به گزارش مارین نیوز، آن روز که انسان با توان بازوی خویش و پارو زدن و نیز به کمک نیروهای طبیعی مانند باد به نوعی اولین سیستم رانش را ساخت و سیطره و تسلط خود بر دریا را آغاز کرد می دانست مسیری را برای خود گشوده که حتی موج های پرتلاطم دریاها و اقیانوس ها نیز دیگر جلودار و مانع او نیستند. او می دانست که با استفاده از قدرت تفکر و تلاش فراوان روزی فرا خواهد رسید که سازه عظیم کشتی با چرخاندن و فشردن فقط چند دکمه به حرکت در می آید. او می دانست روزی فرا خواهد رسید و پیشران هایی طراحی و ساخته خواهند شد که بدون نیاز به سوخت گیری تا سال25 در دریا به حرکت خود ادامه می دهند!پیشران هایی طراحی خواهند شد که فقط با چند ده کیلوگرم سوخت قادرند سفری دریایی با مسافت 40 برابر شعاع کره زمین را طی کنند.
مطالب به آسانی آن چه گفته شد نیست. پیشران های هسته ای به دلیل فناوری و تکنولوژی بسیار بالا در اختیار تعداد محدودی از کشور های جهان (6 کشور آمریکا، انگلیس، فرانسه، روسیه، چین، هند) است. فناوری پیشران های هسته ای بیشتر در شناورهای نظامی مانند ناوها و زیردریایی ها مورد استفاده قرار گرفته اند، هر چند در سال‌های اخیر خبرهای متعددی از گرایش بیشتر آمریکایی ها، روس ها و چینی ها به سوی پیشرانه‌های هسته‌ای برای شناورهای تجاری منتشر شده است؛ چون آنها به خوبی دریافته اند که بهره گیری از آن باعث کاهش هزینه‌ها، افزایش ایمنی و کاهش نیاز به سوختگیری مجدد می‌شود. در این مطلب نگاهی به بعد فنی این پیشران ها داریم.

پیشران های هسته ای چیست؟
پیشران (driving force) در واقع بخش محرک یک موتور است که بسته به محل استفاده یا سوختی که مصرف می کند دسته بندی می شود. پیشران های هسته ای همان طور که از نامشان پیداست از سوخت های هسته ای غنی شده استفاده می کنند که امروزه در میان شناورهای سطحی و زیر سطحی نظامی و غیرنظامی دریایی کشورهای پیشرفته (شامل نفتکش ها و کشتی های اقیانوس پیمای تجاری) دیده می شود.
یک کشتی با نیروی رانش هسته ای، متشکل شده است از یک نیروگاه اتمی کوچک که ساختمان یک راکتور هسته ای را در خود جای داده است. اجزای این نیروگاه هسته ای شامل راکتوری با ساختمان استیل با مقاومت بالا، مبدل های حرارتی و دیگ های تولید بخار، ترکیبی از لوله ها، پمپ ها، شیرها و یک راکتور که با پوسته ای از جنس سرب به وزنی در حدود 100 تن محصور شده است.
نیروی محرکه یک کشتی یا یک زیر دریایی هسته ای توسط یک راکتور هسته ای که انرژی گرمایی تولید می کند ایجاد می شود و حرارت حاصله از شکافت هسته ای که در داخل راکتور اتفاق می افتد به دست آید. از آن جایی که پروسه شکافت هسته ای اشعه رادیواکتیو تولید می کند، دیوار سربی که راکتور را احاطه کرده افراد را در برابر اشعه رادیواکتیو محافظت می کند.
سیستم محرکه هسته ای کشتی از راکتور آب تحت فشار استفاده می کند، به این معنی که این سیستم از دو قسمت اولیه و ثانویه تشکیل شده است. در سیستم اولیه آب معمولی به گردش در می آید و شامل راکتور، یک حلقه بسته ای از لوله ها، دیگ بخار، دستگاه تعدیل فشار و پمپ ها می شود.
راکتورها در قسمت معینی از کشتی قرار دارند که به آن کمپارتمان (compartment) راکتور گفته می شود و هدف کمپارتمان ها یکی است، فقط با توجه به نوع کشتی ممکن است شکل آن نیز فرق کند.

پروسه تخلیه سوخت تمام مواد حاصله از شکافت هسته ای
باید توجه داشت که کشتی مجهز به نیروگاه اتمی به عنوان یک منبعی از اشعه های رادیواکتیو باقی خواهد ماند حتی زمانی که کشتی خاموش و سوخت هسته ای خارج شود.
9/99 درصد موادرادیواکتیوی که حتی بعد از خاموش کردن راکتور و تخلیه پسماند سوخت باقی می ماند متعلق به مواد لاینفک ساختار آلیاژی داخل خود راکتور است. قابلیت پخش امواج هسته ای بر اثر انتشار نوترون از آهن و عناصر ترکیب آلیاژهای به کاربرده شده در راکتور در حین کار کردن نیروگاه به وجود می آید.
سیستم خنک کننده به واسطه آب خنک کننده ای که در سیستم به گردش در می آید و در معرض نوترون های هسته راکتور قرار دارد، که در نتیجه دارای اشعه رادیو اکتیو شده و 1/0 درصد باقی مانده را به خود اختصاص می دهد که باعث خوردگی و پوسیدگی می شود.

سوخت راکتور
سوخت راکتور شامل اورانیوم غنی شده است که در غلاف فلزی محصور شده است، اورانیوم یکی از معدود فلزاتی است که به طور مستقل توانایی واکنش زنجیره ای را داراست و می تواند حرارت تولید کند. وقتی یک نوترون شلیک می شود باعث شکافت اتم اورانیوم شده و اتم را به دو قسمت تبدیل می کند و اتم هایی با عدد اتمی پایین تر تولید می شود که در واقع محصول پروسه شکافت هسته ای هستند که با سرعت زیاد جدا می شوند که زیاد دور نمی شوند و قبل از این که توسط غلاف فلزی متوقف شوند فاصله ای در حد چند هزارم اینچ را طی می کنند. بیشتر حرارت تولید شده در شکافت هسته ای از توقف همین اتم های حاصله از شکافت هسته ای است که انرژی جنبشی خود را به حرارت تبدیل می کنند.
حال آن که رادیو اکتیویته (پرتوزایی) در حین شکافت هسته به خاطر این که بعضی از این اتم های حاصله دارای رادیواکتیو بالایی به هنگام تولد دارند به وجود می آید.

از سوخت هسته ایی تا پروسه شکاف
اکثر پرتوزایی به وسیله سوخت هسته ای در حین پروسه شکافت به دست می آید و سوخت و غلاف که در هسته راکتور دریایی به کار گرفته می شود دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ایجاد اشعه رادیواکتیو است که در نتیجه این سوخت ساختاری بسیار یکنواخت و مستحکم را داراست. یعنی در واقع سوخت راکتور دریایی طوری طراحی،ساخته و تست شده است که توانایی محدود کردن و نگهداری اتم های حاوی رادیواکتیو حاصل از احتراق را داشته باشد.
سوخت دریایی اتم های حاصله از شکافت را داخل خود محصور می کند و در یک عملیات معمول راکتور هیچ اتمی حاصل از شکافت هسته ای آزاد نمی شود.
هم چنین یک راکتور در حین شکافت هسته ای نوترون تولید می کند که اکثر نوترون ها توسط اتم های موجود در سوخت جذب می شوند تا بتوانند زنجیره واکنش را ادامه دهند. به هر حال بعضی نوترون ها از سوخت عبور کرده و خارج می شود که توسط سازه فلزی که سوخت را احاطه کرده و یا دیوارعه تحت فشار راکتور جذب می شود.
لازم به ذکر است که کشتی های ساخته شده که مخصوص حمل سوخت اتمی و کلاهک های هسته ای می باشند محفظه بسیار مستحکمی که بسیار مقاوم در برابر تصادفات و ضربه است در دل آن ها طراحی شده است که فلاسک سوخت را در این محفظه قرار می دهند و تا به حال هزاران جابه جایی بدون حادثه ای انجام شده است. با این وجود تهدید نشت مواد رادیواکتیو به حداقل رسیده و کشتی های هسته ای قابل بازیافت هستند.
به هر حال شنیدن اینکه روزی راکتورهای اتمی مان بر روی موج ها و اعماق خلیج فارس می تپد می تواند باعث افتخار و غرور هر ایرانی باشد.