آیا با توسعه انرژی هسته‌ای می‌توان مشکل آب هفت استان را حل کرد؟

محمدحسن دهقانی مسئول پیشین بسیج دانشجویی دانشگاه خلیج فارس بوشهر که دبیر قرارگاه شهید احمدی روشن سازمان بسیج دانشجویی در تهران بزرگ است روز ۱۵ آذر ۱۴۰۰ برای توضیحاتی پیرامون فعالیت‌های بسیج دانشجویی، به مناسبت ۱۶ آذر، در برنامه جهان‌آرا که از شبکه افق وابسته به سازمان هنری رسانه‌ای اوج (سپاه) از تلویزیون ایران پخش می‌شود، حضور پیدا کرد. او در بخشی از این برنامه گفت (از دقیقه ۱:۱۵:۰۰ به بعد): «بسیج دانشجویی دانشگاه تهران در دانشکده فیزیک در نمایشگاه تخصصی دستاوردهای هسته‌ای در حوزه SMRها (راکتورهای کوچک ماژولار) پژوهش‌هایی انجام داده. کارویژه اصلی آنها تامین آب [آب‌شیرین‌کن] است و با داشتن ۱۰ تا از این راکتورها می‌توانیم آب هفت استان خراسان جنوبی، سیستان و بلوچستان، هرمزگان، بوشهر، یزد، کرمان و خوزستان که تنش آبی جدی دارند را تامین کنیم. این راکتورها در طول مدت ۵ تا ۱۰ سال در سواحل مکران نصب می‌شود و می‌تواند آب مورد نیاز کشور برای مدت ۸۰ سال را تامین کند. تفاوت این راکتورها با راکتور بوشهر این است که بوشهر در طول یک سال ۸۰ تن اورانیوم می‌خواهد اینها ۸ تن می‌خواهند و طول عمر بوشهر ۶۰ سال و این راکتورها ۸۰ سال است. سرمایه‌گذاری اولیه بوشهر ۵ میلیارد دلار در طول ۸ تا ۱۰ سال برای ۱/۳ تا ۱/۸ میلیارد دلار برای هر ماژول است با ۱۰ ماژول حدود ۷/۲ میلیارد دلار تمام می‌شود.»

صحبت‌های دهقانی به دو حوزه متفاوت برمی‌گردد:

1. تحقیق بسیج دانشجویی در مورد تفاوت کیفیت راکتورهای کوچک ماژولار با راکتورهای معمولی هسته‌ای
2. تامین آب لازم برای ۷ استان کشور که تنش آبی دارند با استفاده از آب‌شیرین‌کن، با برقی معادل خروجی ۱۰ راکتور کوچک ماژولار هسته‌ای SMR

در اینجا ما هر دو ادعا را جداگانه بررسی می‌کنیم و در نهایت برای اینکه این ایده را ارزیابی کنیم، قیمت آبی که از این طریق به‌دست می‌‌آید را به‌عنوان مهم‌ترین شاخص، به‌صورت اولیه تخمین می‌زنیم تا با مقایسه با وضع موجود ببینیم این ایده چقدر عملی است.

دهقانی در ابتدای صحبت‌هایش می‌گوید که تحصیلاتش لیسانس فیزیک هسته‌ای و کارشناسی ارشد مهندسی هسته‌ای از دانشگاه خلیج فارس بوشهر است. او همچنین مدعی شد که در سال‌های گذشته (دوران دانشجوییش) زمانی که بحران آب در استان بوشهر به‌وجود آمده‌بود، بسیج دانشجویی این دانشگاه در کمتر از ۳ روز سند جامعی تدوین کرد و به نماینده ولی فقیه در استان و استاندار وقت منتقل کرد که در اختیار شورای عالی امنیت ملی رسید که باعث شد در کمتر از ۳ روز مشکل آب استان بوشهر را حل کردند (این ادعای عجیبی است که فعلا قابل راستی‌آزمایی نیست).

راکتورهای کوچک ماژولار چه هستند و به‌چه درد می‌خورند؟

راکتورهای پیشرفته کوچک ماژولار (SMR) یکی از روش‌های مهم در فناوری هسته‌ای صلح‌آمیز در دنیا است. راکتورهای کوچک ماژولار از نظر فناوری و قابلیت و کاربرد، گستره وسیعی دارند. این راکتورها می‌توانند برای تولید برق، تولید گرما، آب‌شیرین‌کن، تامین انرژی کشتی‌های عظیم باری یا سایر مصارف صنعتی استفاده شوند. در تصویر زیر، استاندارد آژانس بین‌المللی انرژی اتمی در نامگذاری انواع راکتورها را می‌بینید:

آژانس بین‌المللی انرژی اتمی، در پروژه تحقیقاتی «سیستم اطلاعات راکتور پیشرفته» جزئیات انواع فناوری‌های راکتورهای کوچک پیشرفته را بررسی کرده و در این لینک اطلاعات آخرین دستاوردهای این فناوری را منتشر می‌کند. ارائه‌ای که توسط یکی از پژوهشگران دانشگاه پرینستون برای شورای رگولاتوری هسته‌ای ایالات متحده انجام شده، به‌خوبی آینده این منابع انرژی را روشن کرده و بسیاری از فواید آن را وزارت انرژی ایالات متحده در این لینک فهرست کرده‌است که با صحبت‌های محمدحسن دهقانی هم‌خوانی دارد. پس از حادثه اتمی فوکوشیما دایچی در پی سونامی ژاپن، تمایل به ساخت این راکتورها در دنیا افزایش یافته‌است.

مطابق اطلاعات پروژه ARIS در آژانس بین‌المللی انرژی اتمی، در دنیا کار بر روی ۷۸ پروژه راکتورهای کوچک ماژولار انجام شده یا درحال انجام است. از این بین ۲۲ پروژه آزمایشگاهی و تحقیقاتی بوده و ۵۶ مورد هم کاربرد صنعتی و تجاری دارند. از این بین ۶ راکتور عملیاتی شده، یک راکتور در آستانه عملیاتی‌شدن است، عملیات ساخت ۷ راکتور دیگر درحال انجام است، ۶۲ راکتور در مراحلی از طراحی مفهومی، طراحی جزئی یا کسب مجوز هستند و ۲ پروژه هم لغو شده‌است. آمریکا با ۱۷ راکتور، روسیه با ۱۳ راکتور و ژاپن با ۱۱ راکتور بیشترین تعداد برنامه‌های توسعه راکتورهای پیشرفته کوچک ماژولار را دارند. بعد از آنها کره جنوبی ( ۷ راکتور)، فرانسه (۶ راکتور) و چین (۵ راکتور) قرار دارند. تنها کشور مهم توسعه‌یافته دنیا که به‌هیچ وجه تمایلی برای راه‌اندازی راکتورهای کوچک ماژولار ندارد، آلمان است. دولت آلمان به‌خصوص بعد از حادثه فوکوشیما، به‌دنبال حذف برق هسته‌ای از سبد انرژی این کشور بود و مطابق برنامه «پایان هسته‌ای تا سال ۲۰۲۲» ۱۹راکتور تا سال گذشته جمع شدند و ۶ راکتور باقی مانده تا پایان ۲۰۲۲ تعطیل خواهند شد. 

خروجی نهایی برق این راکتورها از ۵ مگاوات تا ۵۰۰ مگاوات گزارش شده‌است. سوخت این راکتورها عموما اورانیوم غنی‌شده زیر ۵درصد است. اما مدل‌های روسی با اورانیوم ۲۰درصد غنی‌شده و کانادایی بدون غنی‌سازی و همین‌طور فناوری‌های غیر از اورانیوم هم در فهرست بالا دیده می‌شود که بیشتر موارد تحقیقاتی هستند. آژانس بین‌المللی انرژی اتمی، نقشه راه توسعه و پیاده‌سازی و جزییات دقیق فنی این راکتورها را منتشر کرده و در اختیار همه قرار داده‌است.

بنابراین پیش از اینکه بسیج دانشجویی دانشکده فیزیک دانشگاه تهران این موضوع را بررسی کند، این موضوع در آژانس در اختیار همگان از جمله نماینده سازمان انرژی اتمی ایران هم قرار گرفته و همان‌طور که در دو سند آخر (نقشه راه و جزییات فنی) مشاهده می‌شود، نام ایران به‌عنوان عضو آژانس که باید در جریان این تحقیقات باشد، قرار داده شده‌است.

تقریبا حدود ۸ سال است که ایده راکتورهای کوچک ماژولار از طریق پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای سازمان انرژی اتمی ایران در حال پیگیری و مطالعه است و حتی بعد از برجام گفت‌وگوهایی با طرف‌های مجار، کره‌ای و چینی (مدل ACP100 با ۱۲۵مگاوات توان خروجی که مشخصات آن در بالا آمده) برای پیاده‌سازی این ایده انجام شده‌بود. اصولا از همان زمان «استراتژی هسته‌ای ایران» توسعه راکتورهای کوچک ماژولار بوده و علی‌اکبر صالحی در سال ۲۰۱۶ آن را اعلام کرده‌بود.

متاسفانه متن تحقیق بسیج دانشجویی دانشکده فیزیک دانشگاه تهران در دسترس نیست که اعداد و ارقام آن را راستی آزمایی کنیم. اما تصویر بالا راکتور ACP100 چین را نشان می‌دهد که صالحی به‌دنبال استقرار نمونه‌ای از آن در ایران بود. عمر مفید آن ۶۰ سال ذکر شده که شبیه فاز ۲ نیروگاه بوشهر است. ۱۰ برابر توان خروجی آن برابر ۱۲۵۰ مگاوات می‌شود. در مقایسه، خروجی فاز ۱ نیروگاه بوشهر که عملیاتی شده‌است، ۹۱۵ مگاوات است. سایر اعدادی که آقای دهقانی در مورد قیمت تمام شده راکتورهای کوچک ماژولار و قیمت نیروگاه هسته‌ای معمولی ذکر می‌کند هم مغشوش است. هم قیمت و هزینه‌های مستقیم نیروگاه بوشهر، هم یک نیروگاه هسته‌ای معمولی دقیق نیست هم ۱۰ ضربدر ۱/۳ میلیارد دلار می‌شود ۱۳ میلیارد دلار، نه ۷/۲ میلیارد دلار. بنابراین خروجی سرمایه‌گذاری برای راه‌اندازی ۱۰ راکتور کوچک ماژولار هسته‌ای (۱۲۵۰ مگاوات) تقریبا ۴۰ درصد گرانتر از یک نیروگاه ۱۱۰۰ مگاواتی هسته‌ای سنتی می‌شود.

آیا خروجی ۱۰ راکتور SMR مشکل آب هفت استان را حل می‌کند؟

در اینجا خروجی راکتورهای ACP100 که سازمان انرژی اتمی به دنبال آن بود یعنی ۱۲۵ مگاوات را در نظر نمی‌گیریم و فرض می‌کنیم منظور دهقانی، قوی‌ترین نوع راکتور کوچک ماژولار معادل ۴۰۰ تا ۵۰۰ مگاوات بوده‌است. بنابراین این سوال را دوباره به این ترتیب می‌توان مطرح کرد: آیا با ۵۰۰۰ مگاوات برق می‌توان با استفاده از دستگاه‌های آب‌شیرین‌کن، مشکل آب هفت استان پرتنش آبی کشور را حل کرد؟

بزرگ‌ترین کارخانه آب‌شیرین‌کن دنیا، در مجتمع صنعتی راس الخیر در شهر الجبیل عربستان سعودی در ساحل غربی خلیج فارس قرار دارد. این کارخانه در کنار یک نیروگاه برق در فروردین ۱۳۹۳ افتتاح شد و با گسترش آن در دی‌ماه ۱۳۹۵ تبدیل به بزرگ‌ترین آب‌شیرین‌کن جهان شد. تولید برق این نیروگاه ۲۴۰۰ مگاوات و مقدار آب شیرین تولیدی آن ۱میلیون متر مکعب (۱٫۰۳۶٫۰۰۰) در روز است. اما انرژی این نیروگاه تماما صرف تولید آب نمی‌شود و مصارف دیگری هم دارد.

مطابق پژوهش‌های انجام شده انرژی لازم برای شیرین‌سازی هر مترمکعب آب، حدود ۴ تا ۶ کیلووات‌ساعت است. ما این مقدار را ۵ کیلووات‌ساعت در نظر می‌گیریم. به‌این ترتیب اگر ۱۰ نیروگاه SMR با توان در مجموع ۵۰۰۰ مگاوات، ۲۴ ساعت شبانه روز در حال تولید انرژی برای این منظور باشند، مقدار انرژی تولیدی در هر شبانه‌روز معادل ۱۲۰ هزار مگاوات‌ساعت می‌شود. با این مقدار انرژی می‌توان ۲۴ میلیون متر مکعب آب در شبانه روز تولید کرد. این میزان ۲۴ برابر کارخانه آب شیرین‌کن راس الخیر در الجبیل است که بزرگترین تاسیسات آب شیرین‌کن در دنیا است.

هزینه راه‌اندازی این آب‌شیرین‌کن ۷/۲ میلیارد دلار تخمین زده می‌شود (برای دلار سال ۲۰۱۵). اما از سال معیار هم می‌گذریم و باز فرض می‌کنیم این هزینه، امسال هم همین قیمت باشد. بنابراین برای تولید آب‌شیرین‌کن‌هایی که از تمام توان نیروگاه‌های SMR که آقای دهقانی فرض کرده‌اند بتواند استفاده کند، باید ۱۷۲/۸ میلیارد دلار سرمایه‌گذاری کرد. این رقم نجومی (چندین برابر درآمد نفتی ایران در یک سال) چیزی است که در محاسبات آقای دهقانی دیده نشده‌است.

۲۴ میلیون متر مکعب آب در روز چقدر از مصرفِ هفت استان پرتنش آبی است؟

مطابق سالنامه آماری کشور برای سال ۱۳۹۸، مقدار برداشت آب مصرفی برای هفت استان خراسان جنوبی، سیستان و بلوچستان، هرمزگان، بوشهر، یزد، کرمان و خوزستان که از دو منبع آب‌های زیرزمینی (جدول ۲-۹ صفحه ۳۴۸) و سدهای مخزنی (جدول ۳-۹ صفحه ۳۴۹) تامین می‌شود را در اینجا می‌بینید. (توجه کنید که بعضی از استان‌ها مانند یزد، از منابع دیگر استان‌ها استفاده می‌کنند که آن را در اینجا حساب نکرده‌ایم.)

!function(e,i,n,s){var t="InfogramEmbeds",d=e.getElementsByTagName("script")[0];if(window[t]&&window[t].initialized)window[t].process&&window[t].process();else if(!e.getElementById(n)){var o=e.createElement("script");o.async=1,o.id=n,o.src="https://e.infogram.com/js/dist/embed-loader-min.js",d.parentNode.insertBefore(o,d)}}(document,0,"infogram-async");

مطابق این جدول، مجموع آب تولیدی این ۷ استان در سال برابر ۵۳٫۰۲۴ میلیون مترمکعب می‌شود. اگر آن ۱۰ SMR تمام سال (۳۶۵ روز و ۲۴ ساعته) کار کنند تا انرژی لازم برای ۲۴ کارخانه به اندازه بزرگ‌ترین آب‌شیرین‌کن جهان (راس الخیر) را تامین کنند این ۲۴ کارخانه در سال ۸٫۷۶۰ میلیون متر مکعب آب تولید می‌کنند. این مقدار ۱۶ درصد آب تولیدی این هفت استان روی هم است. توجه کنید که در محاسبات بالا ما فرض کردیم جمهوری اسلامی از پرتوان‌ترین نیروگاه‌های SMR دنیا با توان ۵۰۰ مگاوات استفاده کند. اگر محاسبات را بر مبنای نیروگاه‌های ACP100 چین که طبق استراتژی سازمان انرژی اتمی، علی اکبر صالحی به‌دنبال رایزنی برای واردات آنها به ایران بوده حساب کنیم، این مقدار تنها حدود ۳ درصد آب برداشت شده از منابع زیرزمینی و سدهای مخزنی این ۷ استان می‌شود.

لازم به ذکر است که وقتی مقدار برداشت آب از دو روش سطحی و زیرسطحی را استان به استان بررسی می کنیم، مقدار تولیدی آب هسته‌ای بسیار بیشتر از این مقادیر است. بخش زیادی از این ۵۳٫۰۲۴ میلیون مترمکعب در سال سهم منابع سطحی استان خوزستان است (۳۶/۹ میلیارد متر مکعب سطحی و ۲/۸ میلیارد متر مکعب زیرسطحی). اگر آقای دهقانی استان خوزستان را از معادلات حذف کرده‌بود، کل این آب برای ۶ استان باقی‌مانده به ۱۳ میلیارد متر مکعب می‌رسید که در مقابل آن، ۸ میلیارد متر مکعب آب هسته‌ای عدد بسیار قابل توجهی می‌شود. اینجاست که بررسی قیمت این آب در این تحلیل بسیار مهم می‌شود.

قیمت این مقدار آب هسته‌ای برای هر مترمکعب چقدر می‌شود؟

همان‌طور که در بالا حساب کردیم، مطابق عدد ۱۰ SMR (با توان ۵۰۰ مگاوات)‌ که آقای دهقانی در برنامه جهان‌آرا گفت، برای تولید ۸٫۷۶۰ میلیون متر مکعب در سال به ۱۳میلیارد دلار سرمایه‌گذاری برای ۱۰ راکتور و ۱۷۲/۸ میلیارد دلار برای ۲۴ آب‌شیرین‌کن احتیاج داریم که در مجموع برابر ۱۸۵/۸ میلیارد دلار می‌شود.

قیمت اورانیوم غنی‌شده حدود ۵درصد برای SMRها در بازارهای جهانی در سال ۲۰۲۰ حدود ۳۰ دلار در پوند است که برای هر تن این مقدار می‌شود ۶۶٫۱۳۵ دلار. اگر طبق گفته آقای دهقانی هر کدام از این راکتورها ۸ تن در سال مصرف اورانیوم داشته‌باشند، هزینه مصرف کل اورانیوم این ۱۰ راکتور برای ۸۰ سال بیش از ۴۲۳ میلیون دلار به قیمت ۲۰۲۰ می‌شود.

اگر این مجموعه عظیم، ۸۰ سال (۳۶۵ روز و ۲۴ ساعته) کار کند، مقدار آب تولیدی آن کمی بیش از ۷۰۰ میلیارد متر مکعب می‌شود. به‌این ترتیب هزینه «اسمی» تولید این مقدار آب حدود ۲۶ سنت می‌شود که با دلار ۳۱هزار تومان معادل حدود ۸۰۰۰ تومان برای هر متر مکعب به قیمت امروز می‌شود.

این درحالیست که قیمت آب شرب تهران برای هر متر مکعب ۷۰۰ تومان و برای متوسط شهرهای ایران هر متر مکعب ۴۶۰ تومان است. یعنی اگر این آب تنها برای شرب مصرف شود، قیمت آن ۱۷ برابر مبلغ فعلی می‌شود. با احتساب یارانه‌های دولتی اگر مبلغ ۲۵۰۰‌تومان برای هر متر مکعب را هم در نظر بگیریم این مبلغ بیش از ۳ برابر قیمت تمام‌شده آب از منابع سطحی و زیرسطحی برای دولت است. قیمت آب بهای کشاورزی از این اعداد بسیار کمتر هم است.

این محاسبات نشان می‌دهد اگر فرض کنیم دولت یک شبه یارانه آب را قطع کند و همان قیمت ۲۵۰۰ تومان (هزینه برداشت آب از منابع سطحی و زیرسطحی) را با کشاورزان حساب کند، صرف نظر از خسارت‌های اجتماعی و حجم نارضایتی که چنین طرحی به کشور می‌زند، خسارت دلاری آن معادل ۱۲۸ میلیارد دلار سال ۲۰۱۵ است. اگر درآمد صادرات نفت کشور را ۱۰ میلیارد دلار در سال درنظر بگیریم، این ایده به‌تنهایی به‌اندازه ۱۲ سال قطع کامل صادرات نفت در شرایط فعلی به اقتصاد ایران ضربه می‌زند. 

این نکته لازم به ذکر است که در همه این محاسبات، قیمت کارخانه آب‌شیرین‌کن، قیمت SMR به دلار اسمی سال ۲۰۱۵ و قیمت آب و اورانیوم ۵درصد غنی‌شده به قیمت اسمی سال ۱۳۹۹ محاسبه شده‌است. در اقتصاد کلان این نوع محاسبه ایراد دارد و باید مسایل مانند تورم، استهلاک و … هم اضافه شود. همچنین هزینه فرصت سرمایه‌گذاری‌های دیگر بررسی نشده‌اند. ضمن اینکه فرض کردیم این مجموعه برای ۸۰ سال (۳۶۵ روز و ۲۴ ساعت) مداوم کار کند. پس چندان دور از انتظار نیست که وارد کردن این محاسبات، این اعداد را یک مرتبه بزرگی (حدود ۱۰ برابر) افزایش دهد. فکت‌نامه صرفا در این مطلب کوتاه قصد داشته نشان دهد که چقدر این ایده عملی است و به‌دنبال استخراج قیمت دقیق آب هسته‌ای نبوده‌است.

جمع‌بندی

محمدحسن دهقانی مسئول پیشین بسیج دانشجویی دانشگاه خلیج فارس بوشهر که دبیر قرارگاه شهید احمدی روشن سازمان بسیج دانشجویی در تهران بزرگ است در برنامه جهان‌آرا گفت: «با داشتن ۱۰ راکتور کوچک ماژولار (SMR) می‌توانیم آب هفت استان خراسان جنوبی، سیستان و بلوچستان، هرمزگان، بوشهر، یزد، کرمان و خوزستان که تنش آبی جدی دارند را تامین کنیم.»

اگر ۱۰ SMR با توان ۵۰۰مگاوات داشته‌باشیم با احتساب انرژی ۵کیلووات‌ساعت برای هر مترمکعب آب می‌توانیم انرژی ۲۴ کارخانه مشابه تاسیسات راس‌الخیر عربستان (بزرگ‌ترین آب شیرین‌کن جهان) را تامین کنیم که هرکدام روزانه یک میلیون مترمکعب آب شیرین می‌دهند. قیمت کل این مجموعه بیش از ۱۸۶ میلیارد دلار خواهد شد. این میزان آب تامین شده، حدود ۱۶درصد آب سطحی و زیرسطحی فعلی این ۷ استان است. اگر از SMRهایی که صالحی، رئیس سابق سازمان انرژی اتمی به‌دنبال واردات آن بود (ACP100 چین) استفاده شود، این مقدار ۳ درصد خواهد شد.

با فرض اینکه این مجموعه عظیم ۸۰ سال بی‌وقفه کار کند، هزینه هر متر مکعب آب خروجی آن به قیمت اسمی دلار سال ۲۰۱۵ حدود ۸۰۰۰ تومان سال ۱۴۰۰ خواهد شد. در حالی که هزینه آب تمام شده برای دولت حدود ۲۵۰۰ تومان است و در گران‌ترین حالت (متوسط مشتریان آب شرب شهری در سال ۱۳۹۹) برای هر متر مکعب ۴۶۰ تومان اخذ می‌شود.

اگر فرض کنیم دولت یک شبه یارانه آب را قطع کند و همان قیمت ۲۵۰۰ تومان را با کشاورزان حساب کند، صرف نظر از خسارت‌های اجتماعی که چنین طرحی به کشور می‌زند، خسارت دلاری آن به اقتصاد ایران، معادل ۱۲ سال قطع کامل صادرات نفت در شرایط فعلی است.

اگر آقای دهقانی  استان خوزستان را از معادلات حذف کرده‌بود، کل آب برداشت شده برای ۶ استان باقی‌مانده از منابع سطحی و زیرسطحی به ۱۳ میلیارد متر مکعب می‌رسید که در مقابل آن، ۸ میلیارد متر مکعب آب هسته‌ای عدد بسیار قابل توجهی می‌شد و این گفته تنها نشان «نادرست» می‌گرفت.

اما با توجه به اسم بردن ایشان از استان خوزستان در جمع این هفت استان، فکت‌نامه به گفته‌های محمدحسن دهقانی، نشان «شاخ‌دار» می‌دهد.