فروشگاه نوین داک
فروش تحقیق ، پروژه ، مقاله ، پاورپوینتفروشگاه نوین داک
فروش تحقیق ، پروژه ، مقاله ، پاورپوینتدانلود تحقیق کشف انرژی اتمی
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 13 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 28 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 24 |
کشف انرزی هسته ای یکی از مهمترین و اثر گذارترین کشفیات بشر در طول تاریخ است. در سال 1927 میلادی ، « آلبرت انیشتن » با طرح فرمولی ثابت نمود که « اگر اتم شکافته شود ، انرژی عظیمی ایجاد می شود.» دوشیوه بنیادی برای آزادسازی یک اتم وجود دارد: در روش «شکافت هسته ای» هسته اتم را با یک «نوترون» به دو جزء کوچک تر تقسیم می شود. نظیر اقدامی که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم 235 و 233) انجام می شود. و در روش دوم که به «همجوشی هسته ای » مشهور است ؛ با استفاده از دو اتم کوچک تر که معمولا هیدروزه یا ایزوتوپ های هیدروژن (مانند دو تریوم و ترتیوم ) هستند ، یک اتم بزرگ تر مثل هلیوم یا ایزوتوپ های آن را تشکیل می شود. این فرایند در خورشید برای تولید انرزی به کار می رود.[1]
علی رغم اهمیت این کشف از همان آغاز سوء استفاده قدرت های جهان از آن نگرانی عمیقی را در سطح جهان پدید آورد ؛ با فاصله اندکی آمریکایی‌ها برای نخستین بار به طور کاملاً سری در صحرای “نوادا” انفجار هستهای را آزمایش کردند. در جنگ جهانی دوم هم هواپیمای ده تنی دبلیو به خلبانی سرگرد “کنراد” بمبی را که نام آن “Litell boy” بود در هیروشیمای ژاپن منفجر کردند که این بمب در 8 متری زمین منفجر شد و 120 هزار نفر را جزغاله کرد.
انرژی هسته ایی به زبان ساده
به نظر عجیب می رسد که یک نیروگاه هسته ای نزدیک نیروگاه بزرگ زغال سوز از توربینهای بخاری برای حرکت الترناتورها وتولیدالکتریسیته استفاده کند.در صورتی که تنها تفاوت در نوع منبع تولید حرارت انهاست.در مرکز هر نیروگاه هستهای یک راکتور قرار دارد.راکتور ظرف بزرگی است که در ان گرما به مقدار بسیار زیاد در اثر واکنشهایی به نام شکافت هسته تولید می شود.گرمای حاصل از شکافت هسته برای تولید بخار و حرکت تور بینها به کار می رود.
برای درک پدیده شکافت هسته لازم است که اطلاعاتی درباره خود اتم داشته باشیم.
اجسام از اتمهایی ساخته شده است . اتمها آن اندازه کوچکند که نمی توان آنها را دید. در یک قطره آب میلیونها اتم وجود دارد. مدتها دانشمندان بر این باور بودند که اتم کوچکترین جزئی است که وجود دارد واژه اتم یک کلمه یونانی است به معنی تجزیه ناپذیر که نمی توان آن را تقسیم کرد. بهرحال در سال 1905 آلبرت انیشتین نظریه مشهوری را اعلام کرد او گفت: که اگر اتمی را بتوانیم به روشی تغییر دهیم و یا بشکافیم مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد خواهد شد. اولین دانشمندی که توانست اتم را بشکافد و موفق به این کار شد ارنست رادرفورد بود. این آزمایش مشهور در آزمایشگاه کاوندیش در کمبریج در سال 1919 انجام شد. از این پس رادرفورد و دیگر دانشمندان به تحقیق پرداختند تا ثابت کنند که اتمها خود از ذره های کوچکتر و یا از ذرات بنیادی ساخته شده اند. ما اکنون می دانیم که قسمت عمده هر اتم را فضای خالی تشکیل می دهد در مرکز هر اتم هسته قرار دارد. در اطراف هسته یک یا چند الکترون کوچک و مشابه همواره در مدارهایی دوران می کنند. هسته ها از پروتونها و نوترونها ساخته شده اند. هیدروژن گاز بسیار سبک وزنی است و اتمها ی آن ساده ترین اتمها ست. هر اتم هیدروژن از یک پروتون که هسته اتم است و یک الکترون تشکیل شده است. در مقابل اورانیم فلز بسیار سنگینی است. هر اتم اورانیم دارای 92 پروتون و بیش از یکصد نوترون در هسته است و 92 الکترون در مدارهای آن حرکت می کنند. اورانیم تنها ماده طبیعی است که پدیده شکافت در آن به آسانی صورت می گیرد. هنگامی که یک نوترون به هسته یک اتم آن برخورد کند این هسته به دو جزء تقریبا" مساوی تقسیم می شود، این اجزاء با سرعت زیادی تقسیم می شوند و همزمان دو یا سه نوترون آزاد می شود و باعث شکسته شدن اتمهای دیگر اورانیم می شوند. هنگامی که این نوترونها با هسته اتمها برخورد کنند شکافتهایی جدید صورت می گیرد و مقدار بسیار زیادی گرماتولید می شود. این عمل را واکنش زنجیری می نامیم که در نتیجه انرژی آزاد می شود . همانطوری که در پدیده شکافت گرما تولید می شود، رادیو اکتیو نیز ظاهر می گردد پرتوهای مواد رادیو اکتیو خطرناک و قابلیت نفوذ زیادی دارند ورقه کلفت فولاد و دیواره های بتونی که در مرکز رآکتور به یکدیگر متصل شده اند قرار می دهند همانطور که باید بتوانیم میزان حرارتی را در اجاق گاز کم و زیاد کنیم لازم است که بتوانیم شکاف هسته را نیز کنترل کنیم این عمل نظارت و کنترل بوسیله میله هایی از جنس بر یا کادمیمم که درون راکتور قرار می گیرند انجام می شود. این میله ها نوترونها را جذب می کنند و سرعت واکنش زنجیری را کاهش می دهند اگر دمای رآکتور بالا رود و گرمای بیش از حد تولید شود میله ها کاملا" به طرف برده می شوند و واکنشهای رآکتور کاملا" متوقف می گردد باید بتوان گرمای حاصل از درون رآکتور را خارج کنیم و این خیلی مهم است برای انجام این کار مایع یا گازی را به درون رآکتور می فرستیم گرمای حاصله می تواند آب را در مبدلهای حرارتی بجوش آورد عمل آن نظیر آبگرمکن کوچک خانه شما است که آب گرم حمام شما را تامین می کند. در نیروگاهها مبدلهای حرارتی آب را به جوش می آورند و بخار حاصل از آن برای حرکت توربین استفاده می شود. توربین ها، آلترناتورها را به حرکت در می آورند و الکتریسیته تولید می شود نظیر همه نیروگاهها که مواد زائدی از سوختهای آنها حاصل می شود رآکتورها نیز مواد زائدی تولید می کنند و نظر به اینکه خاصیت رادیو اکتیویته این مواد برای سالهای سال باقی می ماند باید با نهایت مراقبت آنها را جابجا کرد.
فایل ورد 24 ص
دانلود تحقیق تاریخچه کشف و گسترش انرژی هسته ای
| دسته بندی | محیط زیست |
| بازدید ها | 9 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 34 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 21 |
مقدمة تاریخی
داستان کشف و گسترش انرژی هستهای، که در مفهوم این پژوهش انرژی‌ای است که در اثر شکافت اوارنیم و احتمالاً عناصر سنگین دیگر آزاد میشود، به سال 1311/1932، که چادویک در آزمایشگاه کاوندیش، واقع در کمبریج، نوترون را شناسایی کرد، بر می‌گردد.
این کشف از چند نظر دارای اهمیت بود. اولاً، تشریح ساختار اتم به شکل قابل قبول‌تری امکان پذیر شد و نشان داده شد که هر عنصر بخصوص ممکن است چندین ایزوتوپ مختلف، یعنی گونه‌های مختلفی که تعداد نوترون‌های آنها فرق میکند، داشته باشد. ثانیاً، نوترون ذرة جدیدی بود که برای بمباران هستة اتم و ایجاد واکنشهای مصنوعی در اختیار دانشمندان فیزیک اتمی قرار می‌گرفت. در سالهای قبل از آن، دانشمندان برای این منظور از ذرات پروتون و آلفا (هستة عنصر هلیم) استفاده می‌کردند، اما بلافاصله بعد از کشف نوترون این دانشمندان، بخصوص دانشمند ایتالیایی فرمی که در رم کار می‌کرد، دریافتند که این ذره به علت بی‌بار بودن (برخلاف پروتون و ذرة آلفا) آسان‌تر به درون سد پتاسیل هستة اتم نفوذ کرده با آن برهم کنش میکند.
چند سال بعد، فرمی و همکارانش در رم عناصر طبیعی زیادی را با نوترون بمباران کردند و فرآورده‌های واکنشهای حاصل را مورد مطالعه قرار دادند. در بسیاری موارد فرمی دریافت که ایزوتوپ‌های پرتوازی عنصر اصلی تولید می‌شدند، و وقتی این ایزوتوپ‌ها وا می‌پاشیدند عناصر دیگری، کمی سنگین‌تر از عناصر اصلی است، تولید می‌شدند. با این روش اورانیم، سنگین‌ترین عنصر طبیعی، در اثر بمباران با نوترون به عناصر سنگین‌تر فرا اوارنیم، که به صورت طبیعی روی زمین یافت نمی‌شدند، تبدیل شد. در این برهه، فرمی دو کشف بزرگ دیگر هم صورت داد، یکی اینکه نوترون‌های کم انرژی بطور کلی برای تولید واکنشهای هستهای مؤثرند از نوترون‌های پر انرژی هستند، و دیگر
اینکه مؤثرترین راه کند کردن نوترون‌های پر انرژی پراکندگیهای متوالی آنها از عناصر سبک مثل هیدروژن در ترکیباتی مثل آب و پارافین است. نقش مهم این دو کشف در گسترش انرژی هستهای در سالهای بعد به ثبوت رسید.
آزمایشهای فرمی روی اورانیم توسط دو شیمیدان آلمانی به نامهای هان و استراسمن تکرار شد. این دو نفر در سال 1317/1938 کشف کردند که یکی از فراورده‌های برهم کنش نوترون با اورانیم، باریم است که عنصری است در میانة جدول تناوبی. ظاهراً واکنشی رخ داده بود که در آن هستة سنگین اورانیوم، در اثر بمباران با نوترون، به دو هستة با جرم متوسط تقسیم شده بود. دو فیزیکدان، به نامهای مایتنر و فریش، با شنیدن خبر این کشف و بر مبنی مدل قطره ـ مایعی هستة اتم توضیحی برای این فرایند پیدا و محاسبه کردند که انرژی بسیار زیادی (خیلی بیش از آنچه که در فرایندهای شناخته شدة پیش از آن دیده شده بود) از این فرایند که نام شکافت بر آن گذاشته شد آزاد میشود.
جلوه‌های مهم دیگری از شکافت در ماههای بعد کشف شد. ژولیو و همکاران او در فرانسه نشان دادند که در فرایند شکافت چند نوترون هم گسیل میشود، و بعداً معلوم شد که این نوترونها انرژی خیلی بالایی دارند. به این ترتیب این امکان وجود داشت که فرایند شکافت، که با یک نوترون آغاز می‌شد و دو یا سه نوترون تولید می‌کرد، در صورت بروز شکافت دیگری توسط این نوترون‌های جدید، ادامه پیدا کند. زنجیره ـ واکنش خود ـ نگهداری که به این ترتیب ایجاد می‌شد قادر بود مقدار فوق‌العاده زیادی انرژی ایجاد کند.
دو نوع واکنش زنجیره‌یا شکافت متمایز در پیش رو بود: یکی آنکه فرایند شکافت با آهنگ پایا و کنترل شده‌ای انجام می‌شد و به صورت پایا و پیوسته‌ای انرژی آزاد می‌کرد؛ و دیگر اینکه آهنگ شکافت به حدی سریع و کنترل نشده می‌بود که، واقعاً، یک انفجار هستهای با توان تخریب خیلی زیاد تولید می‌کرد. با این همه، پیش از اینکه این ایده‌ها می‌توانستند به واقعیت حتی نزدیک بشوند، مجهولات و مشکلات زیادی باید حل می‌شد. در میان این مجهولات، سطح مقطع شکافت اوارنیم 235 (میزان احتمال انجام این نوع واکنش) بود، و تا این کمیت مشخص نمی‌شد هیچ راهی وجود نداشت که بگوییم آیا واکنش زنجیره‌ای ممکن هست یا خیر، و اگر امکان داشت جرم بحرانی اورانیم لازم چه مقدار بود. همچنین معلوم شده بود که برای دستیابی به یک واکنش زنجیره‌ای در انواع مشخصی از سیستم‌هایی که برای تولید پایا و پیوستة انرژی طراحی می‌شدند لازم بود انرژی نوترون‌هایی که توسط شکافت تولید می‌شدند به مشخص نمی‌شد هیچ راهی وجود نداشت که بگوییم آیا واکنش زنجیره‌ای ممکن هست یا خیر، و اگر امکان داشت جرم بحرانی اورانیم لازم چه مقدار بود. همچنین معلوم شده بود که برای دستیابی به یک واکنش زنجیره‌ای در انواع مشخصی از سیستم‌هایی که برای تولید پایا و پیوستة انرژی طراحی می‌شدند لازم بود انرژی نوترون‌هایی که توسط شکافت تولید می‌شدند به انرژی‌های خیلی پایین‌تری کاهش می‌یافتند تا، همان طور که فرمی نشان داده بود، شکافتهای بیشتر را آسان‌تر باعث می‌شدند. ماده‌ای که برای حصول این فرایند کند شدگی لازم بود کند کننده نام گرفت، و یکی از کند کننده‌های اولیه‌ای که در آزمایشها مورد استفاده قرار گرفت آب سنگین بود، که در زمان مورد بحث در اروپا فقط در یک جا پیدا می‌شد – شرکت هیدرو الکتریک (برق ـ آب= برقاب) نروژ، و تمام موجودی آن را در 1319/1940 فرانسه خریداری کرد.
کشف شکافت در 1317/ 1938 و پیشرفتهای بیشتر در سال 1318/1939، که درست پیش از شروع جنگ جهانی دوم رخ داد، نمی‌توانست در زمانی حساس‌تر از آن در تاریخ جهان اتفاق بیفتد. اگر هیتلر کاملاً به اهیمت این کشف پی برده و دانشمندانش را به توسعة آن تشویق کرده بود، به احتمال زیاد آلمان اولین کشوری می‌بود که سلاح هستهای تولید می‌کرد و تاریخ جهان در سی یا چهل سال گذشته خیلی تفاوت می‌کرد. خوشبختانه، از دید انگلیسی‌ها، هیتلر قدر کشفیات دانشمندان اتمی خود را، که بسیاری از آنها یهودی و در حال مهاجرت به بریتانیا و آمریکا بودند، ندانست و تحقیقات شکافت در آلمان با امکانات و اولویت محدودی دنبال شد. تحقیقات شکافت در فرانسه هم در خرداد ـ تیر / ژوئن 1319/1940 ناگهان قطع شد و دو دانشمند پیشتاز فرانسوی، هالبان و کوارسکی، به همراه ذخیرة حیاتی آب سنگین فرانسه به بریتانیا آمدند.
به این ترتیب در تابستان 1319/1940 بریتانیا، که تا آن زمان دست تنها درگیر مقابله با آلمان بود، به کانون تحقیقات شکافت تبدیل گردید. در آن سال، اجتماع بزرگی از دانشمندان برجستة دنیا در بریتانیا وجود داشت، که تعداد زیادی از آنها پناهندگان اروپایی بودند. شرایط، فوق‌العاده حساس و اضطراری بود، چون مشخص شده بود که اولین کشور سازندة بمب اتمی به احتمال قوی برندة جنگ خواهد بود، و هیچکس دقیقاً نمی‌دانست آلمانها چه می‌کنند. در آن سال، دانمشندان حاضر در بریتانیا پیشرفت قابل ملاحظه‌ای کردند و بطور نظری نشان دادند که با استفاده از اورانیم 235 می‌توان یک بمب اتمی با توان انفجار ویران‌گری ساخت، که این خود حملات هوایی، این اقدامات غیر عملی به نظر می‌رسیدند. لذا تصمیم بر آن شد که تقریباً تمام کار تحقیقات، گسترش و تولید به ایالات متحدة آمریکا، که کار بر روی شکافت در حال پیشرفت بود، هر چند نه در سطح پیشرفته و درجة اضطرار بریتانیا، منتقل شود. زیرا آمریکا دارای منابع صنعتی لازم بود و، حتی پس از شروع جنگ با ژاپن، از حملات هوایی در امان بود.
فایل ورد 21 ص
دانلود تحقیق پایان چرخه سوخت هسته ای
| دسته بندی | محیط زیست |
| بازدید ها | 8 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 41 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 55 |
پسماندهای هستهای
]علی رغم سابقه به وضوح ایمن در طول نیم قرن گذشته، امروزه یکی از بحث برانگیزترین جنبه های چرخه سوخت هسته ای مسئله مدیریت و دفع پسماندهای پرتوز است[.
P1 مشکل ترین مسئله، پسماندهای سطح بالا هستند، و دو سیاست مختلف برای مدیریت آنها وجود دارد:
- بازفرآوری سوخت مصرف شده برای جدا کردن آنها (که با شیشه ای کردن و دفع کردن آنها ادامه می یابد) یا
- دفع مستقیم سوخت مصرف شده دارای پرتوزایی سطح بالا به صورت پسماند.
]پسماندهای هسته ای اصلی در سوخت راکتور سفالی محفوظ باقی می مانند[.
P2 همانطور که در فصل‌های 3و4 به طور خلاصه گفته شد، “سوزاندن” سوخت در قلب راکتور محصولات شکافتی تولید می کند به مانند ایزوتوپ های مختلف باریم، استرونسیم، نریم، ید، کریپتون و گرنون (Ba، Sr، Cs، I، Kr، Xe). بیشترین ایزوتوپ‌های شکل گرفته به صورت محصولات شکافت در سوخت به شدت پرتوزا هستند و متعاقباً عمرشان کوتاه است.
P3 علاوه بر این اتم های کوچکتر به وجود آمده از شکافت سوخت، ایزوتوپ‌های ترااورانومی مختلفی هم با جذب نوترون تشکیل می شوند. از جمله اینها پلوتونیوم- 239، پلوتونیوم- 240 و پلوتونیوم- 241[1]، به علاوه محصولات دیگری هستند که از جذب نوترون توسط u-2381 در قلب راکتور و سپس تلاشی بتا به عمل می آیند. همه اینها پرتوزا هستند و به غیر از پلوتونیوم شکافت پذیر که “می‌سوزد”، در سوخت مصرف شده ای که از راکتور برداشته می شود باقی می مانند. ایزوتوپ های ترا اورانیوم و دیگر اکتنیدها[2] بیشترین قسمت از پسماندهای سطح بالای با طول عمر زیاد را شکل می دهند.
P4 در حالی که چرخه سوخت هسته ای صلح آمیز، پسماندهای مختلفی تولید میکند، این پسماندها “آلودگی” به شمار نمی آیند، زیرا در عمل همه آنها نگهداری و مدیریت می شوند، در غیر این صورت است که خطرناک خواهند بود. در حقیقت توان هسته ای تنها صنعت تولید انرژی است که مسئولیت کامل همه پسماندهایش را برعهده گرفته و هزینه آن را به طور کامل بر قیمت تولیداتش اضافه می کند. وانگهی هم اکنون مهارت های به دست آمده در مدیریت پسماندهای غیر نظامی در حال شروع به اعمال شدن به پسماندهای نظامی است که یک مشکل محیط زیستی جدی در چند نقطه جهان ایجاد کرده است.
پسماندهای پرتوزا مواد گوناگونی را شامل می شوند که از جهت محافظت مردم و محیط زیست اقدامات متفاوتی را طلب می کنند. مدیریت و دفع آنها از نظر فن آوری سر راست است[.
P5 این پسماندها براساس مقدار و نوع پرتوزایی موجود در آنها معمولاً به سه دسته تحت عنوان های پسماندهای سطح پایین سطح متوسط و سطح بالا دسته بندی میشوند.
P6 عامل دیگر در مدیریت پسماندها مدت زمانی است که آنها ممکن است خطرناک باقی بمانند. این زمان به نوع ایزوتوپ های پرتوزای موجود در آنها و به خصوص مشخصه نیمه عمر هر یک از این ایزوتوپ ها بستگی دارد. نیمه عمر مدت زمانی است که طی می شود تا یک ایزوتوپ پرتوزا نیمی از پرتوزائیش را از دست بدهد. پس از چهار نیمه عمر سطح پرتوزایی به مقدار اولیه آن و پس از هشت نیمه عمر به آن می رسد.
P7 ایزوتوپ های پرتوزای مختلف نیمه عمرهایی دارند که از کسری از ثانیه تا دقیقه‌ها، ساعات یا روزها، حتی تا میلیون ها سال گسترده شده اند. پرتوزایی با گذشت زمان، همانطور که این ایزوتوپ ها به ایزوتوپ های پایدار غیر پرتوزا تلاش می کنند کم می شود.
P8 آهنگ تلاشی یک ایزوتوپ با عکس نیمه عمرش متناسب است. یک نیمه عمر کوتاه به معنای تلاشی سریع است. بنابراین، برای هر نوع پرتوزایی، شدت پرتوزایی بالاتر در یک مقدار ماده داده شده مستلزم کوتاه‌تر بودن نیمه عمر است.
P9 سه اصل کلی برای مدیریت پسماندهای پرتوزا بکار گرفته می شود:
- تغلیظ و نگهداری concentrate-and-cantain
- تضعیف و پراکنش dilute- and disparoe
- تأخیر و تلاش delay-and-decay
P10 دو تای اول در مورد مدیریت پسماندهای غیر پرتوزا هم به کار می روند. پسماندها یا تغلیظ شده و سپس متروی می شوند، یا (برای مقادیر خیلی کم) تا سطح قابل قبولی تضعیف شده و سپس به محیط زیست باز گردانده می شوند. با این وجود تأخیر و تلاشی منحصر به مدیریت پسماندهای پرتوزاست و به این معنی است که پسماند ذخیره و اجازه داده می شود که پرتوزایی آن از طریق تلاشی طبیعی ایزوتوپ‌های موجود در آن کم شود.
]در چرخه سوخت هسته ای غیرنظامی توجگه اصلی بر پسماندهای سطح بالاست که حاوی محصولات شکافت و عناصر ترا اورانیومی تشکیل شده در قلب راکتور هستند[.
P11 پسماند سطح بالا: ممکن است خود سوخت مصرف شده یا پسماند اصلی حاصل از باز پردازش آن باشد. در هر دو حال این حجم متوسطی دارد- در حدود 30-25 تن سوخت مصرف شده یا سه مترمکعب پسماند شیشه ای شده در سال برای یک نمونه راکتور هسته ای بزرگ (1000 MWC، نوع آب سبک). این حجم می تواند به صورت موثر و اقتصادی ایزوله شود. سطح پرتوزایی آن به سرعت کم می شود. به عنوان نمونه، یک مجموعه سوخت راکتور آب سبک تازه تخلیه شده آن قدر پرتوزایی دارد که چند صد کیلو وات گرما می پراکند، اما پس از یک سال این مقدار به 5kw و پس از پنج سال به یک کیلووات می رسد. ظرف مدت 40 سال پرتوزایی آن به حدود یک هزارم مقدار آن هنگام تخلیه می رسد.
P12 اگر سوخت مصرف شده بازفرآوری شود، %3 آن که به صورت پسماند سطح بالا ظاهر می شود، عمدتاً مایع است و حاوی “خاکستر” اورانیوم سوخته شده است. این پسماند که شامل محصولات شکافت به شدت پرتوزا و چند عنصر سنگین با پرتوزایی دراز مدت است، مقدار قابل توجهی گرما تولید می کند و باید خنک شود. این به صورت شیشه بورو سیلیکات[3] (شبیه به پیرکتن) و به منظور پوشینه‌داری، ذخیره سازی میان مدت، و دفع نهایی در اعماق زمین شیشه ای می شود. این سیاستی است که توسط بریتانیا، فرانسه، آلمان، ژاپن، چین و هند اتخاذ می شود. (بخش های 5-2 و 5-3 را ببینید)
P13 از طرف دیگر، اگر سوخت مصرف شده راکتور باز پردازش نشود، همه ایزوتوپ های با پرتوزایی بالا و اکتنیدهای دراز عمر در آن باقی می‌مانند، و در این صورت همه مجموعه های سوخت به شکل پسماند سطح بالا رفتار می کنند. گزینه دفع مستقیم توسط امریکا، کانادا و سوئد دنبال می شود، بخش 5-4 را بینید.
P14 تعدادی از کشورها انتخابی بین بازپردازی و دفع مستقیم را گردن نهاده اند.
P15 پسماندهای سطح بالا تنها %3 حجم کل پسماندهای پرتوزای جهان را تشکیل می‌دهند، اما 95% کل پرتوزایی از آنهاست.
P16 علاوه بر پسماندهای سطح بالای حاصل از تولید توان هستهای، هرگونه استفاده از مواد پرتوزا در بیمارستان ها، آزمایشگاه ها و صنایع آنچه را که (پسماندهای سطح- پایین) نامیده می شود، تولید می کند. رسیدگی کردن اینها خطرناک نیست اما باید با دقتی بیش از زباله‌های معمولی دفع شوند. پسماندهای هسته ای از بیمارستان‌ها. دانشگاهها و صنایع به علاوه صنایع توان هسته ای می آیند، آنها می توانند خاکستر شوند و معمولاً دست آخر در محل های دفن زباله کم عمقی چال می شوند. نشان داده شده است که این روش موثری برای مدیریت پسماند این چنین مواد نسبتاً بی‌خطری است به شرطی که همه مواد بسیار سمی ابتدا جدا شده و جزء پسماندهای سطح بالا قرار گیرد.
کشورهای زیادی دارای مخازن پایانی فعال برای پسماندهای سطح پایین هستند. پسماندهای سطح پایین تقریباً همان پرتوزایی را دارند که سنگ معدن لورانیوم مرتبه پایین دارد و هم آنها بالغ بر بیش از پنجاه برابر پسماندهای سطح بالای سالانه است. در کل جهان این پسماندها 90% کل حجم را تشکیل می دهند اما فقط 1% پرتوزایی کل همه پسماندهای پرتوزا را دارند.
]پسماندهای سطح متوسط[ بیشتر از صنایع هسته ای می آیند. آنها پرتوزاتر هستند و باید پیش از رسیدگی و دفع در برابر مردم حفاظ گذاری نشوند و شامل درین‌ها، رسوب‌های شیمیایی و اجزای راکتور به علاوه مواد آلوده مربوط به از رده خارج کردن راکتورها می شوند. این پسماندها برای دفع بیشتر در بتون قرار داده می شوند. معمولاً پسماند کوتاه عمر (بیشتر از راکتورها) دفن می شود، اما پسماند دراز عمر (از سوخت هسته ای بازفرآوری شده) در اعماق زیر زمین دفع می شوند. پسماندهای سطح میانی 7% حجم پسماندهای پرتوزای و 4% پرتوزایی جهان را تشکیل می دهند.
بازفرآوری سوخت مصرف شده
]مهمترین دلیل برای بازفرآوری بیرون کشیدن اورانیوم و پلوتونیوم مصرف نشده از عناصر سوخت مصرف شده است. دلیل دوم کاهش حجم موادی است که به صورت پسماند سطح بالا دفع می شوند[.
P1 بازفرآوری از هدر رفتن مقدار قابل توجهی از منابع جلوگیری می کند زیرا بیشتر سوخت مصرف شده (اورانیومی با کمتر از 1% u-235 و اندکی پلوتونیوم) میتواند به صورت عناصر سوخت جدید بازیابی شود، که 30% اورانیوم طبیعی را که در غیر این صورت لازم بود ذخیره می کند. این اورانیوم و پلوتونیوم به سوخت اکسید مختلط تبدیل می شوند و یک منبع مهم هستند. سپس پسماندهای سطح بالای باقی مانده برای دفع‌شدن به صورت مواد جامدفشرده، پایدار و غیرقابل حلی تبدیل میشوند که دفعشان از مجموعه های حجیم سوخت مصرف شده آسان تر است.
P2 یک راکتور آب سبک 1000Mwe در حدود 25 تن سوخت مصرف شده در سال تولید می کند، تا به حال، پیش از 80000 تن از سوخت مصرف شده‌ی راکتورهای تولید برق تجاری بازفرآوری شده است و هم اکنون ظرفیت سالانه این کار حدود 5000 تن در سال است.
P3 مجموعه های سوخت مصرف شده ای که از یک راکتور خارج می شوند به شدت پرتوزا هستند و گرما تولید می کنند. به همین خاطر آنها در تانک‌هایی بزرگ یا حوضچه‌هایی از آب قرار داده، خنک می کنند و سه متر از آب روی آنها پرتوها را مهار می کند. آنها در این جا، که در محل راکتور یا در ایستگاه بازفرآوری است، چند سالی باقی می مانند تا سطح تابش آنها به طور چشمگیری کاسته شود. برای بیشتر انواع سوخت ها بازفرآوری در حدود 50 سال پس از تخلیه راکتور انجام می شود.
P4 سوخت مصرف شده ممکن است پس از خنک سازی اولیه، با استفاده از فلاسک‌های محافظ دار خاصی که تنها چند تن (مثلاً 6 تن) از سوخت مصرف شده را در خود جای داده اما حدود 100 تن وزن دارند، حمل و نقل شود. انتقال سوخت مصرف شده و دیگر پسماندهای سطح بالا به سختی مراقبت می شود.
P5 بازفرآوری سوخت اکسید مصرف شده مستلزم حل عناصر سوخت در اسید نیتریک است. سپس جداسازی شیمیایی اورانیوم و پلوتونیوم انجام می شود. Pu و u می توانند به ورودی چرخه سوخت بازگردانده شوند. (اورانیوم به مرحله تبدیل، پیش از غنی سازی دوباره و پلوتونیوم مستقیماً به مرحله ساخت سوخت). (در حقیقت به منظور بازیابی سوخت آنها اغلب در یک محل واحد هستند). مایع باقی مانده پس از بیرون کشیدن pu و u، پسماند سطح بالاست که شامل حدود 3% از سوخت مصرف شده است. این پسماند به شدت پرتوزاست و به تولید گرمای شدید ادامه می دهد.
P6 بازفرآوری‌های زیادی از دهه 1940، انجام شده است که عمدتاً برای مقاصد نظامی و به منظور بازیافت پلوتونیوم (از سوخت با سوزش burn up کم) برای جنگ افزارها، انجام شده است. در بریتانیا، حدود چهل سال است که عناصر سوخت فلزی حاصل از اولین نسل راکتورهای تجاری که با گاز خنک می شوند، در Sellafield بازفرآوری می گردد. این کارخانه‌ی t/yr1500 با توجه به همراهی با رشد ایمنی، بهداشت و دیگر استانداردهای سامان دهی، با موفقیت توسعه داده شده است. از 1969 تا 1973 سوخت های اکسیدی هم در قسمتی از این کارخانه که به این منظور تغییر داده شده بازفرآوری شدند. در 1994 یک کارخانه جدید بازفرآوری اکسید حرارتی t /yr1200 (T HORP) برپا شد.
در آمریکا یک داستان حماشی (Saga) سیاسی و فنی هست و هیچ کارخانه بازفرآوری در حال حاضر کار نمی کند. سه کارخانه برای بازفرآوری سوخت های اکسیدی غیرنظامی در آمریکا ساخته شده است: اول یک کارخانه t/yr300 در
West Valley، Ny، ساخته شد و از 72-1966 با موفقیتکار کرد. با وجود این الزامات انتظامی روز به روز سخت گیرانه تر به معنای اصلاح کردن کارخانه بود که غیر اقتصادی پنداشته شد، و کارخانه تعطیل شد. دومی یک کارخانه t/yr300 بود که با استفاده از فن آوری جدید در Morris، illinois ساخته شد، که علی رقم تحقق در مقیاس آزمایشی در کارخانه تولیدی درست کار نکرد. سومی یک کارخانه t/yr1500 در Barnwell، South Carolona بود، که به واسطه تغییر سیاست دولت که طی یک بند از سیاست عدم تکثر آمریکا (non-proliferation) شده بازفرآوری های غیر نظامی را نفی می کرد، بی نتیجه ماند. در مجموع امریکا از دهه 1940 بیش از 250 کارخانه سال تجربه عملی بازفرآوری دارد، که قسمت عمده آن در کارخانه های صنایع دفاعی بوده است.
[1] - pa-241 است که تلاشی کرده و امرسیم- 241 را که در آشکارسازهای دود خانگی به کار می رود، برای ما ایجاد می کند.
[2] - اکتنیدها عناصری هستند با عدد اتمی 89 (اکتینیم) یا بالاتر و ترا اورانیوم ها بالاتر از 92 (اورانیوم)
[3] - مترجم 1: نوعی شیشه که پنج درصد آن اسید بوریک است و در مقابل گرمای زیاد مقاوم می باشد.
فایل ورد 55 ص
دانلود تحقیق انرژی هسته ای و سلاحهای اتمی
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 3 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 329 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 20 |
انرژی هسته ای
اورانیوم
بمب اتم
بمب هسته ای
بمب هیدروژنی
انرژی هسته ای
دید کلی
وقتی که صحبت از مفهوم انرژی به میان می‌آید، نمونه‌های آشنای انرژی مثل انرژی گرمایی ، نور و یا انرژی مکانیکی و الکتریکی در شهودمان مرور میشود. اگر ما انرژی هستهای و امکاناتی که این انرژی در اختیارش قرار میدهد، آشنا شویم، شیفته آن خواهیم شد.
آیا می‌دانید که
- انرژی گرمایی تولید شده از واکنشهای هستهای در مقایسه با گرمای حاصل از سوختن زغال سنگ در چه مرتبه بزرگی قرار دارد؟
- منابع تولید انرژی هستهای که بر اثر سیلابها و رودخانه از صخره شسته شده و به بستر دریا می‌رود، چقدر برق میتواند تولید کند؟
- کشورهایی که بیشترین استفاده را از انرژی هستهای را می‌برند، کدامند؟ و ... .
نحوه آزاد شدن انرژی هستهای
می‌دانیم که هسته از پروتون (با بار مثبت) و نوترون (بدون بار الکتریکی) تشکیل شده است. بنابراین بار الکتریکی آن مثبت است. اگر بتوانیم هسته را به طریقی به دو تکه تقسیم کنیم، تکه‌ها در اثر نیروی دافعه الکتریکی خیلی سریع از هم فاصله گرفته و انرژی جنبشی فوق العاده‌ای پیدا می‌کنند. در کنار این تکه‌ها ذرات دیگری مثل نوترون و اشعه‌های گاما و بتا نیز تولید میشود. انرژی جنبشی تکه‌ها و انرژی ذرات و پرتوهای بوجود آمده ، در اثر برهمکنش ذرات با مواد اطراف ، سرانجام به انرژی گرمایی تبدیل میشود. مثلا در واکنش هستهای که در طی آن 235U به دو تکه تبدیل میشود، انرژی کلی معادل با 200MeV را آزاد میکند. این مقدار انرژی میتواند حدود 20 میلیارد کیلوگالری گرما را در ازای هر کیلوگرم سوخت تولید کند. این مقدار گرما 2800000 بار برگتر از حدود 7000 کیلوگالری گرمایی است که از سوختن هر کیلوگرم زغال سنگ حاصل میشود.
کاربرد حرارتی انرژی هستهای
گرمای حاصل از واکنش هستهای در محیط راکتور هستهای تولید و پرداخته میشود. بعبارتی در طی مراحلی در راکتور این گرما پس از مهارشدن انرژی آزاد شده واکنش هستهای تولید و پس از خنک سازی کافی با آهنگ مناسبی به خارج منتقل میشود. گرمای حاصله آبی را که در مرحله خنک سازی بعنوان خنک کننده بکار می‌رود را به بخار آب تبدیل میکند. بخار آب تولید شده ، همانند آنچه در تولید برق از زعال سنگ ، نفت یا گاز متداول است، بسوی توربین فرستاده میشود تا با راه اندازی مولد ، توان الکتریکی مورد نیاز را تولید کند. در واقع ، راکتور همراه با مولد بخار ، جانشین دیگ بخار در نیروگاههای معمولی شده است.
سوخت راکتورهای هستهای
ماده‌ای که به عنوان سوخت در راکتورهای هستهای مورد استفاده قرار میگیرد باید شکاف پذیر باشد یا به طریقی شکاف پذیر شود.235U شکاف پذیر است ولی اکثر هسته‌های اورانیوم در سوخت از انواع 238U است. این اورانیوم بر اثر واکنشهایی که به ترتیب با تولید پرتوهای گاما و بتا به 239Pu تبدیل میشود. پلوتونیوم هم مثل 235U شکافت پذیر است. به علت پلوتونیوم اضافی که در سطح جهان وجود دارد نخستین مخلوطهای مورد استفاده آنهایی هستند که مصرف در آنها منحصر به پلوتونیوم است.
میزان اورانیومی که از صخره‌ها شسته میشود و از طریق رودخانه‌ها به دریا حمل میشود، به اندازه‌ای است که میتواند 25 برابر کل مصرف برق کنونی جهان را تأمین کند. با استفاده از این نوع موضوع ، راکتورهای زاینده‌ای که بر اساس استخراج اورانیوم از آب دریاها راه اندازی شوند قادر خواهند بود تمام انرژی مورد نیاز بشر را برای همیشه تأمین کنند، بی آنکه قیمت برق به علت هزینه سوخت خام آن حتی به اندازه یک درصد هم افزایش یابد.
مزیتهای انرژی هستهای بر سایر انرژیها
بر خلاف آنچه که رسانه‌های گروهی در مورد خطرات مربوط به حوادث راکتورها و دفن پسماندهای پرتوزا مطرح میکند از نظر آماری مرگ ناشی ازخطرات تکنولوژی هستهای از 1 درصد مرگهای ناشی از سوختن زغال سنگ جهت تولید برق کمتر است. در سرتاسر جهان تعداد نیروگاههای هستهای فعال بیش از 419 میباشد که قادر به تولید بیش از 322 هزار مگاوات توان الکتریکی هستند. بالای 70 درصد این نیروگاهها در کشور فرانسه و بالای 20 درصد آنها در کشور آمریکا قرار دارد.
اورانیوم
فایل ورد 20 ص
دانلود تحقیق نیرو، چرخه سوخت و غنی سازی هسته ای
| دسته بندی | فیزیک |
| بازدید ها | 6 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 230 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 11 |
مقدمه
در طبیعت چهار نیروی بنیادی گرانشی، الکترومغناطیسی، هسته ای ضعیف و هسته ای قوی وجود دارد که از طریق تبادل ذرات بنیادی و در نتیجه اندازه حرکت بین اجسام ایجاد می شود. نتیجه بر هم کنش ذرات بنیادی در هسته واکنش هسته ای و انرژی حاصل از ان انرژی هسته ای است، که از آن برای صنعت، پزشکی،کشاورزی تولید برق استفاده صلح امیز و برای انفجار های هسته ای استفاده نظامی می شود. انفجار هسته ای ، راکتور هسته ای کنترل نشده ای است که در ان واکنش هسته ای بسیار وسیع در زمان کمتر از میلیاردم ثانیه رخ میدهد برای ایجاد انفجار هسته ای به یک سوخت شکافت یا گداخت پذیر، ماشه اغاز گر حوادث و روشی که اجازه میدهد تا قبل از اینکه انفجار پایان یابد، کل سوخت شکافته یا گداخته شود، نیاز میباشد در انفجار های هسته ای همه چیز در کانون انفجار در دمای بالا( حدود106×300 درجه سانتی گراد)به حالت گاز در می آید و در خارج از کا نون موج شدید گرما همه چیز را می سوزاند و فشار موج ضربه ای ساختمان ها و تاسیسات را خراب میکند و تشعشعات مواد رادیواکتیو در محیط انفجار و نقاط دور دست، محیط زیست، گیاهان وموجودات زنده را به مخاطره می اندازد. برای داشتن
فن آوری هسته ای چرخه سوخت ضروری است که شامل نورد سنگ معدن اورانیوم ، تهیه هگزافلوراید اورانیوم ، غنی سازی و... است.غنی سازی به روش های الکترومغناطیسی ، سانتریفیوژ، لیزر، دیفوزیون گازی و ... انجام میگیرد.
- بحث
ذرات بنیادی طبیعت از ذرات دیگری ساخته نشده اند مانند فوتون، گلوئون، گراویتون،کوارک، الکترون، بوزونهای برداری حدواسط و نوترینو و پروتون و نوترون ذرات بنیادی نیستند بلکه از کوارکها ساخته میشوند. نیرو یا بر هم کنش متقابل بین اجسام از طریق مبادله ذرات بنیادی و ا ندازه حرکت توسط اجسام ایجاد میشود.
نیروی قوی که منشاء نیروی هسته ای قوی بین نوکلئون هاست از طریق تبادل گلئون ها بین کوارک ها ایجاد میشود. نیروی الکترومغناطیسی بین ذرات باردار از طریق تبادل فوتون بین ذرات باردار ایجاد میشود. نیروی ضعیف که منشاء نیروی هسته ای ضعیف در واپاشی بتایی است از طریق تبادل بوزونهای برداری حد واسط(w,z) برقرارمیگردد.
n (udd)→p(udu)و )u ) و ( معرف کوارک بالا، dمعرف کوارک پایین است )
نیروی گرانشی بین ذرات دارای جرم از طریق تبادل گراویتون بین آنها برقرار میشود.شدت نسبی نیروها:
1 = هسته ای قوی و ،10-2=الکترو مغناطیسی و10-9 = هسته ای ضعیف و 10-38 = گرانشی می باشد با آزمایش جذب سوزن با یک آهن ربای کوچک و نیروی گرانشی و الکتریکی دو بار آزمون شدت نسبی نیرو ها را می توان نشان داد.
واکنش هسته ای فرو پاشی خودبخودی، شکافت، همجوشی همان بر هم کنش بین ذرات بنیادی هسته است.
راکتور هسته ای شکافت دستگاهی است که در ان شکافت هسته ای زنجیره ای کنترل شده به منظو تولید برق، تولید رادیونوکلئید ها و تامین انرژی کشتی ها ،زیر دریایی ها و ماهواره ها و تحقیقات هسته ای انجام میگیرد.
کند کننده ها برای تبدیل نوترون های سریع حاصل ازشکافت، به نوترون های حرارتی بکار میروند.بهترین هسته ها برای این منظور هسته های سبک از قبیل هیدروژن معمولی دو تریوم، بریلیوم و کربن بصورت گرافیت می باشد. بنا به انرژی جنبشی نوترون نسبت به انرژی جنبشی اولیه آن دربرخورد الاستیک با هسته ها می باشد. نوترون در برخورد با هیدروژن آب معمولی تقریبا تمام انرژی جنبشی خود را از دست داده و به نوترون حرارتی تبدیل میشود از این جهت آب معمولی از بهترین کند کننده است.
فایل ورد 11 ص
دانلود تحقیق تاریخچه کشف و گسترش انرژی هسته ای
| دسته بندی | محیط زیست |
| بازدید ها | 5 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 34 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 21 |
مقدمة تاریخی
داستان کشف و گسترش انرژی هستهای، که در مفهوم این پژوهش انرژی‌ای است که در اثر شکافت اوارنیم و احتمالاً عناصر سنگین دیگر آزاد میشود، به سال 1311/1932، که چادویک در آزمایشگاه کاوندیش، واقع در کمبریج، نوترون را شناسایی کرد، بر می‌گردد.
این کشف از چند نظر دارای اهمیت بود. اولاً، تشریح ساختار اتم به شکل قابل قبول‌تری امکان پذیر شد و نشان داده شد که هر عنصر بخصوص ممکن است چندین ایزوتوپ مختلف، یعنی گونه‌های مختلفی که تعداد نوترون‌های آنها فرق میکند، داشته باشد. ثانیاً، نوترون ذرة جدیدی بود که برای بمباران هستة اتم و ایجاد واکنشهای مصنوعی در اختیار دانشمندان فیزیک اتمی قرار می‌گرفت. در سالهای قبل از آن، دانشمندان برای این منظور از ذرات پروتون و آلفا (هستة عنصر هلیم) استفاده می‌کردند، اما بلافاصله بعد از کشف نوترون این دانشمندان، بخصوص دانشمند ایتالیایی فرمی که در رم کار می‌کرد، دریافتند که این ذره به علت بی‌بار بودن (برخلاف پروتون و ذرة آلفا) آسان‌تر به درون سد پتاسیل هستة اتم نفوذ کرده با آن برهم کنش میکند.
چند سال بعد، فرمی و همکارانش در رم عناصر طبیعی زیادی را با نوترون بمباران کردند و فرآورده‌های واکنشهای حاصل را مورد مطالعه قرار دادند. در بسیاری موارد فرمی دریافت که ایزوتوپ‌های پرتوازی عنصر اصلی تولید می‌شدند، و وقتی این ایزوتوپ‌ها وا می‌پاشیدند عناصر دیگری، کمی سنگین‌تر از عناصر اصلی است، تولید می‌شدند. با این روش اورانیم، سنگین‌ترین عنصر طبیعی، در اثر بمباران با نوترون به عناصر سنگین‌تر فرا اوارنیم، که به صورت طبیعی روی زمین یافت نمی‌شدند، تبدیل شد. در این برهه، فرمی دو کشف بزرگ دیگر هم صورت داد، یکی اینکه نوترون‌های کم انرژی بطور کلی برای تولید واکنشهای هستهای مؤثرند از نوترون‌های پر انرژی هستند، و دیگر
اینکه مؤثرترین راه کند کردن نوترون‌های پر انرژی پراکندگیهای متوالی آنها از عناصر سبک مثل هیدروژن در ترکیباتی مثل آب و پارافین است. نقش مهم این دو کشف در گسترش انرژی هستهای در سالهای بعد به ثبوت رسید.
آزمایشهای فرمی روی اورانیم توسط دو شیمیدان آلمانی به نامهای هان و استراسمن تکرار شد. این دو نفر در سال 1317/1938 کشف کردند که یکی از فراورده‌های برهم کنش نوترون با اورانیم، باریم است که عنصری است در میانة جدول تناوبی. ظاهراً واکنشی رخ داده بود که در آن هستة سنگین اورانیوم، در اثر بمباران با نوترون، به دو هستة با جرم متوسط تقسیم شده بود. دو فیزیکدان، به نامهای مایتنر و فریش، با شنیدن خبر این کشف و بر مبنی مدل قطره ـ مایعی هستة اتم توضیحی برای این فرایند پیدا و محاسبه کردند که انرژی بسیار زیادی (خیلی بیش از آنچه که در فرایندهای شناخته شدة پیش از آن دیده شده بود) از این فرایند که نام شکافت بر آن گذاشته شد آزاد میشود.
جلوه‌های مهم دیگری از شکافت در ماههای بعد کشف شد. ژولیو و همکاران او در فرانسه نشان دادند که در فرایند شکافت چند نوترون هم گسیل میشود، و بعداً معلوم شد که این نوترونها انرژی خیلی بالایی دارند. به این ترتیب این امکان وجود داشت که فرایند شکافت، که با یک نوترون آغاز می‌شد و دو یا سه نوترون تولید می‌کرد، در صورت بروز شکافت دیگری توسط این نوترون‌های جدید، ادامه پیدا کند. زنجیره ـ واکنش خود ـ نگهداری که به این ترتیب ایجاد می‌شد قادر بود مقدار فوق‌العاده زیادی انرژی ایجاد کند.
دو نوع واکنش زنجیره‌یا شکافت متمایز در پیش رو بود: یکی آنکه فرایند شکافت با آهنگ پایا و کنترل شده‌ای انجام می‌شد و به صورت پایا و پیوسته‌ای انرژی آزاد می‌کرد؛ و دیگر اینکه آهنگ شکافت به حدی سریع و کنترل نشده می‌بود که، واقعاً، یک انفجار هستهای با توان تخریب خیلی زیاد تولید می‌کرد. با این همه، پیش از اینکه این ایده‌ها می‌توانستند به واقعیت حتی نزدیک بشوند، مجهولات و مشکلات زیادی باید حل می‌شد. در میان این مجهولات، سطح مقطع شکافت اوارنیم 235 (میزان احتمال انجام این نوع واکنش) بود، و تا این کمیت مشخص نمی‌شد هیچ راهی وجود نداشت که بگوییم آیا واکنش زنجیره‌ای ممکن هست یا خیر، و اگر امکان داشت جرم بحرانی اورانیم لازم چه مقدار بود. همچنین معلوم شده بود که برای دستیابی به یک واکنش زنجیره‌ای در انواع مشخصی از سیستم‌هایی که برای تولید پایا و پیوستة انرژی طراحی می‌شدند لازم بود انرژی نوترون‌هایی که توسط شکافت تولید می‌شدند به مشخص نمی‌شد هیچ راهی وجود نداشت که بگوییم آیا واکنش زنجیره‌ای ممکن هست یا خیر، و اگر امکان داشت جرم بحرانی اورانیم لازم چه مقدار بود. همچنین معلوم شده بود که برای دستیابی به یک واکنش زنجیره‌ای در انواع مشخصی از سیستم‌هایی که برای تولید پایا و پیوستة انرژی طراحی می‌شدند لازم بود انرژی نوترون‌هایی که توسط شکافت تولید می‌شدند به انرژی‌های خیلی پایین‌تری کاهش می‌یافتند تا، همان طور که فرمی نشان داده بود، شکافتهای بیشتر را آسان‌تر باعث می‌شدند. ماده‌ای که برای حصول این فرایند کند شدگی لازم بود کند کننده نام گرفت، و یکی از کند کننده‌های اولیه‌ای که در آزمایشها مورد استفاده قرار گرفت آب سنگین بود، که در زمان مورد بحث در اروپا فقط در یک جا پیدا می‌شد – شرکت هیدرو الکتریک (برق ـ آب= برقاب) نروژ، و تمام موجودی آن را در 1319/1940 فرانسه خریداری کرد.
کشف شکافت در 1317/ 1938 و پیشرفتهای بیشتر در سال 1318/1939، که درست پیش از شروع جنگ جهانی دوم رخ داد، نمی‌توانست در زمانی حساس‌تر از آن در تاریخ جهان اتفاق بیفتد. اگر هیتلر کاملاً به اهیمت این کشف پی برده و دانشمندانش را به توسعة آن تشویق کرده بود، به احتمال زیاد آلمان اولین کشوری می‌بود که سلاح هستهای تولید می‌کرد و تاریخ جهان در سی یا چهل سال گذشته خیلی تفاوت می‌کرد. خوشبختانه، از دید انگلیسی‌ها، هیتلر قدر کشفیات دانشمندان اتمی خود را، که بسیاری از آنها یهودی و در حال مهاجرت به بریتانیا و آمریکا بودند، ندانست و تحقیقات شکافت در آلمان با امکانات و اولویت محدودی دنبال شد. تحقیقات شکافت در فرانسه هم در خرداد ـ تیر / ژوئن 1319/1940 ناگهان قطع شد و دو دانشمند پیشتاز فرانسوی، هالبان و کوارسکی، به همراه ذخیرة حیاتی آب سنگین فرانسه به بریتانیا آمدند.
به این ترتیب در تابستان 1319/1940 بریتانیا، که تا آن زمان دست تنها درگیر مقابله با آلمان بود، به کانون تحقیقات شکافت تبدیل گردید. در آن سال، اجتماع بزرگی از دانشمندان برجستة دنیا در بریتانیا وجود داشت، که تعداد زیادی از آنها پناهندگان اروپایی بودند. شرایط، فوق‌العاده حساس و اضطراری بود، چون مشخص شده بود که اولین کشور سازندة بمب اتمی به احتمال قوی برندة جنگ خواهد بود، و هیچکس دقیقاً نمی‌دانست آلمانها چه می‌کنند. در آن سال، دانمشندان حاضر در بریتانیا پیشرفت قابل ملاحظه‌ای کردند و بطور نظری نشان دادند که با استفاده از اورانیم 235 می‌توان یک بمب اتمی با توان انفجار ویران‌گری ساخت، که این خود حملات هوایی، این اقدامات غیر عملی به نظر می‌رسیدند. لذا تصمیم بر آن شد که تقریباً تمام کار تحقیقات، گسترش و تولید به ایالات متحدة آمریکا، که کار بر روی شکافت در حال پیشرفت بود، هر چند نه در سطح پیشرفته و درجة اضطرار بریتانیا، منتقل شود. زیرا آمریکا دارای منابع صنعتی لازم بود و، حتی پس از شروع جنگ با ژاپن، از حملات هوایی در امان بود.
فایل ورد 21 ص
دانلود تحقیق پایان چرخه سوخت هسته ای
| دسته بندی | محیط زیست |
| بازدید ها | 5 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 41 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 55 |
پسماندهای هستهای
]علی رغم سابقه به وضوح ایمن در طول نیم قرن گذشته، امروزه یکی از بحث برانگیزترین جنبه های چرخه سوخت هسته ای مسئله مدیریت و دفع پسماندهای پرتوز است[.
P1 مشکل ترین مسئله، پسماندهای سطح بالا هستند، و دو سیاست مختلف برای مدیریت آنها وجود دارد:
- بازفرآوری سوخت مصرف شده برای جدا کردن آنها (که با شیشه ای کردن و دفع کردن آنها ادامه می یابد) یا
- دفع مستقیم سوخت مصرف شده دارای پرتوزایی سطح بالا به صورت پسماند.
]پسماندهای هسته ای اصلی در سوخت راکتور سفالی محفوظ باقی می مانند[.
P2 همانطور که در فصل‌های 3و4 به طور خلاصه گفته شد، “سوزاندن” سوخت در قلب راکتور محصولات شکافتی تولید می کند به مانند ایزوتوپ های مختلف باریم، استرونسیم، نریم، ید، کریپتون و گرنون (Ba، Sr، Cs، I، Kr، Xe). بیشترین ایزوتوپ‌های شکل گرفته به صورت محصولات شکافت در سوخت به شدت پرتوزا هستند و متعاقباً عمرشان کوتاه است.
P3 علاوه بر این اتم های کوچکتر به وجود آمده از شکافت سوخت، ایزوتوپ‌های ترااورانومی مختلفی هم با جذب نوترون تشکیل می شوند. از جمله اینها پلوتونیوم- 239، پلوتونیوم- 240 و پلوتونیوم- 241[1]، به علاوه محصولات دیگری هستند که از جذب نوترون توسط u-2381 در قلب راکتور و سپس تلاشی بتا به عمل می آیند. همه اینها پرتوزا هستند و به غیر از پلوتونیوم شکافت پذیر که “می‌سوزد”، در سوخت مصرف شده ای که از راکتور برداشته می شود باقی می مانند. ایزوتوپ های ترا اورانیوم و دیگر اکتنیدها[2] بیشترین قسمت از پسماندهای سطح بالای با طول عمر زیاد را شکل می دهند.
P4 در حالی که چرخه سوخت هسته ای صلح آمیز، پسماندهای مختلفی تولید میکند، این پسماندها “آلودگی” به شمار نمی آیند، زیرا در عمل همه آنها نگهداری و مدیریت می شوند، در غیر این صورت است که خطرناک خواهند بود. در حقیقت توان هسته ای تنها صنعت تولید انرژی است که مسئولیت کامل همه پسماندهایش را برعهده گرفته و هزینه آن را به طور کامل بر قیمت تولیداتش اضافه می کند. وانگهی هم اکنون مهارت های به دست آمده در مدیریت پسماندهای غیر نظامی در حال شروع به اعمال شدن به پسماندهای نظامی است که یک مشکل محیط زیستی جدی در چند نقطه جهان ایجاد کرده است.
پسماندهای پرتوزا مواد گوناگونی را شامل می شوند که از جهت محافظت مردم و محیط زیست اقدامات متفاوتی را طلب می کنند. مدیریت و دفع آنها از نظر فن آوری سر راست است[.
P5 این پسماندها براساس مقدار و نوع پرتوزایی موجود در آنها معمولاً به سه دسته تحت عنوان های پسماندهای سطح پایین سطح متوسط و سطح بالا دسته بندی میشوند.
P6 عامل دیگر در مدیریت پسماندها مدت زمانی است که آنها ممکن است خطرناک باقی بمانند. این زمان به نوع ایزوتوپ های پرتوزای موجود در آنها و به خصوص مشخصه نیمه عمر هر یک از این ایزوتوپ ها بستگی دارد. نیمه عمر مدت زمانی است که طی می شود تا یک ایزوتوپ پرتوزا نیمی از پرتوزائیش را از دست بدهد. پس از چهار نیمه عمر سطح پرتوزایی به مقدار اولیه آن و پس از هشت نیمه عمر به آن می رسد.
P7 ایزوتوپ های پرتوزای مختلف نیمه عمرهایی دارند که از کسری از ثانیه تا دقیقه‌ها، ساعات یا روزها، حتی تا میلیون ها سال گسترده شده اند. پرتوزایی با گذشت زمان، همانطور که این ایزوتوپ ها به ایزوتوپ های پایدار غیر پرتوزا تلاش می کنند کم می شود.
P8 آهنگ تلاشی یک ایزوتوپ با عکس نیمه عمرش متناسب است. یک نیمه عمر کوتاه به معنای تلاشی سریع است. بنابراین، برای هر نوع پرتوزایی، شدت پرتوزایی بالاتر در یک مقدار ماده داده شده مستلزم کوتاه‌تر بودن نیمه عمر است.
P9 سه اصل کلی برای مدیریت پسماندهای پرتوزا بکار گرفته می شود:
- تغلیظ و نگهداری concentrate-and-cantain
- تضعیف و پراکنش dilute- and disparoe
- تأخیر و تلاش delay-and-decay
P10 دو تای اول در مورد مدیریت پسماندهای غیر پرتوزا هم به کار می روند. پسماندها یا تغلیظ شده و سپس متروی می شوند، یا (برای مقادیر خیلی کم) تا سطح قابل قبولی تضعیف شده و سپس به محیط زیست باز گردانده می شوند. با این وجود تأخیر و تلاشی منحصر به مدیریت پسماندهای پرتوزاست و به این معنی است که پسماند ذخیره و اجازه داده می شود که پرتوزایی آن از طریق تلاشی طبیعی ایزوتوپ‌های موجود در آن کم شود.
]در چرخه سوخت هسته ای غیرنظامی توجگه اصلی بر پسماندهای سطح بالاست که حاوی محصولات شکافت و عناصر ترا اورانیومی تشکیل شده در قلب راکتور هستند[.
P11 پسماند سطح بالا: ممکن است خود سوخت مصرف شده یا پسماند اصلی حاصل از باز پردازش آن باشد. در هر دو حال این حجم متوسطی دارد- در حدود 30-25 تن سوخت مصرف شده یا سه مترمکعب پسماند شیشه ای شده در سال برای یک نمونه راکتور هسته ای بزرگ (1000 MWC، نوع آب سبک). این حجم می تواند به صورت موثر و اقتصادی ایزوله شود. سطح پرتوزایی آن به سرعت کم می شود. به عنوان نمونه، یک مجموعه سوخت راکتور آب سبک تازه تخلیه شده آن قدر پرتوزایی دارد که چند صد کیلو وات گرما می پراکند، اما پس از یک سال این مقدار به 5kw و پس از پنج سال به یک کیلووات می رسد. ظرف مدت 40 سال پرتوزایی آن به حدود یک هزارم مقدار آن هنگام تخلیه می رسد.
P12 اگر سوخت مصرف شده بازفرآوری شود، %3 آن که به صورت پسماند سطح بالا ظاهر می شود، عمدتاً مایع است و حاوی “خاکستر” اورانیوم سوخته شده است. این پسماند که شامل محصولات شکافت به شدت پرتوزا و چند عنصر سنگین با پرتوزایی دراز مدت است، مقدار قابل توجهی گرما تولید می کند و باید خنک شود. این به صورت شیشه بورو سیلیکات[3] (شبیه به پیرکتن) و به منظور پوشینه‌داری، ذخیره سازی میان مدت، و دفع نهایی در اعماق زمین شیشه ای می شود. این سیاستی است که توسط بریتانیا، فرانسه، آلمان، ژاپن، چین و هند اتخاذ می شود. (بخش های 5-2 و 5-3 را ببینید)
P13 از طرف دیگر، اگر سوخت مصرف شده راکتور باز پردازش نشود، همه ایزوتوپ های با پرتوزایی بالا و اکتنیدهای دراز عمر در آن باقی می‌مانند، و در این صورت همه مجموعه های سوخت به شکل پسماند سطح بالا رفتار می کنند. گزینه دفع مستقیم توسط امریکا، کانادا و سوئد دنبال می شود، بخش 5-4 را بینید.
P14 تعدادی از کشورها انتخابی بین بازپردازی و دفع مستقیم را گردن نهاده اند.
P15 پسماندهای سطح بالا تنها %3 حجم کل پسماندهای پرتوزای جهان را تشکیل می‌دهند، اما 95% کل پرتوزایی از آنهاست.
P16 علاوه بر پسماندهای سطح بالای حاصل از تولید توان هستهای، هرگونه استفاده از مواد پرتوزا در بیمارستان ها، آزمایشگاه ها و صنایع آنچه را که (پسماندهای سطح- پایین) نامیده می شود، تولید می کند. رسیدگی کردن اینها خطرناک نیست اما باید با دقتی بیش از زباله‌های معمولی دفع شوند. پسماندهای هسته ای از بیمارستان‌ها. دانشگاهها و صنایع به علاوه صنایع توان هسته ای می آیند، آنها می توانند خاکستر شوند و معمولاً دست آخر در محل های دفن زباله کم عمقی چال می شوند. نشان داده شده است که این روش موثری برای مدیریت پسماند این چنین مواد نسبتاً بی‌خطری است به شرطی که همه مواد بسیار سمی ابتدا جدا شده و جزء پسماندهای سطح بالا قرار گیرد.
کشورهای زیادی دارای مخازن پایانی فعال برای پسماندهای سطح پایین هستند. پسماندهای سطح پایین تقریباً همان پرتوزایی را دارند که سنگ معدن لورانیوم مرتبه پایین دارد و هم آنها بالغ بر بیش از پنجاه برابر پسماندهای سطح بالای سالانه است. در کل جهان این پسماندها 90% کل حجم را تشکیل می دهند اما فقط 1% پرتوزایی کل همه پسماندهای پرتوزا را دارند.
]پسماندهای سطح متوسط[ بیشتر از صنایع هسته ای می آیند. آنها پرتوزاتر هستند و باید پیش از رسیدگی و دفع در برابر مردم حفاظ گذاری نشوند و شامل درین‌ها، رسوب‌های شیمیایی و اجزای راکتور به علاوه مواد آلوده مربوط به از رده خارج کردن راکتورها می شوند. این پسماندها برای دفع بیشتر در بتون قرار داده می شوند. معمولاً پسماند کوتاه عمر (بیشتر از راکتورها) دفن می شود، اما پسماند دراز عمر (از سوخت هسته ای بازفرآوری شده) در اعماق زیر زمین دفع می شوند. پسماندهای سطح میانی 7% حجم پسماندهای پرتوزای و 4% پرتوزایی جهان را تشکیل می دهند.
بازفرآوری سوخت مصرف شده
]مهمترین دلیل برای بازفرآوری بیرون کشیدن اورانیوم و پلوتونیوم مصرف نشده از عناصر سوخت مصرف شده است. دلیل دوم کاهش حجم موادی است که به صورت پسماند سطح بالا دفع می شوند[.
P1 بازفرآوری از هدر رفتن مقدار قابل توجهی از منابع جلوگیری می کند زیرا بیشتر سوخت مصرف شده (اورانیومی با کمتر از 1% u-235 و اندکی پلوتونیوم) میتواند به صورت عناصر سوخت جدید بازیابی شود، که 30% اورانیوم طبیعی را که در غیر این صورت لازم بود ذخیره می کند. این اورانیوم و پلوتونیوم به سوخت اکسید مختلط تبدیل می شوند و یک منبع مهم هستند. سپس پسماندهای سطح بالای باقی مانده برای دفع‌شدن به صورت مواد جامدفشرده، پایدار و غیرقابل حلی تبدیل میشوند که دفعشان از مجموعه های حجیم سوخت مصرف شده آسان تر است.
P2 یک راکتور آب سبک 1000Mwe در حدود 25 تن سوخت مصرف شده در سال تولید می کند، تا به حال، پیش از 80000 تن از سوخت مصرف شده‌ی راکتورهای تولید برق تجاری بازفرآوری شده است و هم اکنون ظرفیت سالانه این کار حدود 5000 تن در سال است.
P3 مجموعه های سوخت مصرف شده ای که از یک راکتور خارج می شوند به شدت پرتوزا هستند و گرما تولید می کنند. به همین خاطر آنها در تانک‌هایی بزرگ یا حوضچه‌هایی از آب قرار داده، خنک می کنند و سه متر از آب روی آنها پرتوها را مهار می کند. آنها در این جا، که در محل راکتور یا در ایستگاه بازفرآوری است، چند سالی باقی می مانند تا سطح تابش آنها به طور چشمگیری کاسته شود. برای بیشتر انواع سوخت ها بازفرآوری در حدود 50 سال پس از تخلیه راکتور انجام می شود.
P4 سوخت مصرف شده ممکن است پس از خنک سازی اولیه، با استفاده از فلاسک‌های محافظ دار خاصی که تنها چند تن (مثلاً 6 تن) از سوخت مصرف شده را در خود جای داده اما حدود 100 تن وزن دارند، حمل و نقل شود. انتقال سوخت مصرف شده و دیگر پسماندهای سطح بالا به سختی مراقبت می شود.
P5 بازفرآوری سوخت اکسید مصرف شده مستلزم حل عناصر سوخت در اسید نیتریک است. سپس جداسازی شیمیایی اورانیوم و پلوتونیوم انجام می شود. Pu و u می توانند به ورودی چرخه سوخت بازگردانده شوند. (اورانیوم به مرحله تبدیل، پیش از غنی سازی دوباره و پلوتونیوم مستقیماً به مرحله ساخت سوخت). (در حقیقت به منظور بازیابی سوخت آنها اغلب در یک محل واحد هستند). مایع باقی مانده پس از بیرون کشیدن pu و u، پسماند سطح بالاست که شامل حدود 3% از سوخت مصرف شده است. این پسماند به شدت پرتوزاست و به تولید گرمای شدید ادامه می دهد.
P6 بازفرآوری‌های زیادی از دهه 1940، انجام شده است که عمدتاً برای مقاصد نظامی و به منظور بازیافت پلوتونیوم (از سوخت با سوزش burn up کم) برای جنگ افزارها، انجام شده است. در بریتانیا، حدود چهل سال است که عناصر سوخت فلزی حاصل از اولین نسل راکتورهای تجاری که با گاز خنک می شوند، در Sellafield بازفرآوری می گردد. این کارخانه‌ی t/yr1500 با توجه به همراهی با رشد ایمنی، بهداشت و دیگر استانداردهای سامان دهی، با موفقیت توسعه داده شده است. از 1969 تا 1973 سوخت های اکسیدی هم در قسمتی از این کارخانه که به این منظور تغییر داده شده بازفرآوری شدند. در 1994 یک کارخانه جدید بازفرآوری اکسید حرارتی t /yr1200 (T HORP) برپا شد.
در آمریکا یک داستان حماشی (Saga) سیاسی و فنی هست و هیچ کارخانه بازفرآوری در حال حاضر کار نمی کند. سه کارخانه برای بازفرآوری سوخت های اکسیدی غیرنظامی در آمریکا ساخته شده است: اول یک کارخانه t/yr300 در
West Valley، Ny، ساخته شد و از 72-1966 با موفقیتکار کرد. با وجود این الزامات انتظامی روز به روز سخت گیرانه تر به معنای اصلاح کردن کارخانه بود که غیر اقتصادی پنداشته شد، و کارخانه تعطیل شد. دومی یک کارخانه t/yr300 بود که با استفاده از فن آوری جدید در Morris، illinois ساخته شد، که علی رقم تحقق در مقیاس آزمایشی در کارخانه تولیدی درست کار نکرد. سومی یک کارخانه t/yr1500 در Barnwell، South Carolona بود، که به واسطه تغییر سیاست دولت که طی یک بند از سیاست عدم تکثر آمریکا (non-proliferation) شده بازفرآوری های غیر نظامی را نفی می کرد، بی نتیجه ماند. در مجموع امریکا از دهه 1940 بیش از 250 کارخانه سال تجربه عملی بازفرآوری دارد، که قسمت عمده آن در کارخانه های صنایع دفاعی بوده است.
[1] - pa-241 است که تلاشی کرده و امرسیم- 241 را که در آشکارسازهای دود خانگی به کار می رود، برای ما ایجاد می کند.
[2] - اکتنیدها عناصری هستند با عدد اتمی 89 (اکتینیم) یا بالاتر و ترا اورانیوم ها بالاتر از 92 (اورانیوم)
[3] - مترجم 1: نوعی شیشه که پنج درصد آن اسید بوریک است و در مقابل گرمای زیاد مقاوم می باشد.
فایل ورد 55 ص
دانلود تحقیق کشف انرژی اتمی
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 1 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 28 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 24 |
کشف انرزی هسته ای یکی از مهمترین و اثر گذارترین کشفیات بشر در طول تاریخ است. در سال 1927 میلادی ، « آلبرت انیشتن » با طرح فرمولی ثابت نمود که « اگر اتم شکافته شود ، انرژی عظیمی ایجاد می شود.» دوشیوه بنیادی برای آزادسازی یک اتم وجود دارد: در روش «شکافت هسته ای» هسته اتم را با یک «نوترون» به دو جزء کوچک تر تقسیم می شود. نظیر اقدامی که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم 235 و 233) انجام می شود. و در روش دوم که به «همجوشی هسته ای » مشهور است ؛ با استفاده از دو اتم کوچک تر که معمولا هیدروزه یا ایزوتوپ های هیدروژن (مانند دو تریوم و ترتیوم ) هستند ، یک اتم بزرگ تر مثل هلیوم یا ایزوتوپ های آن را تشکیل می شود. این فرایند در خورشید برای تولید انرزی به کار می رود.[1]
علی رغم اهمیت این کشف از همان آغاز سوء استفاده قدرت های جهان از آن نگرانی عمیقی را در سطح جهان پدید آورد ؛ با فاصله اندکی آمریکایی‌ها برای نخستین بار به طور کاملاً سری در صحرای “نوادا” انفجار هستهای را آزمایش کردند. در جنگ جهانی دوم هم هواپیمای ده تنی دبلیو به خلبانی سرگرد “کنراد” بمبی را که نام آن “Litell boy” بود در هیروشیمای ژاپن منفجر کردند که این بمب در 8 متری زمین منفجر شد و 120 هزار نفر را جزغاله کرد.
انرژی هسته ایی به زبان ساده
به نظر عجیب می رسد که یک نیروگاه هسته ای نزدیک نیروگاه بزرگ زغال سوز از توربینهای بخاری برای حرکت الترناتورها وتولیدالکتریسیته استفاده کند.در صورتی که تنها تفاوت در نوع منبع تولید حرارت انهاست.در مرکز هر نیروگاه هستهای یک راکتور قرار دارد.راکتور ظرف بزرگی است که در ان گرما به مقدار بسیار زیاد در اثر واکنشهایی به نام شکافت هسته تولید می شود.گرمای حاصل از شکافت هسته برای تولید بخار و حرکت تور بینها به کار می رود.
برای درک پدیده شکافت هسته لازم است که اطلاعاتی درباره خود اتم داشته باشیم.
اجسام از اتمهایی ساخته شده است . اتمها آن اندازه کوچکند که نمی توان آنها را دید. در یک قطره آب میلیونها اتم وجود دارد. مدتها دانشمندان بر این باور بودند که اتم کوچکترین جزئی است که وجود دارد واژه اتم یک کلمه یونانی است به معنی تجزیه ناپذیر که نمی توان آن را تقسیم کرد. بهرحال در سال 1905 آلبرت انیشتین نظریه مشهوری را اعلام کرد او گفت: که اگر اتمی را بتوانیم به روشی تغییر دهیم و یا بشکافیم مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد خواهد شد. اولین دانشمندی که توانست اتم را بشکافد و موفق به این کار شد ارنست رادرفورد بود. این آزمایش مشهور در آزمایشگاه کاوندیش در کمبریج در سال 1919 انجام شد. از این پس رادرفورد و دیگر دانشمندان به تحقیق پرداختند تا ثابت کنند که اتمها خود از ذره های کوچکتر و یا از ذرات بنیادی ساخته شده اند. ما اکنون می دانیم که قسمت عمده هر اتم را فضای خالی تشکیل می دهد در مرکز هر اتم هسته قرار دارد. در اطراف هسته یک یا چند الکترون کوچک و مشابه همواره در مدارهایی دوران می کنند. هسته ها از پروتونها و نوترونها ساخته شده اند. هیدروژن گاز بسیار سبک وزنی است و اتمها ی آن ساده ترین اتمها ست. هر اتم هیدروژن از یک پروتون که هسته اتم است و یک الکترون تشکیل شده است. در مقابل اورانیم فلز بسیار سنگینی است. هر اتم اورانیم دارای 92 پروتون و بیش از یکصد نوترون در هسته است و 92 الکترون در مدارهای آن حرکت می کنند. اورانیم تنها ماده طبیعی است که پدیده شکافت در آن به آسانی صورت می گیرد. هنگامی که یک نوترون به هسته یک اتم آن برخورد کند این هسته به دو جزء تقریبا" مساوی تقسیم می شود، این اجزاء با سرعت زیادی تقسیم می شوند و همزمان دو یا سه نوترون آزاد می شود و باعث شکسته شدن اتمهای دیگر اورانیم می شوند. هنگامی که این نوترونها با هسته اتمها برخورد کنند شکافتهایی جدید صورت می گیرد و مقدار بسیار زیادی گرماتولید می شود. این عمل را واکنش زنجیری می نامیم که در نتیجه انرژی آزاد می شود . همانطوری که در پدیده شکافت گرما تولید می شود، رادیو اکتیو نیز ظاهر می گردد پرتوهای مواد رادیو اکتیو خطرناک و قابلیت نفوذ زیادی دارند ورقه کلفت فولاد و دیواره های بتونی که در مرکز رآکتور به یکدیگر متصل شده اند قرار می دهند همانطور که باید بتوانیم میزان حرارتی را در اجاق گاز کم و زیاد کنیم لازم است که بتوانیم شکاف هسته را نیز کنترل کنیم این عمل نظارت و کنترل بوسیله میله هایی از جنس بر یا کادمیمم که درون راکتور قرار می گیرند انجام می شود. این میله ها نوترونها را جذب می کنند و سرعت واکنش زنجیری را کاهش می دهند اگر دمای رآکتور بالا رود و گرمای بیش از حد تولید شود میله ها کاملا" به طرف برده می شوند و واکنشهای رآکتور کاملا" متوقف می گردد باید بتوان گرمای حاصل از درون رآکتور را خارج کنیم و این خیلی مهم است برای انجام این کار مایع یا گازی را به درون رآکتور می فرستیم گرمای حاصله می تواند آب را در مبدلهای حرارتی بجوش آورد عمل آن نظیر آبگرمکن کوچک خانه شما است که آب گرم حمام شما را تامین می کند. در نیروگاهها مبدلهای حرارتی آب را به جوش می آورند و بخار حاصل از آن برای حرکت توربین استفاده می شود. توربین ها، آلترناتورها را به حرکت در می آورند و الکتریسیته تولید می شود نظیر همه نیروگاهها که مواد زائدی از سوختهای آنها حاصل می شود رآکتورها نیز مواد زائدی تولید می کنند و نظر به اینکه خاصیت رادیو اکتیویته این مواد برای سالهای سال باقی می ماند باید با نهایت مراقبت آنها را جابجا کرد.
فایل ورد 24 ص
تحقیق درباره غنی سازی اورانیم
| دسته بندی | فیزیک |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 10 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 18 |
*تحقیق درباره غنی سازی اورانیم*
غنی سازی اورانیم یعنی چه؟ چگونه اورانیم تبدیل می شود؟
در این مقاله با غنی سازی اورانیم و تبدیل آن به انرژی به همراه نیکل بسیار مفید در این زمینه به زبان ساده آشنا می شوید.ضمن اینکه از این به بیان کلام جذاب یک عکس زیبابینی در متن نوشتارب به شمار می شود.
استفاده اصلی از انرژی هسته ای تقلید انرژی الکتریسیته است. این راهی ساده و کارآمد برای جوشاندن آب و ایجاد بخار برای راه اندازی دوربین های مواد است بدن راکتورهای موجود در نیروگاههای هسته ای این نیروگاه ها شبیه دیگر نیروگاه ها زغال سنگی و سوختی می شود.انرژی هسته ای بهترین کاربرد برای تولید مقیاس متوسط یا از انرژی الکترییکی به طور مداوم است سوخت این گونه ایستگاه ها را اورانیم تشکیل می دهد.
چرخه سوخت هسته ای تعدادی عملیات صنعتی است که تولید الکتریسته را با اورانیوم درراکتورهای هسته ای ممکن می کند اورانیوم عصری نسبتا معمولی وعادی است که در تمام دنیایافت می شود. این جنس به صورت معدنی در بعضی از کشورها موجود دارد که حتما باید قبل از مصرف به صوت روخت در راکتورهای هسته ای فرگری شود.
الکتریسته با استفاده از گرمای تولید شده در راکتورهای هسته ای و با ایجاد بخار برای به کار انداختن توربین هایی که مواد متصل ارز تولید می شود. سوختی که از راکتور خارج شده بعد از این که به پایان عمر مفید خود رسید میتواند به عنوان سوختی جدید استفاده شود.
فعالیت های مختلفی که با تولید الکتریسته از واکنش های هسته ای هم راهند مرتبط به چرخه سوخت هسته ای هستند چرخه سوختی انرژی هسته ای با اورانیوم آغاز می شود و با انهدام پسمانده های هسته ای پایان می یابد. دوبار عمل آوری سوخت های خرج شده به مرحله ای چرخه سوخت هسته ای شکلی صحیح می دهد.
اورانیوم
اورانیوم فلزی رادیواکتیو و پرتور است که در سراسر پوسته سخت زمین موجوداست. این فلز حدودا 500 بار از طلا فراوان تر و به اندازه قوطی حلبی معمولی وعادی است. اورانیوم اکنون به اندازه ای در صخره ها وخاک و زمین وجود دارد که در آب رودخانه ها و دریاها واقیانوس ها موجود است. برای مثال این فلزپا غلظتی در حدود4 قسمت در هر میلیون (ppm4) که گرانیت وجوددارد که ما درصد از کره زمین را عالم می شود رکوردها با غلظتی باید بر 400 ppm و در ته مانده زغال سنگ با غلظتی بیش از 100ppm موجود است. اکثر رادیوالکتریسته مربوط به اورانیوم در طبیعت در حقیقت ناشی از معدن های دیگری است که با عملیات رادیواکتیو به وجود آمده اند و در هنگام استخراج از معدن و آسیاب کردن به جا مانده اند.
چند منطقه در سراسر دنیا وجوددارد که غلظت اورانیوم موجود در آن ها به قدر کافی است که آن برای استفادها ز نظر اقتصادی به صرفه وامکان پذیر است این مواد غلیظ سنگ معدن یا کاله نامیده میشود.
مقاله درباره آشنایی با انرژی هستهای و استفاده های صلح جویانه از آن
| دسته بندی | فیزیک |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 431 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 18 |
*آشنایی با انرژی هستهای و استفاده های صلح جویانه از آن در صنعت و اقتصاد*
1- مقدمه
انرژی هسته ای از عمده ترین مباحث علوم و تکنولوژی هسته ای است و هم اکنون نقش عمده ای را در تأمین انرژی کشورهای مختلف خصوصا کشورهای پیشرفته دارد. اهمیت انرژی و منابع مختلف تهیه آن، در حال حاضر جزء رویکردهای اصلی دولتها قرار دارد. به عبارت بهتر، بررسی، اصلاح و استفاده بهینه از منابع موجود انرژی، از مسائل مهم هر کشور در جهت توسعه اقتصادی و اجتماعی است. امروزه بحرانهای سیاسی و اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت ذخایر فسیلی، نگرانیهای زیست محیطی، ازدیاد جمعیت، همگی مباحث جهان شمولی هستند که با گستردگی تمام فکر اندیشمندان را در یافتن راه کارهای مناسب برای حل معظلات انرژی در جهان به خود مشغول داشته اند.
در حال حاضر اغلب کشورهای جهان به نقش و اهمیت منابع مختلف انرژی در تأمین نیازهای حال و آینده پی برده و سرمایه گذاری ها و تحقیقات وسیعی را در جهت سیاست گذاری، استراتژی و برنامه های زیربنایی و اصولی انجام می دهند. در میان حاملهای مختلف انرژی، انرژی هسته ای جایگاه ویژه ای دارد. هم اکنون بیش از 430 نیروگاه هسته ای در جهان فعال می باشند و انرژی برخی کشورها مانند فرانسه عمدتا از برق هستهای تأمین می شود.
جمهوری اسلامی ایران بیش از سه دهه است که تحقیقات متنوعی را در زمینه های مختلف علوم و تکنولوژی هسته ای انجام داده و براساس استراتژی خود، مصمم به ایجاد نیروگاههای هسته ای به ظرفیت کل 6000 مگاوات تا سال 1400 هجری شمسی می باشد. در این زمینه، جمهوری اسلامی ایران در نشست گذشته آژانس بین المللی انرژی اتمی، تمایل خود را نسبت به همکاری تمامی کشورهای جهان جهت ایجاد این نیروگاهها و تهیه سوخت مربوطه رسما" اعلام نموده است.
2- سوخت هسته ای
استفاده از سوخت هستهای برای تولید انرژی، با به کارگیری اولین راکتورهای قدرت در دهه 60 میلادی شروع شد و تولید و مصرف آن به طور پیوسته رو به افزایش بوده است.
پایه صنعت انرژی هستهای مبتنی بر استفاده از انرژی درونی اورانیوم میباشد. بر حسب نوع راکتور نیروگاه اتمی، قسمت اصلی این انرژی و یا بخش کوچکی از آن مورد استفاده قرار میگیرد.
یکی از تفاوت های اساسی سوخت هستهای با سوخت فسیلی، پدیده شکافت هستهای در سوخت است. با تولید انرژی به وسیله شکافت، ساختار سوخت به صورت آرام ولی پیوسته تغییر کرده و پاره های شکافت رادیو اکتیو را به وجود میآورد. از این حهت رعایت مسایل ایمنی و پیش بینی جداره های بازدارنده متوالی در راکتور برای جلوگیری از پخش مواد رادیواکتیو ضروری است.
یکی دیگر از ویژگی های سوخت هستهای، امکان استفاده از آن در یک مدار بسته یا چرخه سوخت است. با بازفرایابی سوخت مصرف شده که در حال حاضر در کشورهای صنعتی انجام می‌گردد، اورانیوم مصرف نشده و پلوتونیوم تولید شده در راکتور برای مصرف دوباره، برگشت داده میشود.
در راکتورهای هستهای از شکافت هستهای برای تولید انرژی گرمایی استفاده میشود. این انرژی حرارتی به وسیله توربین به انرژی مکانیکی و توسط ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل میشود. بنابراین، راکتورهای هستهای همان نقشی را در نیروگاه هستهای ایفاد می‌کنند که دیگهای بخار در نیروگاه های حرارتی با سوخت فسیلی به عهده دارند. تفاوت نیروگاههای هستهای با حرارتی در نوع سوخت مصرفی آنهاست که در اولی از سوفت هستهای و در دومی از مواد نفتی، گاز یا زغال سنگ استفاده میشود.
ماده اصلی که برای سوخت راکتورها به کارمیرود، اورانیوم یا ترکیباتی از این فلز است که به علت خاصیتی که در جذب نوترون و شکافت هستهای دارد، مورد استفاده قرار میگیرد. اورانیوم یک ماده رادیواکتیو است که در طبیعت یافت میشود. پلوتونیوم فلز دیگری است که برای سوخت در راکتورهای قدرت به کار می‌رود ولی این فلزکه آن هم رادیواکتیو است، در طبیعت یافت نمیشود و از واکنش های هستهای اورانیوم به وجود می‌آید.