نیروگاه حرارتی:
از اواخر قرن نوزدهم بشر برای تولید الکتریسیته از نیروگاه های حرارتی استفاده می کند. در این نیروگاه ها ابتدا زغال سنگ مصرف می شد و بعدها فرآورده های سنگین نفتی مورد استفاده قرار گرفت. اساس کار این نیروگاه ها بر گرم کردن آب تا حالت بخار است و سپس بخارهای تولید شده توربین های تولیدکننده الکتریسیته را به حرکت در می آورند. عیب این نوع نیروگاه ها تولید گاز کربنیک فراوان و اکسیدهای ازت و گوگرد و غیره است که در جو زمین رها شده و محیط زیست را آلوده می کنند. دانشمندان بر این باورند که در اثر افزایش این گازها در جو زمین اثر گلخانه ای به وجود آمده و دمای کره زمین در حال افزایش است. در کنفرانس های متعددی که درباره همین افزایش گازها و به ویژه گرم شدن کره زمین در نقاط مختلف جهان برگزار شد (لندن، ریو دوژانیرو و همین سال گذشته در کیوتو) غالب کشورهای جهان جز ایالات متحده آمریکا موافق با کم کردن تولید این گازها بر روی کره زمین بودند و تاکنون تنها به علت مخالفت آمریکا موافقتی جهانی حاصل نشده است.
نیروگاه های آبی:
در مناطقی از جهان کهرودخانه های پر آب دارند به کمک سد آب ها را در پس ارتفاعی محدود کرده و از ریزش آببر روی پره های توربین انرژی الکتریکی تولید می کنند. کشورهای شمال اروپا قسمت اعظمالکتریسیته خود را از آبشارها و یا سدهایی که ایجاد کرده اند به دست می آورند. درکشور فرانسه حدود 30 تا 40 درصد الکتریسیته را از همین سدهای آبی به دست می آورند. متاسفانه در کشور ما چون کوه ها لخت (بدون درخت) هستند غالب سدهای ساخته شده بر رویرودخانه ها در اثر ریزش کوه ها پر شده و بعد از مدتی غیر قابل استفاده می شوند پیشرو صنعت تک آرا انرژی
نیروگاه های اتمی:
در دهه اول و دوم قرنبیستم نظریه های نسبیت اینشتین امکان تبدیل جرم به انرژی را به بشر آموخت (فرمولمشهور اینشتین mc2=E). متاسفانه اولین کاربرد این نظریه منجر به تولید بمب های اتمیدر سال 1945 توسط آمریکا شد که شهرهای هیروشیما و ناکازاکی در ژاپن را به تلی ازخاک تبدیل کردند و چند صد هزار نفر افراد عادی را کشتند و تا سال های متمادی افرادباقی مانده که آلوده به مواد رادیواکتیو شده بودند به تدریج درپی سرطان های مختلفبا درد و رنج فراوان از دنیا رفتند. بعد از این مرحله غیر انسانی از کاربرد فرمولاینشتین، دانشمندان راه مهار کردن بمب های اتمی را یافته و از آن پس نیروگاه هایاتمی متکی بر پدیده شکست اتم های اورانیم- تبدیل بخشی از جرم آنها به انرژی- برایتولید الکتریسیته ساخته شد.
اتم های سنگین نظیر ایزوتوپ اورانیم 235 و یاایزوتوپ پلوتونیم 239 در اثر ورود یک نوترون شکسته می شود و در اثر این شکست، 200میلیون الکترون ولت انرژی آزاد شده و دو تکه حاصل از شکست که اتم های سبک تر ازاورانیم هستند تولید می شود. اتم های به وجود آمده درپی این شکست غالباً رادیواکتیوبوده و با نشر پرتوهای پر انرژی و خطرناک و با نیمه عمر نسبتاً طولانی در طی زمانتجزیه می شوند. این پدیده را شکست اتم ها (Fision) گویند که بر روی اتم های بسیارسنگین اتفاق می افتد. در این فرایند همراه با شکست اتم، تعدادی نوترون به وجود میآید که می تواند اتم های دیگر را بشکند، لذا باید نوترون های اضافی را از درونراکتور خارج کرد و این کار به کمک میله های کنترل کننده در داخل راکتور انجام میگیرد و این عمل را مهار کردن راکتور گویند که مانع از انفجار زنجیره ای اتم هایاورانیم می گردد.
از آغاز نیمه دوم قرن بیستم ساخت نیروگاه های اتمی یابرای تولید الکتریسیته و یا برای تولید رادیو عنصر پلوتونیم که در بمب اتم وهیدروژنی کاربرد دارد، شروع شد و ساخت این نیروگاه ها تا قبل از حوادث مهمی نظیرتری میل آیلند در آمریکا در سال 1979 میلادی و چرنوبیل در اتحاد جماهیر شوروی سابقدر سال 1986 همچنان ادامه داشت وتعداد نیروگاه های اتمی تا سال 1990 میلادی از رقم 437 تجاوز می کرد. بعد از این دو حادثه مهم تا مدتی ساخت نیروگاه ها متوقف شد. درسال 1990 مقدار انرژی تولید شده در نیروگاه های صنعتی جهان از مرز 300 هزار مگاواتتجاوز می کرد.
ولی متاسفانه در سال های اخیر گویا حوادث فوق فراموش شده وگفت وگو درباره تاسیس نیروگاه های اتمی جدید بین دولت ها و صنعتگران از یکسو ودانشمندان و مدافعان محیط زیست آغاز شده است. بدیهی است اغلب دانشمندان و مدافعانمحیط زیست مخالف با این روش تولید انرژی هستند و محاسبات آنها نشان می دهد که اگرقرار باشد تمام جهانیان از نیروگاه اتمی استفاده کنند، از یکسو احتمالاً تولیدپلوتونیم از کنترل آژانس جهانی کنترل انرژی هسته ای خارج خواهد شد و امکان دارد هردیکتاتور غیرمعقول و ناآشنا با مفاهیم علمی تعادل محیط زیست، دارای این سلاح خطرناکشود. از سوی دیگر افزایش مواد زاید این نیروگاه ها که غالباً رادیوایزوتوپ های سزیم 137 و استرانسیم 90 و پلوتونیم 239 است، سیاره زمین را مبدل به جهنمی غیر قابلسکونت خواهد کرد.
با وجود این، اخیراً ایالات متحده آمریکا مسائل فوق رافراموش کرده و برنامه ساخت نیروگاه های اتمی را مورد مطالعه قرار داده است. درکشورهای اروپایی نیز صنایع مربوطه و به ویژه شرکت های تولیدکننده برق دولت هایمتبوع خود را برای تاسیس نیروگاه های اتمی تحت فشار قرار داده اند. ولی خوشبختانهدر این کشورها با مقاومت شدید مدافعان محیط زیست روبه رو شده اند. اما در کشورهایآسیایی، در حال حاضر 22 نیروگاه اتمی در دست ساخت است (تایوان 2- چین 4- هندوستان 8- کره جنوبی 2- ژاپن 3- کره شمالی 1- ایران 2) و در کشورهای کمونیستی سابق دهنیروگاه در حال ساخت است (اوکـراین 4- روسیه 3- اسلواکی 2- رومانی 1)
موادزاید نیروگاه های موجود و در حال بهره برداری از 300 هزار تن در سال تجاوز می کند وتا سال 2020 که 33 نیروگاه در حال ساخت کنونی است به بهره برداری خواهند رسید، موادزاید رادیواکتیو و خطرناک از مرز 500 هزار تن در سال تجاوز خواهد کرد. (مجله کوریهاینترناسیونال 17-11 دسامبر 2003 صفحه 12) اگر اروپایی ها و آمریکا و کانادا نیزساخت نیروگاه های اتمی را شروع کنند، مواد زاید و رادیواکتیو جهان از حد میلیون تندر سال تجاوز خواهد کرد. باید توجه داشت که برای از بین رفتن 99 درصد رادیواکتیویته این مواد باید حداقل 300 سال صبر کرد.
4- نیروگاه متکی بر پدیده پیوست اتم ها:
از اواسط قرن بیستم دانشمندان با جدیتفراوان مشغول پژوهش و آزمایش بر روی پدیده پیوست اتم های سبک هستند. در آغاز نیمهدوم قرن بیستم کشورهای غربی (آمریکا، فرانسه و انگلستان و...) و اتحاد جماهیرشوروی، از این پدیده برای مصارف نظامی و تولید بمب هیدروژنی استفاده کرده و به علتارزان بودن فرآورده های نفتی، کشورهای پیشرفته کمک مالی چندانی به دانشمندان براییافتن وسیله کنترل بمب هیدروژنی نکردند و اکنون که قسمت اعظم ذخایر نفت و گاز مصرفشده، به فکر ساخت نیروگاهی براساس پدیده پیوست اتم ها افتاده اند که در آغاز به آناشاره شد و در زیر اصول آن تشریح می شود.
الف) بمب هیدروژنی: بمب هیدروژنیدر واقع یک بمب اتمی است که در مرکز آن ایزوتوپ های سنگین هیدروژن (دوتریم D وتریسیم T و یا فلز بسیار سبک لیتیم Li) را قرار داده اند. بمب اتمی به عنوان چاشنیشروع کننده واکنش است. با انفجار بمب اتمی دمایی معادل ده ها میلیون درجه (K10000000) در مرکز توده سوخت ایجاد می شود، همین دمای بالا سبب تحریک اتم های سبکشده و آنها را با هم گداخت می دهد. در اثر گداخت و یا در واقع پیوست اتم های سبک بایکدیگر انرژی بسیار زیادی تولید می شود. این است که در موقع انفجار بمب هیدروژنی دوقارچ مشاهده می شود، قارچ اول مربوط به شکست اتم های اورانیم یا پلوتونیم است وقارچ دوم مربوط به پدیده پیوست اتم های سبک با یکدیگر است که به مراتب از قارچ اولبزرگ تر و مخرب تر است. واکنشی که در خورشید اتفاق می افتد نتیجه پیوست اتم هایهیدروژن با یکدیگر است، دمای درونی خورشیدها میلیون درجه است. (دمای سطح خورشید 6000 درجه است).
در مرکز خورشید از پیوست اتم های هیدروژن معمولی ایزوتوپهای دوتریم و تریسیم تولید می شود و سپس این ایزوتوپ به هم پیوسته شده و هسته اتمهلیم را به وجود می آ ورند. این واکنش ها انرژی زا هستند و در اثر واکنش اخیر 6/17میلیون الکترون ولت انرژی تولید می شود. و این واکنش ها همراه انفجار وحشتناک ومهیبی است که همواره در درون خورشید به طور زنجیره ای ادامه دارد و دلیل اینکهخورشید از هم متلاشی نمی شود اثر نیروی گرانشی بر روی جرم بی نهایت زیاد درونخورشید است. وقتی که ذخیره هیدروژن خورشید تمام شود، زمان مرگ خورشید فرا می رسد. (البته در 5 تا 6 میلیارد سال دیگر).
در مقایسه نسبی اوزان، در پدیده پیوست 4 برابر انرژی بیشتر از پدیده شکست اتم های اورانیوم تولید می شود.
ب) نیروگاه متکی بر پدیده پیوست:در این پدیده همانطور که گفته شد اتم های سبک بایکدیگر پیوست حاصل کرده و اتمی سنگین تر از خود به وجود می آورند، در واقع همانواکنشی است که در خورشید اتفاق می افتد ولی باید شرایط ایجاد آن را بدون کاربرد بمباتمی به وجود آورد و به ویژه باید آن را تحت کنترل درآورد. از دهه 1950 تاکنوندانشمندان سعی در به وجود آوردن دمایی در حدود میلیون درجه کرده تا واکنش پیوست رابه نحو متوالی در این دما نگه دارند، دستگاهی که برای این کار ساخته اند توکاماک Tokamak نام دارد. تاکنون در آزمایشگاه ها توانسته اند به مدت حداکثر 4 دقیقه اینواکنش را ایجاد و کنترل کنند. در این دستگاه که در شکل نمایش داده شده است، میدانمغناطیسی بسیار شدیدی ایجاد کرده و شدت جریان الکتریکی در حدود 15 میلیون آمپر ازآن عبور می کند (برق منزل شما 30 تا حداکثر 90 آمپر است). در مرکز این دستگاه اتمهای سبک در اثر میدان مغناطیسی و الکتریکی، حالت پلاسما را خواهند داشت. (در رویزمین ما سه حالت از ماده را می شناسیم: جامد، مایع و بخار، ولی در داخل ستارگان یاخورشید ماده به صورت پلاسما است، یعنی در این حالت هسته اتم ها در دریایی ازالکترون ها غرق اند.) در چنین حالتی اتم های سبک آنقدر تحریک و نزدیک به هم شده اندکه در هم نفوذ می کنند و اتم جدیدی که هلیم است به وجود می آید. (ستارگان بسیارحجیم تر از خورشید دمای درونی بیش صدها میلیون و یا حتی میلیارد درجه است و در آنهااتم های سنگین تر نظیر کربن، ازت و اکسیژن با هم پیوست می کنند و عناصری مانندسلیسیم و گوگرد و... را به وجود می آورند .