انرژی هسته‌ای به عنوان یک منبع انرژی پاک، پتانسیل فراوانی دارد و محققان می‌توانند با کمک این فناوری نوین در استفاده بهینه از آب و خاک به کشور‌ها کمک کنند.
در همین راستا بسیاری از دولت‌ها و سازمان‌های بین المللی سعی دارند با استفاده از روش‌های مختلف آب و خاک را زنده نگهدارند و تمدن انسانی را نجات دهند.
یکی از روش‌های حفظ آب و خاک استفاده از فناوری‌های هسته‌ای است. این انرژی پاک بدون آسیب رساندن به محیط زیست به ارزیابی خاک، میزان فرسایش و همچنین شیرین سازی آب کمک می‌کند. آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) در همین راستا از محققان در سراسر جهان پشتیبانی می‌کند تا روش‌هایی برای ارزیابی فرسایش خاک و حفظ خاک را به کار گیرند.
این آژانس همراه سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) با کمک فناوری هسته‌ای روش‌های ایزوتوپیک مختلفی به کار می‌گیرند تا میزان استفاده از آب و مواد مغذی برای هر محصول را تعیین کنند و از سوی دیگر قابلیت باروری خاک و بهره‌وری آن برای کشاورزی هوشمند و مبتنی بر تغییرات آب و هوایی در شرایط بسیار خشک را ارتقا دهند.
یکی از این روش‌ها استفاده از رادیونوکلئید‌هاست که برای تعیین فرسایش خاک و تاثیرگذاری روش‌های حفظ مواد مغذی خاک به کار می‌رود. روش دیگر توسعه تکنیک‌های آبیاری مقیاس کوچک به نام آبیاری قطره‌ای و استفاده از کاوشگر نوترونی برای تعیین سطح رطوبت خاک و تصمیم گیری درباره میزان آبی است که باید به خاک اضافه شود.
این روش‌های هسته‌ای در کشور‌های مختلف آفریقا، آسیا و اقیانوسیه و آمریکا لاتین به کار گرفته شده اند. به کارگیری این روش‌ها بخشی از برنامه همکاری فنی IAEA در پشتبیانی از روش‌های کشاورزی هوشمند در مالی، موریتانی، نیجریه، سودان، شیلی، مراکش، سریلانکا، تونس، اوگاندا و ویتنام است.
»» رصد رطوبت خاک با ایزوتوپ‌ها
روش‌هایی برای کشت محصول با استفاده از میزان کم آب به عنوان کشاورزی هوشمند در نیجریه شکل گرفته است. کارشناسان محلی به دانشجویان دانشگاه فدرال Oye Ekiti شیوه استفاده از آبیاری قطره‌ای را آموزش داده اند. این آموزش شامل رصد رطوبت خاک و میزان کود مورد نیاز خاک با استفاده از ایزوتوپ‌های هسته است. اطلاعات جمع آوری شده به کشاورزان منتقل می‌شود تا تضمین شود آن‌ها داده‌هایی به روز برای ارتقای کیفیت محصول در اختیار دارند.
در این میان برای بررسی و تعیین میزان استفاده از کود در خاک نیز از فناوری هسته‌ای استفاده می‌شود. نیتروژن یکی از مهم‌ترین مواد مغذی برای تولید محصول است و نقش مهمی در فتوسنتز دارد. همچنین یکی از اجزای اصلی آمینو اسید‌هاست که در پروتئین مواد غذایی یافت می‌شود.
نیتروژن ۱۵ یک ایزوتوپ پایدار نیتروزن است که یک نوترون اضافه دارد و می‌توان آن را از اتم‌های دیگر تشخیص داد. با استفاده از کود N ۱۵ به بخش کوچکی از زمین می‌توان میزان حرکت و مقدار نیتروژن گیاه را اندازه گرفت تا مشخص کرد چه میزان کود باید استفاده شود.
»» سنجش رادئونوکلئید‌ها برای رصد فرسایش خاک
سه چهارم زمین‌ها در ویتنام شیب دار است و فرسایش یک چالش جدی به حساب می‌آید. IAEA با همکاری FAO در ایالت لام دانگ نرخ فرسایش خاک را با استفاده از روش‌های هسته‌ای در ۲۷ منطقه اندازه گرفته اند. به گفته «فان سون های» مدیر مرکز تحقیقات و رصد محیط زیست در انستیتو تحقیقات هسته‌ای دالات از روش‌های حفاظتی مناسب مانند کشت درهم، ایجاد حوضچه‌هایی نزدیک درختان قهوه برای نگهداری و حفظ آب، استفاده کرده اند.
این پروژه در سال ۲۰۱۲ میلادی انجام شد. پس از آن «سون های» با همکاران دیگرش در سراسر این کشور فعالیت کرد تا روش‌های هسته‌ای برای رصد فرسایش خاک را به کار گیرد. در این روش از رادیونوکلئید‌های ریزشی (FRNs) استفاده می‌شود. این مواد به طور کلی هنگام آزمایش تسلیحات هسته‌ای در منطقه بزرگی از جهان پراکنده می‌شود. البته این مواد در اتمسفر زمین وجود دارند و به وسیله باران روی سطح خاک ذخیره می‌شوند.
FRNها به شناسایی تغییرات در توزیع الگو‌های خاک و ارزیابی کارآمدی روش‌های حفظ و نگهداری خاک کمک می‌کنند. این مواد را می‌توان با استفاده از یک دستگاه طیف سنج گاما با وضوح بالا اندازه گیری کرد.
»» بهبود کشاورزی در مالزی با هسته‌ای
مالزی یکی دیگر از کشور‌هایی است که برای مقابله با فرسایش خاک و بهبود وضعیت کشاورزی از روش هسته‌ای استفاده کرده است. مالزی نیز بخشی از پروژه فعالیت‌های آژانس بین المللی انرژی هسته‌ای و فائو بود.
فرسایش خاک در ایالت پرلیس مالزی به مدت ۱۰ سال رصد شد و طی دو سال منتهی به ۲۰۱۵ از روش‌های هسته‌ای استفاده شد. محققان با کمک روش‌های جدید به جزئیات بیشتری از وضعیت خاک دست یافتند. پیش از آن محققان فقط می‌توانستند نرخ رسوبات در دریاچه‌ها را رصد کنند، اما قادر به شناسایی منبع دقیق آن نبودند، اما با استفاده از روش‌های هسته‌ای توانستند منبع دقیق فرسایش را ردیابی کنند و اقدامات لازم را برای رفع این مشکل به کار گیرند.
»» انرژی هسته‌ای برای رصد و پایش آب‌های زیر زمینی
۷۱ درصد از سطح کره زمین را آب در بر گرفته است، اما ۹۸ درصد آب تازه زمین زیر پوسته آن قرار دارد. آب‌های زیرزمینی منابعی حیاتی برای تامین آب آشامیدنی، کشاورزی، صنعت و توریسم هستند. همچنین آب‌های زیر زمینی منبعی برای کشت مواد غذایی جهان به شمار می‌آیند. این درحالی است که بسیاری از منابع زیر زمینی در معرض خطر نابودی، آلودگی و اضافه برداشت قرار دارند. در همین راستا آژانس بین المللی انرژی هسته‌ای از کشور‌هایی پشتیبانی می‌کند که از فناوری هسته‌ای برای درک دینامیک آب استفاده می‌کنند. در این روش از ایزوتوپ‌ها استفاده می‌شود. محققان می‌توانند مولکول‌های آب را در چرخه آب (تبخیر، بارش، فیلتر، آب دور ریز وغیره) ردیابی کنند.
کمال زواری استاد دانشگاه و رییس دانشکده ملی مهندسی Sfax در تونس می‌گوید: با استفاده از این روش محققان می‌توانند اطلاعات مهمی درباره جریان، مدت زمان جریان یافتن آب و نرخ تجدید آب‌های زیرزمینی استفاده کنند. در همین راستا آٰژانس بین المللی انرژی هسته‌ای پروژه همکاری در سال ۲۰۱۲ میلادی با همکاری محققان از الجزیره، بنین، بورکینافاسو، کامریون، چاد، غنا، مالی، موریتانی، نیجریه، سنگال و توگو اجرا کرد.
»» آب شیرین کن‌های هسته‌ای در اقصی نقاط دنیا
یکی از پیامد‌های خشکسالی، کمبود آب شیرین است. تخمین زده می‌شود حدود یک پنجم جمعیت جهان به آب آشامیدنی پاک دسترسی ندارند. ساکنان صحرا‌ها و مناطق خشک آسیا و شمال آفریقا بیش از بقیه مناطق با این روند درگیر هستند.
یکی از راه‌های تامین آب آشامیدنی در حال حاضر نیز استفاده از آب شیرین کن‌هاست.
به طور معمول از منابع مختلفی برای شیرین سازی آب استفاده می‌شود که سوخت‌های فسیلی یکی از آن‌ها هستند. اما انرژی هسته‌ای به عنوان یک منبع پاک، برای شیرین سازی آب و تولید برق کاربرد‌های فراوانی دارد.
گاهی اوقات نگرانی‌هایی درخصوص تاثیرات زیست محیطی استفاده از این انرژی وجود دارد. اما در سال ۲۰۱۸ میلادی نتایج یک تحقیق ۶ ساله در استرالیا منتشر شد و نشان داد تاثیرات استفاده از این انرژی بر محیط زیست اندک است.
راکتور‌های کوچک و متوسط برای شیرین سازی آب مناسب هستند. بیشتر اوقات این راکتور‌ها با استفاده از بخار آب ناشی از توربین ها، الکتریسیته نیز تولید می‌کنند.
شیرین سازی آب حتی برای مناطق دچار خشکسالی نیز برق فراهم می‌کند. قابلیت اجرایی واحد‌های آب شیرین به خصوص در قزاقستان، هند و ژاپن تایید شده است.
یکی از نمونه‌های آب شیرین کن هسته ای، راکتور BN-۳۵۰ در آکتائو واقع در قزاقستان است که به طور موفقیت آمیزی MWe ۱۳۵ برق تامین می‌کند و همزمان ۸۰ هزار مترمربع آب آشامیدنی در روز تولید می‌کند. این راکتور از سال ۱۹۹۹ مشغول کار است.
»» تولید برق با آب شیرین کن هسته‌ای و تجربه کشور‌ها
در ژاپن حدود ۱۰ واحد آب شیرین کن با راکتور‌های آب پرفشار برق تولید می‌کنند و روزانه ۱۴ هزارمترمکعب آب شیرین نیز می‌سازند.
هند نیز از دهه ۱۹۷۰ میلادی تحقیقات درباره آب شیرین کن را آغاز کرد. در سال ۲۰۰۲ میلادی یک واحد همراه دو راکتور دوقلوی ۱۷۰ MWe در ایستگاه انرژی اتمی در جنوب شرقی هند راه اندازی شدند. این پروژه هیبریدی آب شیرین کن هسته‌ای ظرفیت تولید ۱۸۰۰ مترمکعب آب در روز و یک واحد تقطیر ناگهانی چند مرحله‌ای (MSF) نیز ظرفیت تولید ۴۵۰۰ مترمکعب آب در روز را دارد.
از سال ۲۰۱۰ نیروگاه اتمی روستوف روسیه در ولگودونسک با استفاده از ۸ واحد MED در مجموع ۹۶۰۰ متر مکعب در روز آب تولید کرده است. سایر واحد‌های دیگر نیز از MED و RO برای نمک زدایی استفاده می‌کنند.
از سوی دیگر کره جنوبی نیز راکتور‌های هسته‌ای کوچکی را توسعه داده که برای تولید برق و آب آشامیدنی مناسب هستند.
راکتور ۳۳۰ MWt SMART طوری طراحی شده تا چرخه عمر طولانی داشته باشد و هر ۳ سال یک بار نیازمند سوختگیری است.