉ ሲሆን ይህም በ ፕሉቶኒየም-239 ማምረት ይሆናል።

የፊውዚን ህልም፡ የፀሐይ ኃይልን በምድር ላይ ማምጣት

የፊውዚን ሂደት የፀሐይ እና ኮከቦች መሠረታዊ ኃይል ምንጭ ነው። በምድር ላይ ይህንን ሂደት በቁጥጥር ስር ለማምጣት የሚደረገው ጥረት ከፊሽን በላይ የሚሆን ኃይል ከንጹህ ነዳጅ እና ከመቀነስ የማይችል የኒውክሌር ቆሻሻ ጋር ስለሚሰጥ ነው። ዋናው ፈተና ከፍተኛ ሙቀት (ከ150 ሚሊዮን ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ) እና ግፊት ላይ የ ፕላዝማ የሚባለውን ግዛት ማስቀጠል ነው።

የዓለም ፊውዚን ፕሮጀክቶች

በዓለም ላይ ብዙ ተቋማት በቁጥጥር ስር ያለ ፊውዚን ለማምጣት ይሠራሉ።

• ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor): ይህ በ ፈረንሳይ ውስጥ በ ካድራሽ ከ35 ሀገራት በመተባበር የሚገነባ ታላቅ ፕሮጀክት ነው። ዓላማው ከ500 ሜጋዋት በላይ የሆነ የፊውዚን ኃይል ማመንጫ መገንባት ነው።
• የቻይና የአስርት ሚሊዮን ዲግሪ ሙቀት ሙከራ (EAST): በ ሄፈይ ከተማ የሚገኝ ይህ ሙከራ ሙቀትን ለረጅም ጊዜ ለመጠበቅ ያተኮረ ነው።
• የእንግሊዝ የጁንት ኢንስቲትዩት (JET): በ ኦክስፎርድሻየር የሚገኝ ይህ ሙከራ በ1997 ዓ.ም 16 ሜጋዋት የፊውዚን ኃይል ማመንጫ አስመዝግቧል።

የኒውክሌር ቴክኖሎጂ አጠቃቀሞች፡ ከኤሌክትሪክ በላይ

የኒውክሌር ኃይል አጠቃቀም ከኤሌክትሪክ ማመንጫ በተጨማሪ በተለያዩ ዘርፎች ላይ ይገኛል።

በሕክምና

የኒውክሌር ሬዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገሮች የካንሰር ሕክምና፣ የምስል አውጪ ማሽኖች እና ምርመራዎች ላይ ያገለግላሉ። ኮባልት-60 ለጋማ ሬዲዬሽን ሕክምና፣ ቴክኔሽየም-99m ለSPECT ምርመራ፣ እና አዮዲን-131 ለታይሮይድ በሽታ ሕክምና ይጠቀማሉ። በ ደቡብ አፍሪካ የ iThemba LABS የሚባለው ተቋም እንደዚህ አይነት ራዲዮአይሶቶፖችን ለአፍሪካ አህጉር ያመርታል።

በግብርና

ኒውክሌር ቴክኖሎጂ የዘር ማሻሻያ፣ የበሽታ መከላከያ እና የምግብ ጥበቃ ላይ ያገለግላል። በ ባንግላዲሽ የ አቮን ስፔሽስ የተባለ የበቆሎ ዝርያ በጋማ ሬዲዬሽን በመሻሻል ከፍተኛ ምርት እና የበሽታ መከላከያ ተገኝቷል። በ ኢትዮጵያ የ ኢትዮጵያ ኢንስቲትዩት ኦፍ አቶሚክ ሳይንስ በግብርና ምርምር ላይ ይሠራል።

በጠፈር ዳርቻ ምርምር

የ ናሳ (NASA) እና የ ሮስኮስሞስ እንደ ቮዬጄር 1 እና 2፣ ኩሪዮሲቲ ሮቨር ያሉ መርከቦች እና ሮቨሮች ረጅም ርቀት ለመጓዝ እና ለኃይል አስፈላጊነት የ Radioisotope Thermoelectric Generators (RTGs) የሚባሉ ኒውክሌር ኃይል ማመንጫዎችን ይጠቀማሉ። እነዚህ በ ፕሉቶኒየም-238 የሚሠሩ ናቸው።

የኒውክሌር ኃይል በባህላዊ እና በማህበራዊ አመለካከት

የኒውክሌር ቴክኖሎጂ መቀበል በማህበራዊ፣ በሃይማኖታዊ እና በባህላዊ እሴቶች ላይ በመመስረት በዓለም ዙሪያ ይለያያል።

በምዕራባዊ ሀገራት

በ ጀርመን ከ ፉኩሺማ አደጋ በኋላ ኢነርጊዌንደ (Energiewende) የሚባለውን ፖሊሲ በመቀበል ሁሉንም ኒውክሌር ማምረቻዎችን በ2022 ዓ.ም ለመዝጋት ወሰነ። ይህ ውሳኔ በህብረተሰቡ ውስጥ የነበረውን ከኒውክሌር ኃይል ጋር ያለውን ፍርሃት እና ለተሻሻለ ዘላቂ ኃይል ያለውን ትጋት ያሳያል። በአገር በቀል በ ፈረንሳይ ደግሞ ከ70% በላይ የኤሌክትሪክ ፍላጎት ከኒውክሌር ኃይል የሚመነጭ ሲሆን ይህም እንደ የካርቦን መጠን መቀነስ እና የኃይል ነፃነት ያሉ ጥቅሞች ሲኖሩት ነው።

በእስያ

በ ጃፓን የ ሺንቶኢዝም እና የተፈጥሮ ኃይሎች አምልኮ ባህል ከ ፉኩሺማ አደጋ በኋላ የኒውክሌር ኃይል ግንኙነት ላይ ጥልቅ ተጽዕኖ አሳድሯል። በ ህንድ ደግሞ ኒውክሌር ኃይል በ የህንድ አቶሚክ ኃይል ኮርፖሬሽን (NPCIL) በመምራት የአገሪቱን እድገት እና ዘመናዊነት ለማሳየት የሚያገለግል ምልክት ተደርጎ ይታያል። በ ቻይና የ ሀገር አቀፍ ኃይል አስተዳደር (NEA) በአገር ውስጥ እና በውጭ ሀገር ብዙ ማምረቻዎችን እየገነባ ነው።

በአፍሪካ

በአፍሪካ አህጉር የኒውክሌር ኃይል አጠቃቀም በኢኮኖሚ እድገት፣ የኃይል እጦት እና የቴክኖሎጂ ማህበረሰብ ግንኙነት ውስጥ ይመለከታል። ደቡብ አፍሪካ በ ኮይበርግ የሚገኘውን ኒውክሌር ማምረቻዋን በማስፋፋት ላይ ናት። ግብጽ በ ኤል ደባዓ የሚገነባውን የመጀመሪያውን ኒውክሌር ማምረቻ በ ሩስያ የሮስአቶም ኩባንያ እገዛ በመገንባት ላይ ናት። በ ኒጄሪያ፣ ኬንያ እና ኡጋንዳ ደግሞ የኒውክሌር ኃይል ፕሮጀክቶች በምርምር እና በእቅድ ደረጃ ላይ ናቸው። በብዙ አፍሪካዊ ማህበረሰቦች ውስጥ የመሬት አምልኮ እና የተፈጥሮ ሚዛን ጽንሰ-ሀሳቦች ከኒውክሌር ቴክኖሎጂ ጋር ያለውን ግንኙነት ይቀልጣሉ።

የደህንነት፣ የቆሻሻ አስተዳደር እና የህይወት ዑደት ጉዳዮች

የኒውክሌር ኃይል አጠቃቀም ከፍተኛ ደህንነት፣ የቆሻሻ አስተዳደር እና የማምረቻ ህይወት ዑደት ጉዳዮችን ያስከትላል።

ዋና ዋና አደጋዎች እና ምላሾች

በታሪክ ሦስት ዋና ዋና አደጋዎች ተከስተዋል፡ ቼርኖቢል (1986) በዩክሬን፣ ፉኩሺማ ዳይቺ (2011) በጃፓን እና ሶሪ አይላንድ (1979) በአሜሪካ። እነዚህ አደጋዎች የዓለምን የኒውክሌር ደህንነት ደንቦች እንደ ዓለም አቀፍ አቶሚክ ኃይል ኤጀንሲ (IAEA) ያሉ ተቋማት በመፍጠር እና በማደራጀት ላይ ትልቅ ተጽዕኖ አሳድረዋል።

የኒውክሌር ቆሻሻ አስተዳደር

የኒውክሌር ቆሻሻ ሁለት ዋና ዓይነቶች አሉት፡ ከፍተኛ-ምንጭ (ከማምረቻ የሚወጣ) እና ዝቅተኛ-ምንጭ (ከሕክምና፣ ምርምር ወዘተ)። ከፍተኛ-ምንጭ ቆሻሻ ለሺህ ዓመታት አደገኛ ስለሚሆን ለረጅም ጊዜ አስቀምጦ መቆም አለበት። የዓለም ዝግጁ የሆኑ የመቀበያ ቦታዎች የሚከተሉት ናቸው፡