1. انرژی های تجدیدپذیر
2. انرژی های غیر تجدیدپذیر

انرژی تجدیدپذیر

منابع این نوع انرژی ها می توانند در یک دوره زمانی کوتاه تجدید یا احیاء شوند. پنج منبع انرژی تجدید پذیر یا قابل احیاء که اغلب مورد استفاده قرار می گیرند شامل موارد زیر می باشند:

• (Biomass توده های زیستی) : شامل چوب و ضایعات چوب، فضولات شهری به شکل جامد،
• گازهای ناشی از مواد ارگانیک و اتانول
• آب
• گرمای درون زمین
• باد
• خورشید

استفاده از این نوع انرژی موضوع جدیدی نبوده و بیش از 150 سال پیش چوب در حدود نود درصد نیازهای انرژی ما را فراهم نموده است. با توسعه استفاده از زغال سنگ، نفت خام و گاز طبیعی، وابستگی به این منابع کاهش پیدا کرد. امروزه بار دیگر نگاه ما به سوی منابع تجدید پذیر به منظور یافتن راههای جدید برای استفاده از آنها برای کمک به تأمین نیازهای انرژی می باشد. بیشتر از نیمی از این انرژی ها به منظور تولید الکتریسیته استفاده می شوند. پس از آن بیشترین استفاده در تولید گرما است. سوختهای تجدید پذیر مانند اتانول نیز برای حمل و نقل و فراهم کردن گرما برای منازل وشرکتها استفاده می شوند. برخلاف سوختهای فسیلی، منابع انرژی تجدید پذیر مانند آب، انرژی درون زمین، باد و خورشید به غیر از biomass یا توده های زیستی، گازهای گلخانه ای تولید نمی کنند.

چرا ما بیشتر از انرژی های تجدید پذیر استفاده نمی کنیم؟

درگذشته استفاده از انرژی تجدید پذیر پر هزینه تر از سوختهای فسیلی بود. بعلاوه منابع این نوع انرژی اغلب در نواحی دور از دسترس واقع شده اند و انتقال آن به شهرها گران است. همچنین استفاده از منابع تجدید پذیر شامل محدودیتهایی نیز می باشد. برای مثال روزهای ابری سبب کاهش انرژی خورشیدی می شوند و یا در روزهای با جریان هوای ساکن، باد به منظور چرخاندن توربین های بادی نمی وزد و یا خشکسالی سبب کاهش آب برای تولید برق آبی می شود.

در سالهای اخیر به علت افزایش قیمت نفت و گاز طبیعی، تولید و استفاده از سوختهای تجدید پذیر به سرعت در حال افزایش است. انتظار می رود استفاده از سوخت تجدید پذیر تا سی سال آینده رشد پیوسته ای داشته باشد اگر چه هنوز برای تأمین نیازهایمان متکی به سوختهای تجدید ناپذیر می باشیم.

انرژی خورشید

خورشید میلیاردها سال انرژی تولید کرده است منشاء انرژی خورشیدی فرآیند همجوشی هسته ای است که از طریق پرتوهای خورشید به زمین می رسند. این انرژی می تواند به صورتهای دیگر تبدیل شود مانند گرما والکتریسیته . انرژی خورشیدی برای منظورهای زیر می تواند به انرژی حرارتی تبدیل و استفاده شود:

گرم کردن آب برای استفاده در خانه وساختمانها

گرم کردن محیط داخل گلخانه ها، منازل و دیگر تأسیسات

این انرژی می تواند به دو روش به انرژی الکتریکی تبدیل شود:

•   روش مستقیم:

در این روش سلولهای خورشیدی مستقیماً نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل  می کنند. این سیستمها اغلب در نواحی دور که دسترسی به شبکه برق ممکن نباشد استفاده می شوند. آنها همچنین برای  تأمین برق مورد نیاز ساعتها، ماشین حسابها و چراغهای راهنمای جاده مورد استفاده قرار می گیرند. سلول خورشیدی واحدهای اصلی یک سیستم خورشیدی را تشکیل می دهند. یک سلول می تواند اندازه های متفاوتی با عرض 1 سانتیمتر تا 10 سانتیمتر داشته باشد. هر سلول تنها می تواند 1 و یا 2 وات انرژی تولید کند که این توان برای بیشتر وسایل برقی کافی نمی باشد. برای افزایش توان خروجی، این سلولها بصورت مجتمع به هم متصل می شوند و یک ماژول یا بخش را تشکیل می دهند.

 سلول خورشیدی در سال 1954 توسط بل مخترع تلفن کشف شد. او به حساسیت ورقه سیلیکون به نور خورشید پی برد. در ابتدای دهه 1950 سلولهای خورشیدی برای تأمین انرژی ماهواره های فضایی  آمریکا استفاده شدند. موفقیت این سلولها در فضا سبب ایجاد کاربردهای تجاری برای این فناوری گردید.

• روش غیرمستقیم:

در این روش از حرارت ناشی از جمع آوری کننده های حرارتی خورشیدی برای گرم کردن مایعی به منظور تولید بخار برای استفاده توسط حرارت گردآوری شده از نور خورشید تولید می شود. در تکنولوژی های حرارتی خورشیدی از سیستمهای متمرکز به این علت که دمای بالایی برای گرم کردن مایع لازم است، استفاده می شود. سه نوع اصلی سیستمهای حرارتی خورشیدی به صورت زیر است.

1.  ظرف سهمی گون- نوع بسیار متداول (parabolic trough)
2. صفحات خورشیدی Solar dish
3. برجهای خورشیدی Solar power tower

انرژی زمین گرمایی

کلمه ژئوترمال یا زمین گرمایی از دو کلمه یونانی ژئو به معنی زمین و ترم به معنی گرما یا حرارت تشکیل شده است. بنابراین انرژی زمین گرمایی، حرارتی است که از درون زمین می آید. ما می توانیم از بخار و آب داغ تولید شده درون زمین را برای گرم کردن ساختمان ها یا تولید الکتریسیته استفاده کنیم . انرژی زمین گرمایی یک منبع انرژی تجدید پذیر می باشد زیرا آب به واسطه ریزش باران مجدداً ذخیره شده و گرما نیز به طور پیوسته درون زمین تولید می شود.

انرژی زمین گرمایی در هسته زمین که حدود 4000 مایل زیر سطح می باشد. تولید می شود.

 سه استفاده اصلی از انرژی زمین گرمایی عبارتند از:

1-استفاده مستقیم در سیستم های گرم کننده ناحیه ای که از آب گرم حاصل از چشمه ها یا منابع نزدیک سطح استفاده می کنند.

2-تولید الکتریسیته در نیروگاه ها که نیازمند آب یا بخار دارای دمای خیلی زیاد  (300 تا 700 درجه فارنهایت ) می باشد.

3-پمپ های حرارتی زمین گرمایی از گرمای آب نزدیک به سطح زمین برای کنترل دمای ساختمانهای بالای زمین استفاده می کنند.

انرژی باد

 باد هوای متحرک است و در اثر گرم شدن سطوح ناهموار روی زمین در برابر نور خورشید بوجود می آید. از آنجا که سطوح زمین دارای انواع متنوعی از خشکی و آب می باشند، لذا انرژی خورشید را بصورت بسیار متفاوتی جذب می کنند. در طول روز هوای بالای خشکی ها بسیار بیشتر از هوای روی سطوح آب گرم می شوند. هوای گرم شده روی خشکی ها بدین دلیل منبسط و بلند شده و هوای سنگین خنک تر برای جایگزین شدن مکانی خالی یورش می آورد و در نیتجه بادها بوجود می آیند. در قدیم مردم از این انرژی با ساختن آسیابهای بادی برای خرد کردن دانه های گندم و دیگر دانه ها استفاده کردند. قدیمیترین آسیابهای بادی کشف شده متعلق به ایران بوده است این آسیابهای بادی شبیه چرخهای بزرگ پاروئی بوده و قرنها بعد مردم هلند با ارتقاء طرحهای اولیه این آسیابها، آسیابهای جدید ساختند که تیغه های آنها از نوع تیغه های هواپیما بود. ماشینهای بادی جدید نیز امروزه از پره هایی برای جمع آوری انرژی جنبشی باد استفاه می کنند باد استفاده می کنند. باد وزیده شده بر روی پروانه ها و مقاطع ایرودینامیک آنها باعث چرخیدن آنها در ماشینهای بادی می شود. تیغه های یک ماشین بادی به یک میله نگهدارنده متصل است که آن میله (شفت) با چرخش خود توسط پروانه، یک مولد الکتریکی را برای تولید الکتریسیته به چرخش در می آورد. انرژی باد شبیه به انرژی خورشیدی قبلاً در روی خشکی بکار گرفته می شد. توربینهای بادی و مزارع بادی تنها جاهایی می توانند قرار گیرند که با دائماً در آن مکانها بوزد.

انرژی برق آبی: انرژی گرفته شده از آب

از منابع تجدید پذیر که تولید الکتریسیته می کند اغلب از قدرت آب استفاده می شود. این یکی از قدیمی ترین منابع انرژی می باشد و هزاران سال قبل برای چرخش چرخهای آسیاب به منظور خرد کردن دانه ها استفاده می شده است. اولین استفاده صنعتی مولد آبی برای تولید الکتریسیته در سال 1880 رخ داد، وقتی که 16 لامپ جرقه ای با استفاده از توربین آبی در کارخانه ای در میشیگان روشن شدند. بدلیل اینکه منبع مولدهای آبی آب است، نیروگاه های مولدهای آبی باید در جایی در کنار منابع آبی بنا شوند.

بیومس: انرژی تجدید پذیر حاصل از گیاهان و جانواران

بیومس ماده ای ساخته شده از گیاهان و جانوران است و شامل انرژی ذخیره شده از خورشید است. گیاهان انرژی خورشید را در فرآیندی که فتوسنتز نامیده می شود جذب می کنند. انرژی شیمیایی در گیاهان به حیوانات و انسان با خوردن این گیاهان منتقل می شود. بیومس یک منبع انرژی تجدید پذیر است زیرا همیشه گیاهان و درختان رشد می کنند و از آنها پسماند باقی می ماند.

چوب، محصولات کشاورزی، کود کشاورزی و برخی از زباله ها مثالهایی از سوختهای بیومس هستند. وقتی که آنها می سوزند انرژی شیمیایی در بیومس به صورت گرما آزاد می شود. اگر شما یک شومینه داشته باشید چوبی را که در آن می سوزانید سوخت بیومس می باشد. پسماند چوب یا زباله سوخته می شوند و تولید بخار برای ایجاد الکتریسیته می کنند و یا گرما را برای کارهای صنعتی و یا خانه ها فراهم می کنند.

سوختن بیومس نه تنها انرژی آزاد می کند بلکه می تواند به انرژی مفید دیگر مانند گاز متان یا سوختها قابل انتقال مثل اتانول و بیودیزل تبدیل شود. گاز متان یکی از اجزاء اصلی گاز طبیعی است موادی همانند فضولات و پسماندهای کشاورزی و انسانی گازی آزاد می کنند که بیوگاز نامیده می شود. غلات همانند ذرت و نیشکر  می توانند تخمیر شده و تولید سوخت حمل و نقل یعنی اتانول بنماید. بیودیزل دیگر سوخت حمل و نقل می باشد که از بقایای محصولات غذایی همچون روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی به دست می آید. سوخت های بیومس دارای منافع زیست محیطی می باشد.

انرژی های تجدید ناپذیر

این انرژی ها از زمین بصورت مایع، گاز و جامد بدست می آید. هم اکنون نفت خام تنها مایع سوخت فسیلی طبیعی تجاری است. گاز طبیعی و پروپان بصورت گاز و زغال سنگ جامد است. زغال سنگ، نفت خام، گاز طبیعی و پروپان را به عنوان سوختهای فسیلی درنظر می گیرند برای اینکه از گیاهان و حیوانات که میلیونها سال پیش زندگی می کردند تشکیل شده اند. انرژی هسته ای نیز از جمله انرژیهای تجدیدناپذیر است که از شکافت عناصر شکافت پذیری چون اورانیوم بدست می آید. البته اورانیوم یک سوخت فسیلی نیست. این منابع انرژی بصورت منابع تجدید ناپذیر مورد توجه قرار دارند. زیرا آنها نمی توانند در مدت کوتاهی دوباره بدست آیند.

 زغال سنگ

زغال سنگ یک کانی رسوبی سیاه رنگ یا قهوه ای – سیاه رنگ قابل اشتعال می باشد که از کربن و هیدروکربنها تشکیل شده است. زغال سنگ یک منبع انرژی تجدید ناپذیر می باشد زیرا در طول میلیون ها سال ایجاد شده است. انرژی موجود در زغال سنگ از انرژی ذخیره شده توسط گیاهان که صدها میلیون سال پیش زنده بوده اند، زمانی که زمین نسبتاً پوشیده از جنگل های باتلاقی بود، به دست آمده است. برای میلیون ها سال یک لایه از گیاهان مرده در کف باتلاق ها توسط لایه های آب و خاک پوشانده شد و انرژی گیاهان مرده محبوس گردید. حرارت و فشار حاصل از لایه های بالایی کمک نمود تا بقایای گیاهان تبدیل به چیزی شوند که امروزه زغال سنگ نامیده می شود. پس از بیرون آوردن زغال سنگ از زمین عموماً به وسیله یک تسمه نقاله به یک تأسیسات آماده سازی در سایت معدن منتقل می شود. در این تأسیسات با حذف آلودگی ها، خاکستر، سولفور و دیگر مواد ناخواسته ارزش حرارتی زغال سنگ را افزایش می دهند. در حال حاضر عمده ترین استفاده از زغال سنگ به منظور تولید برق می باشد. در نیروگاه زغال سنگ را می سوزانند تا بخار تولیدکنند. بخار سبب حرکت توربین ها شده و الکتریسیته تولید می شود.

نفت خام

نفت از بقایای حیوانات و گیاهان که میلیون ها سال پیش و قبل از دایناسورها در محیط دریایی زندگی  می کردند بوجود آمده است. در طی زمان بقایای به جامانده بوسیله لایه ها گل پوشیده شده و حرارت و فشار حاصل از این لایه ها باعث تبدیل این بقایا به آنچه امروز نفت می نامیم شده است. نفت خام مایعی است به رنگ زرد مایل به سیاه و بدبو که معمولاً در اعماق زمین یافت می گردد. دانشمندان و مهندسین نواحی نفت خیز را با مطالعه نمونه ها سنگ آن منطقه جستجو می کنند. نفت خام پس از این که از زمین استخراج شد به پالایشگاه ارسال می شود و پس از پالایش، مواد مختلفی از نفت خام به صورت مواد نفتی قابل استفاده جدا می گردد. نفت خام برحسب بشکه اندازه گیری می شود. از یک بشکه نفت خام هنگام تصفیه حدود 19 گالن محصولات تولیدی نفتی برای تولید انرژی بکار می رود.

گاز طبیعی

میلیونها سال قبل بقایای حیوانات و گیاهان پوسیدند و بصورت لایه های ضخیمی روی هم انباشته گردیدند. این مواد پوسیده از گیاهان و حیوانات را مواد ارگانیک می نامند. در طی زمان خاک و گل به سنگ تبدیل شدند. و روی این مواد را پوشانیده و این مواد زیر سنگها ماندند. حرارت و فشار مقداری از این مواد را به ذغال سنگ و مقداری را به گاز تبدیل کردند. از اجزاء اصلی ترکیبات گاز طبیعی، گاز متان است که ترکیبی است از یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن. گاز طبیعی را می توان سوزاند و از انرژی تولید شده برای گرمایش و یا تولید برق استفاده کرد.

انرژی هسته ای

مقوله انرژی از مهمترین عوامل اساسی در توسعه اقتصادی و صنعتی و به طور کلی توسعه پایدار در هر کشور می باشد. انرژی میتواند از منابع مختلف به دست آید که یکی از آنها انرژی ناشی از فعل و انفعالات هسته ای است که به آن انرژی هسته ای می گویند. این انرژی از دو منشأ می تواند سرچشمه بگیرد. یکی شکافت هسته اتمهای سنگین و دیگری همجوشی یا گداخت هسته اتمهای سبک . در شکافت هسته ای، عناصر سنگین از قبیل اورانیوم یا پلوتونیوم توسط نوترونها شکافته شده و همراه با آزادسازی چند نوترون، مقداری انرژی نیز تولید می شود. نوترونهای آزاد شده می توانند تحت شرایط مناسب برای ایجاد شکافت در دیگر هسته های اورانیوم مورد استفاده قرار گیرند و بدین ترتیب می توان یک واکنش زنجیره ای را ایجاد نمود که باعث آزادسازی مقدار قابل ملاحظه ای انرژی گردد. همجوشی یا گداخت هسته ای را می توان فرآیند عکس شکافت هسته ای قلمداد کرد که در آن هسته اتمهای سبک تولید اتم های سنگین تر می کنند. گداخت هسته ای در مواردی که جرم کل هسته های محصول از جرم کل مواد واکنش زا کمتر باشد منجر به آزادسازی انرژی می شود. آنچه درستاره ها رخ می دهد و باعث تولید انرژی می گردد بارزترین نمونه گداخت هسته ای است.

راکتورهای هسته ای

راکتورهای هسته ای وسیله ای است که در آن فرآیند شکافت هسته ای به صورت کنترل شده انجام می گیرد. در راکتورهای هسته ای که برای نیروگاههای اتمی طراحی می شوند (راکتورهای قدرت) اتمهای اورانیوم یا پلوتونیوم توسط نوترونها شکافته شده و گرمای ناشی از شکافت هسته ای به سیالی به نام خنک کننده که اطراف میله های سوخت جریان دارد انتقال یافته و از آنجا به طور مستقیم یا غیرمستقیم به تولید بخار منجر می گردد بخار حاصله برای چرخاندن توربینهای مولد برق به کارگرفته می شود. این روند همان فرآیندی است که در نیروگاههای اتمی به وقوع پیوسته و منجر به تولید انرژی می گردد.

 هسته راکتور از چهار عامل اصلی زیر تشکیل شده است:

1. سوخت: سوخت اتمی متشکل از مواد شکافت پذیر نظیر اورانیم و به شکل قرص در میله های سوخت می باشد. این میله های سوختی برای تشکیل اجتماعات سوختی به هم متصل می شوند.
2. میله های کنترل: میله های کنترل شامل موادی هستند که سرعت واکنش هسته ای را تنظیم می کنند اگر آنها از هسته به بیرون کشیده شوند، سرعت واکنش افزایش می یابد و اگر داخل شوند سرعت واکنش کاهش می یابد.
3. خنک کننده: یک خنک کننده که عمدتاً آب می باشد، به داخل راکتور پمپ می شود تا گرمای تولید شده توسط شکافت را از بین ببرد.
4. کند کننده: کند کننده ها موادی هستند که باعث کاهش انرژی یا سرعت نوترونهای بوجود آمده در طی فرآیند شکافت هسته می شوند.

راکتورهای اتمی را معمولاً برحسب خنک کننده، کند کننده، نوع و درجه غنای سوخت در آن طبقه بندی می کنند. معروفترین راکتو رهای اتمی، راکتورهایی هستند که از آب سبک به عنوان خنک کننده و کند کننده و اورانیوم غنی شده (2 تا 4 درصد اورانیوم 235) به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها عموماً تحت عنوان راکتورهای آب سبک (LWR) شناخته می شوند. راکتورهای WWER, PWR, BWR از این دسته اند. نوع دیگر، راکتورهایی هستند که از گاز به عنوان خنک کننده، گرافیت به عنوان کند کننده و اورانیوم طبیعی یا کم غنی شده به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها به گاز- گرافیت معروفند. راکتورهای HTGR, GCR, AGR از این نوع می باشند. راکتور PHWR راکتوری است که از آب سنگین به عنوان کند کننده و خنک کننده و از اورانیوم طبیعی به عنوان سوخت استفاده می کند. نوع کانادایی این راکتور به CANDU موسوم بوده و از کارایی خوبی برخوردار می باشد. مابقی راکتورها مثل FBR (راکتوری که از مخلوط اورانیوم و پلوتونیوم به عنوان سوخت و سدیم مایع به عنوان خنک کننده استفاده کرده و فاقد کند کننده      می باشد) و LWGR (راکتوری که از آب سبک به عنوان خنک کننده و از گرافیت به عنوان کند کننده استفاده می کند) از فراوانی کمتری برخوردار می باشند. در حال حاضر، راکتورهای PWR و پس از آن به ترتیب PHWR, BWR. WWER فراوانترین راکتورهای قدرت در حال کار جهان می باشند.

به لحاظ تاریخی اولین راکتور اتمی در امریکا بوسیله شرکت ” وستینگهاوس” و به منظور استفاده در زیردریائیها ساخته شد. ساخت این راکتور پایه اصلی و استخوان بندی تکنولوژی فعلی نیروگاههای اتمی PWR را تشکیل داد. سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت راکتورهایی از نوع BWR گردید. اما اولین راکتوری که اختصاصاً جهت تولید برق طراحی شد، توسط شوروی و در ژوئن 1954 در “آبنینسک” نزدیک مسکو احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت. تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی در سال 1956 در انگلستان آغاز گردید. تا سال 1965 روند ساخت نیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود اما طی دو دهه 1966 تا 1985 جهش زیادی در ساخت نیروگاههای اتمی بوجود آمده است. این جهش طی سالهای 1972 تا 1976 که بطور متوسط هر سال 30 نیروگاه شروع به ساخت می کردند بسیار زیاد و قابل  توجه است. یک دلیل آن شوک نفتی اوایل دهه 1970 می باشد که کشورهای مختلف را بر آن داشت تا جهت تأمین انرژی مورد نیاز خود بطور زاید الوصفی به انرژی هسته ای روی آورند.

پس از دوره جهش فوق یعنی از سال 1986 تا کنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافته بطوریکه بطور متوسط سالیانه 4 راکتور اتمی شروع به ساخت می شوند.

کشورهای مختلف در تولید برق هسته ای روند گوناگونی داشته اند. به عنوان مثال کشور انگلستان که تا سال 1965 پیشرو در ساخت نیروگاه اتمی بود، پس از آن تاریخ، ساخت نیروگاه اتمی در این کشور کاهش یافت، اما برعکس در امریکا به اوج خود رسید. کشور امریکا که تا اواخر دهه 1960 تنها 17 نیروگاه اتمی داشت در طول    دهه های 1970 و 1980 بیش از 90 نیروگاه اتمی دیگر ساخت. انی مسئله نشان دهنده افزایش شدید تقاضای انرژی در امریکاست. هزینه تولید برق هسته ای در مقایسه با تولید برق از منابع دیگر انرژی در امریکا کاملاً قابل رقابت می باشد. هم اکنون فرانسه با داشتن سهم 80 درصدی برق هسته ای از کل تولید برق خود در صدر کشورهای جهان قرار دارد. پس از آن به ترتیب لیتوانی، بلژیک، بلغارستان و اسلواکی و سوئد می باشند. امریکا نیز حدود 20 درصد از تولید برق خود را به برق هسته ای اختصاص داده است.

گرچه ساخت نیروگاههای هسته ای و تولید برق هسته ای در جهان از رشد انفجاری اواخر دهه 1960 تا اواسط 1980 برخوردار نیست اما کشورهای مختلف همچنان درصدد تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی هسته ای می باشند. طبق پیش بینی های به عمل آمده روند استفاده از برق هسته ای تا دهه های آینده همچنان روند صعودی خواهد داشت. در این زمینه، منطقه آسیا و اروپای شرقی به ترتیب مناطق اصلی جهان در ساخت نیروگاه هسته ای خواهند بود. در این راستا، ژاپن با ساخت نیروگاههای اتمی با ظرفیت بیش از 25000 مگاوات درصدر کشورها قرار دارد. پس از آن چین، کره جنوبی، قزاقستان، رومانی، هند و روسیه جای دارند. استفاده از انرژی هسته ای در کشورهای کانادا، آرژانتین فرانسه، آلمان، آفریقای جنوبی، سوئیس و امریکا تقریباً روند ثابتی را طی دو دهه آینده طی خواهد کرد.

بدیهی است مسئله انرژی، عامل اساسی رویکرد دولتها به ساخت و توسعه، نیروگاههای اتمی است. اما عوامل دیگری نیز در این زمینه تأثیر داشته اند. به طور کلی با دقت نظر در روند توسعه نیروگاههای هسته ای در کشورهای مختلف می توان گفت که توسعه و یا عدم توسعه این نیروگاهها وابسته به چهار عامل مهم و اساسی بوده است.

1. انرژی
2. محیط زیست
3. دستیابی به تکنولوژی هسته ای
4. مسائل سیاسی

همواره توسعه اقتصادی و صنعتی یک کشور همراه با افزایش مصرف انرژی بوده است. در حال حاضر مهمترین حامل انرژی سوختهای فسیلی می باشند.

گرچه روند توسعه و مصرف انواع حاملهای انرژی سخن دیگری است که در این مختصر نمی گنجد، اما همین مقدار کافی است که اتمام پذیری سوختهای فسیلی را در چند دهه آینده مدنظر قرار دهیم. نیاز به انرژی که شرایط ابتدایی برای توسعه همه جانبه صنعتی پس از جنگ جهانی دوم  در غرب به ویژه در آمریکا بود از عوامل مهم ساخت و ساز نیروگاههای اتمی خصوصاً از اواخر دهه 1960 به بعد می باشد. افزایش قیمت نفت در اوایل دهه 1970 موجب افزایش بی حد سفارش ساخت نیروگاههای اتمی در غرب گردید و پس از آن به علل مختلف از جمله کاهش قیمت نفت و بهینه سازی و کاهش مصرف انرژی در تمام سطوح مختلف، روند ساخت نیروگاههای اتمی در کشورهای جهان به ویژه کشورهای صنعتی کاهش یافت. البته هم اکنون نشانه هایی از افزایش ساخت نیروگاههای اتمی در کشورهای صنعتی دیده می شود.

در ابتدای ساخت و ساز نیروگاههای اتمی مشکلات زیست محیطی تأثیری در روند توسعه نیروگاههای اتمی نداشتند. اما با حوادثی که در گوشه و کنار جهان در انواع نیروگاههای اتمی پدیدار گشت و تحقیقات مختلفی که در زمینه تأثیر پرتوها و ایزوتوپهای ناشی از فرآیند ها و پسمانهای هسته ای در جهان در انواع ینروگاههای اتمی پدیدار گشت و تحقیقات مختلفی که در زمینه تأثیر پرتوها و ایزوتوپهای ناشی از فرآیند هاو پسمانهای هسته ای در انسان و گونه های جاندار دیگر به عمل آمد، به تدریج روند مخالفت با ساخت نیروگاههای هسته ای اوج گرفت. عدم اتصال به شبکه نیروگاه اتریش نمونه ای از اینگونه مخالفتهاست. در واقع پس از اتمام ساخت نیروگاه اتمی در اتریش و قبل از راه اندازی آن، به سبب مخالفت برخی گروههای طرفدار محیط زیست، مقرر گردید که راه اندازی این نیروگاه منوط به رأی اکثریت مردم باشد که متعاقب آن با نظر مخالف اکثریت، این نیروگاه علیرغم اتمام ساخت آن به شبکه متصل نگردید. البته با پیشرفت تکنولوژی، ایمن سازی نیروگاههای اتمی افزایش یافته به نحوی که هم اکنون برق هسته ای از جمله پاک ترین منابع انرژی به حساب می آید.

برای برخی از ملل جهان هدف از ساخت نیروگاه هسته ای، علاوه بر اخذ انرژی، دستیابی به تکنولوژی هسته ای و فن آوری تجهیزات و علوم دیگر بوده است. در حقیقت آنها به جهت کسب این تکنولوژی جدید و کاربرد آن در صنایع، کشاورزی و پزشکی شروع به فعالیت کردند. در دهه 1980، آمریکا و اروپا شاهد رکود ساخت نیروگاههای هسته ای بود، اما در مقابل در کشورهای در حال توسعه شاهد رشد صنعت هسته ای می باشیم.در این زمینه می توان به طور خاص از کره جنوبی و هند یاد کرد. اما یکی از معضلات بوجود آمده پس از جنگ جهانی دوم مسئله انتقال تکنولوژی است که متأسفانه هنوز هم راه حل مناسبی برای آن پیدا نشده است. انتقال تکنولوژی هسته ای علاوه بر مشکلاتی که به طور کلی برای انتقال تکنولوژی به طور عام مطرح است، به علت ابعاد نظامی و سیاسی آن با مشکلات وسیعی به ویژه برای کشورهای در حال توسعه روبه رو می باشد. بی تردید تسلیحات هسته ای تأثیر شگرفی در سیاستهای جهانی و حتی تغییر جغرافیای سیاسی جهان داشته است و همواره تحقیقات و توسعه آنها در کشورهای پیشرفته بعد از جنگ جهانی دوم مقدم بر تحقیقات دیگر بوده و همین امر تکنولوژی هسته ای را به یک تکنولوژی استراتژیک و تأثیر گذار بر روابط جهانی تبدیل نموده است. استراتژیک بودن تکنولوژی هسته ای باعث شده که حتی کشورهایی که به دنبال استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای بوده و از لحاظ سیاسی داعیه استقلال داشته اند علیرغم قوانین موجود و مورد اتفاق بین المللی در معرض محدودیتهای زیادی واقع شوند.

در حال حاضر تخمینهای مختلفی در زمینه توسعه نیروگاههای هسته ای در قرن 21 زده شده است. برخی بررسیها، تعداد نیروگاههای اتمی در حال کار در پنج دهه آینده را حتی تا 5 برابر تعداد کنونی تخمین زده اند، در برخی 5/2 برابر و در برخی دیگر کمتر از این موارد بیان نموده اند. آنچه مسلم است این است که عوامل بسیاری در توسعه نیروگاه اتمی در آینده نقش دارند.

ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی برق هسته ای

امروزه کشورهای بسیاری بویژه کشورهای اروپایی سهم قابل توجهی از برق مورد نیاز خود را از انرژی هسته ای تأمین می نمایند. بطوریکه آمار نشان می دهد از مجموع نیروگاههای هسته ای نصب شده جهت تأمین برق در جهان به ترتیب 35 درصد به اروپای غربی، 33 درصد به امریکای شمالی، 5/16 درصد به خاور دور، 13 درصد به اروپای شرقی و نهایتاً فقط 74% به آسیای میانه اختصاص دارد. بدون شک در توجیه ضرورت ایجاد تنوع در سیستم عرضه انرژی کشورهای مذکور، انرژی هسته ای به عنوان یک گزینه مطمئن اقتصادی مطرح است. بنابراین ابعاد اقتصادی جایگزینی نیروگاههای هسته ای با توجه به تحلیل هزینه تولید (قیمت تمام شده ) برق در سیستمهای مختلف نیرو قابل تأمل و بررسی است. از اینرو در اغلب کشورها، نیروگاههای هسته ای با عملکرد مناسب اقتصادی خود با نیروگاههای سوخت فسیلی قابل رقابت می باشند. دیدگاههای اقتصادی در مورد آینده انرژی هسته ای حاکی از آن است که براساس تحلیل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژی در جهان، توجه به توسعه تکنولوژیهای موجود و حقایقی نظیر روند کاهش منابع فسیلی در دهه های آینده، مزیتهای زیست محیطی انرژی اتمی و همچنین استناد به آمار عملکرد اقتصادی و ضریب بالای ایمنی نیروگاههای هسته ای، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته ای نسبت به سایر گزینه های سوخت و پیشرفتهای حاصله در زمینه نیروگاههای زاینده و مهار انرژی گداخت هسته ای در طول نیم قرن آینده، بدون تردید انرژی هسته ای یکی از حاملهای قابل دسترس و مطمئن انرژی جهان در هزاره سوم میلادی بشمار می رود. با توجه به شرایط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادی هزینه های فرصتی فروش نفت وگاز را با قیمتهای متعارف بین المللی در محاسبات هزینه تولید (قیمت تمام شده) برای هر کیلو وات برق تولیدی منظور نمائیم و همچنین تورم و افزایش احتمالی قیمتهای این حاملها (بویژه طی مدت اخیر) را براساس روند تدریجی به اتمام رسیدن منابع ذخایر نفت و گاز جهانی مدنظر قرار دهیم. یقیناً در بین گزینه های انرژی موجود استفاده از حامل انرژی هسته ای نزدیکترین فاصله ممکن را با قیمت تمام شده برق در نیروگاههای فسیلی خواهد داشت.

از طرف دیگر افزایش روند روزافزون مصرف سوختهای فسیلی طی دو دهه اخیر و ایجاد انواع آلاینده های خطرناک و سمی و انتشار آن در محیط زیست انسان، نگرانیهای جدی و مهمی برای بشر در حال و آینده به دنبال دارد. بدیهی است که این روند به دلیل اثرات مخرب و مرگبار آن در آینده تداوم چندانی نخواهد داشت. از اینرو به جهت افزایش خطرات و نگرانیهای تدریجی در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از کاربرد فرآیند انرژیهای فسیلی، واضح است که از کاربرد انرژی هسته ای به عنوان یکی از رهیافتهای زیست محیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیط زیست یاد می شود. همچنانکه آمار نشان می دهد، در حال حاضر نیروگاههای هسته ای جهان با ظرفیت نصب شده فعلی توانسته اند سالانه از انتشار 8 درصد گازهای دی اکسید کربن در فضا جلوگیری کنند که در این راستا تقریباً مشابه نقش نیروگاههای آبی عمل کرده اند. چنانچه ظرفیتهای در دست بهره برداری فعلی تولید برق نیروگاههای هسته ای، از طریق نیروگاههای با خوراک ذغال سنگ تأمین می شد، سالانه بالغ بر 1800 میلیون تن دی اکسید کربن، چندین میلیون تن گازهای خطرناک دی اکسید گوگرد و نیتروژن، حدود 70 میلیون تن خاکستر و معادل 90 هزار تن فلزات سنگین در فضا و محیط زیست انسان منتشر می شد که مضرات آن غیرقابل انکار است. لذا در صورت رفع موانع و مسایل سیاسی مربوط به گسترش انرژی هسته ای در جهان بویژه در کشورهای در حال توسعه و جهان سوم، انرژی در دهه های آینده نقش مهمی در کاهش آلودگی و انتشار گاز های گلخانه ای ایفا خواهد نمود.

در حالیکه آلودگیهای ناشی از نیروگاههای فسیلی سبب وقوع حوادث و مشکلات بسیار زیاد بر محیط زیست و انسانها می شود. سوخت هسته ای گازهای سمی و مضر تولید نمی کند و مشکل زباله های اتمی نیز تا حد قابل قبولی رفع شده است، چرا که در مورد مسایل پسمانداری با توجه به کم بودن حجم زباله های هسته ای و پیشرفتهای علوم هسته ای بدست آمده در این زمینه در دفن نهایی این زباله ها در صخره های عمیق زیرزمینی با توجه به حفاظت زباله های هسته ای و پیشرفتهای علوم هسته ای بدست آمده در این زمینه در دفن نهایی این زباله ها در صخره های عمیق زیرزمینی با توجه به حفاظت و استتار ایمنی کامل، مشکلات موجود تا حدود زیادی از نظر فنی حل شده است و طبیعتاً در مورد کشور ما نیز تا زمان لازم برالی دفع نهایی پسمانهای هسته ای، مسائل احتمالی باقیمانده از نظر تکنولوژیکی کاملاً مرتفع خواهد شد.

از سوی دیگر به نظر می رسد که بیشترین اعتراضات و مخالفتها در زمینه استفاده از انرژی اتمی بخاطر وقوع حوادث و انفجارات در برخی از نیروگاههای هسته ای نظیر حادثه اخیر در نیروگاه چرنوبیل می باشد، این در حالی است که براساس مطالعات بعمل آمده احتمال وقوع حوادثی که منجر به مرگ عده ای زیاد بشود نظیر تصادفات هوایی، شکسته شدن سدها، انفجارات زلزله، طوفان، سقوط سنگهای آسمانی و غیره، بسیار بیشتر از وقایعی است که نیروگاههای اتمی می توانند باعث گردند. همچنین در مورد مزایای نیروگاههای هسته ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی صرفنظر از مسایل اقتصادی علاوه بر اندک بودن زباله های آن می توان به تمیز تر بودن نیروگاههای هسته ای و عدم آلایندگی محیط زیست به آلاینده های خطرناکی نظیر CO2 ، NO2 و SO2 پیشرفت تکنولوژی و استفاده هرچه بیشتر از این علم جدید، افزایش کارایی و کاربرد تکنولوژی در سایر زمینه های صلح آمیز در کنار نیروگاههای هسته ای اشاره نمود.

به هرحال باید اذعان نمود که نیروگاههای فسیلی و هسته ای هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند و ایجاد هر یک متناسب با مقتضیات زمانی و مکانی هر کشور خواهد بود و انتخاب نهایی و تصمیم گیری در این زمینه می بایست با توجه به فاکتورهایی از قبیل عوامل تکنولوژیکی، ارزشی، اقتصادی و زیست محیطی تواماً اتخاذ گردد. قدر مسلم ایجاد تنوع در سیستم عرضه و تأمین انرژی از استراتژیهای بسیار مهم در زمینه توسعه سیستم پایدار انرژی در هر کشور محسوب می شود.