قرص اورانیوم به‌عنوان واحد اصلی سوخت نیروگاه‌های هسته‌ای، دربردارنده قدرتی است که انسان را قادر می‌سازد با تنها چند گرم ماده، معادل تولید انرژی از چندصد کیلوگرم سوخت فسیلی بهره‌مند شود، این استوانه‌های کوچک سرامیکی، پس از استخراج اورانیوم از معادن عمیق و تبدیل آن به گاز UF₆ و انجام فرایند غنی‌سازی دقیق، به پودر دی‌اکسید اورانیوم (UO₂) تبدیل می‌شوند.
سپس با استفاده از پرس‌های هیدرولیکی و اعمال فشار و دمای بسیار بالا، پودر به قرص‌های فشرده ۱۰ گرمی شکل می‌گیرد و در کوره‌های مخصوص پخت می‌شود تا مقاومت مکانیکی و حرارتی لازم را در شرایط سخت رآکتور داشته باشد.
به گزارش سرویس اخبار علمی سایت شات ایکس و به نقل از ایمنا نکته قابل توجه این است که هر قرص تنها ۱۰ گرم وزن دارد، اما هنگام قرارگیری در میله‌های سوختی و فعال شدن واکنش شکافت اتمی، می‌تواند بیش از یک مگاوات‌ساعت انرژی گرمایی تولید کند (یعنی معادل انرژی حاصل از سوزاندن چندصد کیلوگرم زغال‌سنگ)، این میزان بازده انرژی بالا، عامل اصلی برتری نیروگاه‌های هسته‌ای در مقایسه با نیروگاه‌های فسیلی با انتشار بسیار کمتر دی‌اکسید کربن و دیگر آلاینده‌ها است.
فرایند تولید چنین قرصی از مراحل استخراج تا پخت نه‌تنها باید با دقت علمی و مهندسی انجام شود، بلکه هر گام آن تحت نظارت دقیق استانداردهای بین‌المللی و آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) قرار دارد تا از هرگونه آلودگی رادیواکتیو و نقص فنی جلوگیری شود.
در قلب راکتورهای هسته‌ای، قرص‌های اورانیوم با قرارگیری در میله‌های سوختی، زمینه‌ساز واکنش شکافت هسته‌ای می‌شوند، در این واکنش، نوترون‌های آزاد شده از تجزیه هسته‌های U-235 به هسته‌های دیگر برخورد کرده و تسلسل شکافت را ادامه می‌دهند که هر بار مقادیر عظیمی انرژی گرمایی آزاد می‌شود، این گرما به آب داخل کانال‌های رآکتور منتقل شده و تبدیل به بخار با فشار بالا می‌شود؛ بخار تولیدشده توربین‌های الکتریکی را به گردش درمی‌آورد و در نهایت ژنراتور برق تولید می‌کند.
برخلاف سوخت‌های فسیلی که با اکسیداسیون سوخت همراه با انتشار دی‌اکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن (NOx) و گوگرد (SOx) است، در این مرحله از تولید برق هسته‌ای مقدار خیلی ناچیز یا هیچ‌گونه انتشار مستقیم آلاینده وجود ندارد، به بیان دیگر، اگرچه تولید و غنی‌سازی اورانیوم ممکن است در مراحل اولیه دارای ردپای کربنی باشد، اما چرخه کامل سوخت هسته‌ای بر مبنای گزارش‌های IAEA و UNECE، تنها ۳۴ تا ۶۶ گرم CO₂ به ازای هر کیلووات‌ساعت برق منتشر می‌کند که به‌مراتب کمتر از انتشار ۸۲۰ تا ۱٬۰۵۰ گرم CO₂ در نیروگاه‌های زغال‌سنگی است، این نقطه قوت نیروگاه‌های هسته‌ای را به گزینه‌ای جذاب برای تأمین انرژی پایدار و کم‌کربن در دنیای امروز تبدیل کرده است.
با وجود این مزایا، صنایع هسته‌ای با چالش‌های گوناگونی نیز روبه‌رو هستند. پیش‌از همه، مدیریت پسماندهای رادیواکتیو ناشی از مصرف سوخت هسته‌ای یکی از مهم‌ترین معضلات زیست‌محیطی و ایمنی است.
پسماندهایی با طول عمر مختلف (کوتاه، میان و بلند) باید در سایت‌های ویژه و تحت نظارت بسیار سخت قرار گیرند تا از نشت مواد رادیواکتیو جلوگیری شود. علاوه‌بر این، مصرف حجم زیادی از آب برای خنک‌سازی قلب رآکتور و سیستم‌های پشتیبان، می‌تواند منجر به آلودگی حرارتی رودخانه‌ها و دریاچه‌های اطراف نیروگاه شود، در بخش دیگر هزینه‌های اولیه ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای که شامل استخراج، پردازش سوخت، ساخت میله‌های سوختی و زیرساخت‌های ایمنی پیشرفته است، بسیار بالا برآورد می‌شود، با این حال هزینه‌های عملیاتی بلندمدت و بهره‌برداری مستمر برای دهه‌ها، همراه با نیازهای روزافزون انرژی پاک ، موجب شده است تا کشورها به برنامه‌های هسته‌ای علاقه‌مند شوند و به توسعه فناوری‌هایی همچون راکتورهای ماژولی کوچک (SMR) و راکتورهای نسل چهارم روی آورند، این فناوری‌ها با طراحی‌های پیشرفته، ایمنی بالاتر و مصرف آب کمتر، درصدد حل بسیاری از این چالش‌ها هستند.
چشم‌انداز جهانی انرژی هسته ای حاکی از آن است که تا سال ۲۰۵۰ ظرفیت نصب‌شده نیروگاه‌های هسته‌ای سه برابر شود. کشورهایی همچون چین، هند، امارات متحده عربی و عربستان سعودی برنامه‌های گسترده‌ای برای ساخت و توسعه نیروگاه‌های جدید دارند.
بر اساس گزارش ResearchAndMarkets.com، بازار جهانی سوخت هسته‌ای تا سال ۲۰۳۰ به ۲۰.۲۱ میلیارد دلار خواهد رسید ،همچنین فناوری‌های نوین غنی‌سازی و تولید سوخت، بهبودهایی در بازدهی و ایمنی فرایند تولید قرص‌های UO₂ به وجود آورده‌اند، این پیشرفت‌ها در کنار سیاست‌های محکم کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و اطمینان از تأمین پایدار انرژی، قرص اورانیوم را به عنصری کلیدی در گذار انرژی جهانی تبدیل کرده است، قرص اورانیوم به‌واسطه چگالی انرژی بسیار بالا، مقایسه‌ناپذیر بودن میزان انتشار آلاینده و قابلیت پشتیبانی از تولید مداوم برق، یکی از ستون‌های اصلی تأمین انرژی در جهان فردا خواهد بود.
اگرچه نیاز است تا با نوآوری‌های مداوم در مدیریت پسماند، فناوری‌های خنک‌سازی و نظارت‌های دقیق زیست‌محیطی، ریسک‌های مرتبط با انرژی هسته ای را کاهش دهیم، اما شواهد علمی و تجربیات عملی نشان می‌دهد که این منبع می‌تواند نقش مهمی در دستیابی به اهداف کاهش انتشار کربن و تأمین برق پایدار ایفا کند. با تکیه بر تحقیقات بین‌المللی و حمایت سازمان‌های نظارتی، آینده انرژی هسته ای با قرص اورانیوم روشن و پاک به نظر می‌رسد.