گزارشی از بازدید مجتمع تولیدکننده دومین ماده استراتژیک هسته‌ای

به گزارش خبرنگار سیاست خارجی خبرگزاری تسنیم، پروژه‌ی راکتور تحقیقاتی آب سنگین خنداب اراک یکی از دستاوردهای بزرگ ایران در صنعت صلح آمیز هسته‌ای است که هم از لحاظ دانش فنی و هم از لحاظ درآمد جایگاه ایران را در جهان ارتقا داده است.

روز 25 مرداد ماه خبرنگاران این حوزه با حضور در مجمتع آب سنگین خنداب اراک از نزدیک شاهد تولید و دستاوردهای این مجتمع قرار گرفتند. مجتمع آب سنگین خنداب اراک یکی از تأسیسات بزرگ هسته‌ای کشور است که در 75 کیلومتری شمال غرب اراک و در 5 کیلومتری شهر خنداب قرار داشته و تنها مجتمع تولید آب سنگین در ایران و بزرگترین در غرب آسیا است.

بین سال‌های 1372 تا 1377، پیشنهاد اجرای یک پروژه صنعتی آب سنگین به سازمان انرژی اتمی ارائه و پس از مدتی با ابلاغ شورای معاونان سازمان انرژی اتمی اجرای این طرح آغاز شد. پس از ایجاد زیرساخت‌ها عملیات احداث ساختمان و ساخت نصب تجهیزات در سال 1383 پروژه راه‌اندازی آب سنگین اراک انجام و در سال 1385 اولین قطرات آب سنگین در این مجمتع تولید شد.

این پروژه با هدف کسب تجربه و دانش فنی در طراحی و ساخت رآکتور‌های اتمی، تربیت نیروی انسانی متخصص، ایجاد امکانات تحقیق و توسعه در زمینه‌های فیزیک نوترون، ترموهیدرولیک و درمان و تولید رادیو ایزوتوپ در جهت مصارف پزشکی، صنعتی و کشاورزی طراحی و ساخته شده است.

آب سنگین چیست؟

آب سنگین به زبان ساده، آبی است که مولکول‌های هیدروژن‌های آن با اتم دوتریوم (ایزوتوپ سنگین هیدروژن) تبادل شده است. همین جابه‌جایی باعث تغییر در خواص فیزیکی آب معمولی و آب سنگین می‌شود. بنابراین آب سنگین درمقایسه با آب معمولی نقطه جوش و نقطه انجماد بالاتری دارد. هسته اتم هیدروژن دارای یک پروتون و هسته دوتریم دارای یک پروتون و یک نوترون است. این نوترون بیشتر، باعث افزایش جرم آن می‌شود. یک مول آب معمولی 18گرم و آب سنگین 20 گرم است. پس قطعا یک لیتر آب سنگین دارای جرمی بیشتر از یک لیتر آب سبک است به دلیل تفاوت مشخصات هسته‌ای دوتریوم با هیدروژن از لحاظ «تکانه زاویه‌ای و گشتاور مغناطیسی نوترون» از آب سنگین و دوتریوم در زمینه‌های مختلف تحقیقاتی نیز استفاده می‌شود.

آب سنگین چگونه تولید می‌شود؟

در حقیقت آب سنگین در طبیعت وجود و نیازی به تولید آن نیست بلکه روش‌های مختلفی برای جداسازی آب سنگین که شامل تبادل شیمیایی(ایزوتوپی)، تقطیر، الکترولیز، استفاده از غشاء، نفوذ گرمایی، لیزر، فوتوشیمی و جذب سطحی وجود دارد که هر روش دارای مزایا و معایب مربوط به خود است و با توجه به ویژگی‌های روش مذکور تاکنون تنها سه روش  اول در مقیاس صنعتی اجرا شده‌اند. برای اولین بار استفاده از روش الکترولیز (برقکافت) منجر به تولید آب سنگین شد. از آنجا که نقطه جوش آب سنگین بالاتر از آب معمولی می‌باشد، برای تولید آن، از روش تبخیر و تقطیر هم استفاده می‌کنند. تفاوت جرم آب سنگین و آب سبک قابل ملاحظه است و تفاوت در نقاط جوش آب معمولی و آب سنگین، امکان جداسازی آب سنگین و خالص سازی آن را تسهیل می‌کند. در حالت عادی در میان هر 6400 تا 7000 ملکول آب معمولی، یک ملکول آب سنگین وجود دارد که برای تولید آن از طریق فیزیکی و شیمیایی درجه خلوص آن را بالا می‌برند.

کاربردهای آب سنگین

1- طیف ‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته:

امروزه استفاده از تکنیک طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته(NMR) برای شناسایی و مطالعه ساختار مولکولی کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده است. در این تکنیک چون سیگنال‌های اتم هیدروژن باعث پوشیده شدن کامل طیفNMR می‌شوند از آب سنگین یا حلال‌های دوتره (برای تولید این حلال‌ها نیز از آب سنگین به عنوان منبع دوتریوم استفاده می‌شود) برای مطالعه ساختار ملکول‌ها استفاده می‌شود.

2- داروسازی

در سال‌های اخیر، برخی از شرکت‌های داروسازی شروع به تحقیق در مورد تاثیر ترکیبات نشان دار شده با دوتریوم کرده‌اند که ممکن است مزایایی نسبت به ترکیبات نشان دار نشده موجود خود داشته باشد. مزایای بالقوه داروهای دوتره شامل موارد زیر است:

1- بهبود مشخصات متابولیک.

بهبود مشخصات متابولیک به طور بالقوه می تواند عوارض جانبی ناخواسته یا اثرات متقابل نامطلوب دارو را کاهش یا از بین ببرد. بر اساس یافته های دانشمندان جایگزین کردن هیدروژن با دوتریم باعث بهبود خواص داروها و کاهش چشمگیر سمی بودن آن‌ها می‌شود.

2- کنترل رها سازی دارو و افزایش نیمه عمر

ترکیبات نشان دار شده می‌توانند اثر فاراماکوکینتیک کندتر داشته باشند و باعث افزایش جذب و توزیع در بدن می شوند. این ممکن است تعداد دوزهایی را که یک بیمار ممکن است در مدت زمانی معینی مصرف کند را کاهش دهد. این مزایای بالقوه باعث شده است تحقیقات در این زمینه افزایش یافته و تولید ترکیبات حدواسط و معرف هایی که برای توسعه داروهای دوتره استفاده می شود افزایش یابد.

3- استفاده از آب سنگین در صنایع نفت و گاز:

امروزه آب سنگین جهت تعیین بهترین محل برای حفر چاه نفت و گاز و سیر شدگی این گونه مخازن استفاده گسترده‌ای پیدا کرده است به طوری که بر اساس اسناد منتشر شده، یکی از شرکت‌های نفتی فعال در کشور امارات در سال‌های گذشته برای انجام پروژه نفتی در این کشور بیش از 22 تن آب سنگین استفاده کرده است.

4- فیبر‌های نوری

یکی دیگر از کاربرد های بسیار مهم آب سنگین ،تولید فیبر‌های نوری می‌باشد. جایگزین کردن ایزوتوپ دوتریم با اتم هیدروژن در این ترکیبات طول عمر آنها را تا 10 برابر افزایش داده و همچنین خواص الکتریکی آن‌ها را به مقدار بسیار زیادی بهبود می‌بخشد. این تاثیرات به گونه‌ای بوده است که امروزه شرکت های پیشرو در علم الکترونیک اقدام به تولید این فناوری در سطح تجاری کرده‌اند.

5- صنایع تولید لامپ‌های دوتریومی

این لامپ ها استفاده گسترده‌ای در دستگاه‌های طیف سنجی دارند. در این دستگاه‌ها منبع تابش دوتریم بوده که منبعی پیوسته از تابش را فراهم می‌کند. میزان مصرف دوتریم برای تولید این لامپ ها بسیار ناچیز است اما قیمت این لامپ ها به دلیل تکنولوژی بالا زیاد است.

6- کاربرد آب سنگین به عنوان ماده ردیاب در علم هیدرولوژی

با توجه به پایدار بودن ایزوتوپ دوتریوم و عاری بودن از هر نوع خطر زیست محیطی در تکنیک های نوین هیدرولوژی(آنالیز ایزوتوپی)، با تزریق آب سنگین به منابع آب زیر زمینی اطلاعات دقیقی در زمینه تعیین منشاء و مسیر جریانات سرعت و جهت در آبخوان ها دست می آید.در این روش در سفره‌های آب زیر زمینی برای تعیین مسیر حرکت آب در محیط های متخلخل، ارزیابی سرعت جریان آب زیر زمینی، تخمین ضریب نفوذ پذیری لایه‌های آبدار، منشاء و محل تغذیه آب‌های زیر زمینی، ارتباط لایه های آبدار با یکدیگر و مطالعه مواد آلوده کننده استفاده می‌شود.

7_ کاربرد آب سنگین در پزشکی

به طور کلی اساس کار در دانش پزشکی هسته‌ای استفاده از رادیوایزوتوپ‌ها و رادیوداروها است و از آب سنگین می‌توان به عنوان هدف نوترون برای تولید این مواد استفاده کرد. از رادیوداروها برای تشخیص و درمان بیماری‌هایی مانند سرطان، تومورهای خوش خیم و بدخیم، نارسایی‌های قلبی و عروق کرونر قلب استفاده می‌شود.

مجتمع تولید آب سنگین خنداب و دستاوردهای آن

این مجتمع دارای دو بخش تولید آب سنگین و راکتو آب سنگین است که ظرفیت تولید آن در ابتدا حدود 16 تن بوده است که اکنون با ارتقای دستگاه‌ها و پیشرفت فناوری، شرکت مصباح انرژی توانسته 20 تن آب سنگین با خلوص بالا را تولید کند. همچنین درآمد حاصله از فروش آب سنگین برای ایران لیتری 1000 دلار است که قیمت محصول ایرانی در بازارهای جهان 20 الی 30 درصد گران‌تر از قیمت رقیب‌های ایران است و این میزان بالای کیفیت تولید آب سنگین ایران را نشان می‌دهد. همچنین راندمان تولید در این مجموعه 20 درصد است که نزدیک ترین‌ رقیب خارجی ایران راندمانی در حدود 13 الی 15 درصد دارند.

اکنون با پیشرفت ایران در صنعت صلح آمیز هسته‌ای و کیفیت بالای محصولات ایران، بسیاری از کشورهای خارجی نیز در حال مذاکره با ایران برای خرید این ماده استراتژیک هستند. آب سنگین دومین ماده استراتژیک هسته‌ای در جهان است.

از جمله دستاوردهای این مرکز را می‌توان تولید حلال‌های دوتره، تولید ایزوتوپ‌های پایدار اکسیژن 18 که ایران در این زمینه جزو انگشت شماران تولید این ایزوتوپ است و به خارج از کشور صادر می‌کند، تولید مولکول‌های زیستی که کاربرد داروسازی دارند و در تشخیص نقص‌های متابولیک نوزادان موثر است و همچنین ردیابی ایزوتوپی در میادین نفتی که ضمن جلوگیری از اتلاف انرژی، برداشت نفت از میدان‌های نفتی را افزایش می‌دهد.

بدعهدی آمریکا در برجام و افزایش میزان دخایر آب سنگین

طبق سند برجام که بین ایران و کشورهای 5+1 امضا شده بود، ایران بایستی تا 15 سال میزان ذخایر آب سنگین خود را به 130 تن کاهش می‌داد و مازاد تولید خود را برای انبار به کشوری دیگر ارسال می‌کرد، اما با خروج آمریکا از برجام و بدعهدی این کشور ایران در سال 99 اعلام کرد که مجتمع تولید آب سنگین اراک (خنداب) با حداکثر ظرفیت در حال تولید است و دولت دوازدهم  مکلف شد به درخواست شورای عالی امنیت ملی کشورمان گام‌هایی در جهت مقابله به عهدشکنی کشورهای غربی بردارد.

تقاضاها برای آب سنگین ایران

آب سنگین محصولی است که در دنیا به دلیل موارد مورد مصرف آن خواهان بسیار گسترده‌ای دارد و در این بین آب سنگین تولید شده در مجتمع اراک یکی از آب‌های سنگین با خلوص بالا در جهان است و کیفیت محصول ایران کشورهای دیگر را وا داشته تا برای رفع نیاز خود با ایران مذاکره کنند.

محمد اسلامی، رئیس سازمان انرژی اتمی ایران در 31 اردیبهشت ماه سالجاری در دیدار با روسای نمایندگی‌های ایران در خارج از کشور بیان کرده بود که  امروز جمهوری اسلامی ایران از این فناوری ارزش‌آفرین برخوردار است، به‌طوری‌که شرکت‌ها و کشورهای فراوانی در سطح جهان خواهان آب سنگین ایران و مشتقات آن هستند. وی همچنین تاکید کرد که مشتقات آب سنگین یک تحول اساسی در صنعت دارویی، بهداشت و درمان ایجاد می‌کند.

معاون رئیس‌جمهور و رئیس سازمان انرژی اتمی همچنین 21 مرداد ماه در همایش «منتخبان برندهای صنعت» در مورد پیشرفت صنعت هسته‌ای کشور توضیح داد: صنعت هسته‌ای به دلیل تاثیرگذاری در علوم و فنون گوناگون، یک صنعت بنیادین و قدرت‌آفرین است که می‌تواند در همه عرصه‌ها تاثیرگذار باشد. ما در این سال‌ها با یک تهاجم سنگین مواجه بوده‌ایم، به‌طوری که دیگران هرکاری از دست‌شان برآمد کردند تا صنعت هسته‌ای را متوقف کنند، اما به لطف الهی امروز صنعت هسته‌ای گسترش پیدا کرده است.

وی ادامه داد: امروز بیش از 300 نوع مشتقات سنگین داریم که هر گرم از آن گاهی ده‌ها هزار دلار می‌ارزد. داشتن این ظرفیت‌های استراتژیک، زمانی برای ما حکم ورود به یک منطقه ممنوعه را داشت، اما ما به آن ورود کردیم. در هر صورت، امروز در یک نبرد نابرابر هستیم و همه چیز را در همین شرایط به‌دست آورده‌ایم، اما باید بیشتر کار و از آن محافظت کنیم.

اسلامی همچنین در دیدار خبرنگاران از مجتمع تولید آب سنگین اراک (خنداب) در شرایطی که تحت چنین تهاجم سیاسی و روانی قرار داریم؛ شاهد دستاوردهای جوانان کشور هستیم و اکنون و با تلاش‌‌های متخصصان، سازمان انرژی اتمی ایران را از یک سازمان تحقیقاتی به یک مجموعه صنعتی تبدیل کرده‌ایم و تأثیر فعالیت‌ها را در جامعه خواهیم دید.

رئیس سازمان انرژی اتمی در ادامه تصریح کرد: در دوره فعلی این مسئله مهم بود که برای ارتباط با زندگی مردم این سازمان صنعتی شود و کار خود را به شکل تجاری‌سازی شده دنبال کند تا با ایجاد سازوکار مناسب و یک ریل‌گذاری هدفمند، اقدامات خویش را به ثمر برساند. با توجه به پتانسیل‌های موجود و در شرایط کنونی باید نتیجه اقدامات و دستاوردها به مردم کشورمان ارائه شود.

اسلامی در ادامه نشست صمیمانه با خبرنگاران حاضر در مرکز هسته‌ای شهدای خنداب به افق و چشم‌انداز 20 ساله سازمان انرژی اتمی ایران اشاره کرد و گفت: یک ریل‌گذاری و مسیر پرسرعت را برای تحقق اهداف صنعت هسته‌ای کشور به وجود آورده‌ایم؛ به‌طوری‌که همه اقدامات در بخش‌های مختلف سوخت هسته‌ای، انرژی، لیزر، پلاسما، پرتوها، محیط زیست، آب و خاک و دیگر موارد نشأت گرفته از یک تفکر منسجم و تحت تاثیر این چشم انداز است.

وی افزود: براین اساس کار را از سال 1401 آغاز کردیم و توانستیم 159 دستاورد دانشی را به ثبت برسانیم و این روند همچنان ادامه دارد.

اسلامی با اشاره به اینکه به لحاظ کمی وکیفی به دنبال رونق اقتصاد هسته‌ای هستیم، گفت: در بورس‌های بزرگ دنیا، صنعت هسته‌ای یکی از صنایعی است که بالاترین تراز را دارد که تاکنون ما از این امر مهم غفلت کردیم البته در نظر داریم در مسیر ویژ‌ه‌ای به اقتصاد هسته‌ای توجه خاص داشته باشیم.

وی تصریح کرد: با کاری پرسرعت و بر اساس قانون اقدام راهبردی مجلس شورای اسلامی توانسته‌ایم در عرصه غنی‌سازی، در 1.5 سال گذشته به اندازه 11 سال ظرفیت‌سازی کنیم و باید تاکید کنم که همچنین توانسته‌ایم تمامی سرفصل‌های صنعت را که برای ما مهم بوده است را فعال کنیم.

معاون رییس جمهور در ادامه با بیان اینکه در این مسیر و طبق تاکید مقام معظم رهبری لازم است در راستای جهاد تبیین حتما روایتی پیش‌دستانه از دستاوردها و تلاش صنعتگران ایرانی داشته باشیم، گفت: به عنوان مثال آب سنگین مرکز هسته‌ای خنداب امروز متقاضی فراوانی دارد زیرا با مصرف آن، متوجه کیفیت و خلوص بالای آن شده‌اند و به دنبال خرید آب سنگین ایران هستند.

وی افزود: مشتقات آب سنگین بسیار گرانقیمت است و در حال تکمیل سرمایه‌گذاری در این زنجیره با ارزش افزوده بالا هستیم.