Borna66
04-26-2009, 11:20 PM
انرژی هسته ای به زبان ساده
به نظر عجيب مي رسد كه يك نيروگاه هسته اي نزديك نيروگاه بزرگ زغال سوز از توربينهاي بخاري براي حركت الترناتورها وتوليدالكتريسيته استفاده كند.در صورتي كه تنها تفاوت در نوع منبع توليد حرارت انهاست.در مركز هر نيروگاه هستهاي يك راكتور قرار دارد.راكتور ظرف بزرگي است كه در ان گرما به مقدار بسيار زياد در اثر واكنشهايي به نام شكافت هسته توليد مي شود.گرماي حاصل از شكافت هسته براي توليد بخار و حركت تور بينها به كار مي رود.
براي درك پديده شكافت هسته لازم است كه اطلاعاتي درباره خود اتم داشته باشيم.
اجسام از اتمهايي ساخته شده است . اتمها آن اندازه كوچكند كه نمي توان آنها را ديد. در يك قطره آب ميليونها اتم وجود دارد. مدتها دانشمندان بر اين باور بودند كه اتم كوچكترين جزئي است كه وجود دارد واژه اتم يك كلمه يوناني است به معني تجزيه ناپذير كه نمي توان آن را تقسيم كرد. بهرحال در سال 1905 آلبرت انيشتين نظريه مشهوري را اعلام كرد او گفت: كه اگر اتمي را بتوانيم به روشي تغيير دهيم و يا بشكافيم مقدار بسيار زيادي انرژي آزاد خواهد شد. اولين دانشمندي كه توانست اتم را بشكافد و موفق به اين كار شد ارنست رادرفورد بود. اين آزمايش مشهور در آزمايشگاه كاونديش در كمبريج در سال 1919 انجام شد. از اين پس رادرفورد و ديگر دانشمندان به تحقيق پرداختند تا ثابت كنند كه اتمها خود از ذره هاي كوچكتر و يا از ذرات بنيادي ساخته شده اند. ما اكنون مي دانيم كه قسمت عمده هر اتم را فضاي خالي تشكيل مي دهد در مركز هر اتم هسته قرار دارد. در اطراف هسته يك يا چند الكترون كوچك و مشابه همواره در مدارهايي دوران مي كنند. هسته ها از پروتونها و نوترونها ساخته شده اند. هيدروژن گاز بسيار سبك وزني است و اتمها ي آن ساده ترين اتمها ست. هر اتم هيدروژن از يك پروتون كه هسته اتم است و يك الكترون تشكيل شده است. در مقابل اورانيم فلز بسيار سنگيني است. هر اتم اورانيم داراي 92 پروتون و بيش از يكصد نوترون در هسته است و 92 الكترون در مدارهاي آن حركت مي كنند. اورانيم تنها ماده طبيعي است كه پديده شكافت در آن به آساني صورت مي گيرد. هنگامي كه يك نوترون به هسته يك اتم آن برخورد كند اين هسته به دو جزء تقريبا" مساوي تقسيم مي شود، اين اجزاء با سرعت زيادي تقسيم مي شوند و همزمان دو يا سه نوترون آزاد مي شود و باعث شكسته شدن اتمهاي ديگر اورانيم مي شوند. هنگامي كه اين نوترونها با هسته اتمها برخورد كنند شكافتهايي جديد صورت مي گيرد و مقدار بسيار زيادي گرماتوليد مي شود. اين عمل را واكنش زنجيري مي ناميم كه در نتيجه انرژي آزاد مي شود . همانطوري كه در پديده شكافت گرما توليد مي شود، راديو اكتيو نيز ظاهر مي گردد پرتوهاي مواد راديو اكتيو خطرناك و قابليت نفوذ زيادي دارند ورقه كلفت فولاد و ديواره هاي بتوني كه در مركز رآكتور به يكديگر متصل شده اند قرار مي دهند همانطور كه بايد بتوانيم ميزان حرارتي را در اجاق گاز كم و زياد كنيم لازم است كه بتوانيم شكاف هسته را نيز كنترل كنيم اين عمل نظارت و كنترل بوسيله ميله هايي از جنس بر يا كادميمم كه درون راكتور قرار مي گيرند انجام مي شود. اين ميله ها نوترونها را جذب مي كنند و سرعت واكنش زنجيري را كاهش مي دهند اگر دماي رآكتور بالا رود و گرماي بيش از حد توليد شود ميله ها كاملا" به طرف برده مي شوند و واكنشهاي رآكتور كاملا" متوقف مي گردد بايد بتوان گرماي حاصل از درون رآكتور را خارج كنيم و اين خيلي مهم است براي انجام اين كار مايع يا گازي را به درون رآكتور مي فرستيم گرماي حاصله مي تواند آب را در مبدلهاي حرارتي بجوش آورد عمل آن نظير آبگرمكن كوچك خانه شما است كه آب گرم حمام شما را تامين مي كند. در نيروگاهها مبدلهاي حرارتي آب را به جوش مي آورند و بخار حاصل از آن براي حركت توربين استفاده مي شود. توربين ها، آلترناتورها را به حركت در مي آورند و الكتريسيته توليد مي شود نظير همه نيروگاهها كه مواد زائدي از سوختهاي آنها حاصل مي شود رآكتورها نيز مواد زائدي توليد مي كنند و نظر به اينكه خاصيت راديو اكتيويته اين مواد براي سالهاي سال باقي مي ماند بايد با نهايت مراقبت آنها را جابجا كرد.
دانشندان اكنون روي اين برنامه كار مي كنند كه مواد زائد را بصور ت قالبهاي شيشه اي درآورند و جمع آوري و نگهداري كنند. دانشمندان اميدوارند كه در آينده واكنش همجوشي را جانشين واكنش شكافي نمايند. در واكنش هم جوشي اتمهاي سبك مانند هيدروژن با يكديگر تركيب مي شوند و مقدار بسيار زيادي انرژي توليد مي كنند، در اين نوع واكنش پس مانده بوجود نمي آيد. شايد روزي دانشمندان اين مسئله را حل كنند. هنگامي كه آنها توفيق اين كار را بيابند مردم جهان به يك منبع انرژي بي پايان دست خواهند يافت. اورانيم كمياب است و استخراج آن گران تمام مي شود وليكن هيچگاه كمبود هيدروژن نخواهيم داشت و تا زماني كه آب كه تركيبي از اكسيژن و هيدروژن است موجود باشد مشكلي از نظر هيدروژن نداريم.
به نظر عجيب مي رسد كه يك نيروگاه هسته اي نزديك نيروگاه بزرگ زغال سوز از توربينهاي بخاري براي حركت الترناتورها وتوليدالكتريسيته استفاده كند.در صورتي كه تنها تفاوت در نوع منبع توليد حرارت انهاست.در مركز هر نيروگاه هستهاي يك راكتور قرار دارد.راكتور ظرف بزرگي است كه در ان گرما به مقدار بسيار زياد در اثر واكنشهايي به نام شكافت هسته توليد مي شود.گرماي حاصل از شكافت هسته براي توليد بخار و حركت تور بينها به كار مي رود.
براي درك پديده شكافت هسته لازم است كه اطلاعاتي درباره خود اتم داشته باشيم.
اجسام از اتمهايي ساخته شده است . اتمها آن اندازه كوچكند كه نمي توان آنها را ديد. در يك قطره آب ميليونها اتم وجود دارد. مدتها دانشمندان بر اين باور بودند كه اتم كوچكترين جزئي است كه وجود دارد واژه اتم يك كلمه يوناني است به معني تجزيه ناپذير كه نمي توان آن را تقسيم كرد. بهرحال در سال 1905 آلبرت انيشتين نظريه مشهوري را اعلام كرد او گفت: كه اگر اتمي را بتوانيم به روشي تغيير دهيم و يا بشكافيم مقدار بسيار زيادي انرژي آزاد خواهد شد. اولين دانشمندي كه توانست اتم را بشكافد و موفق به اين كار شد ارنست رادرفورد بود. اين آزمايش مشهور در آزمايشگاه كاونديش در كمبريج در سال 1919 انجام شد. از اين پس رادرفورد و ديگر دانشمندان به تحقيق پرداختند تا ثابت كنند كه اتمها خود از ذره هاي كوچكتر و يا از ذرات بنيادي ساخته شده اند. ما اكنون مي دانيم كه قسمت عمده هر اتم را فضاي خالي تشكيل مي دهد در مركز هر اتم هسته قرار دارد. در اطراف هسته يك يا چند الكترون كوچك و مشابه همواره در مدارهايي دوران مي كنند. هسته ها از پروتونها و نوترونها ساخته شده اند. هيدروژن گاز بسيار سبك وزني است و اتمها ي آن ساده ترين اتمها ست. هر اتم هيدروژن از يك پروتون كه هسته اتم است و يك الكترون تشكيل شده است. در مقابل اورانيم فلز بسيار سنگيني است. هر اتم اورانيم داراي 92 پروتون و بيش از يكصد نوترون در هسته است و 92 الكترون در مدارهاي آن حركت مي كنند. اورانيم تنها ماده طبيعي است كه پديده شكافت در آن به آساني صورت مي گيرد. هنگامي كه يك نوترون به هسته يك اتم آن برخورد كند اين هسته به دو جزء تقريبا" مساوي تقسيم مي شود، اين اجزاء با سرعت زيادي تقسيم مي شوند و همزمان دو يا سه نوترون آزاد مي شود و باعث شكسته شدن اتمهاي ديگر اورانيم مي شوند. هنگامي كه اين نوترونها با هسته اتمها برخورد كنند شكافتهايي جديد صورت مي گيرد و مقدار بسيار زيادي گرماتوليد مي شود. اين عمل را واكنش زنجيري مي ناميم كه در نتيجه انرژي آزاد مي شود . همانطوري كه در پديده شكافت گرما توليد مي شود، راديو اكتيو نيز ظاهر مي گردد پرتوهاي مواد راديو اكتيو خطرناك و قابليت نفوذ زيادي دارند ورقه كلفت فولاد و ديواره هاي بتوني كه در مركز رآكتور به يكديگر متصل شده اند قرار مي دهند همانطور كه بايد بتوانيم ميزان حرارتي را در اجاق گاز كم و زياد كنيم لازم است كه بتوانيم شكاف هسته را نيز كنترل كنيم اين عمل نظارت و كنترل بوسيله ميله هايي از جنس بر يا كادميمم كه درون راكتور قرار مي گيرند انجام مي شود. اين ميله ها نوترونها را جذب مي كنند و سرعت واكنش زنجيري را كاهش مي دهند اگر دماي رآكتور بالا رود و گرماي بيش از حد توليد شود ميله ها كاملا" به طرف برده مي شوند و واكنشهاي رآكتور كاملا" متوقف مي گردد بايد بتوان گرماي حاصل از درون رآكتور را خارج كنيم و اين خيلي مهم است براي انجام اين كار مايع يا گازي را به درون رآكتور مي فرستيم گرماي حاصله مي تواند آب را در مبدلهاي حرارتي بجوش آورد عمل آن نظير آبگرمكن كوچك خانه شما است كه آب گرم حمام شما را تامين مي كند. در نيروگاهها مبدلهاي حرارتي آب را به جوش مي آورند و بخار حاصل از آن براي حركت توربين استفاده مي شود. توربين ها، آلترناتورها را به حركت در مي آورند و الكتريسيته توليد مي شود نظير همه نيروگاهها كه مواد زائدي از سوختهاي آنها حاصل مي شود رآكتورها نيز مواد زائدي توليد مي كنند و نظر به اينكه خاصيت راديو اكتيويته اين مواد براي سالهاي سال باقي مي ماند بايد با نهايت مراقبت آنها را جابجا كرد.
دانشندان اكنون روي اين برنامه كار مي كنند كه مواد زائد را بصور ت قالبهاي شيشه اي درآورند و جمع آوري و نگهداري كنند. دانشمندان اميدوارند كه در آينده واكنش همجوشي را جانشين واكنش شكافي نمايند. در واكنش هم جوشي اتمهاي سبك مانند هيدروژن با يكديگر تركيب مي شوند و مقدار بسيار زيادي انرژي توليد مي كنند، در اين نوع واكنش پس مانده بوجود نمي آيد. شايد روزي دانشمندان اين مسئله را حل كنند. هنگامي كه آنها توفيق اين كار را بيابند مردم جهان به يك منبع انرژي بي پايان دست خواهند يافت. اورانيم كمياب است و استخراج آن گران تمام مي شود وليكن هيچگاه كمبود هيدروژن نخواهيم داشت و تا زماني كه آب كه تركيبي از اكسيژن و هيدروژن است موجود باشد مشكلي از نظر هيدروژن نداريم.