![کتاب مرجع \\\](http://1000niaz.sellfile.ir/prod-images/739626.jpg "کتاب مرجع \\\")
کتاب مرجع 'تبدیل انرژی هسته ای'، انگلیسی 1971
نوشته: محمد محمد الوکیل
'Nuclear Energy Conversion',
M.M.El-Wakil,
American Nuclear Society (1971)
تعداد صفحات : 22 صفحه -
قالب بندی : word
مقدمه
در حال حاضر انرژی اتمی یکی از منابع مهم انرژی بسیاری از کشورهای جهان است . با وجود این ، تا سالهای اخیر اکثر مردم دربارة آن بی اطلاع بودند در اواخر جنگ جهانی دوم زمانی که دو بمب اتمی بر روی شهرهای ناکازاکی و هیروشیما در ژاپن انداخته شد ، برای اولین بار مردم پی بر قدرت انرژی اتمی بردند. از آن زمان تا به امروز از انرژی اتمی فقط به منظور تولید نیرو استفاده شده است ، هرچند که سلاحهای اتمی متعددی در جهان وجود دارند.
جمعیت جهان با سرعت رو به افزایش است و مردم نیز مایلند سطح زندگی شان بهتر شود و توقعاتشان بیشتر شده است. این دو عامل دلیل نیاز روز افزون به انرژی است. این انرژی موارد استفاده های فراوان دارد ، از جمله راه انداختن ماشین آلات کارخانه ها ، تولید گرما و نیروی برق ، درحالی تقاضای جهانی انرژی رو به افزایش است ، منابع سوختهای فسیلی (زغال سنگ ، نفت و گاز ) در حال اتمام هستند. در حال حاضر ، سوختهای فسیلی تنها منابع اصلی تامین کنندة انرژی جهان هستند و باید به دنبال منابع دیگر انرژی بود ، یکی از منابع جایگزین که قبلا کشف شده است انرژی اتمی می باشد.
انرژی هسته ای
اولین استفاده از انرژی هسته ای در جنگ جهانی دوم بعمل آمد و از آن پس امکان تهیه انرژی مفید به مقیاس وسیع از این منبع مورد نظر بوده و از آن غالبا بعنوان پشتوانه ای در برابر مسئله اتمام منابع فسیلی انرژی یاد می شود. در عین حال که انرژی هسته ممکن است بر منابع فسیلی مزایایی ( از نظر آلوده تر کردن هوا ) داشته باشد استفاده از آن مستلزم یک تکنولوژی پیشرفته و پیش بینی های لازم برای مسائل ایمنی است . در استفاده از انرژی هسته ای حرارت حاصله از شکستن اتمها که تحت کنترل انجام می گیرد به مصرف تولید بخار می رسد. عمل شکستن اتمها و تولید حرارت در راکتورها انجام می گیرد که سوخت آنها اورانیوم (و یا توریم) است. حرارت سپس بوسیله یک یا چندین عامل واسطه که تحت فشارهای مختلف هستند به بخار تبدیل شده و توربینهای مولد برقی را می چرخانند. در راکتورهای معمولی که سوخت آنها اورانیوم 235 است مقدار کمی از سوخت ( در حدود یک درصد ) به پلوتونیوم تبدیل شده و در این تبدیل تفاوت به صورت انرژی آزاد می شود. این عمل سبب می شود که یک تن سوخت اورانیوم که در این راکتورها «سوخته» می شود معادل سوختن پنجاه هزار تن زغال سنگ الکتریسیته تولید کند. در حال حاضر حدود 16000 یعنی پنج درصد انرژی الکتریکی مصرفی در امریکا از انرژی هسته ای تولید می شود که راکتورهای فوق الذکر را بکار گرفته اند. این مقدار در حدود یک درصد انرژی کل مصرفی امریکا است . راکتورهای دیگری که در آن کشور تحت ساختمان هستند دارای ظرفیتی در حدود 54000 خواهد بود و مقدار 80000 دیگر نیز یا در مرحله طرح یا سفارش هستند بطوریکه در پایان اتمام آنها مجموعا 150000 الکتریسیته از انرژی هسته ای در آن کشور تهیه خواهد شد که تخمین زده می شود در سال 2000 قسمت قابل توجهی از انرژی الکتریکی امریکا را تامین کند. (مثلا 25 تا 30 درصد) . در انگلیس نیز حدس زده می شود تا اواخر قرن حاضر راکتورهای هسته ای تا حدود 25% الکتریسیته مورد احتیاج را که در آن موقع در حدود 40000 تخمین زده می شود تامین کند. گرچه به نظر می رسد که انرژی هسته ای ممکن است راه حل عمده ای برای بحران انرژی باشند . ولی باید توجه داشت که موفقیت عمده انرژی هسته ای می تواند در تولید انرژی الکتریکی بوده که فقط جزئی از انرژی لازم برای احتیاجات آینده است. و حتی تولید الکتریسیته به مقدار وافر از این منبع مستلزم پیمودن راهی است که کاملا کوبیده و صاف نشده است. بعلاوه علیرغم بوجود آمدن راکتورهای مولد مسئله سوخت اتمی لازم هنوز بطور کامل حل نشده است . دیگر اینکه تکنولوژی قادر باشد راکتورهای اتمی نوعی سم ایجاد کند . که نه از راه انشقاق (fissin) که در راکتورهای فعلی بکار می رود بلکه از راه Fuslan انرژی اتمی را آزاد کند. سوخت لازم (مثلا دیوتریوم) برای چنین راکتورهایی مقدار زیاد در طبیعت موجود است. علیرغم این اشکالات برای جایگزینی و تکمیل احتیاجات انرژی در عرض نیم قرن آینده شاید بتواند تا حدود بیست تا سی درصد مصرف انرژی الکتریکی را از انرژی هسته ای تامین کرد.
تاریخچه شناخت ماده
توماس ادیسون در سال 1879 لامپ الکتریکی را اختراع کرد و پس از آن طی ده سال که او کوشش خستگی ناپذیر موفق به اختراع بسیاری از وسایل تولید و توزیع برق گردید و از پرتو نبوغ فکری او تحولات و تغییرات شگرفی در زندگی و رفاه صدها میلیون نفر از مردم جهان پدید آمد.
شکافتن هسته و انرژی هسته ای
با توجه به اینکه در یک واکنش هسته ای تغییرات انرژی بسیار زیاد است . این مطلب مهم مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت که اگر بتوان یک واکنش هسته ای تولید کرد که بتواند بخودی خود متوالیاً صورت بگیرد ، میتوان انرژی هایی میلیونها مرتبه بیشتر از انرژیهای حاصل از واکنشهای کنترل نشده ی دیگر را بدنبال داشته باشد کشف نشده بود تا اینکه در سال 1938 یک دانشمند شیمی آلمانی به نام « اتو هامن » با همکاری خویش «اشتراسمن» که روی اثر بمباران اتمهای اورانیوم توسط نوترون مطالعه می کردند انتظار داشتند که تشکیل ایزوتوپ منگینتر از اورانیوم هدف (6238 ) را مشاهده کنند ، ولی با کمال تعجب هامن دریافت که نمونه اورانیوم بمباران شده توسط نوترونها ایجاد اتمهای رادیواکتیو ، عنصری بسیار سبکتر یعنی باریم (A=146) نموده است . معمای این کشف بزودی توسط فیزیکدانهای آلمانی ( لیز مینز ، واترفریج ) روشن شد و هر دو نظر دادند که چنانچه هسته های 6238 نوترونی را شکار نمایند هسته مرکب حاصله ناپایدار بوده و به جای اینکه از خود ذرات آنها یا بتا صادر کند دفعتا پس از تقریبا ثانیه شکسته و به دو تکه یا فراگمان تقریبا مساوی تقسیم می شود و حدود دو تا سه نوترون نیز آزاد میگردند. یک چنین پدیده ای را فیسیون یا شکافت هسته ای می گویند. یک نمونه متداول از این واکنش هسته ای بمباران u235 توسط نوترون کند می باشد که ایجاد دو عنصر استرنسیم (Sr) و گزنون (Xe) و دو نوترون می نماید.
42 صفحه
برحسب نظریه اتمی عنصر عبارت است از یک جسم خالص ساده که با روش های شیمیایی نمی توان آن را تفکیک کرد. از ترکیب عناصر با یکدیگر اجسام مرکب به وجود می آیند. تعداد عناصر شناخته شده در طبیعت حدود 92 عنصر است. هیدروژن اولین و ساده ترین عنصر و پس از آن هلیم، کربن، ازت، اکسیژن و... فلزات روی، مس، آهن، نیکل و... و بالاخره آخرین عنصر طبیعی به شماره 92، عنصر اورانیوم است. بشر توانسته است به طور مصنوعی و به کمک واکنش های هسته ای در راکتورهای اتمی و یا به کمک شتاب دهنده های قوی بیش از 20 عنصر دیگر بسازد که تمام آن ها ناپایدارند و عمر کوتاه دارند و به سرعت با انتشار پرتوهایی تخریب می شوند. اتم های یک عنصر از اجتماع ذرات بنیادی به نام پرتون، نوترون و الکترون تشکیل یافته اند. پروتون بار مثبت و الکترون بار منفی و نوترون فاقد بار است. تعداد پروتون ها نام و محل قرار گرفتن عنصر را در جدول تناوبی (جدول مندلیف) مشخص می کند. اتم هیدروژن یک پروتون دارد و در خانه شماره 1 جدول و اتم هلیم در خانه شماره 2، اتم سدیم در خانه شماره 11 و... و اتم اورانیوم در خانه شماره 92 قرار دارد. یعنی دارای 92 پروتون است. ایزوتوپ های اورانیوم تعداد نوترون ها در اتم های مختلف یک عنصر همواره یکسان نیست که برای مشخص کردن آنها از کلمه ایزوتوپ استفاده می شود. بنابراین اتم های مختلف یک عنصر را ایزوتوپ می گویند. مثلاً عنصر هیدروژن سه ایزوتوپ دارد: هیدروژن معمولی که فقط یک پروتون دارد و فاقد نوترون است. هیدروژن سنگین یک پروتون و یک نوترون دارد که به آن دوتریم گویند و نهایتاً تریتیم که از دو نوترون و یک پروتون تشکیل شده و ناپایدار است و طی زمان تجزیه می شود. ایزوتوپ سنگین هیدروژن یعنی دوتریم در نیروگاه های اتمی کاربرد دارد و از الکترولیز آب به دست می آید. در جنگ دوم جهانی آلمانی ها برای ساختن نیروگاه اتمی و تهیه بمب اتمی در سوئد و نروژ مقادیر بسیار زیادی آب سنگین تهیه کرده بودند که انگلیسی ها متوجه منظور آلمانی ها شده و مخازن و دستگاه های الکترولیز آنها را نابود کردند. غالب عناصر ایزوتوپ دارند از آن جمله عنصر اورانیوم، چهار ایزوتوپ دارد که فقط دو ایزوتوپ آن به علت داشتن نیمه عمر نسبتاً بالا در طبیعت و در سنگ معدن یافت می شوند.
10 صفحه
مقدمه
این مقاله شامل سه بخش کلی می باشد که به ترتیب خاصی و به صورت تدریجی کنار یکدیگر قرارگرفته اند، قسمت اول تاریخچه کوتاهی را از کشف رادیواکتیویته بیان می کند که با معرفی چهاردانشمند با نام های هانری بکرل، ماری کوری، ارنست رادرفورد و پل اوریچ ویلارد همراه است،
تاریخچه کشف مواد پرتوزا
هانری بکرل، دانشمند فرانسوی، زمانی که مشغول تحقیق بر روی مواد دارای خاصیت فسفرسانس بود متوجه شد که تاثیر نور مرئی و سنگ معدن اورانیوم(سولفات پتاسیم اورانیوم)برروی یک فیلم عکاسی بسته بندی شده همانند است( بعدها مشخص شد که سنگ معدن اورانیوم از خود پرتوهای آلفا و گاما گسیل کرده و چون پرتوهای گاما همان پرتوهای X پرانرژی هستند و از جنس نور یا امواج الکترومغناطیسی اند،
رادرفورد در سال 1904 نخستین کتاب خود به نام فعالیت تشعشعی را که امروزه از کتب کلاسیک نوشته شده در آن زمینه شناخته می شود را منتشر کرد و به سرعت دست به کار تدوین نظریه های تازه در باره ساختار اتم شد. آن دوره پر ثمرترین دوره زندگی دانشگاهی او بود
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه16
بخشی از فهرست مطالب
زباله های هسته ای
ایزوتوپ رادیواکتیو در زباله‌های هسته ای
راه های دفن زباله های هسته ای
زباله های هسته ای، چالشی مداوم
زباله های هسته ای
دستیابی ایران به فن آوری هسته ای ماه هاست در صدر اخبار دنیا قرار گرفته است. اما تاکنون کمتر کسی به موضوع زباله های هسته ای و به خطرات ناشی از آن توجه کرده است. موادی که در خاک ایران دفن می شوند و هیچ معلوم نیست چه تبعات و زیان هایی را در پی دارند.
آژانس بین المللی انرژی اتمی مدتی پیش در گزارش خود به شورای امنیت از دو منطقه، به عنوان محل دفن زباله های هسته ای ایران نام برد. یکی منطقه "آق اولر" در کوه های تالش و دیگری "سفید تپه" بین مسیر چابکسر به رامسر. این خبر به هیچ وجه توسط جمهوری اسلامی ایران تایید نشد.
اصولا موضوع تولید زباله‌های هسته‌ای از زمان کشف مواد رادیواکتیو مورد توجه قرار گرفت. ولی پس از کشف شکافت بود که دانشمندان به خطرات زباله ها پی بردند چرا که دریافتند کلیه راکتورهای شکافت هسته‌ای ایزوتوپ های رادیواکتیو تولید می‌کنند. ایزوتوپ هایی که میزان تابش شان برای حیات جانداران خطرناک است، بنابراین مسئله جداسازی و انبار کردن و دفن ایمن آنها با زیاد شدن تعداد راکتورها و سطح انرژی آنها سال به سال، مباحث گسترده‌ای را دربر گرفته است.
ایزوتوپ رادیواکتیو در زباله‌های هسته ای
ایزوتوپ های رادیواکتیو در زباله‌های مایع، معمولا از طریق بارندگی به صورت جامد در می‌آید و انبار می‌شود و اگر این زباله‌ها در زمین در گودال های بدون آستر، بدون آنکه در محفظه‌های خاص باشند، دفن شوند طی چند قرن بعد آب های زیرزمینی آنها را پراکنده خواهند کرد.
ترس از مواد رادیواکتیو دیگر برای جهانیان و دانشمندان هسته ای یک کابوس شده است. تجربه فاجعه هیروشیما و انفجار نیروگاه اتمی برق چرنوبیل نشان داد که حتی اگر یک گرم اورانیوم غنی شده به طبیعت و محیط زیست زندگی انسان وارد شود، چهار میلیون سال طول خواهد کشید تا وزن یک گرم اورانیوم و تشعشعات و آلودگی های سرطان زای ناشی از آن به حد نصف و یا به حد صفر برسد. هنوز کسان بسیاری هستند که در هیروشیما با مشکلات شیمیایی و آثار به جامانده از آن جنایت تاریخی دست و پنجه نرم می کنند؛ همانگونه که ساکنان دریای خزر بعد از گذشت 20 و اندی سال از حادثه چرنوبیل با مشکل آلودگی دریای خزر و انقراض بسیاری از ماهیان و عدم کوچ بسیاری از پرندگان نادر به سواحل دریای خزر و همچنین آلودگی بسیاری از محصولات سیفی در این مناطق روبه رو هستند.
راه های دفن زباله های هسته ای
اما چه راه حل هایی برای دفن زباله های هسته ای وجود دارد؟ تاکنون نه روش دفن زباله ها در چاه های عمیق قابل اعتماد بوده است و نه روش دفن زباله های پرتوزا در ورقه های یخی در قطب. روش دیگری که اینک در برخی از کشورهای اروپ