اورانیوم: نقش حیاتی در انرژی هسته ای، امنیت جهانی و علم پزشکی

واژه «اورانیوم» معمولاً تصاویری از انفجارهای هسته‌ای، دوران جنگ سرد یا میله‌های درخشان در داستان‌های علمی-تخیلی را در ذهن بسیاری تداعی می‌کند؛ اما اهمیت اورانیوم بسیار فراتر از کاربرد آن در ساخت سلاح‌های هسته‌ای است. این عنصر طبیعی که در سراسر پوسته زمین وجود دارد، در تولید انرژی هسته‌ای، پزشکی و مباحث امنیت جهانی نیز نقش اساسی دارد.

پایه‌های علمی: اورانیوم چیست؟

اورانیوم با عدد اتمی ۹۲ در جدول تناوبی، فلزی سنگین و رادیواکتیو است که به‌صورت طبیعی در سنگ‌ها، خاک، آب و حتی مقدار کمی در گیاهان و حیوانات یافت می‌شود. این عنصر نخستین بار در سال ۱۷۸۹ توسط شیمیدان آلمانی، مارتین هاینریش کلاپروت کشف و به یاد سیاره تازه کشف‌شده اورانوس نام‌گذاری شد. با این حال، قدرت واقعی اورانیوم زمانی آشکار شد که دانشمندان در قرن بیستم پی بردند هسته آن می‌تواند در فرآیندی به نام «شکافت هسته‌ای» تقسیم شود. شکافت هسته‌ای مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کند که پایه‌گذار تولید برق هسته‌ای و ساخت بمب اتمی است.

با وجود توان بالقوه عظیم، اورانیوم تقریباً همه‌جا یافت می‌شود و عمدتاً در پوسته زمین قرار دارد. اما تنها نوعی خاص از این عنصر، یعنی اورانیوم-۲۳۵ (U-235)، برای ایجاد واکنش‌های زنجیره‌ای لازم در تولید انرژی یا سلاح‌های هسته‌ای کاربرد قابل‌توجهی دارد.

چالش و فرآیند غنی‌سازی اورانیوم

تمامی اورانیوم‌ها یکسان نیستند. اورانیوم طبیعی عمدتاً (>۹۹٪) از ایزوتوپ پایدار اورانیوم-۲۳۸ تشکیل شده و تنها نزدیک به ۰.۷ درصد آن را اورانیوم-۲۳۵، یعنی ایزوتوپی که قادر به پشتیبانی شکافت هسته‌ای است، می‌سازد. ایزوتوپ‌ها اتم‌های یک عنصر هستند که جرم‌های متفاوتی دارند؛ همانند سیب‌هایی از یک درخت با اندازه‌های مختلف.

برای استفاده از اورانیوم در راکتورهای هسته‌ای یا ساخت تسلیحات، لازم است درصد اورانیوم-۲۳۵ به طرز چشمگیری افزایش یابد که این کار طی فرآیند «غنی‌سازی اورانیوم» صورت می‌گیرد. فرآیند غنی‌سازی اورانیوم سه مرحله اصلی دارد:

1. تبدیل به گاز: سنگ معدن اورانیوم ابتدا به شکلی گازی به نام اورانیوم هگزافلوراید (UF6) تبدیل می‌شود.
2. جداسازی با سانتریفیوژ: گاز تولیدشده وارد سانتریفیوژهایی با سرعت بالا می‌شود. چون جرم U-235 کمی کمتر از U-238 است، این فرآیند ایزوتوپ‌ها را جدا می‌سازد؛ مشابه دستگاه خشک‌کن سالاد که آب را از برگ‌ها جدا می‌کند. این جداسازی با عبور پی‌درپی از چندین سانتریفیوژ، راندمان را بالا می‌برد.
3. سطوح غنی‌سازی: هرچه درصد U-235 بیشتر شود، توانایی آن در حفظ واکنش زنجیره‌ای نیز بالاتر است. اورانیوم با غنی‌سازی ۳ تا ۵ درصد U-235 برای نیروگاه‌های هسته‌ای و تولید برق کافی است. در سطح ۲۰ درصد به آن اورانیوم با غنای بالا گفته می‌شود، و بالای ۹۰ درصد به عنوان اورانیوم با کاربرد نظامی یا سلاح‌پایه شناخته می‌شود که پتانسیل تولید انفجار اتمی را دارد.

رویدادهای اخیر جهانی، مانند حملات نظامی ایالات متحده آمریکا به ایران در ژوئن ۲۰۲۵، ناشی از گزارش‌هایی درباره ذخیره اورانیوم با غنای ۶۰ درصد در برخی مراکز بود. این سطح از غنی‌سازی، دغدغه‌های جدیدی در زمینه گسترش سلاح‌های هسته‌ای و امنیت جهانی ایجاد کرد و نشان‌دهنده اهمیت تفاوت مصارف صلح‌آمیز و نظامی اورانیوم است.

تأثیر دوگانه اورانیوم: از تولید انرژی تا پزشکی

اگرچه رویدادها و تیترهای خبری، اغلب به جنبه نظامی اورانیوم اشاره دارند، اما نقش این عنصر در جامعه بسیار فراتر است. امروزه انرژی هسته‌ای با سوخت اورانیوم غنی‌شده، حدود ۱۰ درصد برق جهانی را با تولید کمترین کربن تأمین می‌کند و به شبکه‌های ملی برق کشورها پایداری می‌بخشد. کشورهایی مانند آمریکا به‌شدت به انرژی هسته‌ای و سوخت هسته‌ای متکی‌اند.

در علم پزشکی، اورانیوم در برخی روش‌های درمان سرطان و تصاویر پیشرفته پزشکی مانند اسکن‌های رادیوایزوتوپی برای شناسایی و درمان بیماری‌ها به کار می‌رود. همچنین، در بخش دفاعی و دریایی، اورانیوم غنی‌شده به‌عنوان سوخت زیردریایی‌ها و ناوهای هواپیمابر هسته‌ای استفاده می‌شود که امکان عملکرد طولانی‌مدت بدون نیاز به سوخت‌گیری مجدد را فراهم می‌سازد.

پیامدهای جهانی و مسیر پیش رو

نقش اورانیوم در دیپلماسی بین‌المللی، امنیت جهانی و نوآوری‌های علمی به‌طور مداوم در حال تحول و ارزیابی است. با افزایش نگرانی‌های مربوط به گسترش سلاح هسته‌ای، نهادهایی همچون آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) همواره فعالیت‌های غنی‌سازی اورانیوم را برای تضمین پایبندی به پیمان‌ها و حفاظت از برنامه‌های صلح‌آمیز هسته‌ای زیر نظر دارند.

در آینده‌ای نزدیک، پیشرفت‌هایی چون طراحی نسل جدید رآکتورهای کوچک مدولار (SMRها) می‌تواند ایمنی و کارایی نیروگاه‌های هسته‌ای را افزایش داده و نقش اورانیوم را در گذار جهان به انرژی پاک بیشتر کند. با این حال، چالش ایجاد تعادل میان کاربردهای صلح‌آمیز و ریسک‌های نظامی همواره محور بحث‌های سیاست‌گذاری خواهد بود.

جمع‌بندی

اورانیوم در نقطه تلاقی فرصت و تهدید قرار دارد. این عنصر ارزشمند که از اعماق زمین استخراج می‌شود، می‌تواند شهرها را روشن سازد، تحولی در پزشکی ایجاد کند و راه را برای اکتشافات علمی هموار نماید؛ اما در صورت استفاده غلط، قدرتی مخرب دارد. ارزش واقعی اورانیوم نه در انرژی ذاتی آن، بلکه در تصمیمات جوامع درباره نحوه کاربرد آن نهفته است. در عصری که نوآوری و تنش‌های بین‌المللی همزمان حضور دارند، شناخت علمی و پیامدهای غنی‌سازی اورانیوم برای امنیت جهانی، توسعه انرژی پایدار و پیشرفت دانش بشر حیاتی است.