منو
 صفحه های تصادفی
جایگشت
ذره بین
هر چه کنی به خود کنی
حرکات کششی قبل از مسابقه یا تمرین در تنیس
دودمان امام زمان علیه السلام - پیشوایان معصوم
گره لنفی
حضرت اسحاق علیه السلام
سخنان امام حسین علیه السلام در معرفی خاندان پیامبر اکرم
ادبیات آفریقا
ام حبیبه (رمله دختر ابوسفیان)
 کاربر Online
789 کاربر online

کاربرد راکتورهای هسته ای

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی > شیمی فیزیک > شیمی هسته ای
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک هسته ‌ای > فیزیک راکتور
(cached)



وسیله‌ای که در آن واکنش شکافت زنجیری کنترل شده انجام می‌شود راکتور هسته‌ای نام دارد.




‏‏اورانیوم یا پلوتونیوم ( عنصر پرتوزای مصنوعی با عدد اتمی 94‏ ‎ (Z =‎به عنوان ماده شکافت پذیر ‏‏(سوخت هسته‌ای) بکار می‌رود. از راکتور ها جهت تولید انرژی ، برای به دست آوردن ‏‏ایزوتوپ های پرتوزا (از جمله عناصر فوق اورانیوم ، یعنی: عناصری با 92‏ ‎ Z =‎و یا بیشتر) و چشمه‌های ‏باریکه‌های قوی نوترون استفاده می‌کنند‎.‎

راکتور هسته‌ای به عنوان چشمه تولید انرژی‎

  • ‎پاره‌های شکافت در اورانیوم در فاصله کوتاهی (کمتر ازμm 5 ‎) کند می‌شوند. در نتیجه ، تقریبا تمامی ‏انرژی آزاد شده در راکتور به صورت گرما در توده اورانیوم ظاهر می‌شود. از این گرما مثلا می‌توان ‏برای گرم کردن و تبخیر مایع جاری از اورانیوم که بعدا به کمک ‎توربین بخار یا بعضی از ماشین‏های گرمایی دیگر به صورت انرژی الکتریکی یا مکانیکی در می‌آید استفاده کرد.

  • ‎اولین نیروگاه هسته‌ای بر این اساس در سال 1945 در روسیه ساخته شد. ساختمان این راکتور بیانگر ‏این است که بخش اصلی این راکتور عناصر سوختی است که شامل اورانیوم می‌باشد. "عناصرسوخت" به ‏صورت دو دیوار نازک از لوله‌های فولادی ضد زنگ ساخته شده‌اند که یکی‎ ‎داخل دیگری قرار دارد‎.



img/daneshnameh_up/3/32/reactor_1.jpg




  • ‎اورانیوم را بدون درز در فضای میان لوله محکم می‌کنند، در حالی که از کاواک داخلی به عنوان کانال ‏برای عبور آب استفاده می‌شود. که گرمای آزاد شده از اورانیوم را در ضمن کار راکتور به خارج می‌برد. ‏محکم کردن بدون درز از این نظر لازم است که اورانیوم از لحاظ شیمیایی ناپایدار است و دیگر اینکه مانع ‏نشت گاز‌های پرتوزا خطرناکی شود که در نتیجه واکنش تشکیل می‌شوند‏.

  • ‎برای تسهیل گسترش واکنش زنجیری ، عناصر "سوخت" را از اورانیومی که با ایزوتوب سریعا ‏شکافت پذیر 235U‎ غنی شده‌اند درست می‌کنند، اورانیوم غنی شده که در راکتور مصرف می کنند. ‏دارای 5 درصد ‏‎ 235U‎ در حالی که اورانیوم طبیعی فقط دارای 0.7 درصد از این ایزوتوپ است). کار ‏راکتور اورانیوم با پرتوزایی شدید همراه است. جهت حفاظت کارکنان از تابش پرتوزا و نوترونها که مقادیر ‏زیاد آن نیز زیانبار است، راکتور را در محفظه‌ای با دیوارهای ضخیم که از سیمان و مواد دیگر ساخته ‏شده‌اند قرار می‌دهند.

  • ‎امتیاز بزرگ راکتور هسته‌ای به عنوان چشمه تولید انرژی هزینه کم سوخت آن است. مقدار گرمایی که ‏در ضمن شکافت یک گرم‎ 235U‎ ‎آزاد می شود برابر با مقدار گرمایی است که از سوختن چند تن ذغال ‏سنگ بدست می‌آید. این امر امکان می‌دهد که راکتورها را در نواحی دور از‏‎ ‎ذخایر ذغال سنگ و نفت و حتی ‏دور از راههای حمل و نقل (با کشتی ، زیردریایی و هواپیما) بر پا سازند.

  • ‎در روسیه ، چندین نیروگاه اتمی در مقیاس بزرگ در حال کارند. چندین یخ شکن مجهز به ‏موتورهای اتمی و زیر دریاییهای اتمی نیز ساخته شده است. در آینده نقش ‏‏مهندسی انرژی هسته‌ای مهمتر از این خواهد شد.

  • ‎محاسبه شده است که با آهنگ امروزی مصرف انرژی کمبود ذغال سنگ و نفت حتی در 50 سال آینده حس ‏خواهد شد. استفاده از اورانیوم راهی برای خروج از این مشکل است. زیرا انرژی ذخیره شده در ذخایر ‏اورانیوم 10 تا 20 برابر انرژی ذخیره شده در سوختهای آلی است. مسئله منابع انرژی پس ‏از مهار شدن واکنشهای گداخت به کلی حل خواهد شد‎.‎

‎عناصر فوق اورانیوم‎

  • ‎درنتیجه بمباران اورانیوم با نوترون ، ایزوتوپ‎ 238U‎ ‎به‎ 239U‎ ‎تبدیل می‌شود. این ایزوتوپ ‏ناپایدار است و در نتیجه واپاشی ((ذره بتا به ایزوتوپ 93Np‎‎ تبدیل می‌شود. این ‏ایزوتوپ به نوبه خود ، با تحمل واپاشی بتا ، پس از زمان کوتاهی (نیم عمر آن 2.35 روز است) به ‏ایزوتوپ 94Pu‎‎ تبدیل می‌شود. 239Pu‎ نیز ناپایدار است، ولی به کندی ‏وا می‌پاشد (نیم عمر آن 24000 سال است). به این دلیل ممکن است به مقدار انبوهی انبار شود.

  • 239\ع‎ مانند 235U‎ ، سوخت هسته‌ای خوبی است که برای راکتورهای هسته‌ای و بمبهای اتمی مناسب است. پلوتونیوم از راکتورهای هسته‌ای مبتنی بر اورانیوم طبیعی و کند کننده بدست می‌‏آید. در چنین راکتورهایی بیشتر نوترونها را ‎ 238U‎جذب می‌کند که نتیجه آن تشکیل پلوتونیوم است.

  • ‎پلوتونیوم انبار شده در اورانیوم را می‌توان با روشهای شیمیایی جدا کرد. سوخت هسته‌ای مصنوعی ‏دیگر ایزوتوپ‎ 233U با نیم عمر 162000 است که در اورانیوم طبیعی وجود ندارد‏‎.233U ‎ نیز مانند ‏پلوتونیوم ، در نتیجه بمباران توریم با نوترون تشکیل می‌شود. به این طریق مواد با شکافت پذیری کم ‎) 238Uو توریم) می‌توانند به سوخت هسته‌ای با ارزش تبدیل شوند. این امکان پذیری بسیار اساسی ‏است، زیرا در پوسته زمین‎ 238U ‎و توریم خیلی بیشتر از‎ 236U ‎است.

  • ‎نپتونیم و پلوتونیوم معرف عناصر فوق اورانیوم هستند و در جدول تناوبی بعد از اورانیوم می‌آیند.

  • رشته عناصر فوق اورانیوم بعد از پلوتونیوم تا عنصری به عدد اتمی 107 ادامه دارد. عناصر فوق اورانیوم ‏در طبیعت کشف نشده‌اند. زیرا همه آنها پرتوزا بوده در مقایسه با سن زمین شناسی زمین نیم عمر کوتاهی ‏دارند‎.‎

‎‎بدست آوردن مواد رادیواکتیو

  • ‎در راکتور در حال کار ، جریان شدید نوترونها در نتیجه شکافت مشاهده می‌شود. از بمباران مواد ‏با نوترونها می‌توان ایزوتوپهای پرتوزای مصنوعی گوناگون در راکتور بدست آورد. چشمه پرتوزای دیگر در راکتور پاره‌های شکافت اورانیوم هستند که اغلب‌ آنها ناپایدارند‎.‎



تصویر




  • عناصر پرتوزای مصنوعی کاربرد گسترده‌ای در علم و صنعت پیدا کرده‌اند. از موادی که اشعه ‏گاما گسیل می‌کنند بجای رادیوم خیلی گران ، برای امتحان اجسام فلزی کلفت با نور عبوری ، برای ‏‏مداوای سرطان و جز اینها استفاده می‌شود.

  • از خاصیت کشنده بودن مقادیر زیاد تابش گاما در موجودات ذره بینی برای نگهداری مواد غذایی استفاده می‌‏شود. اکنون از تابش پرتوزا در صنایع شیمیایی استفاده می‌شود، زیرا انجام بسیاری از واکنشهای شیمیایی مهم را آسان می‌کند.

  • ‎یکی از مهمترین استفاده‌ها روش نشانه گذاری اتمهاست. این روش بر این اساس استوار است که ‏ایزوتوب پرتوزا از لحاظ خواص شیمیایی و بسیاری از ویژگیهای فیزیکی از ایزوتوپ پایدار همان عنصر ‏غیر قابل تشخیص است. در عین حال ، ایزوتوپ پرتوزا را از روی تابش آن (مثلا با‎ ‎استفاده از شمارشگر تخلیه ‏گازی) می‌توان شناخت. با افزودن یک ایزوتوپ پرتوزا به عنصر مورد بررسی و آشکار سازی تابش آن ، ‏می‌توان مسیر این عنصر را در اندام ، در واکنش شیمیایی ، در ضمن ذوب فلزات و جز اینها ردیابی ‏کرد‎.‎

مباحث مرتبط با عنوان‎



تعداد بازدید ها: 25304


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..