انرژی هسته ای واتم
تهیه وتنظیم توسط حجّة الاسلام حاج سیدمحمدباقری پور
انرژی هسته ای کاربرداری زیاد در پزشکی در علوم و صنعت و کشاورزی و... دارد. لازم به ذکر است انرژی هسته ای به تمامی انرژی های دیگر قابل تبدیل است ولی هیچ انرژی به انرژی هسته ای تبدیل نمی شود...!
معرفی اورانیوم:
اورانیوم در معادن بصورت سنگ بوده و پس از تصفیه بنام "کیک زرد" نامیده می شود. در معدن ساغند که بزرگترین معدن ایران می باشد, بیش از 1.5 میلیون تن سنگ اورانیوم یافته شده که خلوص آن 553 گرم در یک تن است, یعنی در مجموع حدود 825 تن کیک زرد.
هزینه تولید اورانیوم (کیک زرد) برای هر معدنی متفاوت می باشد. قیمت فروش کنونی (2006) در حدود 40 دلار برای هر کیلوگرم است (گفته میشود کیک زرد 7% هزینه سوخت نیروگاه را تشکیل میدهد). معادن اورانیوم را به دو دسته بنابر هزینه تولید تقسیم کرده اند, تا 80 دلار و یا تا 130 دلار.
ادعا می شود که ذخایر ایران تا 15 هزار تن می باشند, یعنی در حدود 10 برابر مقدار یافته شده. اگر هم چنین باشد, این مقدار, حداکثر سوخت 75 سال یک نیروگاه می شود.
ذخایر نفت ایران در مقام سوم و گاز دوم در دنیا بوده با توجه به استخراج کنونی, ایران بیش از 87 سال نفت و 319 سال گاز خواهد داشت (ذخایر زیر دریای خزر بدرستی مشخص نشده اند). انرژی کل ذخایر اورانیوم ایران (یافته شده و احتمالی) معادل 11% تا 120% استخراج گاز در یک سال است. بعبارتی دیگر ذخایر گازی از لحاظ میزان انرژی بین 265 تا 2900 برابر ذخایر اورانیومی هستند.
شکافت و گداخت :
انرژی هسته ای، شکل اصلی دیگری از انرژی است که در داخل اتم قرار دارد . یکی از قوانین جهانی این است که انرژی نه تولید پذیر است و نه از بین رفتنی ، اما به شکلهای دیگر قابل تبدیل است.
ماده را می توان به انرژی تبدیل نمود. آلبرت انیشتن ، مشهورترین دانشمند جهان ، فرمول ریاضی خاصی را برای شرح این نظریه ارائه نموده است : E = MC2
برطبق فرمول فوق انرژی (E) برابر است با جرم (m) ضربدر سرعت نور به توان دو .لطفاً توجه داشته باشید که بعضی از نرم افزارهای وب قادر به نمایش توان روی شبکه نیستند. معمولاً مجذور C توسط قرار دادن عدد 2 کوچک در بالا و سمت راست C نشان داده می شود. دانشمندان از معادله انیشتن برای آزاد سازی انرژی نهفته در اتم و نیز جهت ساخت بمب اتمی استفاده نمودند.
یونانیان قدیم براین باور بودند که کوچکترین جزء طبیعت ، اتم است. اما در 2000 سال قبل ، آنها نمی دانستند که ذرات کوچکتر از اتم نیز در طبیعت یافت می شود.
اتمها از ذرات کوچکتری به نام هسته ، که خود متشکل از پروتون و نوترون هستند ، تشکیل شده اند. این اتمها توسط الکترونهایی احاط شده که بدور آنها می چرخند، درست مثل گردش زمین به دور خورشید.
شکاف هسته ای:
هسته اتم می تواند شکافته شود. زمانیکه این مسئله رخ میدهد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. این انرژی به دو صورت گرما و نور است. انیشتن معتقد بود که مقدار کوچکی از ماده حاوی مقدار زیادی انرژی است. زمانیکه این انرژی ، آهسته از اتم خارج می شود ، می توان آنرا مهار نمود و تولید برق نمود. اما زمانیکه انرژی موجود در هسته اتم بطور ناگهانی آزاد می شود ، انفجار عظیمی مانند بمب اتم رخ میدهد.
اورانیوم عنصری است که در اکثر مناطق جهان از زیرزمین استخراج می شود. اورانیوم بعداز مرحله کانه آرایی بصورت قرصهای بسیار کوچکی در داخل میله های بلند قرار گرفته و داخل رآکتور نیروگاه نصب می شوند. کلمه «Fission» به معنی شکافت است. در داخل رآکتور یک نیروگاه اتمی ، اتمهای اورانیوم تحت یک واکنش زنجیره ای کنترل شده ، شکافته می شوند. در یک واکنش زنجیره ای ، ذرات حاصل از شکافت اتم به سایر اتمهای اورانیوم برخورد کرده و باعث شکافت آنها می گردند. هریک از ذرات آزاد شده مجدداً باعث شکافت سایر اتمها در یک واکنش زنجیره ای می شود. درنیروگاههای هسته ای ، معمولاً از یک سریمیله های کنترل جهت تنظیم سرعت واکنش زنجیره ای استفاده می گردد. عدم کنترل این واکنشها می تواند منجربه تولید بمب اتم شود. اما در بمب اتم ، تقریباً ذرات خالص اورانیوم 235 یا پلوتونیوم (باشکل و جرم معینی) باید با نیروی زیادی در کنارهم قرار گیرند. چنین شرایطی در یک رآکتور هسته ای وجود ندارد.
واکنشهای زنجیره ای همچنین باعث تولید یک سری مواد رادیواکتیو می شوند. این مواد در صورت رهایی می توانند به مردم آسیب برسانند. بنابراین آنها را به شکل جامد نگهداری می کنند. این مواد در گنبدهای بتنی بسیار قوی نگهداری می شوند تا در صورت بروز حوادث مختلف ، خطری بوجود نیاید.
واکنشهای زنجیره ای باعث تولید انرژی گرمایی می شوند. این انرژی گرمایی برای جوشاندن آب در قلب رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، به جای سوزاندن سوخت ، در نیروگاههای هسته ای ، اتمها از طریق واکنش زنجیره ای شکافته شده و انرژی گرمایی تولید می کنند. این آب از اطراف رآکتور به قسمت دیگری از نیروگاه فرستاده می شود. در این قسمت که مبدل گرمایی نامیده می شود، لوله های پر از آب حرارت داده شده و بخار تولید می کنند. سپس بخار حاصله باعث گردش توربین و درنتیجه تولید برق میشود.
گداخت هستهای، انرژی هستهایِ ”پاک:“
گداخت هستهای که (همجوشی یا جوش هستهای نیز نامیده میشود) در واقع تولید انرژی است به شیوهای که در کرة خورشید انجام میگیرد. این اندیشه ممکن است جنونآمیز به نظر آید، اما عملی و امکانپذیر است؛ یا تقریباً امکانپذیر است.برای فهم بهتر مسئله بیایید به قلب یک ستاره نگاه کنیم در آنجا چه میبینیم؟ میبینیم که هستههای اتم ها در قلب ستاره، درهم ادغام میشوند و هستههای بزرگتری را تشکیل میدهند. این واکنشی که ”گداخت“ یا همجوشی هستهای نامیده میشود، همواره با انتشار مقدار عظیمی از گرما و نور همراه است. اگر بتوانیم این واکنش را که در خورشید و ستارگان دیگر به طور عادی انجام میگیرد در کرة زمین ایجاد و کنترل کنیم، خواهیم توانست به مقدار عظیمی از انرژی دست یابیم. مشکل اینجاست که نیرویی به نام ”الکترومغناطیس“ وجود دارد که اتمها را از هم دور میکند، مانند دو آهنربا که بخواهند قطب شمال یا قطب جنوبشان را به هم بچسبانند.
تا سال 2050 باید منتظر بمانیم:
برای آن که اتم ها را وادار کنیم که بر نیروی الکترومغناطیس غلبه کنند و درهم ادغام شوند، باید دو شرط لازم را، که در ستارگان به طور طبیعی وجود دارند،در کرةزمین پدید آوریم: تجمع حداکثر اتمها در کوچکترین حجمِ ممکن و ایجاد دمایی به میزان 50 میلیون درجة سانتیگراد! چرا چنین دمایی لازم است؟ چون هر چه دمای یک گاز بالاتر باشد، سرعت عناصر متشکلة آن بیشتر خواهد شد، و بنابراین امکان برخورد این عناصر نیز بیشتر و در نتیجه امکان همجوشی و ادغام نیز افزایش خواهد یافت.
نخستین شرط لازم ، با به دام انداختن اتم ها در یک آهن ربای عظیم ، به شکل سیب توخالی، تحقق مییابد. (البته از این اتمها یک الکترون برداشته شده است تا باردار شوند.) برای تحقق شرط لازم دوم، باید هم چیز رادر یک ”اجاق دارای میکروموج“ بپزیم. دانشمندان به همجوشی دوتریوم و تریتیوم (دو گونة هیدروژن) در تأسیساتی که توکاماک (Tokamak) نام دارند، موفق شدهاند، اما این همجوشی مدت بسیار کوتاهی دوام داشته، و انرژیای که برای انجام واکنش مصرفشده، بیش از انرژی به دست آمده بوده است.
بنابراین تولید انرژی از راه همجوشی هستهای فعلاً نه سودآور است، و نه چندان جاافتاده و عملی است. در واقع پیش از سال 2050 در تولید الکتریسیته از این طریق توفیق نخواهیم یافت.
اما با وجود همه مشکلات، عدهای از دانشمندان به امکانپذیر بودن تولید انرژی از طریق همجوشی هستهای باور دارند. اگر آنان روزی موفق به مهار این انرژی شوند، میتوان گفت که بشر راهحلی پایدار، مطمئن و نسبتاً پاک برای تولید انرژی پایانناپذیر یافته است. میگوییم: پایانناپذیر، چون دو اتم دتریوم و تریتیوم به سادگی و با استفاده از آب تولید میشوند؛ مطمئن، چون همجوشی هستهای، برخلاف شکافت هستهای، واکنشی است که میتوان آن را به سهولت متوقف و مهار کرد: کافی است که شیر لولههای دتریوم و تریتیوم را ببندیم؛ و میگوییم: و انرژی نسبتاً پاک، چون هلیوی که در این واکنش تولید میشود رادیواکتیو نیست و رادیواکتیویتة نوترون آزاد شده نیز ظرف پنجاه سال کاهش مییابد: پس با گرفتاری خاص شکافت هستهای و نیروگاههای هستهای مرسوم و معمول مواجه نخواهیم شد که نمیدانیم با پسماندهای رادیواکتیو آنها تا میلیونها سال بعد، چه باید بکنیم.
در قلب ”توکاماک“ :
همجوشی دتریوم و تریتیوم با آزاد شدن مقدار عظیمی گرما همراه است. این گرما از طریق مدار اولیه بازیابی میشود و به مدار ثانویه انتقال مییابد. سرانجام بخار تولیدشده در مدار ثانویه است که توربین را به کار میاندازد.
دتریوم و تریتیوم در دمای بسیار بالا با هم برخورد میکنند. هستههای دو اتم در هم میجوشند یا ادغام میشوند، تا یک هستة هلیوم پدید آورند. یک نوترون و نیز مقدار بسیار زیادی انرژی هم آزاد میشود.
فرایند غنی سازی اورانیوم :
کاربرد و شیوه های مختلف جداسازی یا غنی سازی اورانیوم 235
در طبیعت اورانیوم شامل کمتر از یک درصد ایزوتوپ اورانیوم 235 است. مواد انفجاری هسته ای به اورانیومی که حداقل دارای 20 درصد اورانیوم 235 غنی شده است نیاز دارند. بطور ایده آل اورانیوم 235 نود درصدی بکار می رود. برای افزایش درصد اورانیوم 235 به اورانیوم 238، اورانیوم باید "غنی سازی" شود.
چرخه سوخت اورانیوم با استخراج و آسیاب کانسنگ اورانیوم جهت تولید "کیک زرد" شروع شده و سپس به هگزافلوراید اورانیوم (UF6) تبدیل می شود. ماده اخیر پس از آن غنی سازی می شود تا به سوخت هسته ای مبدل گردد.
فرایندهای جداسازی و غنی سازی ایزوتوپ اورانیوم:
این روشها عبارتند از: 1) جداسازی ایزوتوپی الکترومغناطیسی 2) دیفوزیون گرمایی 3) پخش دیفوزیون گازی 4) سانتریفوژ گازی) 5)فرایندهای آئرودینامیکی 6) جداسازی ایزوتوپی لیزری – که شامل دو روش زیر است:
الف) جداسازی ایزوتوپی لیزری با بخار گازی (AVLIS) (atomic vapor laser isotope separation)
ب) جداسازی ایزوتوپی لیزری مولکولی (MLIS) (molecular laser isotope separation) 7) تبادل یونی و شیمیایی 8) فرایند جداسازی پلاسمایی (PSP) در تمام صنعت هسته ای دنیا، اورانیوم بوسیله یکی از دو روش: پخش گازی و سانتریفوژ گازی غنی می شود.
کاربردهای انرژی هسته ای، دید کلی:
انرژی هسته ای کاربرداری زیاد در پزشکی در علوم و صنعت و کشاورزی و... دارد. لازم به ذکر است انرژی هسته ای به تمامی انرژی های دیگر قابل تبدیل است ولی هیچ انرژی به انرژی هسته ای تبدیل نمی شود .موارد زیادی از کاربردهای انرژی هسته ای در زیر آورده می شود .
نیروگاه هسته ای:
نیروگاه هسته ای (Nuclear Power Station) یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می کند. اولین جایگاه از این نوع در 27 ژوئن سال 1958 در شوروی سابق ساخته شد. که قدرت آن 5000 کیلو وات است. چون شکست سوخت هسته ای اساساً گرما تولید می کند از گرمای تولید شده رآکتور های هسته ای برای تولید بخار استفاده می شود از بخار تولید شده برای به حرکت در آوردن توربین ها و ژنراتور ها که نهایتاً برای تولید برق استفاده می شود .
بمب های هسته ای:
این نوع بمب ها تا حالا قویترین بمبهای و مخربترین های جهان محسوب می شود. دارندگان این نوع بمبها جزو قدرت های هسته ای جهان محسوب می شود .
پیل برق هسته ای Nuelear Electric battery:
پیل هسته ای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است ساده ترین پیل ها شامل دو صفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم 90 و یک هادی مثل سیلسیوم.
جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود ازمیان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون ها اضافی را از نیم هادی جدامی کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 می باشد .
کاربردهای پزشکی:
در پزشکی تشعشعات هسته ای کاربردهای زیادی دارند که اهم آنها عبارتند از:
• رادیو گرافی
• گامااسکن
• استرلیزه کردن هسته ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتو های هسته ای
• رادیو بیولوژی
انرژی هسته ای در پزشکی هسته ای و امور بهداشتی:
در کشورهای پیشرفته صنعتی، از انرژی هسته ای به صورت گسترده در پزشکی استفاده می گردد. با توجه به شیوع برخی از بیماریها از جمله سرطان ، ضرورت تقویت طب هسته ای در کشورهای در حال توسعه ، هر روز بیشتر می شود. موارد زیر از مصادیق تکنیکهای هسته ای در علم پزشکی است:
تهیه و تولید کیتهای رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته ای، تهیه و تولید رادیو دارویی جهت تشخیص بیماری تیرویید و درمان آنها، تهیه و تولید کیتهای هورمونی، تشخیص و درمان سرطان پروستات، تشخیص سرطان کولون ، روده کوچک و برخی سرطانهای سینه، تشخیص تومورهای سرطانی و بررسی تومورهای مغزی ، سینه و ناراحتی وریدی، تصویر برداری بیماریهای قلبی ، تشخیص عفونتها و التهاب مفصلی ، آمبولی و لختههای وریدی، و موارد دیگری چون تشخیص کم خونی ، کنترل رادیو داروهای خوراکی و تزریقی و ...تشعشعات MRI در درمان افسردگیها مؤثراست .
بر اساس مطالعه صورت گرفته از سوی دانشمندان آمریکایی مشخص شد که اسکنرهای به کار گرفته شده در ام.آر.آی کمکهای شایانی جهت کاهش اثرات افسردگی در افراد میکند.
دانشمندان آمریکایی مدرسه دارویی هاروارد این کشور در تحقیقات اخیر خود کشف کردند که اسکنرهای ام.آر.آی به کار گرفته شده در معالجات پزشکی و درمانی که تصاویر درونی از بدن ارایه میدهند، میتوانند اثرات مشابهی با دیگر راههای درمانی کاهش افسردگی داشته باشند.
این گروه از دانشمندان آمریکایی در تحقیقات خود از یک نوع دستگاه اسکنر قدیمی ام.آر.آی موسوم به EP-MRSI استفاده کردهاند که در زمینه تصویربرداری از مغز انسان به کار برده میشود.
با این حال کارشناسان پزشکی انگلیس معتقدند که شکها و تردیدهای فراوانی نسبت به این نوع درمان جالب و در نوع خود بینظیر وجود دارد.
آنها همچنین نسبت به نتایج این تحقیقات ابراز تردید کرده و میگویند که نیازست تا تحقیقات بیشتری در این زمینه صورت گیرد.
این گروه از دانشمندان متوجه شدند که موشهای آزمایشگاهی که دچار افسردگی بوده و درمانی برای آنها پیدا نشده است، در مقایسه با موشهای افسرده دیگر که تحت تشعشعات اسکنرهای ام.آر.آی قرار نگرفتهاند، بهبود قابل توجهی در خصوص کاهش اثرات افسردگی یافتهاند.
نتایج این تحقیقات در ژورنال درمانهای بیولوژیکی آمریکا به چاپ رسیده است.
این دانشمندان پس از آن این مطالعه را صورت دادند که پزشکان گزارش دادند با استفاده از دستگاههای اسکنر ام.آر.آی نتایج قابل توجهی در خصوص کاهش اثرات افسردگی مشاهده کردهاند.
دکتر بروس کوهن، از پزشکان برجسته بیمارستان مکلین در ماساچوست آمریکا که با مدرسه دارویی هاروارد این کشور همکاری دارد، اعلام کرد که این یافتهها در خصوص کاهش اثرات افسردگی بسیار چشمگیر و قابل توجه هستند.
وی در ادامه گفت: موشهایی که تحت تاثیر تشعشعات دستگاههای اسکنر ام.آر.آی قرار گرفتهاند، رفتارهایی از خود نشان میدهند که نشان دهندهی کاهش اثرات افسردگی موجود در آنهاست.
وی معتقدست، به این دلیل است که باید نسبت به نتایج این تحقیقات امیدوار بود.
با این حال بسیاری دیگر از کارشناسان امور پزشکی بر این باورند که در مجاورت تشعشعات دستگاههای اسکنر ام.آر.آی قرار گرفتن، لطمات زیادی را به بدن وارد میکند.
ویلیام کارلزون، از پزشکان برجسته آمریکایی معتقد است که این نوع پرتوها میتوانند برای بیماران مضر باشد.
وی معتقد است هنگامی که بدن انسان در مجاورت پرتوهای بسیار شدیدتر ام.آر.آی قرار میگیرد، تا بدین وسیله پزشکان بتوانند تصاویر بهتری از مغز انسان تهیه کنند، در آن موقع است که بدن در معرض خطرات بیشتری قرار میگیرد.
گفته میشود هنگامی که مردم در مجاورت پرتوها اسکنرهای ام.آر.آی قرار میگیرند، چنین فرض میکنند که هیچ چیزی اتفاق نمیافتد و تنها تصویر سادهای از مغز آنها گرفته میشود، با این حال باید این حقیقت علمی را پذیرفت که بدن آنها در واقع در معرض حوزههای الکتریکی و مغناطیسی قرار دارد که این تشعشعات میتواند اثرات زیانباری برای بدن داشته باشند که تا کنون اطلاعی از آنها در دست نبوده است.
گروه دیگر از پزشکان نیز معتقدند، استفاده از این تحقیقات و نتایج عملی آن باید با احتیاط فراوان مورد استفاده قرار گیرد. آنها میگویند از آنجایی که موشها شباهت خیلی زیادی به وضعیت بدنی بیماران ندارند، باید مراقب بود تا لطمهای به بیماران وارد نشود.
این در حالی است که بسیاری دیگر از پزشکان نیز از شنیدن خبر انتشار چنین تحقیقی شگفتزده شدهاند و اعلام کردهاند که انجام تحقیقات بیشتر در این زمینه ضروری است.
کاربرد انرژی هسته ای در بخش دامپزشکی و دامپروری :
تکنیکهای هسته ای در حوزه دامپزشکی موارد مصرفی چون تشخیص و درمان بیماریهای دامی ، تولید مثل دام ، اصلاح نژاد و دام ، تغذیه ، بهداشت و ایمن سازی محصولات دامی و خوراک دام دارد.
کاربرد انرژی هسته ای در دسترسی به منابع آب :
تکنیکهای هسته ای برای شناسایی حوزه های آب زیر زمینی هدایت آبهای سطحی و زیر زمینی ، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها مورد استفاده قرار میگیرد. در شیرین کردن آبهای شور نیز انرژی هسته ای کاربرد دارد.
کاربردهای کشاورزی:
تشعشعات هسته ای کاربرد های زیادی در کشاورزی دارد که مهم ترین آنها عبارتست از:
• موتاسیون هسته ای ژن ها در کشاورزی
• کنترل حشرات با تشعشعات هسته ای
• جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما
• انبار کردن میوه ها
• دیرینه شناسی )باستان شناسی) و صخره شناسی )زمین شناسی) که عمر یابی صخره ها با C14 در باستان شناسی خیلی مشهور است.
کاربردهای صنعتی:
در صنعت کاربردها ی زیادی دارد از جمله مهمترین آنها عبارتند از:
• نشت یابی با اشعه
• دبی سنجی پرتویی(سنجش شدت تشعشعات ، نور و فیزیک امواج)
• سنجش پرتویی میزان سائیدگی قطعات در حین کار
• سنجش پرتویی میزان خوردگی قطعات
• چگالی سنج موادمعدنی با اشعه
• کشف عناصر نایاب در معادن
آنچه باید بدانیم:
تکنیکهای هسته ای بر کشف مینهای ضد نفر نیز کاربرد دارد. بنابرین ، دانش هسته ای با این قدرت و وسعتی که دارد، هر روز بر دامنه استفاده از فناوری هسته ای و بویژه انرژی هسته ای افزوده می شود. کاربرد انرژی در بخشهای مختلف به گونهای است که اگر کشوری فناوری هسته ای را نهادینه نماید، در بسیاری از حوزههای علمی و صنعتی ، ارتقای پیدا می کند و مسیر توسعه را با سرعت طی می نماید.
کاربرد انرژی هسته ای در تولید برق :
یکی از مهم ترین موارد استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای ، تولید برق از طریق نیروگاههای اتمی است. با توم به پایان پذیر بودن منابع فسیلی و روند رو به رشد توسعه اجتماعی و اقتصادی ، استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق را امری ضروری و لازم می دانند و ساخت چند نیروگاه اتمی را دنبال مینماید.
ایران هر ساله حدودا به هفت هزار مگاوات برق در سال نیاز دارد. نیروگاه اتمی بوشهر 1000 مگاوات برق را در صورت راه اندازی تامین می نماید. و احداث نیروگاههای دیگر برای رفع این نیازی ضروری است. برای تولید میزان برق حدود 190 میلیون بشکه نفت خام مصرف می شود. که در صورت تامین از طریق انرژی هسته ای سالیانه 5 میلیارد دلار صرفه جویی خواهد شد.
برتری انرژی هسته ای بر سایر انرژیها:
علاوه بر صرفه اقتصادی دلایل زیر استفاده از انرژی هسته ای را ضروری مینماید. منابع فسیلی محدود بوده و متعلق به نسلهای آتی میباشد. استفاده از نفت خام در صنایع تبدیل پتروشیمی ارزش بیشتری دارد. تولید برق از طریق نیروگاه اتمی ، آلودگی نیروگاههای کنونی را ندارد. تولید هفت هزار مگاوات با مصرف 190 میلیون شبکه نفت خام ، هزارتن دیاکسید کربن ، 150 تن ذرات معلق در هوا ، 130 تن گوگرد و 50 تن اکسید نیتروژن را در محیط زیست پراکنده می کند، در حالی که نیروگاه اتمی چنین آلودگی را ندارد.
کاربردهای دیگر فیزیک هسته ای:
برای کشف مطلبی اگر احتیاج به تجزیه و تحلیل موادی باشد که هیچ گونه امکان کنترلی روی آن نیست چه کاری می توان انجام داد؟ مثلاً اگر بخواهیم مقداری خاک کفش مشخص مظنونی یا موی سر یک انسان و یا نفت خام یک کشتی را که مقداری از کالای خود را بطور غیر قانونی در جای دیگر فروخته است تجزیه و تحلیل نمایید، چه کاری می توانیم بکنیم؟ البته می توان از روش شیمیایی استفاده کرد؛ اما روش سریع و مطمئن تری هم وجود دارد. نمونه ای از ماده ای را که نیاز به تجزیه دارد برداشته و آن را با ایزوتوپ رادیواکتیو مخلوط می کنیم، نمونه رادیواکتیو شده را در یک راکتور تحقیقاتی به وسیله نوترون بمباران می کنیم. با جذب نوترون نمونه پایدار شده و اتم های جسم مورد آزمایش نیز رادیواکتیو می شوند و تابش می کنند. مقدار تابش برای هر عنصر متفاوت است. بنابراین اگر ده عنصر مختلف در نمونه داشته باشیم، ده نوع تابش مختلف نیز خواهیم داشت. از روی این تابش ها می توان نوع و میزان عناصر تشکیل دهنده نمونه را مشخص کرد. از این روش می توان برای ردیابی آلودگی هوا و هم چنین آلودگی دریا توسط نفت کش ها استفاده کرد. با آزمایش 40 نوع نفت مختلف که در نقاط مختلف جهان استخراج می شوند دانشمندان به این نتیجه رسیدند که در تمام مواد نفتی هفت نوع عنصر مشترک وجود دارد. اما مقدار آنها در نفتی که در یک نقطه استخراج می شود با نفت نقطه دیگر دنیا متفاوت است.
هنگامی که مواد نفتی در جایی مشاهده می شوند نمونه ای از آن به آزمایشگاه برده شده و در معرض تابش نوترونی قرار می گیرد و به این ترتیب عناصر مختلف آن و مقدار آنها مشخص می شود. و می توان به طور دقیق اعلام کرد که کدام کشتی مسئول آلوده سازی بوده است.
یک روش ساده و سریع، برای تجزیه هوای آلوده نیز وجود دارد. ابتدا وسیله صافی هایی آلودگی هوا گرفته می شود. و سپس به وسیله همان روشی که در بالا توضیح داده شده نوع و مقدار عناصر زیان آور موجود درا آن مشخص می شود. با تهیه نقشه های برای آلودگی هوا مشابه نقشه های تغییرات جوی، می توان پیش گویی هایی در مورد آلودگی هوا انجام داد و اقدامات لازم را در رابطه با پاکیزه نگه داشتن هوا انجام داد.
یکی دیگر از کاربردهای تابش های هسته ای تصویر برداری است. همانطور که می دانید برای تصویر برداری از اجسام تیره ( کدر ) مثل بدن انسان از اشعه ایکس استفاده می شود. حالا اگر از اشعه ای پرانرژی تر از اشعه X استفاده کنیم، قابلیت نفوذ در عمق بیشتری را دارد و به این ترتیب از اجسام ضخیم تر نیز می توان عکس برداری کرد. اشعه گاما خیلی از اشعه X قوی تر است و می تواند در فلزات و اجسام تیره به قطر چند اینچ نفوذ کند و این امکان را برای مهندسین فراهم کند تا داخل ماشین آلات را ببینند.
ردیابی ایزوتوپ رادیواکتیو را تقریباً در تمام مراحل تأسیسات صنعتی پتروشیمی می توان مشاهده نمود. هنگام کشف و استخراج نفت، دانشمندان میله های رادیواکتیو را داخل چاههای آزمایشی فرو برده، سپس میزان انتشار تشعشع رادیواکتیو را در طبقات مختلف اندازه می گیرند زمین شناسان میزان بازتاب اشعه رادیواکتیو را ثبت نموده و یک تصویر واضح و دقیق از طبقات زیرین جهت حفاری بیشتر برای رسیدن به نفت در آن منطقه یا متوقف کردن کار به دست می آورند، در تأسیسات تصفیه و پالایش از ردیابی های ایزوتوپ های رادیواکتیو جهت دنبال کردن مواد پتروشیمی و آماده سازی آنها در قسمتهای مختلف استفاده می شود. در مرحله نهایی محصولات مواد نفتی تصفیه شده جهت تعیین درجه خالص بودن آنها با استفاده از ایزوتوپهای رادیواکتیو آزمایش می شوند در هنگام انتقال مواد نفتی در فاصله های زیاد، چون شرکتهای مختلف نفتی از لوله های نفت مشترک استفاده می کنند ردیابی ایزوتوپی مختلف جهت علامت گذاری ابتدای انتقال هر محموله نفتی به کار برده می شوند.
حال به نظر شما تاسیس نیروگاه های هسته ای در ایران به نفع مردم خواهد بود یا به ضرر آنها؟
............
منابع:
http://ghajargir.persianblog.com / 1.
2.http://bionuclear.mihanblog.com/post-8.ASPx2
3.http://www.knowclub.net/paper/?p=133
http://www.balochacademist.blogfa.com/post-140.aspx
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
اهمیت انرژی هسته ای
نویسنده : دکتر احمد قریب
چند شب قبل در یک مصاحبه تلویزیونی موضوع اهمیت انرژی هسته ای یکی از سوالا ت مسوول برنامه بود.
از آنجائی که نگارنده طرف مصاحبه بود و از طرف دیگر این سوال به ذهن بسیاری از مردم می آید لذا لا زم دیدم از طریق جراید و البته به اختصار و در حوصله عمومی به آن بپردازم.
انرژی هسته ای از نظر تولید الکتریسیته، اگر به درستی و اصولی به توسعه تکنولوژی و بهره برداری آن پرداخته شود، انرژی نسبتا پاک، فراوان و ارزان با عمر نسبتا درازتر خواهد بود.
گرچه انرژی های تجدید پذیر مثل باد و آفتاب بسیار تمیزتر محسوب می شوند ولی اولا دسترسی و توسعه آن در همه جا میسر نیست وهمچنین تا به امروز هزینه واحد تولید الکتریسیته از طریق انرژی های تجدید پذیر در مقام مقایسه با انرژی های فسیلی و حتی هسته ای هنوز خیلی گرانتر است. امید است تا آینده نه چندان دور تکنولوژی های بهره برداری از این نوع انرژی ها نیز اقتصادی و قابل رقابت با بقیه منابع انرژی شود.
اهمیت انرژی هسته ای وقتی بهتر درک می شود که دریابیم:
اولا انرژی های فسیلی بسیار محدود و روبه اتمام هستند.
ثانیا مواد فسیلی در زندگی امروز و فردای بشر مصارف دیگری دارند که هم به لحاظ ارزش افزوده و هم به لحاظ نوع و کیفیت استفاده، اجتناب از آن غیر ممکن است.
ثالثا سوزاندن آن به شکل های امروزی، محیط زیست را به شدت مخاطره آمیز و نهایتا زندگی سالم را در سرتا سرزمین نامیسر می گرداند.
رابعا با توضیحی که داده خواهد شد با استفاده از نسل های جدید راکتورهای هسته ای شکاف عمر منابع انرژی هسته ای از مرز حدود 100 سال به هزاران سال خواهد رسید.
خامسا با پیدایش زیربناهای تکنولوژیکی، علمی و دانشگاهی و امکان بهره برداری از انرژی هسته ای گداخت تمامی منابع هیدروژن، لیستیم و ... در سرتاسرگیتی بالقوه تبدیل به منابع انرژی هسته ای می شوند.
آنچه که در بالا در مورد انرژی هسته ای گفته شد بخشی از فعالیت های آشکار آن است. بخش دیگری از بهره برداری های صلح آمیز از انرژی هسته ای که ظاهرا مغفول مانده است، صدها نوع کاربردهای متنوع در زندگی روزمره مردم و چرخش ساز وکار ناشی از آن است که مجموع این بازدهی و پیشرفت ها حاصلی بیش از استحصال نیرو از این منابع بزرگ خدادادی دارد.
ح است که سلسله این تکنولوژی(هسته ای) و ریشه گرفتن آن در کشور و بردن آن به میان مردم فقط بر مبنای دانش، خرد ورزی، خردمندی، تلا ش مداوم و استراتژی مبتنی بر واقعیات جهان داخل و خارج و حفظ منافع ملی ممکن و میسراست. حصول به تکنولوژی هسته ای به جز تعامل با تمامی دانش پژوهان، دانشگاهیان و استفاده از تجارب کشورهائی که قبلا این راه را طی کرده اند میسر نیست.
نابرده رنج گنج میسر نمی شود
مزد آن گرفت جان برادر که کار کرد
این اهمیت براساس آمار وارقام به طور مختصر به شرح زیر است:
براساس گزارش های رسمی آژانس بین المللی انرژی اتمی به استناد منابع تورم، ذخیره محاسبه شدن قطعی جهانی اورانیم با قیمت کمتر از 80 دلا ر برای هر کیلو حداقل ده میلیون تن است.
چنانچه در نظر گیریم هر راکتور یک هزار مگاواتی 50 سال عمر کند و هرسال 200 تن اورانیم مصرف کند حداقل برای مصرف یک هزار راکتور حرارتی برای مدت فوق ذخیره موجود است. چنانچه ذخایر جدید وانواع دیگر به آن اضافه شود، این زمان تا 2 یا 3 برابر نهایتا افزایش خواهد یافت. ولی چنانچه راکتورهای نسل سوم وچهارم از نوع سریع وزاینده مورد استفاده قرار گیرند، عمر این منابع رادیواکتیو تا 200 برابر یا عملا تا چند هزار سال (با ظرفیت بهره برداری سالا نه 400 گیگاوات الکتریسیته) افزایش خواهد یافت.
اکنون متجاوز از یک صد کشور به طریقی در تولید و خدمات منابع انرژی هسته ای، ساخت، طراحی و فراهم سازی تکنولوژی های هسته ای و همچنین بهره برداری از نیروگاه های هسته ای و خیلی از محصولا ت و مصارف این انرژی به طور تجاری و سودآور مشغول کارند. در حال حاضر 435 نیروگاه هسته ای قدرت با ظرفیت 370 گیگاوات برق برابر با حدود 16 درصد کل برق تولیدی پهنه جهانی در 31 کشور مشغول فعالیت هستند. طراحی، ساخت، بهره برداری از راکتورهای بزرگ قدرت و 12000 سال تجربه کارگردانی این راکتورها سرمایه بزرگ محسوب می شود.
امروزه سوخت این نیروگاه ها از حدود 50 معدن، 70 واحد تولید کیک زرد و بیش از 250 واحد تبدیل، غنی سازی، ساخت سوخت و بسیاری از خدمات مرتبط به استفاده از این سوخت ها در ده ها کشور بزرگ و کوچک تامین می گردد. در سال های اخیر برخی از راه های تامین سوخت غیرمتعارف نیز به آمار فوق اضافه شده است.
بهره برداری از 700 راکتور تحقیقاتی، تعداد بیشماری از انواع شتاب دهنده های کوچک تا غول پیکر، هزاران سیستم پرتو فرآوری، ده ها هزار دستگاه های تصویربرداری هسته ای، صدها هزار وسائل پزشکی هسته ای، کاربردهای کشاورزی، صنعتی، بهداشتی، بهبود مواد، بهبود نژاد دام ها، کاهش آفات زراعتی، باغی، دامی و... همه و همه از جمله بخش هایی از نیمه بدنه غیرپنهان تکنولوژی هسته ای هستند. حجم معادلا ت مربوط به ساخت نیروگاه ها و فعالیت تامین سوخت آنها هر یک سالا نه از چندین ده میلیارد دلا ر تجاوز می کند. حجم معادلا ت مربوط به استفاده های مستقیم مردمی به غیر از تولید برق در هر یک از کشورهای پیشرفته حدود یکصد میلیارد دلا ر در سال بالغ می شود.
برای روشن شدن بیشتر اهمیت انرژی هسته ای، در نظر گیریم که یک نیروگاه هزار مگاواتی برای تولید نیرو و انرژی چنانچه از نوع زغالی باشد 2/5 میلیون تن زغال سنگ یا 1/6 میلیون تن نفت (ده میلیون بشکه) یا 1/5 میلیون متر مکعب گاز یا 200-150 تن اورانیوم طبیعی (25 تن اورانیوم غنی شده 3 درصد) یا چنانچه نیروگاه از نوع انرژی هسته ای گداخته باشد سالا نه به 150 کیلوگرم روتریم و 400 کیلوگرم لیتیم نیازمند است. با یک حساب سرانگشتی اگر قیمت نفت را 50 دلا ر برای هر بشکه در نظر گیریم قیمت انرژی هسته ای که اکنون سالا نه در جهان تولید می شود برابر خواهد بود با:
انرژی جایگزین هسته ای معادل میلیون بشکه نفت در سال 3700=MB 10 *GWe 370
قیمت انرژی جایگزین هسته ای به جای نفت بر حسب میلیون دلا ر در سال 185000=50*3700
فراموش نشود که اکنون کشورهایی هستند که در اکثر یا تمامی زمینه ها، علوم و صنایع هسته ای خود را توسعه داده و هم این که استقلا ل خود را به طور نسبی حفظ کرده اند. مسلما با سیاست های مدبرانه می شود این هدف را حاصل کرد.
http://www.mardomsalari.com/Template1/News.aspx?NID=21315
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
مزایای انرژی هسته ای
نویسنده: برنارد کوهن
انرژی هسته ای جایگزینی بی خطر، پاک و ارزان برای تولید برق ارایه می کند و نباید اجازه داد اطلاع رسانی غلط و تاکتیک های ایجاد رعب و وحشت در مردم بر بکارگیری صحیح از این انرژی تأثیر منفی بگذارد. پایگاه اینترنتی دانشگاه پیتزبورگ در مقاله ای به قلم برنارد کوهن، محقق و استاد دانشگاه با بیان این مطلب به بررسی مزیت های انرژی هسته ای پرداخته و می نویسد.
یکی از مزیت های مهم سوخت هسته ای این است که این سوخت مانع بروز انواع متعدد مشکلات زیست محیطی می شود که بر اثر سوخت های فسیلی (زغال سنگ) نفت و گاز ایجاد می شود.
از مهمترین مشکلات ناشی از سوخت های فسیلی که بیشترین توجه را به خود جلب کرده است گرم شدن زمین و تغییر آب و هوا و همچنین بارش باران های اسیدی است که آثار مخربی بر جنگل ها و ابزیان برجا گذاشته است.
این نویسنده می افزاید: آلودگی هایی که هر سال هزاران نفر را به گام مرگ فرو می برد پیامدهای منفی ناشی از حفاری های گسترده زغال سنگ و نشت نفت در آب های جهان است.
کوهن یادآور می شود که گرم شدن زمین موضوع کنفرانس های بین المللی مختلفی بوده است که همگی به لزوم کاهش انتشار دی اکسید کربن تأکید کرده اند.
سوزاندن سوخت های فسیلی موجب تولید حجم زیادی دی اکسید کربن می شود که همین امر موجب افزایش دمای زمین می شود.
برآوردها از میزان افزایش دمای زمین و پیامدهای آن متفاوت است اما نهایتاً اهمیت آثار آن را نمی توان از نظر دور داشت.
این مقاله می افزاید: از آنجائی که کشاورزی نیز به تغییرات آب و هوایی بسیار حساس است این امر موجب تغییر نوع محصولات قابل کشت در نواحی مختلف می شود.
تغییرات آب و هوایی مشکلاتی را هم در عادات دام نظیر عادات تولید مثلی پدید می آورد.
در نهایت آب شدن یخ های قطبی موجب بالا آمدن سطح آب دریا و افزایش جاری شدن سیل می شود و همچنین موجبات نفوذ آب شور به منابع آب شهری و آلودگی آب های زیر زمینی را فراهم می کند.
تغییر الگوهای طوفان، بارش باران و وزش باد از دیگر پیامدهای مهم تغییر آب و هوای زمین به شمار می رود.
سوزاندن سوخت های فسیلی موجب تولید حجم انبوهی دی اکسید سولفورو اکسید نیتروژن می شود. این گازها در ترکیب با رطوبت موجود در هوا، اسیدهایی را به وجود می آورند که همراه باران بر زمین فرو می ریزد.
آثار این باران های اسیدی، پیچیده و نتیجه گیری درباره آنها بحث انگیز است اما شواهد محکمی وجود دارد که در برخی مناطق باران های اسیدی دریاچه ها را برای ماهی ها غیر قابل زندگی ساخته و به جنگل ها به شدت آسیب زده است.
مشکلات ناشی از باران های اسیدی مسایلی را نیز در عرصه سیاسی به وجود آورده است.
مثلاً فعالیت نیروگاه های برق ایالات مرکزی آمریکا که مجهز به زغال سنگ هستند موجب بارش باران های اسیدی در شرق کانادا شده است. این موضوع اکنون یکی از عمده علل مشکلات اخیر در روابط کانادا و آمریکا به شمار می رود.
مشابه این وضع در اروپا نیز وجود دارد. آلاینده های ناشی از سوخت زغال سنگ انگلیس در حال از بین بردن دریاچه ها و جنگل های آلمان و کشورهای اسکاندیناوی است.
برناردکوهن می نویسد: وضع نامناسب سلامت بشر امروز بهایی است که در استفاده از سوخت های فسیلی می پردازیم.
مطالعات گسترده ای برای محدود کردن آثار زیانبار آلودگی هوا بر انسان صورت گرفته است اما توفیق برای دستیابی به این هدف بسیار اندک بوده است.
این مشکل با درک این واقعیت پیچیده می شود که این آثار زیانبار به تدریج طی سال ها یا دهه ها ایجاد می شود.
آلودگی هوا طی سال ها سیستم ایمنی بدن و توانایی را در مقابله با بیماری های مختلف ضعیف می کند.
تغییر دادن برنامه های فعلی و استفاده از انرژی هسته ای به جای سوخت های فسیلی می تواند از این عوارض نامطلوب جلوگیری کند.
زیان های ناشی از غیبت نیروی کار یا کاهش توانمندی آن بر اثر بیماری های مختلف حاصل از آلودگی هوا نیز مسائلی هستند که می تواند بطور غیرمستقیم بر اقتصاد یک کشور اثر بگذارد.
کوهن سپس تحت عنوان «انرژی هسته ای جایگزین ایمن و پاک» در این مقاله می نویسد:
جامعه هسته ای آمریکا در تحقیقاتی فواید انرژی هسته ای را اینگونه بررسی می کند که جمعیت زمین رو به افزایش است بنابراین نیاز به برق نیز افزایش خواهد یافت. رایانه (تلویزیون) مایکوویو و وسایل برقی بسیاری، امروزه به عنوان وسایل ضروری زندگی شناخته می شوند.
همه روش های تولید برق معایبی دارند. با گرم شدن زمین باید به دنبال راه هایی برای کاهش استفاده از سوخت های فسیلی باشیم چرا که راه های مختلفی برای تولید برق بدون انتشار آلاینده ها وجود دارد که معقول ترین روش در حال حاضر انرژی هسته ای است.
فقط در آمریکا هر سال 30 هزار نفر بر اثر آلاینده های حاصل از سوخت های فسیلی جان می بازند.
از مهمترین مزیت های سوخت هسته ای این است که سوخت هسته ای را می توان بازفراوری کرد و زباله های هسته ای را می شود با درنظرگرفتن تدابیر امنیتی دفن کرد.
کوهن می نویسد: برخی کارشناسان توسعه بهره گیری از انرژی خورشیدی را پیشنهاد می کنند. مشکل عمده در این روش اتکای آن به هواست. خورشید همیشه و در زمانی که نیاز به انرژی بسیار بالاست، نمی درخشد. مشکل دیگر این است که سلول های فوتو ولتانیک نمی توانند به جریان مستقیم برق تبدیل شوند. برخی دیگر احداث بیشتر نیروگاه های برق متکی به سوخت زغال سنگ را پیشنهاد کرده اند.
منابع زغال سنگ تا 400 سال دیگر کافی است اما سوخت زغال سنگ موجب انتشار گازهای سمی سولفور و اکسید نیتروژن می شود.
در این بین انرژی هسته ای تنها راه باقی مانده و روشی است که برآورد می شود در آینده در دسترس خواهد بود.
این امر کشورها را از اتکا به منابع انرژی خارجی بی نیاز می کند. به هر حال همه روش های تولید انرژی موافقان و مخالفانی دارد. در این بین باید تصمیمی صحیح برای تأمین نیاز آیندگان به انرژی اتخاد شود. کشورهای مختلف جهان اکنون به روش های گوناگونی نیاز انرژی خود را تأمین می کنند.
آمریکا برای تولید هفتاددرصد برق خود از سوخت های فسیلی و عمدتاً زغال سنگ و گاز طبیعی استفاده می کند.
انرژی هسته ای فقط 19 درصد و سدهای هیدروالکتریکی یازده درصد دیگر این نیاز را برآورده می کنند. برخلاف آمریکا کشورهای دیگر به خوبی مزایای انرژی هسته ای را درک کرده اند.
فرانسه از انرژی هسته ای برای تولید 77 درصد برق خود استفاده می کند. 35 نیروگاه برق هسته ای اکنون در سراسر دنیا در حال ساخت است که بیست و چهار مورد آن در آسیا است.
در همین حال از چهارصدو چهل و دو نیروگاه برق هسته ای که در 32 کشور جهان فعال است چرنوبیل تنها حادثه ای است که در سابقه استفاده از انرژی هسته ای ثبت شده است.
انرژی هسته ای هیچ گاز یا فلز سمی بر محیط زیست نمی افزاید و برخلاف سدهای هیدروالکتریکی اکوسیستم منطقه را تغییر نمی دهد.
یک واحد وزنی پوند از اورانیوم بیست هزار یا بیشتر از یک واحد وزنی از زغال سنگ انرژی تولید می کند.
در انگلیس هم اکنون 16 نیروگاه برق هسته ای فعال است که یک چهارم برق موردنیاز این کشور را تأمین می کند.
کوهن درباره استفاده های فعلی و موردنظر از نیروگاه های برق هسته ای در این مقاله می نویسد: در سال 2005 بالغ بر 441 تأسیسات هسته ای تجاری در سراسر جهان وجود داشت که ظرفیت کلی تولید برق آنها حدود 368 گیگاوات بود.
80 درصد راکتورها و تأسیسات تولید انرژی هسته ای در جهان بیش از پانزده سال عمر دارند.
آرژانتین، برزیل، کانادا، چین، فنلاند، هند، ایران، ژاپن، کره شمالی، پاکستان، رومانی، روسیه، کره جنوبی، تایوان، اوکراین و آمریکا کشورهایی هستند که اخیراً ساخت نیروگاهی جدید را برنامه ریزی کرده یا به پایان رسانده اند.
بلغارستان، جمهوری چک، مصر، فرانسه، اندونزی، اسرائیل، اسلواکی، آفریقای جنوبی، ترکیه، انگلیس و ویتنام نیز در حال بررسی ساخت نیروگاه جدید هستند.
برگرفته از: واحد مرکزی خبر
http://www.magiran.com/npview.asp?ID=1012268
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
ارزیابی هزینه و فایده انرژی هسته ای
مصاحبه ای رادیو آلمان با بنده انجام داد که در آن بحث اجمالی هزینه ها و دشواری های انرژی هسته ای برای کشورمان را شرح مختصری داده ام. خوانندگان را به مطالعه آن توصیه می کنم. طبق معمول صحبتهای خبرنگار با حروف سیاه درج شده اند.
تبلیغات هستهاى بخش بزرگى از مطبوعات جمهورى اسلامى را بخود اختصاص داده. این تصویر داده میشود که گویا انرژى هستهاى حلال مشکلات است و با دسترسى به آن همه نیازهاى مردم ایران و براى قرنهاى آتى برآورده خواهد شد. از ذوق و شوق مسئولان برسر"غنى سازى اورانیوم در آشپزخانه دانشمندان جوان" که بگذریم و از "حسادت غربىها" به این همه کمال، آیا انرژى هستهاى آنطور که گفته میشود ارزان و لایزال است؟ آیا هزینهاى که براى آن شده و میشود را نمیتوان به اشکال مفیدترى براى تولید سوخت سرمایهگذارى کرد؟ گفتگویى با دکتر احمد شیرزاد، فیزیکدان، نماینده سابق مجلس و عضو شوراى مرکزى جبهه مشارکت.
مصاحبه: مریم انصاری
آقاى شیرزاد ما تا بحال گفتگوهاى متعددى با شما و دوستانتان بر سر هزینههاى سیاسى پافشارى دولت بر برنامه هستهاى داشتهایم اما امروز میخواهیم از جنبه دیگرى پاى صحبت شما بنشینیم شما آقاى احمدى نژاد را دعوت به یک مناظره تلویزیونى کردهاید تا با او بر سر ارزیابى هزینه و فایده انرژى هستهای بحث کنید چراکه ایشان معتقد هستند فناورى هستهای حتى به قیمت تعطیل شدن بقیه کارهاى کشور میارزد. ز یکى از محورىترین تبلیغات بر سر فواید انرژی هستهای شروع کنیم و آنهم برق ارزان است، براستى این برق چقدر ارزان تمام میشود و استدلال مسئولان تا چه اندازه علمى و اقتصادى است؟
احمد شیرزاد: تا بحال همیشه بحث فناورى هستهای در ایران به عنوان یک بحث ارزشى و ایدئولوژیک حتى تلقى میشد، که به عنوان یکى از مقدسات، نمیشد راجع به آن صحبت کرد ولى اخیرا که آقاى احمدى نژاد آمده ادعا کرده که این براى ما خیلى به صرفه هست و فایده دارد، خوب میشود وارد این بحث شد و روى کم و زیادش گفتگو کرد.
بهره بردارى از انرژى هستهای براى اولین بار نیست که در ایران شروع شده. در کشورهاى دیگر هم سابقه دارد. معمولا به صرفه بودن یا نبودن این انرژى تابع متغیرهاى مختلفى است که بنا به کشور فرق میکند. اینکه یک کشور دسترسى به منابع نفت وگاز دارد یا نه میتواند مهم باشد. این که یک کشور دسترسى به منابع طبیعى اورانیوم دارد یا نه میتواند بسیار موثر باشد. اینکه یک کشور به فناورى ساخت نیروگاهها مسلط هست بطوریکه بتواند در کوتاه مدت یک نیروگاهى را بسازد باز اینها میتواند فاکتورهاى بسیار موثر باشد. در مجموع هر وقت که قیمت نفت در جهان یک مقدار بالاتر میرود، طرفداران انرژى هستهای بیشتر جان میگیرند و استدلال میکنند که استفاده از این انرژى به صرف است. اما نکته مهم این است که در سرتاسر دنیا که بگردیم بیش از ۱۶ درصد برق تولید شده در جهان از انرژى هستهای تامین نمیشود و بعید است که حتى اگر نفت خیلى هم گران شود، این درصد را بشود خیلى بالا برد. بنا براین بالقوه انرژى هستهای نمیتواند یک جایگزین همیشگى برای نفت و گاز یا سایر منابع انرژى باشد.
با توجه به صحبتهایى که کردید این ادعا که انرژى هستهای ارزان است تا چه اندازه منطقى است، آقاى شیرزاد؟
احمد شیرزاد: اینکه ادعا میشود این انرژى ارزان قیمت است، چنین نیست. این انرژى هم براى خودش هزینههایى را دارد. هزینه ساخت یک نیروگاه هستهای حدودا دو تا دونیم برابر نیروگاه فسیلى است. این انرژى براى کشورى است که امکان دسترسى به امکانات هم داشته باشد، متخصصین در اختیارش باشند، مثل وضعیت ایران در معرض تحریم در این زمینه نباشد. مجبور نباشد تنها با یک پیمانکار، به عنوان مثال کشور روسیه قرارداد ببندد. با همه این اوصاف بازهم هزینه ساخت نیروگاه هستهای بسیار گران تمام میشود.
اما فراتر از این مسئلهای که هست این که خیلى از کشورهایى که بخصوص دسترسى به نفت و گاز ندارند میآیند نیروگاه هستهای میسازند مثل چین یا کره که برنامهشان است. اما اگر که نخواهند فراتر از حد معینى برق هستهای تولید کنند، تولید سوخت براى آنها به صرفه نیست. نکته مهمى که براى ایران هست این است که هرچند نیروگاه بوشهر بسیار پرهزینه بوده براى ایرانىها، اما آن چیزى که الان هزینه بسیار مضاعفى دارد تحمیل میکند، مسئله تولید سوخت هست. تولید سوخت اصولا برای این مقدار برقى که ایران میخواهد تولید کند به صرف نیست. این یک نرم متعارف هست در بحث فناورى هستهای که اگر کشورى میخواهد تولید سوخت کند حداقل بایستى بالاى ده هزار مگاوات تولید برق هستهای داشته باشد. درحال حاضر در ایران تنها یک نیروگاه هزار مگاواتى هستهای بعد از حدود چهل سال چالش و بالا و پایین رفتن در دست ساخت هست و قطعا برای یک نیروگاه هزارمگاواتى چنین چیزى به صرف نیست. هرچند دربرنامهها تا بیست هزار مگاوات برق هم گفته میشود. ولى بین آن چیزى که درعمل امکان پذیراست (۱۰۰۰ مگاوات) تا آن چیزى که گفته میشود یعنى ۲۰ هزار مگاوات فاصله بسیار، بسیار زیادى هست و حداقل بایستى یک کشورى ۶۵ هزار مگاوات نیروگاه نصب شدهی هستهای داشته باشد تا عقلانى باشد که دنبال تولید سوخت برود.
حتى اگر آنچه وعده داده میشود یعنى تولید ۲۰ هزار مگاوات هم زمانى عملى باشد، آیا ایران کلا داراى ذخایر غنى اورانیوم هست که دست به چنین سرمایه گذارى بزند؟
احمد شیرزاد: ایران فاقد ذخایر کافى اورانیوم است. یعنى چیزى حدود ۱۴۰۰- ۱۰۰۰ تن ذخایر اورانیوم برایش پیش بینى میشود که هنوز هم چیزى از آنها استخراج نشده. این اورانیوم درعمق بسیار زیاد زمین هست، برای ما بسیار گران تمام میشود، عیارش سنگ معدن اورانیوم پایین است و درمجموع فناورى کافى براى اینکه این را بتوانیم استحصال بکنیم هم نداریم بنابراین آنچه که آقاى احمدى نژاد ادعا میکنند که این از نان شب براى ما واجب تر است و میارزد که بخاطرش همه کارهاى دیگر را تعطیل کنیم به نظر من فاقد توجیه فنى و مهندسى است.
هزینهای که تا امروز برای انرژى هستهای در ایران شده چقدر است؟
احمد شیرزاد: متاسفانه تمام هزینهها روشن نیست. بخشى از هزینهها قبل از انقلاب صورت گرفته که طبیعتا مسئولین فعلى در آن نقشى نداشتهاند. بعد از انقلاب برای نیروگاه بوشهر هزینههاى زیادی شد بخصوص با توجه به اینکه طراحى اولیه آلمانىها را میخواستند تغییر بدهند. وقتى روسها آمدند به عنوان تنها پیمانکارى که حاضر شد این کار را قبول کند متاسفانه دست ایران براى اینکه بتواند دریک رقابت اقتصادى از پیمانکارهاى مختلف استفاده کند باز نبوده به همین دلیل بارها این قرارداد به تعویق افتاده. روسها مبالغ زیادى از ایران گرفتهاند تا بحال بالاى دو سه میلیارد دلار در این قسمت هزینه شده البته متاسفانه همه هزینهها هم شفاف نیست. و در بودجههاى سالیانه هم خیلى انعکاس نداشته. اما ساخت و سازهایى که شده که عموما هم خارج از روال نظارتى معمول پروژهها بوده اینها بسیار، بسیار عظیم است. همین چند هفته پیش آقاى آقازاده در دیدارش با سینماگران که از آنها درخواست میکرد افتخارات هستهای را به تصویر بکشند، ایشان ادعا میکرد که همین الان در بخش هستهای روزى ده میلیارد تومان سرمایه گذارى میشود که رقم نسبتا بالایى است. درهرحال اگر بخواهد یک ارزیابى خیلى دقیق صورت بگیرد من فکر میکنم تا بحال به لحاظ اقتصادى ما بالاى چهار پنج میلیارد دلار در این بخش هزینه کردیم، اگر خسارتهاى سیاسى را هم بگذاریم کنار این هزینه قابل قیاس با خرید یک نیروگاه هزار مگاواتى که درحدود چهارصد میلیون دلار است یعنى حدود یک دهم آن مبلغ اصلا قابل قیاس نیست.
آیا نمیشد این پول را در استفاده از انواع دیگر انرژىهاى جایگزین که ایران اتفاقا امکانات خوبى هم در این زمینه دارد سرمایه گذارى کرد؟
احمد شیرزاد: قطعا، ما با هزینهای که تا بحال براى تولید سوخت بخصوص و نیروگاه بوشهر کردیم اگر فقط میخواستیم مسئله تولید برق را نگاه کنیم میتوانستیم حدودا ده برابر این مقدار برق تولید کنیم. ما برای ساخت هزار مگاوات برق هستهای مبلغى را هزینه کردیم که با آن میتوانستیم نزدیک ده هزار مگاوات برق از منابع فسیلى بدست آوریم. یا حتى ما منابع بسیار خوب برق آبى داریم در کشور که این منابع ظرفیت حدود دوازده سیزده هزار مگاوات برق را دارد. فقط دو رودخانه کارون و کرخه ما میتواند درصورت سرمایه گذارى خوب این کار را انجام دهد و این واقعا یک منبع انرژى تجدید پذیر هست هرسال براثر بارندگی ما این مبنع انرژى را داریم.
سوال آخرم از شما، آیا انرژى هستهای خود یک خطر هستهای به شمار نمیآید. برخى کشورهاى پیشرفته درصدد تعطیل نیروگاههاى هستهای هستند زیرا زباله هستهای مشکلى است که هنوز راه حلى براى آن پیدا نشده؟
احمد شیرزاد: ببینید انرژى هستهای حتى براى کشورهایى که تکنولوژىاش را دارند، حتى کشورهاى که فاقد منابع نفت و گاز هستند و کشورهایى که فکرهاى مناسبى هم براى پس ماندههاى هستهای کردهاند، بازهم در آن کشورها محل چالش هست. به عنوان مثال در ایتالیا طى رفراندمی تصمیم گرفتهاند که اصولا استفاده نکنند از این انرژى، در آلمان هم بحثهاى زیادى بوده و مجموعا این یک معضل بشرى است. طرفداران محیط زیست در اغلب کشورهاى پیشرفته مخالف استفاده از این منبع هستند و همان منابع فسیلى را با تمام آلودگىهایش ترجیح میدهند به منبع انرژى هستهاى. دلیل عمده آنها این است که پسماند هستهای حاوى مواد رادیو اکتیو است که طول عمر نسبتا زیادى دارد درعین حال شدت تابش هستهای آنها خیلى زیاد هست و اینها اصولا کاریش نمیشود کرد. اگر اینها بدست بشر تولید شد دهها هزارسال طول میکشد تا به مرور تجزیه شوند. اینهارا در اقیانوسها دفن میکنند، منشاء آلودگى هستند. در زیر زمین دفن میکنند، منشاء آلودگى هستند. پیش بینى میشود که براثر زلزله یا حوادث طبیعى ممکن است اینها در سطح زمین رها بشوند. صحبتهایى میشود که اینها را به فضا بفرستند، همه اینها واقعا چالش بشرى است. یعنى استفاده از انرژى هستهای در کشورهاى پیشرفته هم محل بحث هست با آن همه امکانات و سرمایه گذارىهایى که میشود روى مسئله ایمنى اش کرد.
البته در ایران گفته میشود که ما زبالهها را پس میفرستیم به کشورهاى دیگر، اما این درصورتى است که ما سوخت را از آن کشورها تهیه کرده باشیم و طبیعتا این مشکل آن کشور خواهد بود ولى اگر چنانچه ما خودمان برفرض بتوانیم خودمان این سوخت را تهیه کنیم طبیعى است که پسماند آن سوخت هم روی دست خودمان میماند و کسى این را از ما تحویل نخواهد گرفت.
بهرحال آن چیزی که مهم است این است که هرچند جامعه ما در معرض تبلیغات بسیار شدید قرار گرفته از جهت مفید بودن انرژى هستهای ولى این طور نیست که همه دنیا پذیرفته باشند که انرژى هستهای یک انرژى تمیز، لایزال و بىضرر هست و همه هم روى آن توافق کرده باشند، فقط بخواهند این را از ایران دریغ کنند. امیدوار هستم که سطح آگاهىها در کشور ما و نگرش علمى به مسایل در مردم طورى جا بیافتد که در تصمیم گیرها بتوانند بهتر عمل کنند.
http://shirzad.ir/2007/03/post_72.html
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
انرژی هسته ای گزینه ای مناسب برای تامین انرژی جهان
بحت انرژی و چگونگی تامین آن یکی از مباحت مهم و حیاتی در جهان امروز است.
بحت انرژی و چگونگی تامین آن یکی از مباحت مهم و حیاتی در جهان امروز است. می توان گفت برای همه کشورها چگونگی تامین انرژی یکی از نگرانیهای عمده است. حتی آن دسته از کشورهایی که دارای ذخایر عظیم نفت و گاز هستند نیز نگران تامین انرژی خود در دهه های آینده هستند چراکه سوختهای فسیلی طی چند دهه آینده پایان خواهد یافت در اینجا این سوال اساسی برای همه کشورهای جهان مطرح است که چه نوع انرژی می تواند جایگزین سوختهای فسیلی مثل نفت، گاز و ذغال سنگ بشود.
● جایگاه انرژی هسته ای در تامین انرژی کشورهای جهان
انرژی هسته ای به عنوان یکی از انرژیهای پاک از چهار دهه قبل مورد توجه کشورهای پیشرفته صنعتی قرار گرفته است درحال حاضر ۴۴۲ نیروگاه هسته ای در ۳۰ کشور فعال هستند آمریکا با ۱۰۴ نیروگاه هسته ای بیشترین نیروگاه هسته ای فعال را در جهان دارد فرانسه نزدیک به هشتاد درصد انرژی برق خود را از نیروگاههای هسته ای تامین می کند. آلمان نیز در جایگاه سوم جهان در تامین انرژی برق خود ازطریق نیروگاههای هسته ای قرار دارد با وجود افزایش جایگاه انرژی هسته ای در تامین انرژی برق، حرکتهایی ازسوی کشورهای عضو باشگاه هسته ای جهان مشاهده می شود که هدف آن، درانحصار گرفتن بهره مندی از تکنولوژی هسته ای است. بهانه این کشورها، مخاطره آمیز بودن گسترش این تکنولوژی برای امنیت جهان است و همچنین استفاده ای که می توان از این فناوری در ساخت سلاحهای هسته ای کرد.
● چرا باید از انرژی هسته ای استفاده کرد
نگاهی به فرآیند افزایش مصرف انرژی در جهان نشان می دهد که در آینده کشورها نمی توانند برای تامین انرژی خود تنها به سوختهای فسیلی اتکا کنند لذا از هم اکنون باید در اندیشه تامین انرژی خود از راههای دیگر باشند.
کشورهای پیشرفته صنعتی بعد از بحران نفتی در سال ۱۹۷۳به انرژیهایی غیر از سوختهای فسیلی توجه کردند اما تعداد محدودی از کشورهای درحال توسعه در ابتدای راه استفاده از تکنولوژی هسته ای برای تامین انرژی برق هستند.
درمورد فواید اقتصادی و توجیه پذیر بودن استفاده از انرژی هسته ای، استدلالهای متفاوتی وجود دارد؛ مخالفین استفاده از تکنولوژی هسته ای به چند دلیل استناد می کنند یک استدلال آنها، اشاره به حادثه چرنوبیل در سال ۱۹۸۶ در اتحاد جماهیر شوروی سابق است انفجار این نیروگاه هسته ای ابری رادیو اکتیو به آسمان اروپا فرستاد که اثرات آن هنوز بر برخی موجودات و گونه های گیاهی مناطقی از اروپا به چشم می خورد.
استدلال دوم آنها، خطر حمله به نیروگاههای هسته ای است که می تواند تبعات گسترده ای به دنبال داشته باشد.
اما طرفداران استفاده صلح آمیز از تکنولوژی هسته ای معتقدند مزایای استفاده از انرژی هسته ای، بیش از معایب آن است ضمن آنکه با افزایش تصاعدی مصرف انرژی در جهان، تنها این انرژی هسته ای است که تاحدودی می تواند جایگزین سوختهای موجود بشود.
یکی از مزایای استفاده از انرژی هسته ای این است که از فرآیند تولید تا مصرف، هیچ گاز گلخانه ای تولید نمی کند در زنجیره کامل انرژی هسته ای از برداشت اورانیوم تا تولید زباله های هسته ای، در هرکیلو وات ساعت، فقط ۲ تا ۶ گرم کربن تولید می شود این مقدار به اندازه کربنی است که انرژی باد یا خورشید تولید می کند اگر ۴۴۲ نیروگاه هسته ای سراسر دنیا تعطیل شود و از سوختهای فسیلی مثل نفت و یا گاز استفاده شود، سالانه ۶۰۰ میلیون تن کربن به جو زمین وارد می شود این دو برابر مقداری است که طبق پیش بینی ها قرار است طبق پروتکل کیوتو تا سال ۲۰۱۲ جلوی تولید آن گرفته شود غالب کشورهایی که پیمان کیوتو را تصویب کرده اند، برای کاهش تولید گازهای گلخانه ای، برخی سیاستهای تشویقی را درپیش گرفته اند درحال حاضر اروپا یک مصرف کننده اصلی برق هسته ای در جهان بشمار می رود. متخصصان هسته ای معتقدند که استفاده از انرژی هسته ای در اروپا سبب شده است تا از تولید ۷ درصد گازهای گلخانه ای در این قاره جلوگیری شود.
از ویژگیهای دیگر انرژی هسته ای، ثبات در قیمت تمام شده آن است این ویژگی زمانی اهمیت بیشتری یافته است که قیمت نفت و گاز درحال افزایش است. با توجه به کاهش ذخایر نفت و گاز جهان و افزایش مصرف انرژی، عصر انرژی ارزان پایان یافته است بنابراین اگر کشورهای درحال توسعه جهان بخواهند به یک رشد اقتصادی باثبات دست پیدا کنند، نیازمند تامین انرژی از منابع غیر فسیلی هستند انرژی هسته ای این ویژگی را دارد هرچند هزینه ساخت یک نیروگاه هسته ای بسیار بالا است به عنوان مثال براساس برآوردهای آژانس بین المللی انرژی هسته ای هزینه ساخت یک نیروگاه هسته ای هزار مگاواتی ۵/۱ تا۵/۲ میلیارد دلار است. اما هزینه سوخت هسته ای چنین نیروگاهی بسیار ارزانتر از نیروگاه مشابهی با سوخت فسیلی است سوخت هسته ای مورد نیاز یک نیروگاه هسته ای هزار مگاواتی حدودا ۳۰ تن اورانیوم غنی شده درسال است که هزینه آن در شرایط مناسب ۱۰ میلیون دلار و در بدترین شرایط ۲۵ میلیون دلار است اگر قیمت نفت را بشکه ای ۵۰ دلار درنظر بگیریم، هزینه سوخت مورد نیاز یک نیروگاه هسته ای پنج درصد هزینه سوخت یک نیروگاه با سوخت نفت می باشد یعنی در بلند مدت، هزینه بالای احدات یک نیروگاه هسته ای، در ازای برق ارزانی که تولید می کند، جبران می شود.
● تبعیض های هسته ای در جهان
تبعیض هسته ای یکی از این بی عدالتیها درزمینه دانش و فناوری است دولتهای غربی می کوشند کشورهای درحال توسعه را از پیشرفت علمی و فناوری باز دارند تا آنان همچنان به غرب وابسته باقی بمانند.
با وجود مزایای عمده فناوری هسته ای برای رفاه بشر، دولتهای عمده دارای این فناوری، آن را در انحصار خود می دانند بهانه اصلی آنها در این مورد، امکان ساخت بمب هسته ای ازطریق دستیابی به فناوری هسته ای است اگر چنین فرضی صحیح باشد، پس همه کشورهای جهان نیز نباید برای بدست آوردن چنین فناوری و گسترش آن تلاش کنند البته دراین میان کشورهایی هستند که کارنامه سیاهی درزمینه هسته ای دارند آمریکا، تنها کشوری است که از بمب اتمی استفاده کرده است دو بمب اتمی که آمریکا علیه ژاپن بکار برد صدها هزار انسان بی گناه را کشت و مجروح کرد و آثار مخرب آن هنوز باقی است به علاوه کشورهای غربی دارنده سلاح هسته ای به ویژه آمریکا، خطر بزرگی برای صلح جهان به شمار می روند و هر زمان ممکن است بطور اتفاقی یا براساس سیاستهای جنگ طلبانه خود، فاجعه ای بزرگتر از بمباران اتمی هیروشیما و ناکازاکی برای جامعه بشری به بار آورند.
به این ترتیب بدون تردید آمریکا از دانش هسته ای سوء استفاده می کند و از آن به عنوان وسیله ای برای نابودی کشورها و کشتار انسانها بهره می گیرد این دولت با داشتن چنین پرونده سیاهی درزمینه سلاح هسته ای، نمی تواند دیکر گشورها را از دستیابی به فناوری صلح آمیز هسته ای منع کند.
علاوه براین، عملکرد دولتهای دارنده سلاح هسته ای درمورد دیگر کشورها نیز تبعیض آمیز است آنها اقدام کشورهایی چون ایران را که صادقانه و تحت نظارت آژانس بین المللی انرژی اتمی در پی استفاده علمی و صلح آمیز از این انرژی است، نادرست می دانند و شدیدا به دنبال جلوگیری از آن هستند اما برخی کشورها که سیاستهایشان همسو با سیاستهای اروپا و آمریکا است، براحتی و بدون هیچ مانعی درزمینه فناوری هسته ای فعالیت کنند و حتی از برخی کمکهای غرب برخوردار می شوند دراین زمینه، فعالیت هسته ای رژیم صهیونیستی نمونه ای روشن و افشاکننده است تلاش تل آویو برای دستیابی به بمب هسته ای از حدود ۵۰ سال پیش با همکاری فرانسه و آمریکا آغاز شد و رژیم صهیونیستی در اواخر دهه ۱۹۶۰، اولین بمب اتمی خود را ساخت.
تبعیض دیگری نیز درزمینه استفاده صلح آمیز از فناوری هسته ای وجود دارد که حاصل نفوذ قدرتهای بزرگ در مجامع بین المللی، بویژه آژانس بین المللی انرژی اتمی است این آژانس با این هدف بوجود آمده است که ضمن جلوگیری از دستیابی کشورها به سلاح هسته ای، آنها را در راه بهره گیری از فناوری صبح آمیز هسته ای یاری دهد اما آژانس بین المللی انرژی اتمی تحت نفوذ قدرتهای غربی درمورد همه اعضا، بطور یکسان رفتار نمی کند برخی از کشورها براحتی می توانند از تسهیلات آژانس استفاده کنند و از مزایای انرژی هسته ای برخوردار شوند حال آنکه برخی کشورهای دیگر، بویژه کشورهای اسلامی و یا دولتهای مخالف آمریکا دراین زمینه با مشکلاتی جدی روبرو هستند آنها بطور مرتب متهم می شوند که ممکن است دور از چشم بازرسان آژانس، بمب اتمی بسازند مشخص است که چنین اتهاماتی ازطریق دولتهای غربی، بویژه آمریکا کاملا با اهداف سیاسی و به منظور تضعیف اینگونه کشورهاست.
● تبعیض در برنامه صلح آمیز هسته ای ایران
تلاش جمهوری اسلامی ایران برای استفاده صلح آمیز از فناوری هسته ای و برخورد دولتهای غربی با آن، بارزترین نمونه تبعیض هسته ای در جهان است. دانشمندان و متخصصان ایرانی طی سالهای گذشته در عرصه های مختلف به پیشرفتهای جالب توجهی دست یافته اند که یکی از آنها، فناوری هسته ای است. این فناوری می تواند دستاوردهای بسیاری برای مردم ایران داشته باشد و به پیشرفت صنعت و اقتصاد ایران کمک کند اما آمریکا، اروپا و رژیم صهیونیستی به علت آنکه در ایران، نظامی اسلامی و مستقل بر سر کار است، بشدت با چنین پیشرفتی مخالفت می کنند.
از بهانه های آمریکا در فشار آوردن به جمهوری اسلامی ایران برای دست برداشتن از برنامه های صلح آمیز هسته ایش، ذخایر نفت و گاز جمهوری اسلامی ایران است دولت آمریکا سعی می کند با اشاره به این موضوع، برنامه های هسته ای صلح آمیز جمهوری اسلامی ایران را در اذهان عمومی جهانیان شبهه ناک نشان بدهد. به نظر کارشناسان، این استدلال آمریکا کاملا براساس انگیزه های سیاسی برای سد کردن راه جمهوری اسلامی ایران در دستیابی به تکنولوژی پیشرفته هسته ای است این درحالی است که ازنظر اقتصادی و علمی این استدلال آمریکا بسیار بی پایه و اساس است هم اکنون روسیه یکی از کشورهای بزرک تولید کننده و صادرکننده نفت و گاز در جهان است این کشور بزرگترین ذخایر گاز جهان را دراختیار دارد اما درعین حال از استفاده از انرژی هسته ای چشم پوشی نکرده است و بیش از ده نیروگاه هسته ای دارد و برنامه هایی نیز برای توسعه نیروگاهها یا افزایش عمر نیروگاههای هسته ای خود دارد.
کارشکنی آمریکا و اروپا در برنامه های هسته ای صلح آمیز ایران، بخوبی تبعیض درزمینه این دانش را به نمایش می گذارد به عبارت دیگر، دولتهایی چون آمریکا و رژیم صهیونیستی که سوابق زیادی در جنایات جنگی دارند، می توانند بدون هیچ مانعی سلاح هسته ای بسازند، اما کشور مستقلی چون ایران حق ندارد حتی از فوائد علمی و صلح آمیز فناوری هسته ای استفاده کند.
● انرژی هسته ای جایگزینی مناسب برای سوخت های فسیلی
درحالیکه ذخایر نفت و گاز جهان پایان پذیر هستند، آیا این از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است که این منابع ارزشمند انرژی، در راه تامین برق سوزانده شوند ؟ آیا بهتر نیست این منابع انرژی در فرایند تولید محصولات پتروشیمی مورد استفاده قرار بگیرند که ارزش افزوده ای چندین برابر صادرات و یا سوزاندن در نیروگاهها دارد؟
در پایان به این نکته باید اشاره کرد همانطور که از نفت و گاز صدها محصول دیگـر بدست می آید که هیچ چیز دیگری جایگزین آنها نمی شود، استفاده از تکنولوژی هسته ای تنها به تولید برق محدود نمی شود تکنولوژی هسته ای پایه بسیاری از تکنولوژیهای نو و مدرن دیگر است به عنوان مثال صنعت خودروسازی اگر در یک کشور رونق خوبی داشته باشد، بر سایر تکنولوژیهای دیگر نیز تاثیر خواهد گذاشت اگر صنعت هسته ای یک کشور نیز رشدی همه جانبه داشته باشد، باتوجه به اینکه بالاترین استانداردهای مهندسی باید در آن رعایت شود، سایر تکنولوژیهای نو نیز در سطح بالایی رشد خواهند کرد.
http://www.aftab.ir/articles/science_education/other/c3c1237270082_atomic_energy_p1.php
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
مصارف صلح آمیز انرژی هسته ای
بعضی اوقات تصویری که از انرژی هسته، فیزیک هسته ای یا هر چیزی که اسم هسته ای رویش باشد به ذهن ما می رسد، بمب، انفجار، جنگ فاجعه، زباله های هسته ای، آلودگی و خطر و مرگ است. ولی این فقط یک روی سکه است. روی دیگر سکه استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای است. فیزیک هسته ای بیشتر از آنچه تصورش را بکنید به بشر خدمت می کند، به جرأت می توان گفت زیان های انرژی هسته ای در مقابل فواید آن قابل چشم پوشی است.همان طور که می دانید مهمترین استفاده این علم در نیروگاه های هسته ای است، جایی که انرژی عظیمی برای فعالیتهای عظیم به دست می آید اما شاید تصورش را نکنید که هسته اتم در حفظ محیط زیست به ما کمک کند. با استفاده از آن می توان آلودگی آبها را بررسی کرد و در مورد آلودگی هوا هشدار داد و اطلاعات جدیدی در مورد کره زمین به دست آورد.
فیزیک هسته ای پزشکان را در تشخیص و معالجه بیماریها یاری می کند. نقاطی را آشکار می کند که چشم انسان قادر به دیدن آنها نبوده است. علم و صنعت را در ساختن ماشین ها، هواپیماها و محصولات مصرفی بهتر و مطمئن تر کمک می کند. با تولید گیاهان جدید و ثمربخش مشکل تغذیه را حل نموده و استفاده از سموم گیاهی جدید و بی خطر را توسعه می دهد.
به کمک فیزیک هسته ای می توان گذشته اسرار آمیز انسان و زمین را آشکار ساخت و عمر زمین و ساکنین آن را تعیین کرد. در زمانی که با بحران انرژی مواجه هستیم به کمک ما شتافته و امکان دسترسی به ذخایر سرشار طبیعی را فراهم می سازد.
هسته اتم را به انسان می دهد که با ایجاد کانالها و لنگرگاههای عظیم قادر به تغییر نقشه ها و موانع طبیعی بوده و امید و دسترسی به منابع عظیم انرژی را جهت برنامه های وسیع آینده امکان پذیر می سازد.
کاربردهای دیگر فیزیک هسته ای
1- برای کشف مطلبی اگر احتیاج به تجزیه و تحلیل موادی باشد که هیچ گونه امکان کنترلی روی آن نیست چه کاری می توان انجام داد؟ مثلاً اگر بخواهیم مقداری خاک کفش مشخص مظنونی یا موی سر یک انسان و یا نفت خام یک کشتی را که مقداری از کالای خود را بطور غیر قانونی در جای دیگر فروخته است تجزیه و تحلیل نمایید، چه کاری می توانیم بکنیم؟ البته می توان از روش شیمیایی استفاده کرد؛ اما روش سریع و مطمئن تری هم وجود دارد. نمونه ای از ماده ای را که نیاز به تجزیه دارد برداشته و آن را با ایزوتوپ رادیواکتیو مخلوط می کنیم، نمونه رادیواکتیو شده را در یک راکتور تحقیقاتی به وسیله نوترون بمباران می کنیم. با جذب نوترون نمونه پایدار شده و اتم های جسم مورد آزمایش نیز رادیواکتیو می شوند و تابش می کنند. مقدار تابش برای هر عنصر متفاوت است. بنابراین اگر ده عنصر مختلف در نمونه داشته باشیم، ده نوع تابش مختلف نیز خواهیم داشت. از روی این تابش ها می توان نوع و میزان عناصر تشکیل دهنده نمونه را مشخص کرد. از این روش می توان برای ردیابی آلودگی هوا و هم چنین آلودگی دریا توسط نفت کش ها استفاده کرد. با آزمایش 40 نوع نفت مختلف که در نقاط مختلف جهان استخراج می شوند دانشمندان به این نتیجه رسیدند که در تمام مواد نفتی هفت نوع عنصر مشترک وجود دارد. اما مقدار آنها در نفتی که در یک نقطه استخراج می شود با نفت نقطه دیگر دنیا متفاوت است.
هنگامی که مواد نفتی در جایی مشاهده می شوند نمونه ای از آن به آزمایشگاه برده شده و در معرض تابش نوترونی قرار می گیرد و به این ترتیب عناصر مختلف آن و مقدار آنها مشخص می شود. و می توان به طور دقیق اعلام کرد که کدام کشتی مسئول آلوده سازی بوده است.
یک روش ساده و سریع، برای تجزیه هوای آلوده نیز وجود دارد. ابتدا وسیله صافی هایی آلودگی هوا گرفته می شود. و سپس به وسیله همان روشی که در بالا توضیح داده شده نوع و مقدار عناصر زیان آور موجود درا آن مشخص می شود. با تهیه نقشه های برای آلودگی هوا مشابه نقشه های تغییرات جوی، می توان پیش گویی هایی در مورد آلودگی هوا انجام داد و اقدامات لازم را در رابطه با پاکیزه نگه داشتن هوا انجام داد.
2- یکی دیگر از کاربردهای تابش های هسته ای تصویر برداری است. همانطور که می دانید برای تصویر برداری از اجسام تیره ( کدر ) مثل بدن انسان از اشعه ایکس استفاده می شود. حالا اگر از اشعه ای پرانرژی تر از اشعه X استفاده کنیم، قابلیت نفوذ در عمق بیشتری را دارد و به این ترتیب از اجسام ضخیم تر نیز می توان عکس برداری کرد. اشعه گاما خیلی از اشعه X قوی تر است و می تواند در فلزات و اجسام تیره به قطر چند اینچ نفوذ کند و این امکان را برای مهندسین فراهم کند تا داخل ماشین آلات را ببینند.
3- ردیابی ایزوتوپ رادیواکتیو را تقریباً در تمام مراحل تأسیسات صنعتی پتروشیمی می توان مشاهده نمود. هنگام کشف و استخراج نفت، دانشمندان میله های رادیواکتیو را داخل چاههای آزمایشی فرو برده، سپس میزان انتشار تشعشع رادیواکتیو را در طبقات مختلف اندازه می گیرند زمین شناسان میزان بازتاب اشعه رادیواکتیو را ثبت نموده و یک تصویر واضح و دقیق از طبقات زیرین جهت حفاری بیشتر برای رسیدن به نفت در آن منطقه یا متوقف کردن کار به دست می آورند، در تأسیسات تصفیه و پالایش از ردیابی های ایزوتوپ های رادیواکتیو جهت دنبال کردن مواد پتروشیمی و آماده سازی آنها در قسمتهای مختلف استفاده می شود. در مرحله نهایی محصولات مواد نفتی تصفیه شده جهت تعیین درجه خالص بودن آنها با استفاده از ایزوتوپهای رادیواکتیو آزمایش می شوند در هنگام انتقال مواد نفتی در فاصله های زیاد، چون شرکتهای مختلف نفتی از لوله های نفت مشترک استفاده می کنند ردیابی ایزوتوپی مختلف جهت علامت گذاری ابتدای انتقال هر محموله نفتی به کار برده می شوند.
http://babol.schoolnet.ir/sobhan/_pages/Articles/Articlesmaghalat.htm
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
انرژی هسته ای چیست؟
استخراج اورانیوم از معدن
اورانیوم که ماده خام اصلی مورد نیاز برای تولید انرژی در برنامه های صلح آمیز یا نظامی هسته ای است، از طریق استخراج از معادن زیرزمینی یا سر باز بدست می آید. اگر چه این عنصر بطور طبیعی در سرتاسر جهان یافت می شود تنها حجم کوچکی از آن بصورت متراکم در معادن موجود است.
اورانیوم چیست؟
یکی از چگالترین فلزات رادیو اکتیو است که در طبیعت یافت می شود. این فلز در بسیاری از قسمتهای دنیا در صخره ها، خاک و حتی اعماق دریا و اقیانوس ها وجود دارد. اگر بخواهید از میزان موجودیت آن ایده ای بدست آورید باید بگوییم که میزان وجود و پراکندگی آن از طلا، نقر یا جیوه بسیار بیشتر است.
اورانیوم در طبیعت بصورت اکسید و یا نمک های مخلوط در مواد معدنی (مانند اورانیت یا کارونیت) یافت می شود. این نوع مواد اغلب از فوران آتشفشانها بوجود می آیند و نسبت وجود آنها در زمین چیزی معادل دو در میلیون نسبت به سایر سنگها و مواد کانی است. این فلز به رنگ سفید نقره ای است و کمی نرم تر از استیل بوده و تقریباً قابل انعطاف است. اورانیوم در سال 1789 توسط مارتین کلاپورت (Martin Klaproth) شیمی دان آلمانی از نوعی اورانیت بنام Pitchblende کشف شد. وجه تسمیه این فلز به کشف سیاره اورانوس بازمی گردد که هشت سال قبل از آن، ستاره شناسان آن را کشف کرده بودند. اورانیوم یکی از اصلی ترین منابع گرمایشی در مرکز زمین است و بیش از 40 سال است که بشر برای تولید انرژی از آن استفاده می کند. دانشمندان معتقد هستند که اورانیوم بیش از 6.6 بیلیون سال پیش در اثر انفجار یک ستاره بزرگ بوجود آمده و در منظومه شمسی پراکنده شده است. برای درک بهتر از توانایی اورانیوم در تولید انرژی لازم است نگاهی به ساختمان اتمی این فلز داشته باشیم.
اورانیوم را بهتر بشناسیم
اورانیوم را درواقع می توان سنگین ترین (به بیان دقیقتر چگالترین) عنصر در طبیعت نامید. شاید بد نباشد بدانید که در این میان هیدروژن سبک ترین عناصر طبیعت است. اورانیوم خالص حدود 18.7 بار از آب چگالتر است و همانند بسیاری از دیگر مواد رادیو اکتیو در طبیعت بصورت ایزوتوپ یافت می شود. بطور ساده ایزوتوپ حالت خاصی از حضور یک عنصر در طبیعت است که در هسته آن به تعداد مساوی - با عنصر اصلی - پروتون وجود دارد اما تعداد نوترون های آن متفاوت است. بنابراین طبق این تعریف ساده می توان دریافت که ایزوتوپ های یک عنصر عدد اتمی مشابه خود عنصر را خواهند داشت اما وزن اتمی متفاوتی دارند. اورانیوم شانزده ایزوتوپ دارد که هریک از آنها دارای وزن اتمی خاصی هستند. حدود 99.3 درصد از اورانیومی که در طبیعت یافت می شود ایزوتوپ 238 (U-238) است و حدود 0.7 درصد ایزوتوپ 235 (U-235)، که هر دو دارای تعداد پروتون یکسانی بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه ای است که در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بیانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر کدام از این دو ایزوتوپ است. سایر ایزوتوپ ها بسیار نادر هستند. در این میان ایزوتوپ 235 برای بدست آوردن انرژی از نوع 238 آن بسیار مهمتر است چرا که U-235 (با فراوانی تنها 0.7 درصد) آمادگی آن را دارد که تحت شرایط خاص شکافته شده و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند. به این ایزوتوپ Fissil Uranium، به معنای اروانیوم شکافتنی هم گفته می شود و برای این عملیات از اصطلاح شکافت هسته ای یا Nuclear Fission استفاده می شود. اورانیوم نیز همانند سایر مواد رادیواکتیو دچار پوسیدگی و زوال می شود. مواد رادیو اکتیو دارای این خاصیت هستند که از خود بطور دائم ذرات آلفا و بتا و یا اشعه گاما منتشر می کنند. U-238 با سرعت بسیار کمی فسیل می شود و نیمه عمر آن چیزی در حدود 4,500 میلون سال (تقریبآ معادل عمر زمین) است. این موضوع به این معنی است که با فسیل شدن اورانیوم با همین سرعت کم انرژی معادل 0.1 وات برای هر یک تن اورانیوم تولید می شود و این برای گرم نگاه داشتن هسته زمین کافی است.
نگاهی به شکاف هسته ای اورانیوم
هنگامی که هسته اتم اورانیوم در یک واکنش زنجیره ای شکافته شود مقداری انرژی آزاد خواهد شد.
گفتیم که U-235قابلیت شکاف هسته ای دارد. این نوع از اتم اورانیوم دارای 92 پروتون و 143 نوترون است (بنابراین جمعآ 235 ذره در هسته خود دارد و به همین دلیل U-235 نامیده می شود)، کافی است یک نوترون دریافت کند تا بتواند به دو اتم دیگر تبدیل شود. برای شکافت هسته اتم اورانیوم، یک نوترون به هسته آن شلیک می شود و در نتیجه این فرایند، اتم مذکور به دو اتم کوچکتر تجزیه شده و تعدادی نوترون جدید نیز آزاد می شود که هرکدام به نوبه خود میتوانند هسته های جدیدی را در یک فرایند زنجیره ای تجزیه کنند.
در این حالت یک اتم U-235 به دو اتم دیگر تقسیم می شود و دو ، سه و یا بیشتر نوترون آزاد می شود. نوترون های آزاد شده خود با اتم های دیگر U-235 ترکیب می شوند و آنها را تقسیم کرده و به همین منوال یک واکنش زنجیره ای از تقسیم اتم های U-235 تشکیل می شود. مجموع جرم اتمهای کوچکتری که از تجزیه اتم اورانیوم بدست می آید از کل جرم اولیه این اتم کمتر است و این بدان معناست که مقداری از جرم اولیه که ظاهرا ناپدید شده در واقع به انرژی تبدیل شده است، و این انرژی با استفاده از رابطه ۲E=MC یعنی رابطه جرم و انرژی که آلبرت اینشتین نخستین بار آنرا کشف کرد قابل محاسبه است.
برای بدست آوردن بالاترین بازدهی در فرایند زنجیره ای شکافت هسته باید از اورانیوم ۲۳۵ استفاده کرد که هسته آن به سادگی شکافته میشود. هنگامی که این نوع اورانیوم به اتمهای کوچکتر تجزیه میشود علاوه بر آزاد شدن مقداری انرژی حرارتی دو یا سه نوترون جدید نیز رها میشود که در صورت برخورد با اتمهای جدید اورانیوم بازهم انرژی حرارتی بیشتر و نوترونهای جدید آزاد میشود.
اما بدلیل "نیمه عمر" کوتاه اورانیوم ۲۳۵ و فروپاشی سریع آن، این ایزوتوپ در طبیعت بسیار نادر است بطوری که از هر ۱۰۰۰ اتم اورانیوم موجود در طبیعت تنها هفت اتم از نوع U۲۳۵ بوده و مابقی از نوع سنگینتر U۲۳۸ است.
فراوری
سنگ معدن اورانیوم بعد از استخراج، در آسیابهائی خرد و به گردی نرم تبدیل میشود. گرد بدست آمده سپس در یک فرایند شیمیائی به ماده جامد زرد رنگی تبدیل میشود که به کیک زرد موسوم است. کیک زرد دارای خاصیت رادیو اکتیویته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانیوم تشکیل میدهد.
دانشمندان هسته ای برای دست یابی هرچه بیشتر به ایزوتوپ نادر U۲۳۵ که در تولید انرژی هسته ای نقشی کلیدی دارد، از روشی موسوم به غنی سازی استفاده می کنند. برای این کار، دانشمندان ابتدا کیک زرد را طی فرایندی شیمیائی به ماده جامدی به نام هگزافلوئورید اورانیوم تبدیل میکنند که بعد از حرارت داده شدن در دمای حدود ۶۴ درجه سانتیگراد به گاز تبدیل میشود.
هگزافلوئورید اورانیوم که در صنعت با نام ساده هگز شناخته میشود ماده شیمیائی خورنده ایست که باید آنرا با احتیاط نگهداری و جابجا کرد. به همین دلیل پمپها و لوله هائی که برای انتقال این گاز در تاسیسات فراوری اورانیوم بکار میروند باید از آلومینیوم و آلیاژهای نیکل ساخته شوند. همچنین به منظور پیشگیری از هرگونه واکنش شیمیایی برگشت ناپذیر باید این گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب کننده دیگر نگهداری کرد.
کیک زرد چیست؟
کیک زرد یاYellowcake که بنام اورانیا (Urania) هم شناخته می شود در واقع خاک معدنی اورانیوم است که پس از طی مراحل تصفیه و پردازشهای لازم از سنگ معدنی آن تهیه می شود. تهیه این ماده به منزله رسیدن به بخش میانی از مراحل مختلف تصفیه سنگ معدن اورانیوم است و باید توجه داشت که فاصله بسیار زیادی برای استفاده در یک بمب اتمی دارد. روش تهیه کیک زرد کاملآ به نوع سنگ معدن بدست آمده بستگی دارد، اما بطور معمول از طریق آسیاب کردن و انجام پردازش های شیمایی بر روی سنگ معدن اورانیوم، پودر زبر و زرد رنگی بدست می آید که قابلیت حل شدن در آب را ندارد و حدود 80% غلظت اکسید اورانیوم آن خواهد بود. این پودر در دمایی معادل 2878 درجه سانتیگراد ذوب می شود.
روش تهیه
در ابتدا سنگ معدن توسط دستگاههای مخصوصی خرد شده آسیاب می شود و پس از آن برای جدا سازی اورانیم و بالا بردن خلوص خاک سنگ، آنرا در حمامی از اسید سولفوریک، آلکالاین و یا پراکسید می خوابانند، این عمل برای بدست آوردن اورانیوم خالص تر صورت می گیرد. پس از این محصول بدست آمده را خشک و فیلتر می کنند و نتیجه آن چیزی خواهد شد که به کیک زرد معروف است. امروزه روشهای جدیدی برای تهیه این پودر اورانیوم وجود دارد که محصول آنها بیشتر از آنکه زرد باشد به قهوه ای و سیاه نزدیک است، در واقع رنگ ماده بدست آمده به میزان وجود ناخالصی ها در این پودر دارد. نهادن این نام بر روی این محصول به گذشته بر می گردد که کیفیت روشهای خالص سازی سنگ معدن مناسب نبود و ماده بدست آمده زرد رنگ بود.
مواد تشکیل دهنده کیک زرد
قسمت بیشتر کیک زرد (معادل 70-90 درصد وزنی) شامل اکسید های اورانیوم با فرمول شیمیایی 8O3 U - و یا سایر اکسید ها - است، و مابقی آن از دیگر موادی تشکیل شده است که مهمترین آنها عبارتند از : - هیدراکسید اورانیوم که در صنایع ساخت شیشه و سرامیک از آن استفاده می شود. این ماده تشعشع رادیو اکتیو دارد و باید تحت شرایط خاصی نگهداری و حمل شود. - سولفات اورانیوم که ماده ای بی بود با رنگ زرد لیمویی است.
- اکسید اورانیوم زرد (یا اورانیت سدیم) که ماده ای با رنگ زرد - نارنجی است. - پراکسید اورانیوم با رنگ زرد کم رنگ. یکی از کاربردهای کیک زرد تهیه هگزا فلوراید اورانیوم است. این گاز در حالت عادی حدود 0.7 درصد شامل ایزوتوپ 235 است و مابقی آن ایزوتوپ 238 است. در مرحله غنی سازی درصد U-235 به حدود 3.5 یا حتی بیشتر افزایش داده می شود.
کاربرد ها
کیک زرد عمومآ برای تهیه سوخت رآکتورهای هسته ای بکار برده می شود، در واقع این ماده است که پس از انجام پردازشهایی به 2 UO تبدیل شده برای استفاده در میله های سوختی بکار برده می شود.
این ماده همچنین میتواند برای غنی سازی تبدیل به گاز هگزا فلوراید اورانیوم یا 6UF تبدیل شود، چرا که در این صورت می تواند چگالی ایزوتوپهای اورانیوم 235 را در آن افزایش داد. در هر صورت کیک زرد در اغلب کشورهایی که معادن طبیعی اورانیوم دارند تهیه می شود و تولید این ماده مشکل خاصی ندارد و بطور متوسط سالانه 64 هزار تن از این ماده در جهان تولید می شود.
کانادا یکی از تولید کنندگان این ماده است، این کشور دارای معادنی است که خلوص سنگ اورانیوم آنها به 20% هم می رسد، در آسیا نیز کشوری مانند قزاقستان دارای صنایع بزرگ تولید این پودر است. قیمت این پودر در بازارهای بین المللی چیزی حدود 25 دلار برای هر کیلو است.
غنی سازی
هدف از غنی سازی تولید اورانیومی است که دارای درصد بالایی از ایزوتوپ ۲۳۵ U باشد. اورانیوم مورد استفاده در راکتورهای اتمی باید به حدی غنی شود که حاوی ۲ تا ۳ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد، در حالی که اورانیومی که در ساخت بمب اتمی بکار میرود حداقل باید حاوی ۹۰ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد. یکی از روشهای معمول غنی سازی استفاده از دستگاههای سانتریفوژ گاز است. سانتریفوژ از اتاقکی سیلندری شکل تشکیل شده که با سرعت بسیار زیاد حول محور خود می چرخد. هنگامی که گاز هگزا فلوئورید اورانیوم به داخل این سیلندر دمیده شود نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش آن باعث میشود که مولکولهای سبکتری که حاوی اورانیوم ۲۳۵ است در مرکز سیلندر متمرکز شوند و مولکولهای سنگینتری که حاوی اورانیوم ۲۳۸ هستند در پایین سیلندر انباشته شوند. ( شکل 3 ) اورانیوم ۲۳۵ غنی شده ای که از این طریق بدست می آید سپس به داخل سانتریفوژ دیگری دمیده میشود تا درجه خلوص آن باز هم بالاتر رود. این عمل بارها و بارها توسط سانتریفوژهای متعددی که بطور سری به یکدیگر متصل میشوند تکرار میشود تا جایی که اورانیوم ۲۳۵ با درصد خلوص مورد نیاز بدست آید.
آنچه که پس از جدا سازی اورانیوم ۲۳۵ باقی میماند به نام اورانیوم خالی یا فقیر شده شناخته میشود که اساساً از اورانیوم ۲۳۸ تشکیل یافته است. اورانیوم خالی فلز بسیار سنگینی است که اندکی خاصیت رادیو اکتیویته دارد و از آن برای ساخت گلوله های توپ ضد زره پوش و اجزای برخی جنگ افزار های دیگر از جمله منعکس کننده نوترونی در بمب اتمی استفاده می شود. یک شیوه دیگر غنی سازی روشی موسوم به دیفیوژن یا روش انتشاری است. دراین روش گاز هگزافلوئورید اورانیوم به داخل ستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل تشکیل شده دمیده میشود. سوراخهای موجود در جسم متخلخل باید قدری از قطر مولکول هگزافلوئورید اورانیوم بزرگتر باشد. در نتیجه این کار مولکولهای سبکتر حاوی اورانیوم ۲۳۵ با سرعت بیشتری در این ستونها منتشر شده و تفکیک میشوند. این روش غنی سازی نیز باید مانند روش سانتریفوژ بارها و باره تکرار شود. سانتریفیوژ هایی که برای غنی سازی اورانیوم استفاده می شود حالت خاصی دارند که برای گاز تهیه شده اند که به آنها Hyper-Centrifuge گفته می شود. پیش از آنکه دانشمندان از این روش برای غنی سازی اورانیوم استفاده کنند از تکنولوژی خاصی بنام Gaseous Diffusion به معنی پخش و توزیع گازی استفاده می کردند.
Diffusion Gaseou
در روش Gaseous Diffusion، گاز هگزافلوراید اورانیوم (6UF) را با سرعت از صفحات خاصی که حالت فیلتر دارند عبور داده می شود و طی آن این صفحات می توانند به دلیل داشتن منافذ و خلل و فرج زیاد تا حدی می توانند اوانیوم 235 را از 238 جدا کنند. در این روش با تکرار استفاده از این صفحات فیلتر مانند، بصورت آبشاری (Cascade)، میزان اورانیوم 235 را به مقدار دلخواه بالا می بردند. این روش اولین راهکارهای صنعتی برای غنی سازی اورانیوم بود که کابرد عملی پیدا کرد. Diffusio Gaseous از جمله تکنولوژی هایی بود که ایالات متحده طی جنگ جهانی دوم در پروژه ای بنام منهتن (Manhattan) برای ساخت بمب هسته ای، با کمک انگلیس و کانادا به آن دست پیدا کرد.
Hyper-Centrifuge
اما در روش استفاده از سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم، تعداد بسیار زیادی از این دستگاهها بصورت سری و موازی بکار می برند تا با کمک آن بتوانند غلظت اورانیوم 235 را افزایش دهند. گاز هگزافلوراید اورانیوم (6UF ) در داخل سیلندرهای سانتریفیوژ تزریق می شود و با سرعت زیاد به گردش در آورده می گردد. گردش سریع سیلندر، نیروی گریز از مرکز بسیار قوی ای تولید می کند و طی آن مولکولهای سنگین تر (آنهایی که شامل ایزوتوپ اورانیوم 238 هستند) از مرکز محور گردش دور تر می گردند و برعکس آنها که مولکول های سبک تری دارند (حاوی ایزوتوپ اورانیوم 235) بیشتر حول محور سانتریفیوژ قرار می گیرند. در این هنگام با استفاده از روشهای خاص گازی که حول محور جمع شده است جمع آوری شده به مرحله دیگر یعنی دستگاه سانتریفیوژ بعدی هدایت می گردد. میزان گاز هگزافلوراید اورانیوم شامل اورانیوم 235 ای که در این روش از یک واحد جداسازی بدست می آید به مراتب بیشتر از مقداری است که در روش قبلی (Gaseous Diffusion) بدست می آید، به همین علت است که امروزه در بیشتر نقاط جهان برای غنی سازی اورانیوم از این روش استفاده می کنند.
بزرگترین دستگاههای آبشاری سانتریفیوژ در کشورهایی مانند فرانسه، آلمان، انگلستان و چین در حال غنی سازی اورانیوم هستد. این کشورها علاوه بر مصرف داخلی به صادرات اورانیوم غنی شده نیز می پردازند. کشور ژاپن هم دارای دستگاههای بزرگ سانتریفیوژ است اما تنها برای مصرف داخلی اورانیوم غنی شده تولید می کند.
راکتور هسته ای
راکتور هسته ای وسیله ایست که در آن فرایند شکافت هسته ای بصورت کنترل شده انجام می گیرد. انرژی حرارتی بدست آمده از این طریق را می توان برای بخار کردن آب و به گردش درآوردن توربین های بخار ژنراتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار داد. اورانیوم غنی شده ، معمولا به صورت قرصهائی که سطح مقطعشان به اندازه یک سکه معمولی و ضخامتشان در حدود دو و نیم سانتیمتر است در راکتورها به مصرف میرسند. این قرصها روی هم قرار داده شده و میله هایی را تشکیل میدهند که به میله سوخت موسوم است. میله های سوخت سپس در بسته های چندتائی دسته بندی شده و تحت فشار و در محیطی عایقبندی شده نگهداری می شوند. ( شکل 4 )
در بسیاری از نیروگاهها برای جلوگیری از گرم شدن بسته های سوخت در داخل راکتور، این بسته ها را داخل آب سرد فرو می برند. در نیروگاههای دیگر برای خنک نگه داشتن هسته راکتور ، یعنی جائی که فرایند شکافت هسته ای در آن رخ میدهد ، از فلز مایع (سدیم) یا گاز دی اکسید کربن استفاده می شود. برای تولید انرژی گرمائی از طریق فرایند شکافت هسته ای ، اورانیومی که در هسته راکتور قرار داده میشود باید از جرم بحرانی بیشتر (فوق بحرانی) باشد. یعنی اورانیوم مورد استفاده باید به حدی غنی شده باشد که امکان آغاز یک واکنش زنجیره ای مداوم وجود داشته باشد. برای تنظیم و کنترل فرایند شکافت هسته ای در یک راکتور از میله های کنترلی که معمولا از جنس کادمیوم است استفاده میشود. این میله ها با جذب نوترونهای آزاد در داخل راکتور از تسریع واکنشهای زنجیره ای جلوگیری میکند. زیرا با کاهش تعداد نوترونها ، تعداد واکنشهای زنجیره ای نیز کاهش می یابد. حدوداً ۴۰۰ نیروگاه هسته ای در سرتاسر جهان فعال هستند که تقریبا ۱۷ درصد کل برق مصرفی در جهان را تامین می کنند. از جمله کاربردهای دیگر راکتورهای هسته ای، تولید نیروی محرکه لازم برای جابجایی ناوها و زیردریایی های اتمی است.
دفن اورانیوم مصرف شده
پس از استفاده از اورانیوم برای تولید انرژی در رآکتور هسته ای، این سوخت دیگر قابل استفاده نیست و باید به روشی بازیافت یا دفن شود، که به دلیل تشعشع زیاد کار ساده ای نیست. روش کار این است که معمولآ سوخت مصرف شده را در حوضچه هایی برای سرد شدن اولیه نگهداری می کنند، به این ترتیب علاوه بر سرد شدن تا حدی از شدت تشعشع آنها کاسته می شود. این حوضچه ها به گونه ای ساخته شده اند که اجازه وارد کردن آسیب به طبیعت را از این مواد می گیرند، درواقع می توان برای مدتهای طولانی این زباله ها را در این حوضچه ها نگهداری کرد اما به دلایل بسیاری از جمله موارد اقتصادی این کار ممکن نیست. لذا باید روی سوخت فرآیندهایی انجام بگیرد تا بتوان آنرا در انبارهایی که از آنها نام بردیم ذخیره کرد. این فرآیندها شامل فعالیت هایی است که توسط آنها اورانیوم و پلوتونیوم (پلوتونیوم به دلیل سادگی عملیات fission بیشتر در ساخت سلاح های اتمی بکار برده می شود) از سایر مواد جدا می شوند. برای اینکار میله های سوختی را خرد کرده و آنها را در ظروف اسید قرار می دهند، اورانیوم و پلوتونیوم بازیافت شده به ابتدای چرخه سوخت باز می گردند تا قابل استفاده شوند و مازاد تفاله های سوختی را برای دفن آماده می کنند.
باز فراوری
برای بازیافت اورانیوم از سوخت هسته ای مصرف شده در راکتور از عملیات شیمیایی موسوم به بازفراوری استفاده میشود. در این عملیات، ابتدا پوسته فلزی میله های سوخت مصرف شده را جدا میسازند و سپس آنها را در داخل اسید نیتریک داغ حل می کنند. در نتیجه این عملیات، ۱% پلوتونیوم ، ۳% مواد زائد به شدت رادیو اکتیو و ۹۶% اورانیوم بدست می آید که دوباره میتوان آنرا در راکتور به مصرف رساند. راکتورهای نظامی این کار را بطور بسیار موثرتری انجام میدهند. راکتور و تاسیسات باز فراوری مورد نیاز برای تولید پلوتونیوم را میتوان بطور پنهانی در داخل ساختمانهای معمولی جاسازی کرد. به همین دلیل، تولید پلوتونیوم به این طریق، برای هر کشوری که بخواهد بطور مخفیانه تسلیحات اتمی تولید کند گزینه جذابی خواهد بود. ( شکل 5 )
بمب پلوتونیومی
استفاده از پلوتونیوم به جای اورانیوم در ساخت بمب اتمی مزایای بسیاری دارد. تنها چهار کیلوگرم پلوتونیوم برای ساخت بمب اتمی با قدرت انفجار ۲۰ کیلو تن کافی است. در عین حال با تاسیسات بازفراوری نسبتاً کوچکی میتوان چیزی حدود ۱۲ کیلوگرم پلوتونیوم در سال تولید کرد. کلاهک هسته ای شامل گوی پلوتونیومی است که اطراف آنرا پوسته ای موسوم به منعکس کننده نوترونی فرا گرفته است. این پوسته که معمولا از ترکیب بریلیوم و پلونیوم ساخته میشود، نوترونهای آزادی را که از فرایند شکافت هسته ای به بیرون میگریزند، به داخل این فرایند باز می تاباند. استفاده از منعکس کننده نوترونی عملا جرم بحرانی را کاهش میدهد و باعث میشود که برای ایجاد واکنش زنجیره ای مداوم به پلوتونیوم کمتری نیاز باشد. ( شکل 6 ). برای کشور یا گروه تروریستی که بخواهد بمب اتمی بسازد، تولید پلوتونیوم با کمک راکتورهای هسته ای غیر نظامی از تهیه اورانیوم غنی شده آسان تر خواهد بود. کارشناسان معتقدند که دانش و فناوری لازم برای طراحی و ساخت یک بمب پلوتونیومی ابتدائی، از دانش و فنآوری که حمله کنندگان با گاز اعصاب به شبکه متروی توکیو در سال ۱۹۹۵ در اختیار داشتند پیشرفته تر نیست. چنین بمب پلوتونیومی میتواند با قدرتی معادل ۱۰۰ تن تی ان تی منفجر شود، یعنی ۲۰ مرتبه قویتر از قدرتمندترین بمب گزاری تروریستی که تا کنون در جهان رخ داده است.
بمب اورانیومی
هدف طراحان بمبهای اتمی ایجاد یک جرم فوق بحرانی ( از اورانیوم یا پلوتونیوم) است که بتواند طی یک واکنش زنجیره ای مداوم و کنترل نشده، مقادیر متنابهی انرژی حرارتی آزاد کند. یکی از ساده ترین شیوه های ساخت بمب اتمی استفاده از طرحی موسوم به "تفنگی" است که در آن گلوله کوچکی از اورانیوم که از جرم بحرانی کمتر بوده به سمت جرم بزرگتری از اورانیوم شلیک میشود بگونه ای که در اثر برخورد این دو قطعه، جرم کلی فوق بحرانی شده و باعث آغاز واکنش زنجیره ای و انفجار هسته ای میشود. کل این فرایند در کسر کوچکی از ثانیه رخ میدهد. جهت تولید سوخت مورد نیاز بمب اتمی، هگزا فلوئورید اورانیوم غنی شده را ابتدا به اکسید اورانیوم و سپس به شمش فلزی اورانیوم تبدیل میکنند. انجام این کار از طریق فرایندهای شیمیائی و مهندسی نسبتاً ساده ای امکان پذیر است. قدرت انفجار یک بمب اتمی معمولی حداکثر ۵۰ کیلو تن است، اما با کمک روش خاصی که متکی بر مهار خصوصیات جوش یا گداز هسته ای است میتوان قدرت بمب را افزایش داد. در فرایند گداز هسته ای ، هسته های ایزوتوپهای هیدروژن به یکدیگر جوش خورده و هسته اتم هلیوم را ایجاد میکنند. این فرایند هنگامی رخ میدهد که هسته های اتمهای هیدروژن در معرض گرما و فشار شدید قرار بگیرند. انفجار بمب اتمی گرما و فشار شدید مورد نیاز برای آغاز این فرایند را فراهم میکند. طی فرایند گداز هسته ای نوترونهای بیشتری رها میشوند که با تغذیه واکنش زنجیره ای، انفجار شدیدتری را بدنبال می آورند. اینگونه بمبهای اتمی تقویت شده به بمبهای هیدروژنی یا بمبهای اتمی حرارتی موسومند.
کاربردهای انرژی هسته ای
انرژی هسته ای در پزشکی : کاربرد انرژی هسته ای در پزشکی به دو بخش تقسیم می شود : تشخیص و درمان. پزشکی هسته ای یکی از شاخه های علم پزشکی است که در آن از مواد رادیواکتیو برای تشخیص و درمان بیماری ها استفاده می شود .به گزارش تارنمای سازمان انرژی اتمی ایران ، در زمینه تشخیص بیماری ها از رادیوداروهای (داروهایی متشکل از مواد رادیواکتیو ) مختلف درتصویر برداری جهت تشخیص و بررسی تومورهای سرطانی ، بررسی بیماری های کبد و کیسه صفرا ، بررسی عفونت و التهاب مفصلی استفاده می شود. هم چنین این مواد در تشخیص گرفتگی عروق خونی ، تشخیص نارسائی های قلب، کلیه و سایر ارگان های بدن کاربرد دارند. در آنالیز خون، پروتئین ها و سرم ها از پرتوهای رادیواکتیو استفاده می شود. هم چنین برخی از رادیوداروها تولید شده اند که برای تشخیص بیماری هایی مثل تیروئید به کار می روند. MRI نیز یکی از روش های تشخیصی در پزشکی هسته ای است . در حوزه درمان بیماری ها، رادیو داروهای مختلفی ساخته شده اند که برای از بین بردن کیست ها وتومورهای سرطانی استفاده می شوند. هم چنین در برخی از بیماری های مغزی می توان بدون نیاز به باز کردن جمجمه از اشعه برای جراحی استفاده کرد . در بیست سال اخیر جراحی پرتوی، اولین راه درمان پس از استفاده از شیمی درمانی ، پرتو درمانی و جراحی بوده است .
دانشمندان پزشکی هسته ای در حال بررسی روش های تشخیصی جدیدی هستند تا بتوانند میزان عناصر اصلی و مهم موجود در بدن جنین را اندازه گیری کرده و با تغییر آنها پیش از تولد، از بروز ناهنجاری ها در نوزادان جلوگیری کنند.
انرژی هسته ای در بهداشت: در سترون سازی وسایل یکبارمصرف پزشکی از پرتوهای رادیواکتیو استفاده می شود. هم چنین در صورتی که مواد اولیه داروها و مواد بهداشتی یا محصولات استریل پزشکی آلودگی داشته باشند، این آلودگی با کمک مواد رادیو اکتیو قابل اندازه گیری است. با این روش آلودگی سبزیجات بسته بندی شده نیز قابل اندازه گیری است .
انرژی هسته ای در کشاورزی: از طریق روش های هسته ای اصلاح بذر، بذرگیاهانی مثل گندم ، برنج ، جو و پنبه به نحوی تغییر داده می شوند که در برابر بیماری های قارچی، سرما، خوابیدگی و مقاوم باشند. هم چنین با استفاده از این روش بذر و نهال گیاهان شورپسند با هدف پرورش و برداشت محصول در شرایط نامناسب وبرای جلوگیری از افزایش بیابانی شدن اراضی تولید می شود
انرژی هسته ای در دامپزشکی و دامپروری: در تشخیص و درمان بیماریهای دام، تولید مثل دام، اصلاح نژاد دام در جهت بازدهی بیشتر مثل اصلاح نژاد گاوها به صورتی که گوشت قابل استفاده آنها به حداکثر برسد، از روش های هسته ای استفاده می شود.درخصوص بهداشت وایمن سازیخوراکدام ازپرتوهای رادیواکتیو،میتوان بهره جست
انرژی هسته ای در صنعت: چشمه های رادیواکتیو در صنعت برای بررسی جوشکاری های صنعتی ، جوش لوله های نفت و گاز و نشت یابی لوله های انتقال به کار می رود. از میکروسکوپ های الکترونی می توان در اندازه گیری لایه های اپتیکی ، کالیبره کردن دستگاه های اندازه گیری ، تعیین خواص مکانیکی مواد ، سطح سنجی و ضخامت سنجی استفاده می شود. در سازمان انرژی اتمی دستگاه هایی وجود دارند که بررسی خوردگی فلزات ، تعیین کیفیت فرآورده های صنعتی ، مواد اولیه و آلیاژها را انجام می دهند .
انرژی هسته ای در امنیت: کشف مین های ضد نفرو حتی بررسی تراکم گلوله ها و خمپاره ها از دستگاه هایی که بر مبنای فیزیک هسته ای کار می کنند ، امکان پذیر است .
انرژی هسته ای در باستان شناسی: کارهایی از قبیل بررسی نمونه های باستان شناسی مانند سکه ، سفال و غیره جهت عمرسنجی و تجزیه و تحلیل آنها از طریق علم هسته ای امکان پذیر است . برای تشخیص نمونه های تقلبی آثار باستانی و فسیل ها و عمرسنجی آنها ، میزان کربن رادیواکتیو موجود در نمونه ها اندازه گیری می شود.
انرژی هسته ای در اکتشافات: با بکار گیری روش های هسته ای می توان محل دقیق معادن مختلف و حوزه های آب زیرزمینی را کشف کرد. برای شیرین کردن آبها نیز می توان از فن آوری هسته ای استفاده کرد .
انرژی هسته ای در تولید برق: اگرچه ایران یکی از کشورهای غنی از لحاظ ذخایر نفت و گاز به شمار می رود اما باید پذیرفت که این منابع دائمی نیستند. بنابراین اگر نسل امروز هم چنان به امید سوخت های فسیلی دست روی دست بگذارد، نسل های آینده با بحران انرژی روبرو خواهند شد. بهترین و مطمئن ترین راه حل ، ساخت نیروگاه های هسته ای و استفاده از سوخت هسته ای است. مقدار انرژی تولید شده توسط نیروگاه های هسته ای قابل مقایسه با نیروگاه های آبی یا گازی نیست. در یک واکنش سوخت هسته ای ، بیست هزار برابر سوخت فسیلی انرژی تولید می شود . علاوه بر این، نیروگاه های هسته ای معضل آلودگی محیط را به همراه ندارد . تنها مشکل این نیروگاه ها ، زباله های هسته ای آنهاست که در صورت رعایت جوانب ایمنی و دفن اصولی آنها در محل های غیر مسکونی و دور از انسان ها خطر خاصی ایجاد نمی کنند .
انرژی هسته ای در صنایع غذایی: کیفیت مواد غذایی ، بهداشتی و آشامیدنی از جمله مواردی است که با فن آوری هسته ای قابل تعیین است . با استفاده از سیستم های جذب اتمی تعیین مقدارعناصر سمی کم مقدار در مواد غذایی ، تشخیص پرتودیدگی مواد غذایی امکان پذیر است . پرتودهی مناسب به مواد غذایی موجب پاستوریزه و استریلیزه شدن و افزایش زمان ماندگاری آنها می شود .
موارد ذکر شده گوشه ای از کاربردهای گسترده انرژی و فن آوری هسته ای در حوزه های گوناگون و برخی فعالیتهای سازمان انرژی اتمی است . این کاربردها هر روز در حال گسترش و افزایش است . با این توصیفات می توان علت ایستادگی ایران بر حق خود مبنی بر دستیابی به انرژی صلح آمیز هسته ای را دریافت . پیشرفت سریع علم و فن آوری در مسیری است که در آینده نه چندان دور کشورهایی که فاقد توان تولید و استفاده از دانش هسته ای باشند ، از لحاظ اقتصادی و علمی عقب مانده و وابسته خواهند بود.
20 آوریل، روز جدا سازی رادیوم
در روز بیستم آوریل 1902، ماری (Marie) و پیر کوری (Pierre Curie) موفق شدند نمک رادیوم رادیواکتیو را از یک کانی پیچبلند - pitchblende (کانی سیاهرنگ محتوی اورانیوم و رادیوم) جدا کنند.
در سال 1898، کوری ها در حین تحقیقات خود بر روی کانی پیچبلند، عناصر رادیوم و پولونیوم را کشف کردند. یک سال بعد از جدا سازی رادیوم، آنها، همراه با هنری بکرل (A. Henri Becquerel) دانشمند فرانسوی - کاشف رادیواکتیویته اورانیوم- ، جایزه نوبل فیزیک سال 1903 را به خاطر پیشگام شدن در تحقیقات رادیواکتیویته، از آن خود کردند.
ماری کوری، با نام خانوادگی اسکلودوفسکا (Sklodowska)، در سال 1867 در ورشو، لهستان متولد شد. او دختر یک معلم فیزیک و دانش آموزی با استعداد بود و موفق شد در سال 1891 برای ادامه تحصیل به دانشگاه سوربن (Sorbonne) پاریس برود. او توانست تحصیلات خود را با درجه عالی در علوم فیزیک و ریاضیات به اتمام برساند و در همان سال (1894) با پیر کوری، فیزیکدان و شیمیست برجسته فرانسوی که کارهایی ارزنده در زمینه علوم مغناطیس انجام داده بود، آشنا شد و آنها در سال 1895 با یکدیگر ازدواج کردند. این ازدواج، آغاز یک همکاری علمی بود که توانست این زوج را به شهرت جهانی برساند. ماری در پی یافتن موضوعی برای تز دکترای خود به مطالعه اورانیوم پرداخت، که این با کشف رادیواکتیویته توسط بکرل همزمان بود. اصطلاح رادیواکتیویته، که پدیده پرتوافکنی ناشی از تجزیه اتم را توصیف میکند، درواقع توسط ماری کوری ابداع شد. او در آزمایشگاه شوهرش مشغول مطالعه بر روی کانی پیچبلند، که اورانیوم عنصر اصلی تشکیل دهنده آن است، بود و وجود احتمالی یک یا دو عنصر رادیو اکتیو دیگر را در آن اعلام کرد. پیر کوری در تحقیقات به او پیوست و در سال 1898، آنها دو عنصر رادیوم و پولونیم (که به خاطر زادگاه ماری Poland _لهستان_ به این نام خوانده شد) را کشف کردند.
در مدتی که پیر مشغول جستجو در خواص فیزیکی این عناصر جدید بود، ماری بر روی جدا سازی شیمیایی رادیوم از پیچبلند کار میکرد. برخلاف رادیوم و پولونیم، رادیوم به صورت آزاد در طبیعت وجود ندارد و ماری به همراه دستیارش آندری دوبیرن (Andrý Debierne)، به طور خستگی ناپذیری کار کردند تا در سال 1902 موفق شدند از چند تن کانی پیچبلند، تنها یک دهم گرم کلرید رادیوم خالص را جدا کنند. حاصل این تحقیقات ، دریافت درجه دکترا در ماه ژوئن 1903 و دریافت جایزه نوبل مشترک با شوهرش و بکرل بود. ماری کوری اولین زنی بود که موفق به دریافت این جایزه شد.
پیر کوری در سال 1904 به سمت استاد فیزیک دانشگاه سوربن منتصب شد و ماری به کوششهای خود در راه جدا سازی رادیوم خالص غیر کلرید ادامه داد. در 19 آوریل 1906، پیر کوری در یک تصادف کشته شد و ماری با وجود روحیه تباه شده خود، عهد کرد که کار علمی خود را به نتیجه برساند. او در ماه مه 1906 جانشین شوهر فقید خود در دانشگاه سوربن شد و در این مرحله از زندگی خود هم اولین زنی بود که بر کرسی استادی تکیه زد. بالاخره در سال 1910، او به اتفاق دوبیرن موفق شدند رادیوم خالص و فلزی را جدا کنند. ماری کوری به خاطر این دستاورد برنده جایزه نوبل شیمی سال 1911 شد و در اینجا برای بار سوم در زندگی خود، اولین شد، او تنها کسی بود که دوبار موفق به دریافت این جایزه شد. سپس او به موارد کاربرد مواد رادیواکتیو در پزشکی علاقمند شد و در طی جنگ جهانی اول بر روی رادیولوژی و همچنین امکانات بالقوه رادیوم در معالجه سرطان کار میکرد. انستیتو رادیوم دانشگاه پاریس، که کار خود را در 1918 آغاز کرد، تحت نظارت ماری کوری و از همان ابتدای کار، مبدل به یکی از مراکز اصلی شیمی و فیزیک هسته ای شد. در 1921، او به ایالات متحده سفر کرد و رئیس جمهور وقت، وارن جی. هاردینگ (Warren G. Harding)، با هدیه ای شامل یک گرم رادیوم به استقبال او رفت. دختر خانواده کوری، ایرن کوری (Irene Curie) نیز یک شیمی فیزیکدان بود و همراه شوهرش فردریک ژولیو (Frederic Joliot) به خاطر کشف رادیواکتیویته مصنوعی، موفق به دریافت جایزه نوبل شیمی 1935 شد.در سال 1934 ماری کوری در اثر سرطان خون ناشی از چهار دهه کار با مواد رادیو اکتیویته، درگذشت.
تهیه و تنظیم: زهرا هاشمی - دانش آموز ریاضی فیزیک
http://akbarabadweb2.blogfa.com/post-4.aspx
...................................................................
http://www.daneshju.ir/forum/f477/t73097.html
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
اورانیوم و انرژی هسته ای - ۳
از عملیات آماده سازی زباله های اتمی برای انبار کردن در کشو ژاپن
تقریبآ تمام فعالیت های بشری ایجاد موادی می کند که دیگر مورد نیاز نیست و باید با مدیریت صحیح جمع آوری شوند و از محیط زندگی دور شوند. این موضوع شامل جمع آوری زباله های منزل و پسماندهای کارخانه جات شده و تا زباله های اتمی و ... ادامه دارد.
اما زباله های اتمی به دلیل تشعشعاتی که دارند باید بطور خاص تحت نظر باشند و طی مراحل پیچیده از محیط دور شده و دفن شوند. واقعیت آن است که هنوز دانشمندان در حال بررسی روشهایی هستند که توسط آنها بتوانند در پروسه از بین بردن زباله های اتمی کمترین آسیب را به طبیعت وارد آورده، ریسک استفاده از این انرژی را کاهش دهند.
زباله های اتمی یا رادیواکتیو عمومآ پس از استفاده از مواد رادیواکتیو در نیروگاه ها، مصارف پزشکی و صنعتی و ... بدست می آید که معمولآ آنها را با توجه به میزان تشعشع به سه دست سطح پایین، متوسط و بالا (Low, Intermediat & High Level) تقسیم می کنند. این تقسیم بندی بر اساس قوانین بین المللی صورت گرفته و برای هر کدام از این دسته ها شرایط خاص جمع آوری و دفن تدبیر شده است.
Low-Leve : زباله های سطح پایین از نوع بی خطرترین مواد رادیواکتیو هستند که مدت زمان بسیار کوتاهی توانایی تشعشع دارند. لباس کارکنان درگیر با این مواد، ابزار و تجهیزات کاری آنها، فیلترها و ... از این دسته مواد هستند. این نوع از زباله ها نیازی به محافظت های مخصوص (Shield کردن) ندارند، اما آنگونه هم نیستند که مانند زباله های عادی با آنها برخورد شود. آنها معمولآ سوزانده می شوند و در عمق کم دریا یا خشکی دفن می شوند.
Intermediate-Leve : این دسته از زباله ها شامل موادی مانند پسابهای شیمایی، روکش فلزی سوختها و بسیاری از مواد زائد نیروگاههای اتمی هستند. این نوع مواد دارای عمر کوتاه تشعشع هستند اما لازم است که توسط پوشش های مخصوص محافظت یا Shield شوند، چرا که در عمر محدود خود تشعشع قابل توجه دارند، لذا این مواد را معمولآ در میان بلوک های بتون قرار می دهند و در مکانهای مخصوص انبار می کنند.
High-Leve : از نمونه این نوع از زباله ها می توان دقیقآ به تفاله های سوخت هسته ای رآکتورها اشاره کرد، که شرایط نگهداری بسیار سخت تر و پر هزینه تری دارند. آنها باید با پوشش های مخصوص، محافظت یا Shield شوند و سپس در دماهای زیر صفر در انبارهایی در عمق حد اقل 1.5 کیلومتری زمین نگهداری شوند.
اما با وجود آنکه در نوشته های قبل کم و بیش راجع به موضوع تشعشع صحبت کردیم، بهتر است قبل از ادامه بحث، کمی بیشتر راجع به این موضوع صحبت کنیم.
برشی از یک انبار ذخیر زباله سوخت های هسته ای
تشعشع رادیواکتیو چیست؟
تشعشعات رادیواکتیو را در واقع می توان انتشار بی اختیار انرژی از برخی مواد یا بهتر بگوییم اتمهای ناپایدار دانست.
بسیاری از اتمهایی که در طبیعت وجود دارند و مواد اطراف ما را تشکیل می دهند از اتمهای با ثبات تشکیل شده اند، بگونه ای که چنانچه شرایط محیطی آنها تغییر نکند، آن مواد تا ابد به همان حالت می مانند. اما برخی از اتمها نیز وجود دارند که نمی توانند وضعیت خود را ثابت نگهدارند و به تاچار برای رسیدن به حالت تعادل شکسته می شوند و به اتمهای دیگری تبدیل می شوند.
این اتمها در مرحل شکست از خود انرژی آزاد می کنند (به صورت اشعه یا ذره)، به موادی که از اینگونه اتمها تشکیل می شود مواد رادیواکتیو گفته می شوند. تشعشعات آنها هم تشعشعات رادیواکتیو نامیده می شود.
اورانیوم، توریوم یا پتاسیوم از جمله این مواد هستند که به اتم های سبکتر تبدیل می شوند. انرژی آزاد شده طی این پروسه تبدیل شامل امواج پر انرژی و نیز ذراتی است که با سرعت زیاد حرکت می کنند، هیچکدام از این ذرات یا امواج قابل دید نیستند.
لازم به ذکر است که برخی از اتم های عادی مانند کربن یا رادون با وجود پایدار بودن، دارای ایزوتوپ های ناپایدار هستند. این مواد بالقوه می توانند تشعشعات رادیواکتیو داشته باشند.
تشعشع در مواد رادیواکتیو بصورت طبیعی رخ می دهد و مدت زمانی که لازم است تا نیمی از اتمهای بی ثبات تبدیل به اتمهای پایدار شوند را نیم عمر آن ماده رادیواکتیو گفته می شود. نیمه عمر مواد رادیو اکتیو می تواند از چند میلی ثانیه تا چند صد هزار سال باشد.
انرژی بسیار زیاد
همانطور که مشخص است ذخیر کردن و از بین بردن مواد رادیواکتیو سطح بالا نیاز به مدیریت و تکنولوژی بالا دارد، اما مشخص ترین و ساده ترین کار ایزوله کردن به منظور جلوگیری از انتشار تشعشع و نیز سرد کردن آنها است. از زمان دست یابی به روشهای صحیحی ذخیره و دفن اولین زباله های اتمی، بیش از 40 سال است که می گذرد و کشورها ناچار هستند که همچنان آنها را در شرایط خاص نگهداری کنند.
حدود 30 گرم از یک زباله اتمی سطح بالا می تواند حدود 8000 کیلووات ساعت انرژی تولید کند. این مقدار انرژی معادل چیزی حدود 8 تن ذعال سیاه با کیفیت بسیار بالا است. بنابراین مشاهده می کنید که حتی زباله های مواد رادیواکتیو تا چه حد می تواند حاوی انرژی باشند که اگر درست مهار نشود، خطر ساز خواهد بود.
دفن اورانیوم مصرف شده
پس از استفاده از اورانیوم برای تولید انرژی در رآکتور هسته ای، این سوخت دیگر قابل استفاده نیست و باید به روشی بازیافت یا دفن شود، که به دلیل تشعشع زیاد کار ساده ای نیست.
روش کار این است که معمولآ سوخت مصرف شده را در حوضچه هایی برای سرد شدن اولیه نگهداری می کنند، به این ترتیب علاوه بر سرد شدن تا حدی از شدت تشعشع آنها کاسته می شود. این حوضچه ها به گونه ای ساخته شده اند که اجازه وارد کردن آسیب به طبیعت را از این مواد می گیرند، درواقع می توان برای مدتهای طولانی این زباله ها را در این حوضچه ها نگهداری کرد اما به دلایل بسیاری از جمله موارد اقتصادی این کار ممکن نیست.
لذا باید روی سوخت فرآیندهایی انجام بگیرد تا بتوان آنرا در انبارهایی که از آنها نام بردیم ذخیره کرد. این فرآیندها شامل فعالیت هایی است که توسط آنها اورانیوم و پلوتونیوم (پلوتونیوم به دلیل سادگی عملیات fission بیشتر در ساخت سلاح های اتمی بکار برده می شود) از سایر مواد جدا می شوند. برای اینکار میله های سوختی را خرد کرده و آنها را در ظروف اسید قرار می دهند، اورانیوم و پلوتونیوم بازیافت شده به ابتدای چرخه سوخت باز می گردند تا قابل استفاده شوند و مازاد تفاله های سوختی را برای دفن آماده می کنند.
http://www.farya.com/id/942
@@@@@@@@@@@@@@@@@
استخراج اورانیوم از معدن
اورانیوم که ماده خام اصلی مورد نیاز برای تولید انرژی در برنامه های صلح آمیز یا نظامی هسته ای است، از طریق استخراج از معادن زیرزمینی یا سر باز بدست می آید. اگر چه این عنصر بطور طبیعی در سرتاسر جهان یافت می شود تنها حجم کوچکی از آن بصورت متراکم در معادن موجود است.
اورانیوم چیست؟
یکی از چگالترین فلزات رادیو اکتیو است که در طبیعت یافت می شود. این فلز در بسیاری از قسمتهای دنیا در صخره ها، خاک و حتی اعماق دریا و اقیانوس ها وجود دارد. اگر بخواهید از میزان موجودیت آن ایده ای بدست آورید باید بگوییم که میزان وجود و پراکندگی آن از طلا، نقر یا جیوه بسیار بیشتر است.
اورانیوم در طبیعت بصورت اکسید و یا نمک های مخلوط در مواد معدنی (مانند اورانیت یا کارونیت) یافت می شود. این نوع مواد اغلب از فوران آتشفشانها بوجود می آیند و نسبت وجود آنها در زمین چیزی معادل دو در میلیون نسبت به سایر سنگها و مواد کانی است. این فلز به رنگ سفید نقره ای است و کمی نرم تر از استیل بوده و تقریباً قابل انعطاف است. اورانیوم در سال 1789 توسط مارتین کلاپورت (Martin Klaproth) شیمی دان آلمانی از نوعی اورانیت بنام Pitchblende کشف شد. وجه تسمیه این فلز به کشف سیاره اورانوس بازمی گردد که هشت سال قبل از آن، ستاره شناسان آن را کشف کرده بودند. اورانیوم یکی از اصلی ترین منابع گرمایشی در مرکز زمین است و بیش از 40 سال است که بشر برای تولید انرژی از آن استفاده می کند. دانشمندان معتقد هستند که اورانیوم بیش از 6.6 بیلیون سال پیش در اثر انفجار یک ستاره بزرگ بوجود آمده و در منظومه شمسی پراکنده شده است. برای درک بهتر از توانایی اورانیوم در تولید انرژی لازم است نگاهی به ساختمان اتمی این فلز داشته باشیم.
اورانیوم را بهتر بشناسیم
اورانیوم را درواقع می توان سنگین ترین (به بیان دقیقتر چگالترین) عنصر در طبیعت نامید. شاید بد نباشد بدانید که در این میان هیدروژن سبک ترین عناصر طبیعت است. اورانیوم خالص حدود 18.7 بار از آب چگالتر است و همانند بسیاری از دیگر مواد رادیو اکتیو در طبیعت بصورت ایزوتوپ یافت می شود. بطور ساده ایزوتوپ حالت خاصی از حضور یک عنصر در طبیعت است که در هسته آن به تعداد مساوی - با عنصر اصلی - پروتون وجود دارد اما تعداد نوترون های آن متفاوت است. بنابراین طبق این تعریف ساده می توان دریافت که ایزوتوپ های یک عنصر عدد اتمی مشابه خود عنصر را خواهند داشت اما وزن اتمی متفاوتی دارند. اورانیوم شانزده ایزوتوپ دارد که هریک از آنها دارای وزن اتمی خاصی هستند. حدود 99.3 درصد از اورانیومی که در طبیعت یافت می شود ایزوتوپ 238 (U-238) است و حدود 0.7 درصد ایزوتوپ 235 (U-235)، که هر دو دارای تعداد پروتون یکسانی بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه ای است که در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بیانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر کدام از این دو ایزوتوپ است. سایر ایزوتوپ ها بسیار نادر هستند. در این میان ایزوتوپ 235 برای بدست آوردن انرژی از نوع 238 آن بسیار مهمتر است چرا که U-235 (با فراوانی تنها 0.7 درصد) آمادگی آن را دارد که تحت شرایط خاص شکافته شده و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند. به این ایزوتوپ Fissil Uranium، به معنای اروانیوم شکافتنی هم گفته می شود و برای این عملیات از اصطلاح شکافت هسته ای یا Nuclear Fission استفاده می شود. اورانیوم نیز همانند سایر مواد رادیواکتیو دچار پوسیدگی و زوال می شود. مواد رادیو اکتیو دارای این خاصیت هستند که از خود بطور دائم ذرات آلفا و بتا و یا اشعه گاما منتشر می کنند. U-238 با سرعت بسیار کمی فسیل می شود و نیمه عمر آن چیزی در حدود 4,500 میلون سال (تقریبآ معادل عمر زمین) است. این موضوع به این معنی است که با فسیل شدن اورانیوم با همین سرعت کم انرژی معادل 0.1 وات برای هر یک تن اورانیوم تولید می شود و این برای گرم نگاه داشتن هسته زمین کافی است.
نگاهی به شکاف هسته ای اورانیوم
هنگامی که هسته اتم اورانیوم در یک واکنش زنجیره ای شکافته شود مقداری انرژی آزاد خواهد شد.
گفتیم که U-235قابلیت شکاف هسته ای دارد. این نوع از اتم اورانیوم دارای 92 پروتون و 143 نوترون است (بنابراین جمعآ 235 ذره در هسته خود دارد و به همین دلیل U-235 نامیده می شود)، کافی است یک نوترون دریافت کند تا بتواند به دو اتم دیگر تبدیل شود. برای شکافت هسته اتم اورانیوم، یک نوترون به هسته آن شلیک می شود و در نتیجه این فرایند، اتم مذکور به دو اتم کوچکتر تجزیه شده و تعدادی نوترون جدید نیز آزاد می شود که هرکدام به نوبه خود میتوانند هسته های جدیدی را در یک فرایند زنجیره ای تجزیه کنند.
در این حالت یک اتم U-235 به دو اتم دیگر تقسیم می شود و دو ، سه و یا بیشتر نوترون آزاد می شود. نوترون های آزاد شده خود با اتم های دیگر U-235 ترکیب می شوند و آنها را تقسیم کرده و به همین منوال یک واکنش زنجیره ای از تقسیم اتم های U-235 تشکیل می شود. مجموع جرم اتمهای کوچکتری که از تجزیه اتم اورانیوم بدست می آید از کل جرم اولیه این اتم کمتر است و این بدان معناست که مقداری از جرم اولیه که ظاهرا ناپدید شده در واقع به انرژی تبدیل شده است، و این انرژی با استفاده از رابطه ۲E=MC یعنی رابطه جرم و انرژی که آلبرت اینشتین نخستین بار آنرا کشف کرد قابل محاسبه است.
برای بدست آوردن بالاترین بازدهی در فرایند زنجیره ای شکافت هسته باید از اورانیوم ۲۳۵ استفاده کرد که هسته آن به سادگی شکافته میشود. هنگامی که این نوع اورانیوم به اتمهای کوچکتر تجزیه میشود علاوه بر آزاد شدن مقداری انرژی حرارتی دو یا سه نوترون جدید نیز رها میشود که در صورت برخورد با اتمهای جدید اورانیوم بازهم انرژی حرارتی بیشتر و نوترونهای جدید آزاد میشود.
اما بدلیل "نیمه عمر" کوتاه اورانیوم ۲۳۵ و فروپاشی سریع آن، این ایزوتوپ در طبیعت بسیار نادر است بطوری که از هر ۱۰۰۰ اتم اورانیوم موجود در طبیعت تنها هفت اتم از نوع U۲۳۵ بوده و مابقی از نوع سنگینتر U۲۳۸ است.
فراوری
سنگ معدن اورانیوم بعد از استخراج، در آسیابهائی خرد و به گردی نرم تبدیل میشود. گرد بدست آمده سپس در یک فرایند شیمیائی به ماده جامد زرد رنگی تبدیل میشود که به کیک زرد موسوم است. کیک زرد دارای خاصیت رادیو اکتیویته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانیوم تشکیل میدهد. دانشمندان هسته ای برای دست یابی هرچه بیشتر به ایزوتوپ نادر U۲۳۵ که در تولید انرژی هسته ای نقشی کلیدی دارد، از روشی موسوم به غنی سازی استفاده می کنند. برای این کار، دانشمندان ابتدا کیک زرد را طی فرایندی شیمیائی به ماده جامدی به نام هگزافلوئورید اورانیوم تبدیل میکنند که بعد از حرارت داده شدن در دمای حدود ۶۴ درجه سانتیگراد به گاز تبدیل میشود. هگزافلوئورید اورانیوم که در صنعت با نام ساده هگز شناخته میشود ماده
شیمیائی خورنده ایست که باید آنرا با احتیاط نگهداری و جابجا کرد. به همین دلیل پمپها و لوله هائی که برای انتقال این گاز در تاسیسات فراوری اورانیوم بکار میروند باید از آلومینیوم و آلیاژهای نیکل ساخته شوند. همچنین به منظور پیشگیری از هرگونه واکنش شیمیایی برگشت ناپذیر باید این گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب کننده دیگر نگهداری کرد.
منابع: http://fa.wikipedia.org*akbarabadweb2.blogfa.com
http://www.mechanicenergy.ir/atomic_energy.htm
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
رآکتور هسته ای
نویسنده: امیر حکیمی
رآکتور هسته ای
طراحی یک رآکتور
در همه رآکتورها، قلب رآکتور که دمای بسیار زیادی دارد باید خنک شود. در یک نیروگاه هسته ای، سیستم خنک ساز به نوعی طراحی میشود که از گرمای آزاد شده به بهترین شکل ممکن استفاده شود. در اغلب این سیستمها از آب استفاده میشود. اما آب نوعی کند کننده هم محسوب میشود و از این رو نمی تواند در رآکتورهای سریع مورد استفاده قرار گیرد. در رآکتورهای سریع از سدیم مذاب یا نمک های سدیم استفاده میشود و دمای عملیاتی خنک ساز بالاتر است. در رآکتورهایی که برای تبدیل مورد طراحی شده اند، به راحتی گرمای آزاد شده را در محیط آزاد میکنند.
در یک نیروگاه هسته ای، رآکتور کند منبع آب را گرم میکند و آن را به بخار تبدیل میکند. بخار آب توربین بخار را به حرکت در میآورد ، توربین نیز ژنراتور را میچرخاند و به این ترتیب انرژی تولید میشود. این آب و بخار آن در تماس مستقیم با راکتور هسته ای است و از این رو در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار میگیرند. برای پیشگیری از هر گونه خطر مرتبط با این آب رادیواکتیو، در برخی رآکتورها بخار تولید شده را به یک مبدل حرارتی ثانویه وارد میکنند و از آن به عنوان یک منبع گرمایی در چرخه دومی از آب و بخار استفاده میکنند. بدین ترتیب آب و بخار رادیواکتیو هیچ تماسی با توربین نخواهند داشت.
انواع رآکتورهای گرمایی
در در رآکتورهای گرمایی علاوه برکند کننده، سوخت هسته ای ( ایزوتوپ قابل شکافت القایی)، مخزن بخار و لوله های منتقل کننده آن، دیواره های حفاظتی و تجهیزات کنترل و مشاهده سیستم رآکتور نیز وجود دارند. البته بسته به این که این رآکتورها از کانالهای سوخت فشرده شده، مخزن بزرگ بخار یا خنک کننده گازی استفاده کنند، میتوان آنها را به سردسته تقسیم کرد.
الف - کانالهای تحت فشار در رآکتورهای RBMK و CANDU استفاده میشوند و میتوان آنها را در حال کارکردن رآکتور، سوخت رسانی کرد.
ب - مخزن بخار پرفشار داغ، رایج ترین نوع رآکتور است و در اغلب نیروگاههای هسته ای و رآکتورهای دریایی ( کشتی، ناوهواپیمابر یا زیردریایی ) از آن استفاده میشود. این مخزن میتواند به عنوان لایه حفاظتی نیز عمل کند.
ج - خنک سازی گازی: در این رآکتورها به جای آب، از یک سیال گازی شکل برای خنک کردن رآکتور استفاده میشود. این گاز در یک چرخه گرمایی با منبع حرارتی راکتور قرار میگیرد و معمولاً از هلیوم برای آن استفاده میشود، هر چند که نیتروژن و دی اکسید کربن نیز کاربرد دارند. در برخی رآکتورهای جدید، رآکتور به قدری گرما تولید میکند که گاز خنک کن میتواند مستقیما یک توربین گازی را بچرخاند، در حالی که در طراحی های قدیمی تر گاز خنک کن را به یک مبدل حرارتی میفرستادند تا در یک چرخه دیگر، آب را به بخار تبدیل کند و بخار داغ، یک توربین بخار را بگرداند.
بقیه اجزای نیروگاه هسته ای
غیر از رآکتور که منبع گرمایی است، تفاوت اندکی بین نیروگاه هسته ای و یک نیروگاه حرارتی تولید برق با سوخت فسیلی وجود دارد.
مخزن بخار تحت فشار معمولا درون یک ساختمان بتونی تعبیه میشود که این ساختمان به عنوان یک سد حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل میکند. این ساختمان هم درون یک مخزن بزرگتر فولادی قرار میگیرد. هسته رآکتور و تجهیزات مرتبط با آن درون این مخزن فولادی قرار گرفته اند و کارکنان میتوانند راکتور را تخلیه یا سوخت رسانی کنند. وظیفه این مخزن فولادی، جلوگیری از نشت هر گونه گاز یا مایع رادیواکتیو از درون سیال است.
در نهایت این مخزن فولادی هم به وسیله یک ساختمان بتونی خارجی محافظت میشود. این ساختمان به قدری محکم است که در برابر اصابت یک هواپیمای جت مسافربری ( مشابه حادثه یازده سپتامبر ) هم تخریب نمی شود. وجود این ساختمان حفاظتی دوم برای جلوگیری از انتشار مواد رادیواکتیو در اثر هرگونه نشت از حفاظ اول ضروری است. در حادثه انفجار چرنوبیل، فقط یک ساختمان حفاظتی وجود داشت و همان موجب شد موادراکتیو در سطح اروپا پخش شود.
رآکتورهای هسته ای طبیعی
در طبیعت هم میتوان نشانه هایی از رآکتور هسته ای پیدا کرد، البته به شرطی که تمام عوامل مورد نیاز به طور طبیعی در کنار هم قرار گرفته باشند. تنها نمونه شناخته شده یک رآکتور هسته ای طبیعی دو میلیارد سال پیش در منطقه اوکلو در کشور گابون ( قاره آفریقا ) فعالیتش را آغاز کرده است. البته دیگر چنین رآکتورهایی روی زمین شکل نمی گیرند، زیرا واپاشی رادیواکتیو این مواد ( به خصوص U-235 ) در این زمان طولانی 5/4 میلیارد ساله ( سن زمین )، فراوانی U-235 را در منابع طبیعی این رآکتورها بسیار کاهش داده است، به طوری که مقدار آن به پایین تر از حد مورد نیاز آغاز یک واکنش زنجیره ای رسیده است.
این رآکتورهای طبیعی زمانی شکل گرفتند که معادن غنی از اورانیوم به تدریج از آب زیرزمینی یا سطحی پر شدند. این آب به صورت کند کننده عمل کرد و واکنش های زنجیره ای شدیدی به وقوع پیوست. با افزایش دما، آب کند کننده بخار میشد و رآکتور خاموش شد. پس از مدتی، این بخارها به مایع تبدیل میشدند و دوباره رآکتور به راه میافتاد. این سیستم خودکار و بسته، یک رآکتور را کنترل میکرد و برای صدها هزار سال، این رآکتور را فعال نگاه میداشت.
مطالعه و بررسی این رآکتورهای هسته ای طبیعی بسیار ارزشمند است، زیرا میتواند به تحلیل چگونگی حرکت مواد رادیواکتیو در پوسته زمین کمک کند. اگر زمین شناسان بتوانند را از این حرکتها را شناسایی کنند، میتوانند راه حل های جدیدی برای دفن زباله های هسته ای پیدا کنند تا روزی خدای ناکرده، این ضایعات خطرناک به منابع آب سطح زمین نشت نکنند و فاجعه ای بشری به بار نیاورند.
انواع رآکتورهای گرمایی
الف - کند سازی با آب سبک:
a- رآکتور آب تحت فشار Pressurized Water Reactor(PWR)
b- رآکتور آب جوشان Boiling Water Reactor(BWR)
c- رآکتور D2G
ب- کند سازی با گرافیت:
a- ماگنوس Magnox
b- رآکتور پیشرفته با خنک کنندی گازی Advanced Gas-Coaled Reactor (AGR)
c- RBMK
d- PBMR
ج - کند کنندگی با آب سنگین:
a - SGHWR
b - CANDU
رآکتور آب تحت فشار، PWR
رآکتور PWR یکی از رایج ترین راکتورهای هسته ای است که از آب معمولی هم به عنوان کند ساز نوترونها و هم به عنوان خنک ساز استفاده میکند. در یک PWR، مدار خنک اولیه از آب تحت فشار استفاده میکند. آب تحت فشار، در دمایی بالاتر از آب معمولی به جوش میآید، از این دوچرخه خنک ساز اولیه را به گونه ای طراحی میکنند که آب با وجود آنکه دمایی بسیار بالا دارد، جوش نیاید و به بخار تبدیل نشود. این آب داغ و تحت فشار در یک مبدل حرارتی، گرما را به چرخه دوم منتقل میکند که یک نوع چرخه بخار است و از آب معمولی استفاده میکند. دراین چرخه آب جوش میآید و بخار داغ تشکیل میشود، بخار داغ یک توربین بخار را میچرخاند، توربین هم یک ژنراتور و در نهایت ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید میکند.
PWR به دلیل دارابودن چرخه ثانویه با BWR تفاوت دارد. از گرمای تولیدی در PWR به عنوان سیستم گرم کننده درنواحی قطبی نیز استفاده شده است. این نوع رآکتور، رایج ترین نوع رآکتورهای هسته ای است و در حال حاضر، بیش از 230 عدد از آنها در نیروگاههای هسته ای تولید برق و صدها رآکتور دیگر برای تأمین انرژی تجهیزات دریایی مورد استفاده قرار میگیرند.
خنک کننده
همان طور که میدانید، برخورد نوترونها با سوخت هسته ای درون میله های سوخت، موجب شکافت هسته اتمها میشود و این فرآیند هم به نوبه خود، گرما و نوترونهای بیشتری آزاد میکند. اگر این حرارت آزاد شده منتقل نشود، ممکن است میله های سوخت ذوب شوند و ساختار کنترلی رآکتور از بین برود ( و البته خطرهای مرگ آوری که به دنبال آن روی میدهند. ) در PWR، میله های سوخت به صورت یک دسته در ساختاری، ترسیمی قرار گرفته اند و آب از کف رآکتور به بالا جریان پیدا میکند. آب از میان این میله های سوخت عبور میکند و به شدت گرم میشود، به طوری که به دمای 325 درجه سانتی گراد میرسد. درمبدل حرارتی، این آب داغ موجب داغ شدن آب در چرخه دوم میشود و بخاری با دمای 270 درجه سانتی گراد تولید میکند تا توربین را بچرخاند.
کند کننده
نوترونهای حاصل از یک شکافت هسته ای بیش از آن حدی گرمند که بتوانند یک واکنش شکافت هسته ای را آغاز کنند. انرژی آنها را باید کاهش داد تا با محیط اطراف خود به تعادل گرمایی برسند. محیط اطراف نوترونها ( قلب رآکتور ) دمایی در حدود 450 درجه سانتی گراد دارد.
در یک PWR، نوترونها در پی برخورد با مولکولهای آب خنک ساز، انرژی جنبشی خود را از دست میدهند؛ به طوری که پس از 8 تا 10 برخورد ( البته به طور متوسط ) با محیط هم دما میشوند. در این حالت، احتمال جذب نوترونها از سوی هسته U-235 بسیار زیاد است ودر صورت جذب، بالافاصله هسته U-236 جدید دچار شکافت میشود.
مکانیسم حساسی که هر رآکتور هسته ای را کنترل میکند، سرعت آزاد سازی نوترونها در طول یک فرآیند شکافت است به طور متوسط از هر شکافت، دونوترون و مقدار زیادی انرژی آزاد میشود. نوترونهای آزاد شده اگر با هسته U-235 دیگری برخورد کنند، شکافت دیگری را سبب میشوند و در نهایت یک واکنش زنجیره ای روی میدهد. اگر تمام این نوترونها در یک لحظه آزاد شوند، تعدادشان به قدری زیاد میشود که باعث ذوب شدن راکتور خواهد شد. ( تعداد ذرات پر انرژی، دمای یک سیستم را تعیین میکند. معادله بوتنرمن، این ارتباط را توصیف میکند. ) خوشبختانه برخی از این نوترونها پس از یک بازه زمانی نه چندان کوتاه ( حدود یک دقیقه ) تولید میشوند و سبب میشوند دیگر عوامل کنترل کننده از این تاخیر زمانی استفاده کرده، اثر خود را داشته باشند.
یکی از مزیت های استفاه از آب در PWR، این است که اثر کند سازی آب با افزایش دما کاهش مییابد. در حالت عادی، آب در فشار 150 برابر فشار یک اتمسفر قرار دارد ( حدود 15 مگا پاسکال ) و در قلب رآکتور به دمای 325 درجه سانتی گراد میرسد. درست است که آب با فشار پانزده مگا پاکسال در این دما جوش نمی آید، ولی به شدت از خاصیت کند کنندگی اش کاسته میشود، بنابراین آهنگ واکنش شکافت هسته ای کاهش مییابد، حرارت کمتری تولید میشود و دما پایین میآید. دما که کاهش یابد، توان رآکتور افزایش مییابد و دما که افزایش یابد توان راکتور کاهش مییابد؛ پس خود سیستم PWR دارای یک سیستم خود تعادلی در رآکتور است و تضمین میکند توان رآکتور در کمترین میزان مورد نیاز برای تأمین گرمای سیستم بخار ثانویه است.
در اغلب رآکتورهای PWR، توان رآکتور را در دوره فعالیت معمولی با تغییرات غلظت بورون ( در شکل اسید بوریک ) در چرخه خنک کننده اولیه کنترل اولیه کنترل میکنند سرعت جریان خنک کننده اول در رآکتورهای PWR معمولی ثابت است. بورون یک جذب کننده قوی نوترون است و با افزایش یا کاهش غلظت آن، میتوان شدت فعالیت راکتور را کاهش یا افزایش داد. برای این کار، یک سیستم کنترلی پیچیده شامل پمپ های فشار بالا که آب را در فشار 15 مگا پاسکال از چرخه خارج میکند، تجهیزات تغییر غلظت اسید بوریک و تزریق مجدد آب به چرخه خنک ساز مورد نیاز است.
یکی از اشکالات راکتورهای شکافت، این است که حتی پس از توقف واکنش شکافت، هنوز هم واپاشی های رادیواکتیوی انجام میشود و حرارت زیادی آزاد میشود که میتواند راکتور را ذوب کند. البته سیستم های حفاظتی و پشتیبانی متعددی برای جلوگیری از این واقعه وجود دارند، با این حال ممکن است در اثر پیچیدگی های این سیستم، برهمکنش های پیش بینی نشده یا خطاهای عملیاتی مرگ آفرینی در شرایط اضطراری روی دهند. در نهایت، هر رآکتور با یک حفاظ ساختمانی بتونی احاطه شده است که آخرین سد در برابر تشعشعات رادیواکتیو است.
رآکتور آب جوشان، BWR
در رآکتور آب جوشان، از آب سبک استفاده میشود. آب سبک، آبی است که در آن فقط هیدروژن معمولی وجود دارد. ) BWR اختلاف زیادی با رآکتور آب تحت فشار ندارد، غیر از اینکه در BWR فقط یک چرخه خنک کننده وجود دارد و آب مستقیما در قلب راکتور به جوش میآید. فشار آب در BWR کمتر از PWR است، به طوری که در بیشترین مقدار به 75 برابر فشار جو میرسد ( 5/7 مگا پاسکال ) و بدین ترتیب آب در دمای 285 درجه سانتی گراد به جوش میآید.
رآکتور BWR به شکلی طراحی شده که بین 12 تا 15 درصد آب درون قلب رآکتور به شکل بخار در قسمت بالای آن قرار میگیرد. بدین ترتیب عملکرد بخش بالایی و پایینی هسته رآکتور با هم تفاوت دارند. در بخش بالایی قلب رآکتور، کند سازی کمتری صورت میگیرد و در نتیجه بخش بالایی کمتر است.
در حالت کلی دو مکانیسم برای کنترل BWR وجود دارد: استفاده از میله های کنترل و تغییر جریان آب درون راکتور.
الف - بالا بردن یا پایین آوردن میله های کنترل، روش معمولی کنترل توان رآکتور در حالت راه اندازی رآکتور تا رسیدن به 70 درصد حداکثر توان است. میله های کنترل حاوی مواد جذب کننده نوترون هستند؛ در نتیجه پایین آوردن آنها موجب افزایش جذب نوترون در میله ها، کاهش جذب نوترون در سوخت و درنهایت کاهش آهنگ شکافت هسته ای و پایین آمدن توان رآکتور میشود. بالا بردن میله های سوخت دقیقاً نتیجه معکوس میدهد.
ب - تغییرات جریان آب درون رآکتور، زمانی برای کنترل رآکتور مورد استفاده قرار میگیرد که راکتور بین 70 تا صد درصد توان خود کار میکند. اگر جریان آب درون رآکتور افزایش یابد، حباب های بخار در حال جوش سریع تر از قلب راکتور خارج میشوند و آب درون قلب رآکتور بیشتر میشود. افزایش مقدار آب به معنی افزایش کندسازی نوترون و جذب بیشتر نوترونها از سوی سوخت است و این یعنی افزایش توان راکتور. با کاهش جریان آب درون رآکتور، حبابها بیشتر در رآکتور باقی میمانند، سطح آب کاهش مییابد و به دنبال آن کندسازی نوترونها و جذب نوترون هم کاهش مییابد و در نهایت توان رآکتور کاهش مییابد.
بخار تولید شده در قلب رآکتور از شیرهای جدا کننده بخار و صفحات خشک کن ( برای جذب هر گونه قطرات آب داغ ) عبور میکند و مستقیماً به سمت توربین های بخار که بخشی از مدار رآکتور محسوب میشوند، میرود. آب اطراف رآکتور همواره در معرض تابش و آلودگی رادیواکتیو است و از آنجا که توربین هم در تماس مستقیم با این آب است، باید پوشش حفاظتی داشته باشد. اغلب آلودگی های درون آب عمر کوتاهی دارند ( مانند N16 که بخش اعظم آلودگی های آب را تشکیل میدهد و نیمه عمرش تنها 7 ثانیه است )، بنابراین مدت کوتاهی پس از خاموش شدن رآکتور میتوان به قسمت توربین وارد شد.
در رآکتور BWR، افزایش نسبت بخار آب به آب مایع درون رآکتور موجب کاهش گرمای خروجی میشود. با این حال، یک افزایش ناگهانی در فشار بخار، سبب بروز یک کاهش ناگهانی در نسبت بخار به آب مایع درون رآکتور میشود که خود، سبب افزایش توان خروجی میشود. این شرایط و دیگر حالت های خطرساز، موجب شده است از سیستم کنترلی اسید بوریک ( بورون ) نیز استفاده شود، بدین شکل که در سیستم پشتیبان خاموش کننده اضطراری، محلول اسید بوریک با غلظت بالا به چرخه خنک کننده تزریق میشود. خوبی این سیستم این است که اسید اوریک، یک خورنده قوی است و معمولا در PWR سبب میشود تلفات ناشی از خوردگی قابل توجه باشد. در بدترین شرایط اضطراری که تمام سیستم های امنیتی از کار افتاد، هر رآکتور به وسیله یک ساختمان حفاظتی از محیط اطراف جدا شده است. در یک رآکتور BWR جدی، حدود 800 دسته واحد سوخت قرار میگیرد و در هر دسته بین 74 تا 100 میله سوخت قرار میگیرد. این چنین حدود 140 تن اورانیوم در قلب رآکتور ذخیره میشود.
• رآکتور D2G
رآکتور هسته ای D2G را میتوان در تمام ناوهای دریایی ایالات متحده میتوان پیدا کرد. D2G مخفف عبارت زیراست:
رآکتور ناو جنگی D=Destroyer-sized reactor
نس دوم 2=Second Geneation
ساخت جنرال الکتریک G= General - Electric built
بدین ترتیب، D2G را میتوان مخفف این عبارت دانست: رآکتور هسته ای نسل دوم ویژه ناوهای جنگی ساخت جنرال الکتریک. این رآکتور برای تولید حداکثر 150 مگا وات انرژی الکتریکی و عمر مفید 15 سال مصرف معمولی طراحی شده است.
در این رآکتور، برای مخزن بخار دو رآکتور وجود دارد و طوری طراحی شده که بتوان هر دو اتاق توربین را با یک رآکتور به راه انداخت. اگر هر دو رآکتور فعال باشند، ناو به سرعت 32 گره میرسد. اگر یک رآکتور فعال باشد و توربینها متصل به هم باشند، سرعت ناو به 25 تا 27 گره خواهد رسید و اگر فقط یک رآکتور فعال باشد ولی توربینها جدا باشند، سرعت فقط 15 گره خواهد بود.
http://bionuclear.mihanblog.com/post/295
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
رآکتور هسته ای و کارکرد آن
تهیه کننده : ابراهیم بهرامی
منبع : راسخون
واکنشگاه هستهای یا «رآکتور اتمی» دستگاهی برای انجام دادن واکنشهای هستهای به صورت تنظیم شده و تحت نظارت است. این دستگاه در اندازههای آزمایشگاهی، برای تولید ایزوتوپهای ویژه مواد پرتوزا (رادیواکتیو) و همین طور پرتو - داروها برای مصارف پزشکی و آزمایشگاهی؛ و در اندازههای صنعتی برای تولید برق ساخته میشود. واکنشهای هستهای به دو صورت «شکافت» و «همجوشی»، بسته به نوع مواد پرتوزای استفاده شده، انجام می گیرد.
واکنشگاه ها - بسته به اینکه چه نوع کاربردی داشته باشند - از یکی از این دو نوع واکنش بهره میگیرند. در واکنشگاه، دو میله ماده پرتوزا - یکی به عنوان سوخت و دیگری به عنوان آغازگر – به کار میرود. میزان این دو ماده - بسته به نوع واکنش و اندازه واکنشگاه و نوع فراورده نهایی - بدقت محاسبه و بررسی میشود. در واکنشگاه هستهای، همیشه دو عنصر پرتوزا به یک یا چند عنصر پرتوزای دیگر تبدیل میشوند که این عناصر به دست آمده یا مورد مصرف صنعتی یا پزشکی دارند یا به صورت پسماند هستهای نابود میشوند.
حاصل این فرایند مقادیر زیادی انرژی است که به صورت امواج اتمی و الکترومغناطیس آزاد میشود. این امواج شامل ذرات نوترینو، آلفا، بتا، پرتو گاما، امواج نوری، فروسرخ، است که باید به طور کامل بررسی شوند. امواج آلفا و بتا و گامای تولیدی از واکنش هستهای به عنوان محرک برای ایجاد واکنشهای هستهای دیگر، در رآکتورهای مجاور، برای تولید ایزوتوپهای ویژه به کار می رود.
انرژی گرمایشی حاصل از این واکنش و تبدیل این عناصر پرتوزا در واکنشگاههای صنعتی برای تولید بخار آب و تولید برق به کار میرود. برای نمونه، انرژی حاصل از واکنش یک گرم اورانیوم معادل انرژی گرمایشی یک میلیون لیتر نفت خام است. قابل تصور است که این میزان انرژی با توجه به سطح پایداری ماده پرتوزا در واکنشهای هستهای تا چه میزان مقرون به صرفه خواهد بود.
با این حال، مشکلات استخراج و آماده سازی و نگهداری و ترابری مواد پرتوزای به کار رفته در واکنشگاههای تولید برق و دشواریهای زیست بومی که این واکنشگاهها ایجاد میکنند باعث افزایش نیافتن گرایش بشر به تولید برق از طریق این انرژی شده است. باید توجه داشت که میزان تابش در اطراف واکنشگاههای هستهای به اندازهای بالاست که امکان زیست برای موجودات زنده در پیرامون واکنشگاهها وجود ندارد. به همین علت، برای هر یک از رآکتورهای هستهای پوششهای بسیار ضخیمی از بتون همراه با فلزات سنگین برای جلوگیری از نشت امواج الکترومغناطیس به بیرون ساخته میشود.
مشکلاتی که نشت مواد پرتوزا از واکنشگاه نیروگاه اتمی «چرنوبیل» در دهه ۸۰ میلادی به وجود آورد خود گواهی بر این مدعاست.
کاربرد تابشهای پرتوزا
بسیاری از محصولات تولیدی واکنش شکافت هستهای بشدت ناپایدارند و در نتیجه، قلب رآکتور محتوی مقادیر زیادی نوترون پرانرژی، پرتوهای گاما، ذرات بتا، همچنین ذرات دیگر است. هر جسمی که در رآکتور گذاشته شود تحت مباران این همه تابشهای متنوع قرار میگیرد.
یکی از موارد استعمال تابش رآکتور تولید پلوتونیوم ۲۳۹ است . این ایزوتوپ نیمه عمری در حدود ۲۴۰۰۰ سال دارد و به مقدار کمی در زمین یافت میشود. پلوتونیوم ۲۳۹ از لحاظ کارایی شکافت خاصیتی مشابه اورانیوم دارد. برای تولید پلوتونیوم ۲۳۹، ابتدا اورانیوم ۲۳۸ را در قلب رآکتور قرار میدهند که در نتیجه واکنشهایی که صورت میگیرد اورانیوم ۲۳۹ به وجود میآید. اورانیوم ۲۳۹ ایزوتوپی ناپایدار است که با نیمه عمری در حدود ۲۴ دقیقه، از طریق گسیل ذره بتا، به نپتونیوم ۲۳۹ تبدیل میشود. نپتونیوم ۲۳۹ نیز با نیمه عمر ۲/۴ روز و گسیل ذره بتا واپاشیده و به محصول نهایی یعنی پلوتونیوم ۲۳۹ تبدیل میشود. در این حالت، پلوتونیوم ۲۳۹ همچنان با مقادیری اورانیوم ۲۳۸ آمیخته است؛ اما این آمیزه چون از دو عنصر مختلف تشکیل شده است، بروش شیمیایی مناسب جدا سازی است.
امروزه، با استفاده از تابش رآکتور، صدها ایزوتوپ مفید میتوان تولید کرد که بسیاری از این ایزوتوهای مصنوعی را در پزشکی به کار می برند. آثار زیانبار انفجارهای اتمی و پرتوهای ناشی از آن باعث آلودگی آبهای زیرزمینی و زمینهای کشاورزی و حتی محصولات کشاورزی میشود؛ ولی با همه این مضرات، اورانیوم عنصری است ارزشمند، زیرا در کنار همه سوءاستفادهها میتوان از آن به بهترین نحو و مطابق با معیارهای بشردوستانه استفاده کرد. فراموش نکنید که از اورانیوم و پلوتونیوم میتوان استفادههای صلح آمیز نیز داشت؛ زیرا از انرژی یک کیلوگرم اورانیوم ۲۳۵ میتوان چهل هزار کیلووات ساعت الکتریسیته تولید کرد که معادل مصرف ده تن زغال سنگ یا ۵۰۰۰۰ گالن نفت است.
آشنایی با اجزای رآکتورهای هسته ای
در حالى که تولید انرژى با استفاده از سوختهاى فسیلى در جهان روز بروز گرانتر مى شود، برق هسته اى که در نیروگاههاى هسته اى و با استفاده از واکنش شکافت هسته اى تولید مى شود منبع بسیار خوبى براى تولید انرژى و جایگزینى آن با برق فسیلى به شمار مى رود. تولید برق به روش هسته اى - ضمن آنکه پایان ناپذیر است - گازهاى گلخانه اى هم تولید نمى کند. تنها مشکل آن زباله هاى هسته اى است که در صورتى که از آنها درست محافظت کنیم، عملاً هیچ ضررى براى محیط زیست ندارد.
رآکتورهاى شکافت:
بر اثر شکافت هسته هاى سنگین مثل اورانیوم و تبدیل آن به هسته هاى سبکتر و پرتوهای آلفا یا بتا و نوترون، مقدارى انرژى جنبشى هم آزاد مى شود. اگر جرم محصولات شکافت را از جرم ماده ابتدایی کم کنیم، مقدار ناچیزى باقى مى ماند. این مقدار ناچیز طبق معادله معروف «اینشتین»، E=mc2، تبدیل به انرژى جنبشى مى شود. گرماى تولید شده با شکافت در قلب رآکتور با میله هایى تنظیم مى شود. نوترونها تحریک کننده شکافت اند.
با قرار دادن جذب کننده هاى نوترونى بین اورانیوم مى توان میزان فرایند شکافت و سرعت آن و در نتیجه شدت گرماى تولیدشده را مهار کرد. گرماى حاصل با آب به بیرون از رآکتور منتقل مى شود. دماى آب درون چرخه تحت فشار گاهى به چندین برابر نقطه جوش مى رسد. در بیرون از رآکتور، این گرما آب موجود در منبع دیگر را بخار مى کند و بخار آب تولید شده با انرژى زیادى که دارد توربینهاى بخار را به حرکت در مى آورد و برق تولید مى شود.
قلب رآکتور:
فرایند شکافت معمولاً نوترونهاى سریع تولید مى کند؛ اما براى اینکه هسته اورانیوم شکافته شود، به نوترون کند نیاز است. براى این کار، از کندکننده هاى نوترونى استفاده مى شود. گرافیت و آب سنگین توان این کار را دارند.
واکنش زنجیره اى:
هر نوترون کند اورانیوم را مى شکافد؛ حاصل علاوه بر هسته هاى کوچکتر تعدادى نوترون است که خود هسته هاى اورانیوم دیگر را مى شکافد. به این فرایند واکنش زنجیره اى مى گویند که اساس کار رآکتور است.
نخستین رآکتورهاى هسته اى:
فرمى و زیلارد نخستین کسانى بودند که توانستند واکنش زنجیره اى کاملی را در رآکتوری هسته اى انجام دهند. آنها در دهه ۱۹۴۰ که روى طرح ساخت بمب هسته اى براى ایالات متحده (منهتن) کار مى کردند در دانشگاه شیکاگو و در آزمایشگاهشان این کار را انجام دادند؛ اما در سال ۱۹۵۵ که اندیشه اقتصادى شدن انرژى هسته اى رواج یافت، آنها این کشف را در اداره اختراعات و اکتشافات ایالات متحده ثبت کردند.
انواع رآکتورها:
رآکتورها از لحاظ سرعت عملشان به دو دسته تقسیم مى شوند:
1 ـ رآکتورهاى گرمایى؛ که سرعت کمى دارند و فرایند شکافت و تولید گرما در آنها به آرامى انجام مى شود. بیشتر این رآکتورها استفاده صلح آمیز دارند.
۲- رآکتورهاى سریع: هدف اصلى این رآکتورها تولید سوخت لازم براى سلاحهاى هسته اى است. پلوتونیوم و اورانیوم ۲۳۵ از محصولات این رآکتورهاست
راکتورهای هسته ای
مقدمه:
شکافت هسته ای اتم اورانیم 235 در واقع در اثر نفوذ یک نوترون حرارتی به درون هسته یک اتم سنگین است که باعث شکافت آن به دوپاره از هسته های جدید و سبکتر می گردد. در ضمن در عمل شکافت به طور متوسط 2-3 نوترون ایجاد شده و مقداری انرژی تابشی گاما آزاد می گردد. انرژی سینتیک محصولات شکافت و نوترون ها به مواد اطراف خود از طریق برخورد و جذب پرتو به تولید گرما منجر خواهد شد. انرژی آزاد شده از هر شکافت حدود 11-10*3.2 ژول است در حالیکه تولید انرژی از منابع متعارف سوخت فسیلی که حاصل تشکیل یک مولکول دی اکسید کربن هست حدود
19-10*6.7 می باشد.
نوکلوییدهای غیر قابل شکافت هم در طی فرآیندهای بالا با دریافت و یا برخورد با یک نوترون با ایزوتوپ هایی به تعداد نوترون بالاتر تبدیل خواهد شد. بدین ترتیب رادیونوکلوئید های جدیدی خواهیم داشت که درمیان آنها پاره های شکافت مواد شکافت پذیر جدیدی مثل اورانیم235، پلوتونیم 239 وجود داشته و پلوتونیم 241 نیز به طور مصنوعی می تواند زایش پیدا کند.
این فرآیندهای فیزیکی در راکتورهای هسته ای اتفاق می افتد. درون میله های سوخت فرآیندهای شکافت و زایش در اثر واکنش زنجیره ای صورت می گیرد و واکنش با تولید نوترون به طور دائم ادامه می یابد.
راکتورهای هسته برای اهداف فراوانی طراحی و ساخته می شوند که بعضی از آنها عبارتند از:
- راکتورهای تولید حرارت و برق
- راکتورهای کِشنده
- راکتورهای تحقیقاتی
- راکتورهای تولید پلوتونیم
- راکتورهای اختصاصی برای مقاصدی همچون ساخت زیردریایی، فضا پیما، آب شیرین کن و...
ساختار عمومی راکتورهای هسته ای:
بخش مرکزی راکتور هسته ای جدا از آزمایشگاه ها، بخش های جانبی و خدماتی آن از یک ساختمان ویژه ای تشکیل شده است که ویژگی آن نه فقط به دلیل جادادن وسایل خاص راکتور، بلکه به لحاظ استحکام، ویژگی مصالح ساختمانی، ایزوله یا منزوی بودن از محیط زیست، مقاومت در مقابل زلزله، خوردگی و دسترسی به سرویس های مخصوص کاملاً استثنایی است.
یک راکتور هسته ای جدا از سازه های ساختمانی به طور کلی از قسمت های زیر تشکیل شده است:
1 ـ مجموعه های سوخت
2 ـ کند کننده ها
3 ـ خنک کننده ها
4 ـ سیستم های ایمنی
5 ـ میله های کنترل
6 ـ حفاظ های مختلف
در اینجا به بحث مختصری درباره ی هرکدام از این قسمت ها پرداخته می شود:
1 ـ مجموعه های سوخت
سوخت یک راکتور هسته ای را ممکن است شامل آنچه که در قلب راکتور به عنوان سوخت وجود دارد در نظر گرفت. به عبارت واقعی تر سوخت راکتور در چندین مجموعه سوخت و هر مجموعه متشکل از چندین میله سوخت و هر میله شامل تعداد معینی از قرص ها یا حبه های مواد شکافت پذیر هسته ای مثل اورانیم و یا در بعضی موارد پلوتونیم می باشد. میله های سوخت در راکتور به صورت صفحه ای(Plate) و غنای اورانیم 235 تا 95 درصد می رسد. هرمیله ی سوخت از غلاف زیر کالوی و شامل قطعاتی از قرص های دی اکسید اورانیم است. زیر کالوی 2 تا 4 یک آلیاژ زیر ******یم با عیار کمی از قلع، آهن، کرم و نیکل است؛ میله های سوخت ممکن است به صورت انفرادی در جاهای مخصوص خود گذاشته شود و یا ممکن است به صورت مجموعه های سوخت درون قلب راکتور به طور منظم قرارگیرند.
سوخت راکتور مخصوصاً راکتورها مخصوصا راکتورهای قدرت به طور اصولی یا از عناصری شامل اتم های قابل شکافت تامین می شوند و یا از اتم های ایزوتروپ عناصری که قابلیت تبدیل به اتم های قابل شکافت را دارند بنابراین اتم های قابل شکافت عبارتند از:
اورانیم 235 ، پلوتونیم 239 و اورانیم 233
اتم های مستعد با قابلیت تبدیل به اتم های قابل شکافت عبارتند از: اورانیم 238 و توریم 232
سوخت راکتورها از نظر فرآیندهای استفاده در راکتورها بر اساس استراتژی کشور ممکن است به یکی از سه روش زیر عمل گردد:
• یکبار استفاده از اورانیم و ارسال سوخت مصرف شده به انبار موقت و سپس دفن همیشگی آن
• استفاده چندباره از اورانیم و برقراری سیکل اورانیم-پلوتونیم با اعمال عملیات باز فرآوری روی آن
• استفاده از سیکل اورانیم-توریم به این معنی که توریم 232 ابتدا تبدیل به اورانیم 233 می شود و سپس این اورانیم به عنوان سوخت در راکتورها مورد استفاه قرار می گیرد.
2 ـ کند کننده ها
کند کننده ماده ای است که برای کند کردن نوترون های سریع تا انرژی های حرارتی در راکتورهای هسته ای مورد استفاده قرار می گیرند. گاهی اوقات همین کندکننده ها عمل سرد کنندگی راکتور را هم انجام می دهد. موادی که می توانند به عنوان کننده مورد استفاده قرارگیرند عبارتند از: آب، آب سنگین، گرافیت و گاهی اوقات هم بریلیوم آب به دلیل داشتن هیدروژن که عنصری سبک است و نیز فراوانی و ارزانی آن مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی هرچه ماده کندکننده دارای قابلیت کندکنندگی بهتری برای نوترون ها باشد درجه کمتری از سوخت غنی شده مورد نیاز خواهد بود. آب سنگین بهتر از گرانیت و گرانیت بهتر از آب دارای خاصیت کندکنندگی است، ولی تولید آب سنگین نسبتاً گران است و گرانیت هم تاثیرات نامطلوبی در نتیجه در نتیجه پرتوگیری از خود بروز می دهد.
مشخصات یک کند کننده خوب:
• نوترون ها نباید با کندکننده واکنش نشان دهد، چون در اینصورت بازدهی تولید نوترون کاهش یافته و راکتور به سمت خاموشی می رود.
• نوترون ها باید در محیط کندکننده ها در فاصله های کوتاهی پس از چند برخود کند شوند زیرا در غیر اینصورت، نوترون توسط اورانیم 238 گیر افتاده و موجب تشدید ناخالصی های کند کننده می شود که این وضعیت اقتصادی نیست.
• گرچه کند کننده ها باید ارزان باشند ولی در عین حال خواص ساختاری آنها باید رضایت بخش هم باشد.
• کندکننده باید با سایر مواد ساختاری راکتور سازگار باشد و نباید خواص خورندگی، سایندگی و یا تحت تاثیر پرتوهای رادیواکتیو قرار گیرد.
• کندکننده طی فرآیند دائمی بمباران های نوترونی نباید تحت تاثیرات و تغییرات نامطلوب فیزیکی یا شیمیایی قرار گیرد.
• یک کند کننده خوب باید به طور مؤثر نوترون های سریع حاصل از شکافت را به نوترون های حرارتی تبدیل کند.
3 ـ خنک کننده ها:
خنک کننده برای انتقال حرارت از میله های سوخت به طور مستقیم مورد استفاده قرار می گیرد. این فقط در صورتی است که خنک کننده نقش کند کننده هم داشته باشد. در مواردی که ماده کند کننده دیگری مورد استفاده است در این صورت انتقال حرارت معمولا توسط خنک کننده مستقیماً از کندکننده و غیر مستقیم یا در بعضی موارد مستقیم از میله های سوخت انجام می پذیرد. اکثراً آب به عنوان سرد کننده مورد استفاده قرار می گیرد. به هر حال گاهی اوقات آب سنگین، فلزات مایع(سدیم و پتاسیم) یا حتی گازها(دی اکسیدکربن) هم ممکن است مورد استفاده واقع شوند. امروزه در اکثر راکتورهای تجاری آب به عنوان سردکننده مورد استفاده قرار می گیرد. در اینصورت آب علاوه بر نقش سرد کنندگی وظیفه کند کنندگی را نیز انجام می دهد.
خواص ایده آل برای یک خنک کننده:
• سطح مقطع جذب نوترونی کوچکی داشته باشد، در این صورت میزان تابش رادیواکتیویته در حین کارگردانی اپراتوری کاهش می یابد.
• فراوان و ارزان باشد.
• غیرخورنده یا خوردگی کمی داشته باشد، چون لوله ها و ساختارهای دیگر که با آن در تماس هستند باید سالم بمانند.
• ضریب انتقال حرارتی بالا داشته باشد. به این ترتیب حرارت به سهولت به سرد کننده انتقال یافته و جابجا خواهد شد.
• ویسکوزیته یا غلظت کم داشته باشد که سبب کاهش مصرف کمتر برق برای پمپ کردن آن می شود.
• دارای توانایی نگهداری درجه حرارت های بالا به صورت مایع، حتی اگر تحت فشار باشد.
خنک کننده هایی که در راکتورهای تحقیقاتی یا تجاری استفاده شده اند عبارتند از:
• آب سبک یا سنگین(اولی شامل دو اتم هیدروژن است و دومی شامل دو یا یک اتم دوتریم می باشد)
• فلز مایع (مثل سدیم، پتاسیم یا آلیاژی از ترکیب هر دو)
• مواد آلی مایع (مثل اتانول، پروپان، پنتان، هوا یا گاز دی اکسید کربن)
4 ـ سیستم های ایمنی در راکتور
وظایف دستگاه ها و سیستم های کنترل(I&C) در راکتورهای هسته ای شامل اندازه گیری، کنترل، تنظیم، چک کردن و حفاظت است. عملیات اجرایی راکتور بر اساس نیازهای فیزیکی، شیمیایی، فرآیندهای مهندسی و اپراتوری است که به عهده سیستم ها و دستگاه های آن گذاشته شده است. سیستم دستگاهی و کنترل ممکن است به دوبخش ایمنی و اپراتوری یا کارگردانی تقسیم شوند. حفاظت راکتور و محیط زیست به عهده سیستم های ایمنی گذاشته شده است. این سیستم¬ها غالبا در مواقع ضروری کارمی کنند و در دوران بهره برداری و خارج از وضعیت اضطراری اکثرا غیرفعال هستند. قابلیت عملکرد این دستگاه های نصب شده اضافی دائما بطور خود مونیتورینگ و تست های دوره ای بررسی می شوند. کنترل قدرت راکتور معمولا در بخشی از I&C ایمنی ملحوظ و منظور می گردد. کنترل و دستگاه های اوپراتوری شامل تمام سیستم هایی است که کارگردانی و یا عملکرد طبیعی و بدون خطر یک راکتور هسته ای را تضمین و مطمئن می سازد. به همین دلیل ممکن است آنرا به گروه های اجرایی وکارهای پیچیده ای که در خط فرآیند است تقسیم نمود.
5 ـ میله های کنترل
میله های کنترل برای تنظیم توزیع قدرت در راکتور در زمان اپراتوری مورد استفاده قرار می گیرند. مهمترین وظیفه میله های کنترل که بین میله های سوخت قرار می گیرند، برای خاموش کردن یا متوقف کردن فرآیند شکافت هسته ای در زمان هایی که لازم است، چنین عملی انجام شود. خاموش کردن راکتور می تواند از طریق کنترل اتوماتیک یا توسط اپراتور انجام پذیرد. میله های کنترل از موادی ساخته شده اند که خیلی سریع با جذب نوترون ها واکنش های هسته ای را متوقف می کنند. موادی که به این منظور استفاده می شوند عبارتند از کربور نقره، ایندیم، کادمیم و هافنیوم. میله های کنترل به داخل وخارج از میله های سوخت حرکت کرده و نرخ واکنش هسته ای را تنظیم می نمایند.
در راکتورهای هسته ای دونوع کنترل وجود دارد:
• کنترل آرام، برای جلوگیری از به وجود آمدن قدرت زیاد و برقراری قدرت متعادل راکتور. این کنترل بیشتر توسط محلول های برن و یا افزایش یا کاهش آن در کندکننده ها اعمال می گردد.
• کنترل سریع، برای کاهش سریع قدرت راکتور و یا خاموش کردن راکتور از مجموعه میله های کنترل که ممکن است به صورت دستی یا اتوماتیک باشند استفاده می شود. در مواقع اضطراری، میله های کنترل با شتاب به صورت اتوماتیک به داخل میله های سوخت سقوط می کنند و سبب خاموشی راکتور می گردند.
6 ـ حفاظت راکتور
وظیفه سیستم حفاظت از راکتور اطمینان از آشکارسازی تمام حوادث پیش بینی شده در طراحی و اعتماد از امکان انجام عملیات حفاظتی می باشد. این برنامه و تمهیدات باید اطمینان دهد راکتور همیشه بطور ایمن کار می کند. حوادث، بخش هایی از یک حادثه بزرگتر هستند که به کارگردانی راکتور دیکته می کند که به دلایل ایمنی کار راکتور باید قطع شود. بنابراین داده های آنالوگ سیستم ارزیاب، فرآیندهای ویژه منجر به حادثه احتمالی را شناسایی کرده و از طریق یک سیستم دیگر علائمی را تولید می کند که نشان می دهد حدود آن نارسایی ها و یا اشکالات از حد معینی فراتر رفته است. این علائم واقعی آغاز انحراف یا لغزش راکتور از حالت طبیعی است که ترجیحا تمام عملیات کارگردانی را تحت کنترل درمی آورد و متعاقبا فعال شدن تمام سیستم های مهندسی ایمنی را برای کنترل حادثه، باعث می گردد. در تمام موارد، شناسایی و آشکارسازی مبتنی بر فرآیندهای متفاوتی است که هر نوع ابهامی را در رابطه با سیستم آشکارسازی حادثه و قصورهای رایج در سیستم ارزیابی داده ها رفع می کند. وسایل و ابزار اضافی تکمیلی چنان، اطمینانی را فراهم می آورند که با حفاظت به موقع راکتور اثرات سوء حادثه های احتمالی کاهش یابد. وسایل اضافی مبتنی بر انجام وظیفه های انحصاری، به طور فیزیکی از نظر محل قرارگیری طوری از یکدیگر جداشده اند که در مقابل حوادث بیرونی می توانند سالم باقی بمانند. تابلوی وضعیت سیستم حفاظت راکتور را در تمام زمان های کار عادی راکتور و شرایط اضطراری به طور بسیار روشن و واضح به پرسنل کارگردانی اعلام می نماید. تست های دوره ای با دستگاه های مخصوص تست کردن انجام می شوند. قصورهای آشکار و نهان در کانال های مربوطه توسط خویش گزارشگر اعلام می شوند.
نوع دیگر حفاظت با نام حفاظت رادیولوژیکی و کنترل پرتوگیری وجود دارد که وظیفه آن عبارتست از کاهش پرتوگیری و آلودگی داخل راکتورها و محیط زیست در کمترین حد ممکن. سیستم های مختلف کنترل پرتوگیری، اندازه گیری و ثبت پرتوها را در تمام مناطق کنترل شده انجام می دهد. سیستم های مختلف کنترل پرتوگیری امکان بررسی میزان دز تابش محلی، منطقه ای، محیط زیست، پرتوگیری پرسنلی و همچنین میزان نشت پسمان های مایع، گاز و جامد را فراهم می کند. سیستم های کنترل پرتوگیری، دستگاه های نصب شده دائمی هستند که بخشی از مجموعه سیستم I&C محسوب می شوند. مونیتورهای ثابت بررسی نمونه های محلی را بطور دائم و یا متناوب انجام می دهند و مونیتورهای متحرک شامل دستگاه های اندازه گیری پرتو در محل های متفاوت نصب هستند.
نیروگاههای هسته ای حدود 17 درصد برق را تأمین می کنند برخی کشورها برای تولید نیروی الکتریکی خود، وابستگی بیشتری به انرژی هسته ای دارند. براساس آمار آژانس انرژی اتمی، 75 درصد برق کشور فرانسه در نیروگاههای هسته ای تولید می شود و در ایالات متحده، نیروگاههای هسته ای 15 درصد برق را تأمین می کنند. بیش از چهارصد نیروگاه هسته ای در سراسر دنیا وجود دارد که بیش از یکصد عدد آنها در ایالات متحده واقع شده است. یک نیروگاه هسته ای بسیار شبیه به یک نیروگاه سوخت فسیلی تولید کننده انرژی الکتریکی است و تنها تفاوتی که دارد، منبع گرمایی تولید بخار است. این وظیفه در نیروگاه هسته ای برعهده رآکتور هسته ای است.
رآکتور هسته ای
همه رآکتورهای هسته ای تجاری از طریق شکافت هسته ای گرما تولید می کنند. همانطور که می دانید، شکافت اورانیوم نوترون های زیادی آزاد می کند، بیشتر از آنکه لازم باشد. اگر شرایط واکنش مساعد باشد فرآیند به طور خود به خودی انجام می شود و یک زنجیره از شکافت های هسته ای به وجود می آید. نوترونهایی که از فرآیند شکافت آزاد می شوند، بسیار سریعند و هسته های دیگر نمی توانند آنها را به راحتی جذب کنند. از این رو در اکثر رآکتورها قسمتی به نام کند کننده نوترون وجود دراد که در آن از سرعت نوترونها کاسته می شود و در نتیجه نوترونها به راحتی جذب می شوند. چنین نوترونهایی آن قدر کند می شوند تا با هسته راکتور به تعادل گرمایی برسند. نام گذاری این نوترونها به نوترونهای گرمایی یا نوترونهای کند هم از همین رو است.
مقدار انرژی گرمایی که در یک رآکتور پارامتر بحرانی است و با کنترل آن می توان رآکتور را در حالت عادی نگاه داشت. این کار با تنظیم تعداد میله های کنترل درون رآکتور صورت می گیرد. میله کنترل از مواد جذب کننده نوترون ساخته شده است و با افزایش یا کاهش جذب نوترون، می توان گسترش واکنش زنجیره ای را کاهش یا افزایش داد. البته با استفاده از کند کننده های نوترون یا تغییر دادن نحوه قرار گیری میله های سوخت هم می توان انرژی خروجی رآکتور را کنترل کرد.
طراحی یک رآکتور
رآکتورهای هسته ای برای انجام واکنش های هسته ای در مقیاس وسیع طراحی می شوند. گرما، اتمهای جدید و تابش بسیار شدید نوترون، محصولات واکنش انجام شده در رآکتور هستند و بسته به استفاده ای که از رآکتور می شود، از یکی از محصولات استفاده می شود. در یک نیروگاه هسته ای تولید برق از انرژی گرمایی تولید شده برای چرخاندن توربین و درنهایت تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود. در برخی رآکتورهای نظامی و آزمایشی بیشتر از باریکه نوترون پر انرژی استفاده می شود تا مواد ساده را به عناصر کم یاب و جدیدی تبدیل کنند.
هدف از رآکتور هر چه باشد، برای به دست آوردن این محصولات لازم است یک واکنش هسته ای زنجیره ای به طور پیوسته ادامه یابد. برای ادامه یک واکنش زنجیره ای هم رآکتور باید در حالت بحرانی یا فوق بحرانی قرار داشته باشد. کند کننده و وسیله کنترل در فراهم آوردن چنین شرایطی نقش بسیار مهمی برعهده دارند.
رآکتوری که از کند کننده استفاده می کند، رآکتور گرمایی یا رآکتور کند نامیده می شود. این رآکتورها با توجه به نوع کند کننده ای که مورد استفاده قرار می گیرد طبقه بندی می شوند. آب معمولی ( آب سبک )، آب سنگین و گرافیت، مواد رایج کند کننده هستند. البته گرافیت مشکلات فراوانی را به وجود می آورد و بسیار خطرآفرین است، مانند حادثه انفجار چرنوبیل یا آتش سوزی وانیدسکیل.
رآکتورهایی که از کند کننده ها استفاده نمی کنند، رآکتورهای سریع خوانده می شوند. در این نوع رآکتورها فشار ذرات نوترون بسیار بالا است و از این رو می توان برخی واکنش های هسته ای را در آنها انجام داد که ترتیب دادن آنها در رآکتور کند بسیار مشکل است. شرایط خاصی که در رآکتورهای سریع وجود دارد، سبب می شود بتوان هسته اتم توریوم و برخی ایزوتوپ های دیگر را به سوخت هسته ای قابل استفاد تبدیل کرد. چنین رآکتوری می تواند سوختی بیش از حد نیاز خود را تولید کند و به همین دلیل به آن رآکتور سوخت ساز هم گفته می شود.
در همه رآکتورها، قلب رآکتور که دمای بسیار زیادی دارد باید خنک شود. در یک نیروگاه هسته ای، سیستم خنک ساز به نوعی طراحی می شود که از گرمای آزاد شده به بهترین شکل ممکن استفاده شود. در اغلب این سیستمها از آب استفاده می شود. اما آب نوعی کند کننده هم محسوب می شود و از این رو نمی تواند در رآکتورهای سریع مورد استفاده قرار گیرد. در رآکتورهای سریع از سدیم مذاب یا نمک های سدیم استفاده می شود و دمای عملیاتی خنک ساز بالاتر است. در رآکتورهایی که برای تبدیل مورد طراحی شده اند، به راحتی گرمای آزاد شده را در محیط آزاد می کنند.
در یک نیروگاه هسته ای، رآکتور کند منبع آب را گرم می کند و آن را به بخار تبدیل می کند. بخار آب توربین بخار را به حرکت در می آورد ، توربین نیز ژنراتور را می چرخاند و به این ترتیب انرژی تولید می شود. این آب و بخار آن در تماس مستقیم با راکتور هسته ای است و از این رو در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار می گیرند. برای پیشگیری از هر گونه خطر مرتبط با این آب رادیواکتیو، در برخی رآکتورها بخار تولید شده را به یک مبدل حرارتی ثانویه وارد می کنند و از آن به عنوان یک منبع گرمایی در چرخه دومی از آب و بخار استفاده می کنند. بدین ترتیب آب و بخار رادیواکتیو هیچ تماسی با توربین نخواهند داشت.
انواع رآکتورهای گرمایی
در در رآکتورهای گرمایی علاوه برکند کننده، سوخت هسته ای ( ایزوتوپ قابل شکافت القایی)، مخزن بخار و لوله های منتقل کننده آن، دیواره های حفاظتی و تجهیزات کنترل و مشاهده سیستم رآکتور نیز وجود دارند. البته بسته به این که این رآکتورها از کانالهای سوخت فشرده شده، مخزن بزرگ بخار یا خنک کننده گازی استفاده کنند، می توان آنها را به سردسته تقسیم کرد.
الف – کانالهای تحت فشار در رآکتورهای RBMK و CANDU استفاده می شوند و می توان آنها را در حال کارکردن رآکتور، سوخت رسانی کرد.
ب – مخزن بخار پرفشار داغ، رایج ترین نوع رآکتور است و در اغلب نیروگاههای هسته ای و رآکتورهای دریایی ( کشتی، ناوهواپیمابر یا زیردریایی ) از آن استفاده می شود. این مخزن می تواند به عنوان لایه حفاظتی نیز عمل کند.
ج – خنک سازی گازی: در این رآکتورها به جای آب، از یک سیال گازی شکل برای خنک کردن رآکتور استفاده می شود. این گاز در یک چرخه گرمایی با منبع حرارتی راکتور قرار می گیرد و معمولاً از هلیوم برای آن استفاده می شود، هر چند که نیتروژن و دی اکسید کربن نیز کاربرد دارند. در برخی رآکتورهای جدید، رآکتور به قدری گرما تولید می کند که گاز خنک کن می تواند مستقیما یک توربین گازی را بچرخاند، در حالی که در طراحی های قدیمی تر گاز خنک کن را به یک مبدل حرارتی می فرستادند تا در یک چرخه دیگر، آب را به بخار تبدیل کند و بخار داغ، یک توربین بخار را بگرداند.
بقیه اجزای نیروگاه هسته ای
غیر از رآکتور که منبع گرمایی است، تفاوت اندکی بین نیروگاه هسته ای و یک نیروگاه حرارتی تولید برق با سوخت فسیلی وجود دارد.
مخزن بخار تحت فشار معمولا درون یک ساختمان بتونی تعبیه می شود که این ساختمان به عنوان یک سد حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می کند. این ساختمان هم درون یک مخزن بزرگتر فولادی قرار می گیرد. هسته رآکتور و تجهیزات مرتبط با آن درون این مخزن فولادی قرار گرفته اند و کارکنان می توانند راکتور را تخلیه یا سوخت رسانی کنند. وظیفه این مخزن فولادی، جلوگیری از نشت هر گونه گاز یا مایع رادیواکتیو از درون سیال است.
در نهایت این مخزن فولادی هم به وسیله یک ساختمان بتونی خارجی محافظت می شود. این ساختمان به قدری محکم است که در برابر اصابت یک هواپیمای جت مسافربری ( مشابه حادثه یازده سپتامبر ) هم تخریب نمی شود. وجود این ساختمان حفاظتی دوم برای جلوگیری از انتشار مواد رادیواکتیو در اثر هرگونه نشت از حفاظ اول ضروری است. در حادثه انفجار چرنوبیل، فقط یک ساختمان حفاظتی وجود داشت و همان موجب شد موادراکتیو در سطح اروپا پخش شود.
رآکتورهای هسته ای طبیعی
در طبیعت هم می توان نشانه هایی از رآکتور هسته ای پیدا کرد، البته به شرطی که تمام عوامل مورد نیاز به طور طبیعی در کنار هم قرار گرفته باشند. تنها نمونه شناخته شده یک رآکتور هسته ای طبیعی دو میلیارد سال پیش در منطقه اوکلو در کشور گابون ( قاره آفریقا ) فعالیتش را آغاز کرده است. البته دیگر چنین رآکتورهایی روی زمین شکل نمی گیرند، زیرا واپاشی رادیواکتیو این مواد ( به خصوص U-235 ) در این زمان طولانی 5/4 میلیارد ساله ( سن زمین )، فراوانی U-235 را در منابع طبیعی این رآکتورها بسیار کاهش داده است، به طوری که مقدار آن به پایین تر از حد مورد نیاز آغاز یک واکنش زنجیره ای رسیده است.
این رآکتورهای طبیعی زمانی شکل گرفتند که معادن غنی از اورانیوم به تدریج از آب زیرزمینی یا سطحی پر شدند. این آب به صورت کند کننده عمل کرد و واکنش های زنجیره ای شدیدی به وقوع پیوست. با افزایش دما، آب کند کننده بخار می شد و رآکتور خاموش شد. پس از مدتی، این بخارها به مایع تبدیل می شدند و دوباره رآکتور به راه می افتاد. این سیستم خودکار و بسته، یک رآکتور را کنترل می کرد و برای صدها هزار سال، این رآکتور را فعال نگاه می داشت.
مطالعه و بررسی این رآکتورهای هسته ای طبیعی بسیار ارزشمند است، زیرا می تواند به تحلیل چگونگی حرکت مواد رادیواکتیو در پوسته زمین کمک کند. اگر زمین شناسان بتوانند را از این حرکت ها را شناسایی کنند، می توانند راه حل های جدیدی برای دفن زباله های هسته ای پیدا کنند تا روزی خدای ناکرده، این ضایعات خطرناک به منابع آب سطح زمین نشت نکنند و فاجعه ای بشری به بار نیاورند.
انواع رآکتورهای گرمایی
الف – کند سازی با آب سبک:
a- رآکتور آب تحت فشار Pressurized Water Reactor(PWR)
b- رآکتور آب جوشان Boiling Water Reactor(BWR)
c- رآکتور D2G
ب- کند سازی با گرافیت:
a- ماگنوس Magnox
b- رآکتور پیشرفته با خنک کنندی گازی Advanced Gas-Coaled Reactor (AGR)
c- RBMK
d- PBMR
ج – کند کنندگی با آب سنگین:
a – SGHWR
b – CANDU
رآکتور آب تحت فشار، PWR
رآکتور PWR یکی از رایج ترین راکتورهای هسته ای است که از آب معمولی هم به عنوان کند ساز نوترونها و هم به عنوان خنک ساز استفاده می کند. در یک PWR، مدار خنک اولیه از آب تحت فشار استفاده می کند. آب تحت فشار، در دمایی بالاتر از آب معمولی به جوش می آید، از این دوچرخه خنک ساز اولیه را به گونه ای طراحی می کنند که آب با وجود آنکه دمایی بسیار بالا دارد، جوش نیاید و به بخار تبدیل نشود. این آب داغ و تحت فشار در یک مبدل حرارتی، گرما را به چرخه دوم منتقل میکند که یک نوع چرخه بخار است و از آب معمولی استفاده می کند. دراین چرخه آب جوش می آید و بخار داغ تشکیل می شود، بخار داغ یک توربین بخار را می چرخاند، توربین هم یک ژنراتور و در نهایت ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می کند.
PWR به دلیل دارابودن چرخه ثانویه با BWR تفاوت دارد. از گرمای تولیدی در PWR به عنوان سیستم گرم کننده درنواحی قطبی نیز استفاده شده است. این نوع رآکتور، رایج ترین نوع رآکتورهای هسته ای است و در حال حاضر، بیش از 230 عدد از آنها در نیروگاههای هسته ای تولید برق و صدها رآکتور دیگر برای تأمین انرژی تجهیزات دریایی مورد استفاده قرار می گیرند.
خنک کننده
همان طور که می دانید، برخورد نوترونها با سوخت هسته ای درون میله های سوخت، موجب شکافت هسته اتمها می شود و این فرآیند هم به نوبه خود، گرما و نوترونهای بیشتری آزاد می کند. اگر این حرارت آزاد شده منتقل نشود، ممکن است میله های سوخت ذوب شوند و ساختار کنترلی رآکتور از بین برود ( و البته خطرهای مرگ آوری که به دنبال آن روی می دهند. ) در PWR، میله های سوخت به صورت یک دسته در ساختاری، ترسیمی قرار گرفته اند و آب از کف رآکتور به بالا جریان پیدا می کند. آب از میان این میله های سوخت عبور می کند و به شدت گرم می شود، به طوری که به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. درمبدل حرارتی، این آب داغ موجب داغ شدن آب در چرخه دوم می شود و بخاری با دمای 270 درجه سانتی گراد تولید می کند تا توربین را بچرخاند.
کند کننده
نوترونهای حاصل از یک شکافت هسته ای بیش از آن حدی گرمند که بتوانند یک واکنش شکافت هسته ای را آغاز کنند. انرژی آنها را باید کاهش داد تا با محیط اطراف خود به تعادل گرمایی برسند. محیط اطراف نوترونها ( قلب رآکتور ) دمایی در حدود 450 درجه سانتی گراد دارد.
در یک PWR، نوترونها در پی برخورد با مولکولهای آب خنک ساز، انرژی جنبشی خود را از دست می دهند؛ به طوری که پس از 8 تا 10 برخورد ( البته به طور متوسط ) با محیط هم دما می شوند. در این حالت، احتمال جذب نوترونها از سوی هسته U-235 بسیار زیاد است ودر صورت جذب، بالافاصله هسته U-236 جدید دچار شکافت می شود.
مکانیسم حساسی که هر رآکتور هسته ای را کنترل می کند، سرعت آزاد سازی نوترونها در طول یک فرآیند شکافت است به طور متوسط از هر شکافت، دونوترون و مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نوترونهای آزاد شده اگر با هسته U-235 دیگری برخورد کنند، شکافت دیگری را سبب می شوند و در نهایت یک واکنش زنجیره ای روی می دهد. اگر تمام این نوترونها در یک لحظه آزاد شوند، تعدادشان به قدری زیاد می شود که باعث ذوب شدن راکتور خواهد شد. ( تعداد ذرات پر انرژی، دمای یک سیستم را تعیین می کند. معادله بوتنرمن، این ارتباط را توصیف می کند. ) خوشبختانه برخی از این نوترونها پس از یک بازه زمانی نه چندان کوتاه ( حدود یک دقیقه ) تولید می شوند و سبب می شوند دیگر عوامل کنترل کننده از این تاخیر زمانی استفاده کرده، اثر خود را داشته باشند.
یکی از مزیت های استفاه از آب در PWR، این است که اثر کند سازی آب با افزایش دما کاهش می یابد. در حالت عادی، آب در فشار 150 برابر فشار یک اتمسفر قرار دارد ( حدود 15 مگا پاسکال ) و در قلب رآکتور به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. درست است که آب با فشار پانزده مگا پاکسال در این دما جوش نمی آید، ولی به شدت از خاصیت کند کنندگی اش کاسته می شود، بنابراین آهنگ واکنش شکافت هسته ای کاهش می یابد، حرارت کمتری تولید می شود و دما پایین می آید. دما که کاهش یابد، توان رآکتور افزایش می یابد و دما که افزایش یابد توان راکتور کاهش می یابد؛ پس خود سیستم PWR دارای یک سیستم خود تعادلی در رآکتور است و تضمین می کند توان رآکتور در کمترین میزان مورد نیاز برای تأمین گرمای سیستم بخار ثانویه است.
در اغلب رآکتورهای PWR، توان رآکتور را در دوره فعالیت معمولی با تغییرات غلظت بورون ( در شکل اسید بوریک ) در چرخه خنک کننده اولیه کنترل اولیه کنترل می کنند سرعت جریان خنک کننده اول در رآکتورهای PWR معمولی ثابت است. بورون یک جذب کننده قوی نوترون است و با افزایش یا کاهش غلظت آن، می توان شدت فعالیت راکتور را کاهش یا افزایش داد. برای این کار، یک سیستم کنترلی پیچیده شامل پمپ های فشار بالا که آب را در فشار 15 مگا پاسکال از چرخه خارج می کند، تجهیزات تغییر غلظت اسید بوریک و تزریق مجدد آب به چرخه خنک ساز مورد نیاز است.
یکی از اشکالات راکتورهای شکافت، این است که حتی پس از توقف واکنش شکافت، هنوز هم واپاشی های رادیواکتیوی انجام می شود و حرارت زیادی آزاد می شود که می تواند راکتور را ذوب کند. البته سیستم های حفاظتی و پشتیبانی متعددی برای جلوگیری از این واقعه وجود دارند، با این حال ممکن است در اثر پیچیدگی های این سیستم، برهمکنش های پیش بینی نشده یا خطاهای عملیاتی مرگ آفرینی در شرایط اضطراری روی دهند. در نهایت، هر رآکتور با یک حفاظ ساختمانی بتونی احاطه شده است که آخرین سد در برابر تشعشعات رادیواکتیو است.
رآکتور آب جوشان، BWR
در رآکتور آب جوشان، از آب سبک استفاده می شود. آب سبک، آبی است که در آن فقط هیدروژن معمولی وجود دارد. ) BWR اختلاف زیادی با رآکتور آب تحت فشار ندارد، غیر از اینکه در BWR فقط یک چرخه خنک کننده وجود دارد و آب مستقیما در قلب راکتور به جوش می آید. فشار آب در BWR کمتر از PWR است، به طوری که در بیشترین مقدار به 75 برابر فشار جو می رسد ( 5/7 مگا پاسکال ) و بدین ترتیب آب در دمای 285 درجه سانتی گراد به جوش می آید.
رآکتور BWR به شکلی طراحی شده که بین 12 تا 15 درصد آب درون قلب رآکتور به شکل بخار در قسمت بالای آن قرار می گیرد. بدین ترتیب عملکرد بخش بالایی و پایینی هسته رآکتور با هم تفاوت دارند. در بخش بالایی قلب رآکتور، کند سازی کمتری صورت می گیرد و در نتیجه بخش بالایی کمتر است.
در حالت کلی دو مکانیسم برای کنترل BWR وجود دارد: استفاده از میله های کنترل و تغییر جریان آب درون راکتور.
الف – بالا بردن یا پایین آوردن میله های کنترل، روش معمولی کنترل توان رآکتور در حالت راه اندازی رآکتور تا رسیدن به 70 درصد حداکثر توان است. میله های کنترل حاوی مواد جذب کننده نوترون هستند؛ در نتیجه پایین آوردن آنها موجب افزایش جذب نوترون در میله ها، کاهش جذب نوترون در سوخت و درنهایت کاهش آهنگ شکافت هسته ای و پایین آمدن توان رآکتور می شود. بالا بردن میله های سوخت دقیقاً نتیجه معکوس می دهد.
ب – تغییرات جریان آب درون رآکتور، زمانی برای کنترل رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد که راکتور بین 70 تا صد درصد توان خود کار می کند. اگر جریان آب درون رآکتور افزایش یابد، حباب های بخار در حال جوش سریع تر از قلب راکتور خارج می شوند و آب درون قلب رآکتور بیشتر می شود. افزایش مقدار آب به معنی افزایش کندسازی نوترون و جذب بیشتر نوترونها از سوی سوخت است و این یعنی افزایش توان راکتور. با کاهش جریان آب درون رآکتور، حباب ها بیشتر در رآکتور باقی می مانند، سطح آب کاهش می یابد و به دنبال آن کندسازی نوترونها و جذب نوترون هم کاهش می یابد و در نهایت توان رآکتور کاهش می یابد.
بخار تولید شده در قلب رآکتور از شیرهای جدا کننده بخار و صفحات خشک کن ( برای جذب هر گونه قطرات آب داغ ) عبور می کند و مستقیماً به سمت توربین های بخار که بخشی از مدار رآکتور محسوب می شوند، می رود. آب اطراف رآکتور همواره در معرض تابش و آلودگی رادیواکتیو است و از آنجا که توربین هم در تماس مستقیم با این آب است، باید پوشش حفاظتی داشته باشد. اغلب آلودگی های درون آب عمر کوتاهی دارند ( مانند N16 که بخش اعظم آلودگی های آب را تشکیل می دهد و نیمه عمرش تنها 7 ثانیه است )، بنابراین مدت کوتاهی پس از خاموش شدن رآکتور می توان به قسمت توربین وارد شد.
در رآکتور BWR، افزایش نسبت بخار آب به آب مایع درون رآکتور موجب کاهش گرمای خروجی می شود. با این حال، یک افزایش ناگهانی در فشار بخار، سبب بروز یک کاهش ناگهانی در نسبت بخار به آب مایع درون رآکتور می شود که خود، سبب افزایش توان خروجی می شود. این شرایط و دیگر حالت های خطرساز، موجب شده است از سیستم کنترلی اسید بوریک ( بورون ) نیز استفاده شود، بدین شکل که در سیستم پشتیبان خاموش کننده اضطراری، محلول اسید بوریک با غلظت بالا به چرخه خنک کننده تزریق می شود. خوبی این سیستم این است که اسید اوریک، یک خورنده قوی است و معمولا در PWR سبب می شود تلفات ناشی از خوردگی قابل توجه باشد. در بدترین شرایط اضطراری که تمام سیستم های امنیتی از کار افتاد، هر رآکتور به وسیله یک ساختمان حفاظتی از محیط اطراف جدا شده است. در یک رآکتور BWR جدی، حدود 800 دسته واحد سوخت قرار می گیرد و در هر دسته بین 74 تا 100 میله سوخت قرار می گیرد. این چنین حدود 140 تن اورانیوم در قلب رآکتور ذخیره می شود.
رآکتور D2G
رآکتور هسته ای D2G را می توان در تمام ناوهای دریایی ایالات متحده می توان پیدا کرد. D2G مخفف عبارت زیراست:
رآکتور ناو جنگی D=Destroyer-sized reactor
نس دوم 2=Second Geneation
ساخت جنرال الکتریک G= General – Electric built
بدین ترتیب، D2G را می توان مخفف این عبارت دانست: رآکتور هسته ای نسل دوم ویژه ناوهای جنگی ساخت جنرال الکتریک. این رآکتور برای تولید حداکثر 150 مگا وات انرژی الکتریکی و عمر مفید 15 سال مصرف معمولی طراحی شده است.
در این رآکتور، برای مخزن بخار دو رآکتور وجود دارد و طوری طراحی شده که بتوان هر دو اتاق توربین را با یک رآکتور به راه انداخت. اگر هر دو رآکتور فعال باشند، ناو به سرعت 32 گره می رسد. اگر یک رآکتور فعال باشد و توربین ها متصل به هم باشند، سرعت ناو به 25 تا 27 گره خواهد رسید و اگر فقط یک رآکتور فعال باشد ولی توربین ها جدا باشند، سرعت فقط 15 گره خواهد بود
راکتورهای اتمی
تصویری از یک راکتور
اولین انرژی کنترل شده ناشی از شکافت هسته در دسامبر 1942 بدست آمد. با رهبری فرمی ساخت و راه اندازی یک پیل از آجرهای گرافیتی ، اورانیوم و سوخت اکسید اورانیوم با موفقیت به نتیجه رسید. این پیل هستهای ، در زیر میدان فوتبال دانشگاه شیکاگو ساخته شد و اولین راکتور هستهای فعال بود.
تعریف راکتور هسته ای:
راکتورهای هستهای دستگاههایی هستند که در آنها شکافت هستهای کنترل شده رخ میدهد. راکتورها برای تولید انرژی الکتریکی و نیز تولید نوترونها بکار میروند. اندازه و طرح راکتور بر حسب کار آن متغیر است. فرآیند شکافت که یک نوترون بوسیله یک هسته سنگین (با جرم زیاد) جذب شده و بدنبال آن به دو هسته کوچکتر همراه با آزاد سازی انرژی و چند نوترون دیگر شکافته میشود.
راکتورها در اصل سیستمهایی هستند که واکنش های هسته ای مثل شکافت هستهای در آنها صورت می گیرد. و انرژی تولیدی در آنها تحت کنترل در می آید. به عنوان مثال خورشید یک راکتور هسته ای طبیعی است که در آن عناصر سبک هسته ای به هم جوش می خورند (همجوشی هسته ای) و تولید انرژی می کنند.
وسیله ای که در آن واکنش شکافت زنجیری کنترل شده انجام می شود راکتور هسته ای نام دارد. اورانیوم یا پلتونیوم ( عنصر پرتوزای مصنوعی با عدد اتمی 94 ( Z=به عنوان ماده شکافت پذیر «سوخت هسته ای ) به کار می رود. از راکتور ها جهت تولید انرژی ، برای به دست آوردن ایزوتوپ های پرتوزا (از جمله عناصر فوق اورانیوم ، یعنی عناصری و 92 Z =) و چشمه های باریکه های قوی نوترون استفاده می کنند.
پاره های شکافت در اورانیوم در فاصله کوتاهی (کمتر ازμm 5) کند می شوند. در نتیجه ، تقریبا تمامی انرژی آزاد شده در راکتور به صورت گرما در توده اورانیوم ظاهر می شود. از این گرما مثلا می توان برای گرم کردن و تبخیر مایع جاری از اورانیوم که بعدا به کمک توربین بخار یا بعضی از ماشین های گرمایی دیگر به صورت انرژی الکتریکی یا مکانیکی درمی آید استفاده کرد.
اولین نیروگاه هسته ای بر این اساس در سال 1945 در روسیه ساخته شد. ساختمان این راکتور بیانگر این است که بخش اصلی این راکتور عناصر سوختش است که شامل اورانیوم می باشد. عناصر "سوخت" به صورت دو دیوار نازک از لوله های فولادی ضد زنگ ساخته شده اند که یکی درون دیگری قرار دارد.
اورانیوم را بدون درز در فضای میان لوله محکم می کنند، در حالی که از کاواک داخلی به عنوان کانال برای عبور آب استفاده می شود که گرمای آزاد شده از اورانیوم را در ضمن کار راکتور به خارج می برد. 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 می شوند.
برای تسهیل گسترش واکنش زنجیری ، عناصر "سوخت" را از اورانیومی که با ایزوتوب سریعا شکافت پذیر اورانیوم 235 غنی شده اند، درست می کنند «اورانیوم غنی شده که در راکتور مصرف می کنند. دارای 5 درصد 235Uدر 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 نوترون ها که مقادیر زیاد آن نیز زیانبار است، راکتور را در محفظه ای با دیوار های ضخیم که از سیمان و مواد دیگر ساخته شده اند قرار می دهند.
امتیاز بزرگ راکتور هسته ای به عنوان چشمه تولید انرژی هزینه کم سوخت آن است. مقدار گرمایی که در ضمن شکافت یک گرم U 235 آزاد می شود برابر با مقدار گرمایی است که از سوختن چند تن ذغال سنگ به دست می آید. این امر امکان می دهد که راکتورها را در نواحی دور از ذخایر ذغال سنگ و نفت و حتی دور از راه های حمل و نقل ( با کشتی، زیردریایی و هواپیما ) برپا سازند.
در روسیه ، چندین نیروگاه اتمی در مقیاس بزرگ در حال کارند. چندین یخ شکن مجهز به موتور های اتمی و زیر دریایی های اتمی نیز ساخته شده است. در آینده نقش مهندسی انرژی هسته ای مهم تر از این خواهد شد.
بر طبق محاسبات انجام شده، 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 انرزی ذخیره شده در سوخت های آلی است. مسئله منابع انرژی پس از مهار شدن واکنش های گداخت به کلی حل خواهد شد.
درنتیجه بمباران اورانیوم با نوترون ، ایزوتوپ U 238 به U 239 تبدیل می شود. این ایزوتوپ ناپایدار است و در نتیجه واپاشی ««ذره بتا به ایزوتوپ نپتونیوم 93 ( Np 239 ) تبدیل می شود. این ایزوتوپ به نوبه خود ، با تحمل واپاشی بتا ، پس از زمان کوتاهی ( نیم عمر آن 2.35 روز است ) به ایزوتوپ پلتونیوم 94 ، یعنی Pu 239 تبدیل می شود. پلتونیوم 239 نیز ناپایدار است ، ولی به کندی وا می پاشد ( نیم عمر آن 24000 سال است). به این دلیل ممکن است به مقدار انبوهی انبار شود.
پلتونیوم 239 مانند اورانیوم 235 ، ( سوخت هسته ای )خوبی است که برای راکتورهای هسته ای و بمب های اتمی مناسب است. پلوتونیوم از راکتورهای هسته ای مبتنی بر اورانیوم طبیعی و کند کننده به دست می آید. در چنین راکتورهایی بیشتر نوترون ها را 238U جذب می کند که نتیجه آن تشکیل پلتونیوم است.
پلتونیوم انبار شده در اورانیوم را می توان با روش های شیمیایی جدا کرد. سوخت هسته ای مصنوعی دیگر ایزوتوپ 233U با نیم عمر 162000 است که در اورانیوم طبیعی وجود ندارد. 233U نیز مانند پلتونیوم ، در نتیجه بمباران توریم با نوترون تشکیل می شود. به این طریق مواد با شکافت پذیری کم) 238U و توریم ) می توانند به سوخت هسته ای با ارزش تبدیل شوند. این امکان پذیری بسیار اساسی است زیرا در پوسته زمین 238U و توریم خیلی بیشتر از 236U است.
نپتونیم و پلتونیوم معرف عناصر فوق اورانیوم هستند و در جدول تناوبی بعد از اورانیوم می آیند.
رشته عناصر فوق اورانیوم بعد از پلتونیوم تا عنصری به عدد اتمی 107 ادامه دارد. عناصر فوق اورانیوم در طبیعت کشف نشده اند. زیرا همه آنها پرتوزا بوده در مقایسه با سن زمین شناسی زمین نیم عمر کوتاهی دارند.
در راکتور در حال کار ،جریان شدید نوترون ها در نتیجه شکافت مشاهده می شود. از بمباران مواد با نوترون ها می توان ایزوتوب های پرتوزای مصنوعی گوناگون در راکتور به دست آورد. چشمه پرتوزای دیگر در راکتور پاره های شکافت اورانیوم هستند که اغلب شان ناپایدارند.
عناصر پرتوزای مصنوعی کاربرد گسترده ای در علم و صنعت پیدا کرده اند. از موادی که اشعه گاما گسیل می کنند به جای رادیم خیلی گران ، برای امتحان اجسام فلزی کلفت با نور عبوری ، برای مداوای سرطان و جز اینها استفاده می شود.
از خاصیت کشنده بودن مقادیر زیاد تابش گاما در موجودات ذره بینی برای نگهداری مواد غذایی استفاده می شود. اکنون از تابش پرتوزا در صنایع شیمیایی استفاده می شود. زیرا انجام بسیاری از واکنش های شیمیایی مهم را آسان می کند.
انواع سوختهای راکتور اتمی
اورانیوم
متداول ترین ماده سوخت برای راکتورهای هستهای اورانیوم است، که میتواند به صورت خالص ، یعنی اورانیوم فلزی و یا به صورت ترکیب مثل اکسید اورانیوم و یا کربور اورانیوم بکار برود. اورانیوم ، فلز نسبتا نرم و قابل کششی است که در دمای بالا به آسانی در هوا و آب اکسید میشود. نقطه ذوب آن 1133 درجه سانتیگراد است.
پلوتونیوم
چون فلز پلوتونیوم تا رسیدن به نقطه ذوب 640 درجه سانتیگراد دارای تعداد زیادی فاز بلوری است، سوخت مناسبی برای راکتور نمیباشد. به عنوان سوخت راکتور ، پلوتونیوم را به صورت ، PUO2 بکار میبرند. نقطه ذوب این ترکیب 2400 درجه سانتیگراد است.
توریوم
به جز در چند راکتور با خنک کننده گازی دما - بالا ، توریوم تاکنون به عنوان سوخت راکتور کاربرد زیادی نداشته است. نقطه ذوب فلزات توریوم خالص حدود 1700 درجه سانتیگراد است. به علت پایداری بهتر ، این عنصر برتر از اورانیوم است. اما ما به صورت خالص به عنوان سوخت بکار نمیرود. بلکه ان را به صورت دی اکسید توریوم ThO2 کربوتریوم ThC2 بکار میبرند.
کند کنندهها
ویژگیهای لازم برای کند کنندههای راکتورهای حرارتی ، یعنی عدد جرمی پایین ، سطح مقطع جذب نوترون خیلی پایین ، سطح مقطع پراکندگی بالا و گزینش را به چند ماده محدود میکنند. هیدروژن و دوتریوم ، کربن و برلیوم تنها عناصری هستند که برای کند کنندگی مناسباند. هیدروژن و دوتریم ، به علت گاز بودن ، به اندازه کافی چگال نیستند و باید به صورت ترکیب بکار روند. بنابراین انتخاب کند کننده برای راکتورهای حرارتی به سه ماده زیر محدود میشود.
آب :
آب یک انتخاب بدیهی برای کند کننده راکتورهای حرارتی است و میتواند به عنوان خنک کننده هم بکار رود. آب دارای سطح مقطع جذب نسبتا بالایی است. کند کننده آب برای بحرانی شدن نیاز به اورانیوم غنی شده دارند.
آب سنگین :
بسیاری از خواص فیزیکی و ترمودینامیکی آب سنگین شبیه آب معمولی است. فرق اساسی آب سنگین با آب معمولی در این است که دوتریم سطح مقطع جذب خیلی کمتری نسبت به هیدروژن دارد.
گرافیت :
ویژگیهای هستهای این ماده ، مثل قدرت کند کنندگی و سطح مقطع جذب به خوبی ویژگیهای آب سنگین نیست. اما نوع خالص آن را میتوان تهیه کرد. خواص ساختاری و گرمایی آن خوب است اما در دماهای بالا و هوا ترکیب میشود. گرافیت دارای رسانندگی گرمایی بالایی است.
خنک کننده ها
ویژگیهای خنک کنندهها
خواص ترمودینامیکی خوب ، یعنی رسانندگی گرمایی ، گرمای ویژه بالا و چسبندگی پایین.
عدم برهمکنش شیمیایی با قسمتهای دیگر راکتور.
سطح مقطع جذب نوترونی خیلی پایین.
پرتوزا نشدن در اثر واکنشهای گاما - نوترون که ممکن است هنگام عبور خنک کننده از قلب راکتور رخ بدهد.
مواد مناسب خنک کننده
هلیوم
هلیوم گازی است بی اثر ، دارای خواص ترمودینامیکی خوب و خطر تابش هم ایجاد نمیکند. بنابراین ظاهرا میتوان آن را به عنوان خنک کننده ایده آل راکتورهای گازی تلقی کرد. اما متاسفانه به سادگی مقدار زیاد آن قابل دسترسی نیست. در حال حاضر کاربرد این گاز به عنوان خنک کننده راکتور محدود به چند راکتور دما – بالای گازی در آمریکا و آلمان است.
فلزات مایع
فلزات مایع ، به دلیل خواص ترمودینامیکی خوبشان ، به خصوص رسانندگی گرمایی بالای آنها ، خنک کنندههای با لقوه خیلی خوبی برای راکتورها هستند. سدیم ، لیتیم ، جیوه و آلیاژهای سدیم – پتاسیم همه مناسباند. ولی از میان آنها سدیم به مقدار قابل ملاحظهای ، منحصرا در راکتورهای سریع زاینده مورد استفاده قرار گرفته است.
حفاظهای راکتور
راکتورهای هسته ای
ویژگیهای مواد محافظ
سطح مقطع جذب نوترون خیلی پایین است.
رسانندگی گرمایی بالا دارند.
استحکام خوب در دماهای بالا برای مقاومت در مقابل تنش حرارتی
تغییر شکل سوخت و فشار ناشی از انباشت پارههای شکافت در داخل حفاظ
مواد کنترل
موادی که برای راکتور مورد استفاده قرار میگیرند باید دارای سطح مقطع جذب بالایی باشند.
بور
بور متداول ترین ماده کنترل است. از بور به تنهایی نمیتوان استفاده کرد. اما میتوان آن را با فولاد در آمیخت یا به صورت کربور محبوس در کپسولهای فولادی مورد استفاده قرار داد.
ایندیم و کادمیوم
ایندیوم و کادمیوم هر دو سطح مقطع جذب بالایی دارند. اما نقطه ذوب آنها پایین تر از آن است که بتوان از آنها در راکتورهای قدرت استفاده کرد.
هافنیم
هافنیوم دارای استحکام مکانیکی کافی و مقاومت خوبی در برابر خوردگی است. لذا ماده کنترل خوبی است.
اگادولینیم
گادولینیم در بعضی راکتورهای گازی پیشرفته به عنوان سم قابل سوختن بکار میرود.
کاربردهای راکتورهای هستهای
راکتورها انواع مختلف دارند برخی از آنها در تحقیقات ، بعضی از آنها برای تولید رادیو ایزتوپهای پر انرژی برخی برای راندن کشتیها و برخی برای تولید برق بکار می روند.
دوگروه اصلی راکتورهای هسته ای بر اساس تقسیم بندی کاربرد آنها . راکتورهای قدرت و راکتورهای تحقیقاتی هستند. راکتورهای قدرت مولد برق بوده و راکتورهای تحقیقاتی برای تحقیقات هستهای پایه ، مطالعات کاربردی تجزیهای و تولید ایزوتوپها مورد استفاده قرار می گیرند.
منبع:www.ngdir.ir
http://www.rasekhoon.net/article/Show-27585.aspx
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
اقتصاد انرژی هسته ای
انرژی در جهان امروز یک عامل راهبردی است و اغلب کشورهای جهان به خصوص آنها که به دنبال اعمال اراده و قدرت خود بر دیگر کشورها می باشند از همین دریچه به مقوله انرژی می نگرند. همان طوری که این نگاه را می توانیم از زمان های گذشته یعنی دوران استعمار کهنه تا به امروز دنبال کنیم.
انرژی هسته ای
در این میان کشور ما ایران، علاوه بر اینکه دارای ذخایر ویژه و عمده ای از منابع انرژی بخصوص نفت و گاز می باشد، در منطقه ای از جهان واقع است که یکی از اصلی ترین منابع انرژی در سطح جهان به شمار می رود. بنابراین با توجه به اینکه مقوله انرژی برای کشورهای سلطه طلب، نقش موتور محرکه اقتصاد و تولید ملی و تعیین کننده جایگاه آنها در نظام سرمایه داری جهان را دارد و همچنین تضمین کننده منافع و امنیت ملی آنها است، برای کشور ما نیز چگونگی سامان دهی به سیاستهای بخش انرژی، نقش کلیدی در فرآیند تحولات سیاسی، اجتماعی و اقتصادی را داراست و لذا ضروری است که برای انرژی و بخصوص نفت و گاز و به دنبال اینها انرژی هسته ای، برنامه و استراتژی اندیشیده و متناسب با شرایط واقعی موجود داخلی و جهانی داشته باشیم.
نگرش استراتژیک دارای دو مشخصه میان رشته ای یا فرابخشی بودن (جامع بودن) و طولانی مدت بودن است، که در سایر نگرش ها اعم از نگرش اقتصادی و فنی صرف کمتر به آنها توجه می شود. در این نگرش منافع و مضرات بخش انرژی تنها در محدوده بخش مذکور مورد لحاظ قرار نمی گیرد بلکه در کل چارچوب نظام و با توجه به رعایت و حفظ امنیت ملی لحاظ می شود و منافع نظام اجتماعی را حداکثر و مضرات آن را به حداقل می رساند.
البته باید توجه داشت که این نگرش لزوماً با نگرش های اقتصادی و فنی در تناقض نیست اما ممکن است سیاستهایی را بطلبد که از منظر اقتصادی صرف، غیراقتصادی انگاشته شود. در نگاه استراتژیک، بهینگی بلند مدت در سطح همه اجزاء نظام اجتماعی مورد توجه است، برعکس نگاه اقتصادی صرف که منافع کوتاه مدت و یک بعدی را در نظر می گیرد. این برنامه استراتژیک، باید از سویی با توجه به توانایی های واقعی همان بخش مورد نظر و از سوی دیگر در چارچوب استراتژیهای کلان کشور سامان پذیرد: یعنی در تعامل با سایر حوزه ها طراحی شود.
با توجه به مقدمه فوق باید اذعان داشت که دغدغه اصلی جهان عادت کرده به مصرف انرژی، در دو دهه آینده، تولید انرژی و ساخت نیروگاه اتمی به عنوان تنها راه خروج از بحران انرژی در دهه های آینده است. در این بین از آن جا که ساخت یک نیروگاه اتمی اغلب علوم و فنون را به کار می گیرد، این کاربری به مفهوم توسعه و پیشرفت در همه علوم و فنون است. از طرفی هم می توان ادعا کرد که نیروگاه برق اتمی، اقتصادی ترین نیروگاهی است که امروز در دنیا احداث می شود که دلایل آن در ادامه بحث خواهد آمد.
دلایل دیگری هم برای استفاده از نیروگاه اتمی برای تولید برق وجود دارد که از مهم ترین آنها می توان به پاکیزه بودن این روش، عدم تولید گاز گلخانه ای و دیگر آلاینده های زیست محیطی اشاره کرد. سوخت های فسیلی مانند ذغال سنگ، مقدار قابل توجهی از انواع آلاینده ها همانند ترکیبات کربن و گوگرد را وارد محیط زیست می سازند که برای سلامت انسان زیانبار است. از سوی دیگر با توجه به افزایش مصرف برق و پایان پذیر بودن منابع سوخت فسیلی به نظر می رسد استفاده از انرژی هسته ای بهترین گزینه موجود باشد.
انرژی هسته ای و تولید برق
شاید هنوز افرادی هستند که ادعا می کنند با توجه به ذخایر نفت و گاز ایران، آیا ایران نیازی به انرژی هسته ای دارد یا خیر؟ پاسخ صحیح به این سؤال مستلزم مطالعه دقیق علمی است. این مطالعه به کمک یک سری نرم افزارهای خاص، هم در سازمان انرژی اتمی ایران و هم در دانشگاه صنعتی شریف انجام گرفته و این گونه نیست که براساس برداشت های عمومی و محدود گفته شود، مثلاً ما که این قدر گاز داریم چرا سراغ انرژی اتمی برویم؟ موضوع به این سادگی نیست، بلکه برای امکان سنجی و مطالعه همین موضوع تحت عنوان انرژی میکس یا ترکیب منابع انرژی نرم افزارهای بزرگ خاصی وجود دارد و این فرآیند تحت عنوان The merits of energy mix نام گذاری شده است؛ «یعنی فواید انرژی های ترکیبی».
برهمین اساس هیچ کشوری سعی نمی کند از لحاظ استراتژیک، انرژی مورد نیازش را فقط از یک منبع تأمین کند، ولو آنکه در آن کشور به فراوانی یافت شود. مثلاً اگر در کشوری منابع آبی زیاد است، به این سمت نمی رود که انرژی برق خودش را فقط از آب تأمین کند، اما اینکه باید چه سهمی به انرژی میکس اختصاص داده شود نیاز به محاسباتی دارد که باید انجام شود. در ایران هم این محاسبات، سال های سال صورت گرفته و چیز جدیدی نیست. برای انجام این محاسبات باید پارامترهای متعددی در نظر گرفته شود که اکثر آنها متغیر است.
مثلاً قیمت گاز طبیعی قیمتی متغیر است. و الان که نقش زیادی در سوخت جهانی ندارد، قیمت چندانی هم ندارد، اما گفته می شود در 15 سال آینده، سهم قابل توجهی از سوخت را به خود اختصاص خواهد داد و مسلماً قیمت سوخت در آن شرایط با الان بسیار متفاوت خواهد بود؛ ضمن اینکه اگر همین الان این محاسبات انجام شود و ما تصمیم بگیریم مثلاً 7000 مگاوات برق از انرژی هسته ای تأمین کنیم، حتی اگر این کار به صورت فاینانس انجام شود دست کم 12سال طول خواهد کشید و این هم خود یک متغیر است.
به هر حال یکی از سخت ترین کارها در پروژه های داخلی و خارجی همین بحث فاینانسینگ است. با ذکر چند پارامتر مؤثر در مورد ضرورت نیروگاه هسته ای از لحاظ اقتصادی می توان بحث را روشن تر نمود، البته همه پارامترها را باید به نرم افزار داد تا در مورد صرفه اقتصادی آن نظر بدهد.
نخستین درس در اقتصاد انرژی در مورد Energy mix این است که فرق بین انرژی هسته ای و انرژی های کلاسیک، در سرمایه گذاری اولیه بالا و هزینه های پایین راهبری و تعمیرات است. به عنوان مثال یک نیروگاه 1000 مگاواتی فسیلی؛ به10 میلیون بشکه نفت یا معادل انرژی آن از سوخت های فسیلی دیگر مثل گاز در طول یک سال نیاز دارد. با در نظر گرفتن قیمت اوپک که بین 22 دلار و 28دلار و خارج کردن هزینه های استخراج که حدود 2 دلار است، قیمت پایه نفت حدوداً بشکه ای 24دلار خواهد شد وبرای یک نیروگاه 1000مگاوات الکتریکی چیزی حدود240 میلیون دلار در سال خواهد شد.
در مورد گاز در حد 2میلیارد فوت مکعب در سال خواهد شد. البته گاز بحث دیگری است، چون قیمت آن بسیار متغیر است. چیزی که فعلاً می توان با اطمینان بیشتر در مورد آن صحبت کرد، نفت است که با در نظر گرفتن240 میلیون دلار قیمت سوخت و60میلیون دلار هزینه تعمیرات و نگهداری، در مجموع حدوداً 300میلیون دلار هزینه راهبری یک نیروگاه فسیلی 1000 مگاواتی در سال می شود. در شرایط عادی هزینه ساخت یک نیروگاه فسیلی، بسیار پاپین خواهد بود؛ یعنی عددی بین 400تا 700 میلیون دلار برای یک نیروگاه 1000 مگاواتی. اما اگر قیمت ترجیحی در نظر گرفته شود، هزینه از این هم کمتر خواهد شد.
ولی در شرایط غیرعادی سیاسی با خارج، این هزینه افزایش می یابد. این مبلغ در ساخت نیروگاه هسته ای بسیار بالاتر است. هزینه نصب هر مگاوات آن حدود1500تا 2000دلار است، چون هزینه هایی مانند برچیدن نیروگاه هم در نظر گرفته می شود و به اصطلاح قیمت سرشکن گفته می شود. یعنی در واقع هزینه ساخت یک نیروگاه هسته ای 1000مگاواتی 5/1تا5/2 میلیارد دلار خواهد بود.
اما سوخت هسته ای مورد نیاز یک نیروگاه هسته ای 1000مگاواتی، حدوداً 30 تن اورانیوم غنی شده در سال است که هزینه آن در شرایط سیاسی و اقتصادی مناسب، 10میلیون دلار و در بدترین شرایط 25میلیون دلار می باشد. با توجه به محاسبات فوق، در بدبینانه ترین شرایط یعنی اگر قیمت نفت بشکه ای24دلار فرض شود، هزینه سوخت مورد نیاز یک نیروگاه هسته ای، 10 درصد هزینه سوخت یک نیروگاه فسیلی مشابه است که با احتساب 50 سال عمر یک نیروگاه اتمی، تفاوت این هزینه به قیمت های امروز، بیش از10میلیارد دلار خواهد شد که اختلاف حدود یک و نیم میلیارد دلاری در هزینه ساخت آنها را کاملاً پوشش می دهد.
بنابراین، این نظر که نیروگاههای هسته ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی توجیه اقتصادی ندارد، درست نیست. اما بحث دوم، به قرارداد کیوتو مربوط می شود، که متأسفانه آمریکایی ها زیر بار آن نرفته اند. این قرارداد مربوط به تولید گازهای گلخانه ای در جهان بوده که روال طبیعی جهان را از لحاظ زیست محیطی به هم ریخته است.
در همین شرایط ایران 30هزار مگاوات نیروگاه دارد و در ده سال آینده، احتمالاً به60هزار مگاوات خواهد رسید. بالا رفتن حجم تولید گازهای گلخانه ای، هزینه های اجتماعی خاصی را ایجاد می کند که بالطبع باید جلوی تولید گازهای گلخانه ای را در نیروگاههای فسیلی گرفت، یا به اصطلاح، هزینه زیادی را برای (1) Scrape اختصاص داد. حداقل هزینه ای که پیش بینی می شود حدوداً 25 درصد کل هزینه تمام شده برق تولیدی است، اما برق هسته ای این هزینه را ندارد و فقط زباله های اتمی در اثر آن تولید می شود.
راکتور
اگر سالی 30 تن سوخت مصرف شود و50سال عمر برای نیروگاه در نظر گرفته شود، چیزی حدوداً 1500تن زباله اتمی در عرض50 سال تولید می شود که بعد از تفکیک و فشرده سازی آن، بیش از چند تن زباله باقی نخواهد ماند (البته با حجم کم). این زباله ها باید در جاهای خاص حفاظت شده قرار بگیرند تا محیط زیست را آلوده نکنند. مانند زیرزمین و جاهایی که آب از آن عبور نکند.
بعضی کشورها مثل روسیه زباله های اتمی دیگران را می گیرند و آن را با هزینه نسبتاً پایین دفع می کنند. پس از لحاظ زیست محیطی هم نیروگاه هسته ای بر نیروگاه فسیلی اولویت اقتصادی خواهد داشت. اما موضوع سوم، جنبه تکنولوژیک قضیه است که بسیار مهم است. بشر به سمتی می رود که یک انرژی لایزال پیدا کند (حتی اورانیوم هم لایزال نیست). دنیا به فکر گداخت (Fusion(2 است، یعنی انرژی لایزال و پاک. ایران نیز از این قاعده مستثنی نیست. علم و تکنولوژی و فن آوری، مراحلی دارد که باید حتماً گذرانده شود. تکنولوژی و فن آوری هم به همین صورت است، پروسه ای است که باید گذرانده شود.
دنیا به هر حال در آینده از شکافت( تولید انرژی با شکافت هسته ای) یعنی همین انرژی هسته ای پا را فراتر خواهد گذاشت و به دنبال گداخت(تولید انرژی با هم جوشی هسته ای) خواهد رفت. تکنولوژی گداخت ممکن است تا30 سال دیگر صنعتی شود. اگر کشور ما با گداخت دست و پنجه نرم نکند و نیرو تربیت نکند و در یک کلام به بلوغ و فناوری و تکنولوژی این مرحله نرسد، نمی تواند از آن عبور کند و وقتی گداخت وارد عرصه صنعت می شود، باز دوباره جزو کشورهای عقب مانده خواهیم بود.
در حال حاضر روسیه8 میلیون بشکه نفت در روز تولید و حدود5 میلیون از آن را صادر می کند. 30نیروگاه هسته ای دارد و به سرعت هم به نیروگاههای خود اضافه می کند، در حالی که اولین کشور در ذخایر گازی است و جمعیت آن هم تنها کمی بیشتر از دو برابر ماست. فرض شود، تولید نفت روسیه با ایران برابر باشد، چرا با اینکه ذخایر گازی این کشور از ایران بیشتر است، باز به دنبال انرژی هسته ای است؟ مگر صرفه اقتصادی دارد؟ در مورد مکزیک چطور؟
در این شرایط آمریکا هم 105نیروگاه هسته ای دارد، لذا فقط معیارهای اقتصادی هم مطرح نیست و معیارهای مختلف فن آوری تأثیر گذار خواهد بود. در واقع تکنولوژی هسته ای، میعاد گاه تکنولوژی های دیگر است. مثل صنعت خودرو که اگر در یک کشور رونق خوبی داشته باشد، تقریباً بخش عمده ای از تکنولوژی را جلو می برد، چرا که بیشتر علوم و تکنولوژی ها مثل مکانیک، شیمی، مواد، برق و... در آن است. به همین صورت اگر صنعت هسته ای کشور هم رشد معنادار، واقعی و همه جانبه داشته باشد، با توجه به اینکه بالاترین محدودیت ها و استانداردهای مهندسی در آن وجود دارد، صنعت کشور در سطح بالایی رشد خواهد کرد.
صنعت غنی سازی هم عمر کمی ندارد و دست کم 40سال است که این کار شروع شده است. مثلاً سانتریفوژ حدوداً 40 سال پیش توسط استادی به نام زیپر آلمانی طراحی شد. اما سانتریفوژ امروز با آن سانتریفوژ در حالی که اصول یکسانی دارند، تفاوت هایی هم دارند. حال اگر کشوری بتواند یک دستگاه سانتریفوژ بسازد، در واقع آن کشور در عرصه تکنولوژی یک گام جلو افتاده است.
چون در غنی سازی اورانیوم جهت استفاده در راکتورهای هسته ای از علوم مختلف مهندسی، مکانیک، شیمی و... با نهایت دقت و قدرت استفاده می شود. به طور کلی تعریف جدید مهندسی براساس میزان دقت است و کشوری پیشرفته نامیده می شود که میزان خطای مهندسی آن کم باشد.
لذا برای رسیدن به استقلال واقعی، باید به سمت تولید فن آوری و علم رفت. البته این روند بالطبع هزینه دارد. همه جای دنیا هم، این گونه است. به هر حال هزینه رسیدن به تکنولوژی هسته ای با این همه عظمت، کار و فعالیت همه جانبه متخصصین ایرانی و استفاده از تجربه کشورهای دارنده این صنعت را طلب می کند.
00000000000000
منبع:
nasiran.info
http://www.tebyan.net/index.aspx?pid=54630
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
بمباران اتمی هیروشیما و ناکازاکی دو عملیات اتمی
بمباران اتمی هیروشیما و ناکازاکی دو عملیات اتمی بودند که در زمان جنگ جهانی دوم به دستور هری ترومن، رئیس جمهور وقت آمریکا، علیه امپراتوری ژاپن انجام گرفتند. در این دو عملیات، دو بمب اتمی به فاصله ۳ روز بر روی شهرهای هیروشیما و ناکازاکی انداخته شد که باعث کشتار گسترده شهروندان این دو شهر گردید. حدود ۲۲۰٬۰۰۰ نفر در اثر این دو بمباران اتمی جان باختند که بیشتر آنان را شهروندان غیرنظامی تشکیل میدادند .بیش از نیمی از قربانیان بلافاصله هنگام بمباران کشته شدند و بقیه تا پایان سال ۱۹۴۵ بر اثر اثرات مخرب تشعشعات رادیواکتیو جان خود را از دست دادند.
بمباران هستهای هیروشیما و ناکازاکی تا به امروز تنها موارد استفادهٔ جنگی از سلاح هستهای در جهان است.
پس از این دو بمباران، دولت ژاپن تسلیم شد.
ناکازاکی قبل و بعد بمباران
عملیات اول
عملیات اول در تاریخ دوشنبه، ساعت ۸:۱۵ صبح روز ۶ اوت ۱۹۴۵ به وقت محلی در شهر هیروشیما انجام گرفت.
بمب اتمی اول به نام پسرک (به انگلیسی: Little Boy) توسط یک هواپیمای بمب افکن به نام انولا گی (به انگلیسی: Enola Gay) بر روی هیروشیما انداخته شد. برای تاثیر تخریبی بیشتر، بمب به نحوی تنظیم شده بود که ۵۷۶ متر بالای سطح زمین منفجر شود.[۵] انرژی تولید شده توسط این بمب برابر بود با انرژی حاصل از ۱۵ کیلوتن تیانتی.[۶] فعل و انفعالات اتمی در مرکز این بمب باعث گرمائی حدود چندین میلیون درجه سانتیگراد شد.[۷] این گرمای عظیم هر چیزی را تا شعاع یک و نیم کیلومتری مرکز اصابت بمب بطور کلی ذوب نمود.[۸] مردمی که از دور دست انفجار «پسرک» را در آسمان هیروشیما مشاهده کردند میگفتند که خورشید دیگری را در آسمان دیدهاند.
دو سوم ساختمانهای هیروشیما از جمله کارخانههای فولادسازی و صنعتی چون میتسوبیشی در اثر این بمباران نابود شدند. تنها چیزی که از شهر باقی ماند ساختمان تالار ترویج صنعتی استانی هیروشیما بود که انفجار، بالای گنبد این بنا رخ میدهد و به خاطر قرار گرفتن در کانون مرکزی انفجار، کاملاً ویران نشد.
عملیات دوم
دو روز پس از بمباران هیروشیما و بر خلاف انتظار و میل آمریکا، دولت شوروی به امپراتوری ژاپن اعلان جنگ داد و نیروهای ارتش سرخ شوروی به مواضع ژاپن در منچوری یورش بردند. ورود شوروی به جبهه جنگ اقیانوس آرام باعث شد که دولت آمریکا مصمم شود هرچه سریعتر جنگ را به نفع خود و بدون مشارکت شوروی خاتمه دهد. در این راستا استفاده بیشتر از سلاح هستهای سادهترین راه فشار بر ژاپن بود، و نیروهای مسلح آمریکا برای استفاده مجدد از بمب هستهای نیازی به مجوز جدید دولت نداشتند؛ زیرا مجوزی که ترومن برای حمله اتمی صادر کرده بود اجازه استفاده از بمبهای جدید را میداد.
بر اساس اطلاعات هواشناسی نیروی هوایی آمریکا، بازهٔ زمانی مساعد برای حمله دوم به ژاپن سه روز پس از حمله اول پدیدار میشد، و باید از این بازه حداکثر استفاده به عمل میآمد. هدف بعدی برای بمباران هستهای، شهر کوکورا بود که صنایع گسترده نظامی و اسلحهسازی در آن وجود داشت. در ابتدای ماموریت بر اساس گزارش هواشناسی، دید مناسبی برای هدفگیری بر فراز کوکورا وجود داشت. اما وقتی هواپیمای بمبافکن به حدود منطقه مورد نظر رسید، تمام آسمان شهر با دود و غبار پوشیده شده بود و امکان پیدا کردن هدف را از میان برده بود. علاوه بر دید کم، پدافند هوایی و ظاهر شدن هواپیماهای شکاری ژاپن مساله را کمی بغرنج کرده بود. پس از صرف نظر از بمباران منطقه کوکورا، بمبافکن آمریکایی فقط سوخت کافی برای بازگشت به پایگاه هوایی در اوکیناوا داشت. فرمانده عملیات تصمیم گرفت که بجای رها کردن بمب اتمی در دریا و یا بازگرداندن آن به پایگاه، بهتر است آن را بر روی ناکازاکی بیاندازند که در مسیر بازگشت بمبافکن به پایگاه هوایی در اوکیناوا قرار داشت و یکی از اهداف کماهمیتتر آمریکا در ژاپن محسوب میشد.
بدین ترتیب در تاریخ پنجشنبه ۹ اوت ۱۹۴۵ میلادی، بمب دیگری به نام «مرد چاق» (به انگلیسی: Fat Man) بر روی شهر ناکازاکی انداخته شد.
پس از نابودی ناکازاکی، ژاپن مجبور به تسلیم شد
مراسم یادبود هیروشیما
هرساله در روز ۶ اوت مراسم بزرگی برای یادبود قربانیان بمبارانهای هستهای در پارک یادمان صلح شهر هیروشیما برگزار میشود. در پایان این مراسم، شهردار هیروشیما طی قرائت قطعنامهای درخواست حرکت به سمت جهانی عاری از سلاحهای هستهای را مطرح مینماید.
دُرناهای کاغذی
همه ساله مردم صلحدوست جهان با درست کردن درناهای کاغذی و فرستادن آن به مرکز ساداکو در پارک یادمان صلح شهر هیروشیما، همدردی خود را با قربانیان بمباران و انزجار خود را از کاربرد و گسترش سلاحهای هستهای اعلام میکنند.
مجسمهٔ ساداکو در این پارک به یاد دختر ۱۲ سالهای به نام ساداکو ساساکی برپا شده که پس از جنگ جهانی دوم به دنیا آمد ولی در اثر تشعشعات رادیواکتیو باقیمانده از انفجار، دچار سرطان خون شد و درگذشت. بر اساس افسانههای ژاپنی، اگر کسی هزار دُرنای کاغذی درست کند، یکی از آرزوهایش برآورده میشود. ساداکو درحالیکه در بیمارستان بستری بود، با تشویق دوستانش و کمک برادرش شروع به ساختن درناهای کاغذی کرد، اما پس از ساخت ۶۴۴ درنا درگذشت. در سال ۱۹۶۵ میلادی، از مجسمه ساداکو در حالیکه درنایی طلایی در دست دارد در پارک صلح هیروشما پردهبرداری شد.
ساداکو ساساکی روی درنایش مینوشت:
من «صلح» را روی بال تو مینویسم تا تو به همه جهان پرواز کنی
اظهار نظر ها
وزیر دفاع سابق ژاپن
روز ۳۰ ژوئن ۲۰۰۷، فومیو کیوما وزیر دفاع وقت ژاپن در اظهاراتی درباره جنگ دوم جهانی، تلویحا بمباران اتمی این دو شهر ژاپن توسط نیروهای آمریکایی در اوت سال ۱۹۴۵ را اقدامی لازم دانسته بود. وی گفته بود: «برای پایان دادن به جنگ جهانی دونم، چارهای جز بمباران اتمی و کشتار تعداد کثیری از مردم وجود نداشته است.» افکار عمومی ژاپن واکنش شدیدی به این اظهارات نشان دادند و شینرو آبه، نخست وزیر ژاپن، اظهارات وزیر دفاع را تقبیح کرد. چند روز بعد در ۳ ژوییه ۲۰۰۷، وزیر دفاع تحت فشار افکار عمومی مجبور شد اظهار نظر قبلی خود دربارهٔ بمباران اتمی هیروشیما و ناگازاکی را پس بگیرد و با عذرخواهی از مردم این دو شهر، از مقام خود استعفا دهد
خدمه هواپیمای بمبافکن
فرمانده هواپیمای «بی-۲۹» که در جنگ جهانی دوم نخستین بمب اتمی را بر شهر هیروشیمای ژاپن فروانداخت در سن ۹۲ سالگی درگذشت. «پل وارفیلد تیبت جونیر»، در خانه اش در شهر کلمبو در ایالت اوهایوی آمریکا درگذشت. سه تن از خدمه این هواپیمای جنگی، اظهار داشتهاند که «کاربرد سلاح اتمی اقدامی لازم در تاریخ» بوده و آنها از این کار « به دلیل پایان دادن به جنگ جهانی دوم پشیمان نیستند»
http://www.kamyararyana.blogfa.com/post-206.aspx
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
دانستنیهای بمب اتم
بمب اتمی سلاحی است که نیروی آن از انرژی اتمی و بر اثر شکاف هسته (فیسیون ) اتمهای پلوتونیوم یا اورانیوم ایجاد می شود .در فرآیند شکافت هسته ای ، اتمهای ناپایدار شکافته و به اتمهای سبکتر تبدیل می شوند .
نخستین بمب از این نوع ، در سال 1945 م در ایالات نیو مکزیکو در ایالات متحده آمریکا آزمایش شد . این بمب ، انفجاری با قدرت 19 کیلو تن ایجاد کرد ( یک کیلو تن برابر است با
انرژی اتمی آزاد شده 190 تن ماده منفجره تی . ان . تی ) انفجار بمب اتمی موج بسیار نیرومند پرتوهای شدید نورانی ، تشعشعات نفوذ کننده اشعه گاما و نوترونها و پخش شدن مواد رادیو اکتیو را همراه دارد . انفجار بمب اتمی چندین هزار میلیارد کالری حرارت را در چند میلیونیوم ثانیه ایجاد می کند .
این دمای چند میلیون درجه ای با فشار بسیار زیاد تا فاصله 1200 متری از مرکز انفجار به افراد بدون پوشش حفاظتی صدمه می زند و سبب مرگ و بیماری انسان و جانوران می شود . همچنین زمین ، هوا آب و همه چیز را به مواد رادیو اکتیو آلوده می کند .
بمب های اتمی شامل نیروهای قوی و ضعیفی اند که این نیروها هسته یک اتم را به ویژه اتم هایی که هسته های ناپایداری دارند، در جای خود نگه می دارند. اساسا دو شیوه بنیادی برای آزادسازی انرژی از یک اتم وجود دارد: 1- شکافت هسته ای: می توان هسته یک اتم را با یک نوترون به دو جزء کوچک تر تقسیم کرد. این همان شیوه ای است که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم 235 و اورانیوم 233) به کار می رود.
برای تولید یک بمب اتمی موارد زیر نیاز است:
یک منبع سوخت که قابلیت شکافت یا همجوشی را داشته باشد.
دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.
راهی که به کمک آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت یا همجوشی کرد.
در اولین بمب های اتمی از روش شکافت استفاده می شد. اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می کنند.بمب های شکافتی (فیزیونی): یک بمب شکافتی از ماده ای مانند اورانیوم 235 برای خلق یک انفجار هسته ای استفاده می کند. اورانیوم 235 ویژگی منحصر به فردی دارد که آن را برای تولید هم انرژی هسته ای و هم بمب هسته ای مناسب می کند. اورانیوم 235 یکی از نادر موادی است که می تواند زیر شکافت القایی قرار بگیرد.اگر یک نوترون آزاد به هسته اورانیوم 235 برود،هسته بی درنگ نوترون را جذب کرده و بی ثبات شده در یک چشم به هم زدن شکسته می شود. این باعث پدید آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازی دو یا سه عدد نوترون می شود که تعداد این نوترون ها بستگی به چگونگی شکسته شدن هسته اتم اولیه اورانیوم 235 دارد. دو اتم جدید به محض اینکه در وضعیت جدید تثبیت شدند از خود پرتو گاما ساطع می کنند. درباره این نحوه شکافت القایی سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب می کند.
1 - احتمال اینکه اتم اورانیوم 235 نوترونی را که به سمتش است، جذب کند، بسیار بالا است. در بمبی که به خوبی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر فرآیند فیزیون به دست می آید که خود این نوترون ها سبب وقوع فرآیندهای شکافت بعدی اند. این وضعیت اصطلاحا «ورای آستانه بحران» نامیده می شود.
2 - فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسیار سریع و در حد پیکو ثانیه (12-10 ثانیه) رخ می دهد.
3 - حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد می شود. انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتری از اتم اورانیوم 235 دارند. این تفاوت وزن نمایان گر تبدیل ماده به انرژی است که به واسطه فرمول معروف mc2= E محاسبه می شود. حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده به کار رفته در یک بمب هسته ای برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده انداز ه ای معادل یک توپ تنیس دارد. در حالی که یک میلیون گالن بنزین در مکعبی که هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع یک ساختمان 5 طبقه) است، جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار کمی اورانیوم 235 را متصور شد.برای اینکه این ویژگی های اروانیوم 235 به کار آید باید اورانیوم را غنی کرد. اورانیوم به کار رفته در سلاح های هسته ای حداقل باید شامل نود درصد اورانیوم 235 باشد.در یک بمب شکافتی، سوخت به کار رفته را باید در توده هایی که وضعیت «زیر آستانه بحران» دارند، نگه داشت. این کار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. تعریف توده ای که در وضعیت «آستانه بحران» قرار داد چنین است: حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای لازم است. این جداسازی مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه می آورد که باید حل شود.
1 - دو یا بیشتر از دو توده «زیر آستانه بحران» برای تشکیل توده «ورای آستانه بحران» باید در کنار هم آورده شوند که در این صورت موقع انفجار به نوترون بیش از آنچه که هست برای رسیدن به یک واکنش شکافتی، نیاز پیدا خواهد شد.
2 - نوترون های آزاد باید در یک توده «ورای آستانه بحران» القا شوند تا شکافت آغاز شود.
3 - برای جلوگیری از ناکامی بمب باید هر مقدار ماده که ممکن است پیش از انفجار وارد مرحله شکافت شود برای تبدیل توده های «زیر آستانه بحران» به توده هایی «ورای آستانه بحران» از دو تکنیک «چکاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده می شود.تکنیک «چکاندن ماشه» ساده ترین راه برای آوردن توده های «زیر بحران» به همدیگر است. بدین صورت که یک تفنگ توده ای را به توده دیگر شلیک می کند. یک کره تشکیل شده از اورانیوم 235 به دور یک مولد نوترون ساخته می شود. گلوله ای از اورانیوم 235 در یک انتهای تیوپ درازی که پشت آن مواد منفجره جاسازی شده، قرار داده می شود.کره یاد شده در انتهای دیگر تیوپ قرار می گیرد. یک حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را برای انفجار چاشنی و بروز حوادث زیر تشخیص می دهد:
1 - انفجار مواد منفجره و در نتیجه شلیک گلوله در تیوپ
2 - برخورد گلوله به کره و مولد و در نتیجه آغاز واکنش شکافت
3 - انفجار بمب
در «پسر بچه» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر هیروشیما انداخته شد، تکنیک «چکاندن ماشه» به کار رفته بود. این بمب 5/14 کیلو تن برابر با 500/14 تن TNT بازده و 5/1 درصد کارآیی داشت. یعنی پیش از انفجار تنها 5/1 درصد ازماده مورد نظر شکافت پیدا کرد.
در همان ابتدای «پروژه منهتن»، برنامه سری آمریکا در تولید بمب اتمی، دانشمندان فهمیدند که فشردن توده ها به همدیگر و به یک کره با استفاده از انفجار درونی می تواند راه مناسبی برای رسیدن به توده «ورای آستانه بحران» باشد. البته این تفکر مشکلات زیادی به همراه داشت. به خصوص این مسئله مطرح شد که چگونه می توان یک موج شوک را به طور یکنواخت، مستقیما طی کره مورد نظر، هدایت و کنترل کرد؟افراد تیم پروژه «منهتن» این مشکلات را حل کردند. بدین صورت، تکنیک «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار درونی شامل یک کره از جنس اورانیوم 235 و یک بخش به عنوان هسته است که از پولوتونیوم 239 تشکیل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتی چاشنی بمب به کار بیفتد حوادث زیر رخ می دهند:
1 - انفجار مواد منفجره موج شوک ایجاد می کند.
2 - موج شوک بخش هسته را فشرده می کند.
3 - فرآیند شکافت شروع می شود.
4 - بمب منفجر می شود.
در «مرد گنده» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر ناکازاکی انداخته شد، تکنیک «انفجار از درون» به کار رفته بود. بازده این بمب 23 کیلو تن و کارآیی آن 17درصد بود.شکافت معمولا در 560 میلیاردم ثانیه رخ می دهد.بمب های همجوشی: بمب های همجوشی کار می کردند ولی کارآیی بالایی نداشتند. بمب های همجوشی که بمب های «ترمونوکلئار» هم نامیده می شوند، بازده و کارآیی به مراتب بالاتری دارند. برای تولید بمب همجوشی باید مشکلات زیر حل شود:دوتریوم و تریتیوم مواد به کار رفته در سوخت همجوشی هر دو گازند و ذخیره کردنشان دشوار است. تریتیوم هم کمیاب است و هم نیمه عمر کوتاهی دارد بنابراین سوخت بمب باید همواره تکمیل و پر شود.دوتریوم و تریتیوم باید به شدت در دمای بالا برای آغاز واکنش همجوشی فشرده شوند. در نهایت «استانسیلا اولام» دریافت که بیشتر پرتو به دست آمده از یک واکنش فیزیون، اشعه X است که این اشعه X می تواند با ایجاد درجه حرارت بالا و فشار زیاد مقدمات همجوشی را آماده کند. بنابراین با به کارگیری بمب شکافتی در بمب همجوشی مشکلات بسیاری حل شد. در یک بمب همجوشی حوادث زیر رخ می دهند:
1 - بمب شکافتی با انفجار درونی ایجاد اشعه X می کند.
2 - اشعه X درون بمب و در نتیجه سپر جلوگیری کننده از انفجار نارس را گرم می کند.
3 - گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن می شود. این کار باعث ورود فشار به درون لیتیوم - دوتریوم می شود.
4 - لیتیوم - دوتریوم 30 برابر بیشتر از قبل تحت فشار قرار می گیرند.
5 - امواج شوک فشاری واکنش شکافتی را در میله پولوتونیومی آغاز می کند.
6 - میله در حال شکافت از خود پرتو، گرما و نوترون می دهد.
7 - نوترون ها به سوی لیتیوم - دوتریوم رفته و با چسبیدن به لیتیوم ایجاد تریتیوم می کند.
8 - ترکیبی از دما و فشار برای وقوع واکنش همجوشی تریتیوم - دوتریوم ودوتریوم - دوتریوم و ایجاد پرتو، گرما و نوترون بیشتر، بسیار مناسب است.
9 - نوترون های آزاد شده از واکنش های همجوشی باعث القای شکافت در قطعات اورانیوم 238 که در سپر مورد نظر به کار رفته بود، می شود.
10 - شکافت قطعات اروانیومی ایجاد گرما و پرتو بیشتر می کند.
11 - بمب منفجر شود.
منبع : babakmc2.blogfa.com
http://www.hupaa.com/Data/P00558.php
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
تاریخچه بمب اتم
قبه دود یک بمب اتمی
هانری بکرل نخستین کسی بود که متوجه پرتودهی عجیب سنگ معدن اورانیم گردیدبس ازان در سال 1909 میلادی ارنست رادرفوردهسته اتم را کشف کردوی همچنین نشان دادکه پرتوهای رادیواکتیودر میدان مغناطیسی به سه دسته تقیسیم می شود( پرتوهای الفا وبتا وگاما)بعدها دانشمندان دریافتند که منشاء این پرتوها درون هسته اتم اورانیم می باشد.
در سال 1938 با انجام ازمایشاتی توسط دو دانشمند ا لمانی بنامهای ا توها ن و فریتس شتراسمن فیزیک هسته ای پای به مرحله تازه ای نهاد این فیزیکدانان با بمباران هسته اتم اورانیم بوسیله نوترونها به عناصر رادیواکتیوی دست یافتندکه جرم اتمی کوچکتری نسبت به اورانیم داشت او برای توصیف علت ایجاد این عناصرلیزه میتنرو اتو فریش پدیده شکافت هسته رادر اورانیم تو ضیح دادندودر اینجا بود که نا قوس شوم اختراع بمب اتمی به صدا در امد.
U235 + n -> fission + 2 or 3 n + 200 MeV
زیرا همانطور که در شکل فوق می بینید هر فروپاشی هسته اورانیم0 میتوانست تا 200 مگاولت انرژی ازاد کند وبدیهی بود اگر هسته های بیشتری فرو پاشیده می شد انرژی فراوانی حاصل می گردید.
بعدها فیزیکدانان دیگری نیز در این محدوده به تحقیق می پرداختند یکی ازانان انریکو فرمی بود( 1954 - 1901) که بخاطر تحقیقاتش در سال 1938 موفق به دریافت جایزه نوبل گردید.
در سال 1939 یعنی قبل از شروع جنگ جهانی دوم در بین فیزیکدانان این بیم وجود داشت که المانیهابه کمک فیزیکدانان نابغه ای مانند هایزنبرگ ودستیارانش بتوانند با استفاده از دانش شکافت هسته ای بمب اتمی بسازندبه همین دلیل از البرت انیشتین خواستند که نامه ای به فرانکلین روزولت رئیس جمهوروقت امریکا بنویسددر ان نامه تاریخی از امکان ساخت بمبی صحبت شد که هر گز هایزنبرگ ان را نساخت.
چنین شدکه دولتمردان امریکا برای پیشدستی برالمان پروژه مانهتن را براه انداختندو از انریکو فرمی دعوت به عمل اوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمی را فراهم سازد سه سال بعددر دوم دسامبر 1942 در ساعت 3 بعد از ظهر نخستین راکتور اتمی دنیا در دانشگاه شیکاگو امریکا ساخته شد.
سپس در 16 ژوئیه 1945 نخستین ازمایش بمب اتمی در صحرای الامو گرودو نیو مکزیکو انجام شد.
سه هفته بعد هیروشیمادرساعت 8:15 صبح در تاریخ 6 اگوست 1945 بوسیله بمب اورانیمی بمباران گردیید و ناکازاکی در 9 اگوست سال 1945 در ساعت حدود 11:15 بوسیله بمب پلوتونیمی بمباران شدند که طی ان بمبارانها صدها هزار نفر فورا جان باختند.
انریکو فرمی (صف جلو نفر اول سمت چپ) و همکارانش در شیکاگو پس از ساخت نخستین راکتور هسته ای جهان به امید انکه از راکتور هسته ای تنها در اهداف صلح امیز استفاده شود و دنیا عاری از سلاحهای اتمی گردد
لیزه میتنر ( مادر انرژی اتمی)
لیزه در سال 1878 در یک خانواده هشت نفری بدنیا امد وی سومین فرزند خانواده بود باو جود تمامی مشکلاتی که بر سر راه وی بخاطر زن بودنش بود در سال 1901 وارد دانشگاه وین شد و تحت نظارت بولتزمن که یکی از فیزیکدانان بنام دنیا بود فیزیک را اموخت . لیزه توانست در سال 1907 به درجه دکتر نایل گردد و سپس راهی برلین گردید تا در دانشگاهی که ماکس پلا نک ریاست بخش فیزیک ان را بر عهده داشت به مطالعه و تحقیق بپردازد بیشتر کارهای تحقیقاتی وی در همین دانشگاه بود وی هیچگونه علاقه ای به سیاست نداشت و لی به علت دخالتهای روزن افزون ارتش نازی مجبور به ترک برلین گردید ودر سال 1938 به یک انستیتو در استکهلم رفت . لیزه میتنر به همراه همکارش اتو فریش اولین کسانی بودند که شکافت هسته را توضیح دادند انان در سال 1939 در مجله طبیعت مقاله معروف خود را در مورد شکافت هسته ای دادند وبدین ترتیب راه را برای استفاده از انرژی گشودند به همین دلیل پس از جنگ جهانی دوم به میتنر لقب مادر بمب اتمی داده شد ولی چون وی نمی خواست از کشفش بعنوان بمبی هولناک استفاده گردد بهتر است به لیزه لقب مادر انرژی اتمی داده شود.
منبع : khayam.persianblog.com
منابع 2:
سایتهای
monkeytime
nuclearfiels
ssciencemaster
کتاب فیزیک پیشدانشگاهی سکسل
مقاله روت لوین سیم در اینتر نت
http://www.hupaa.com/Data/P00195.php
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
بمب اتمی
بمب اتمی نام رایج وسایل انفجاری است که در آنها از انرژی آزاد شده در فرآیند شکافت هستهای، یاگداخت هستهای برای تخریب استفاده میشود. بمبهای اتمی که برمبنای گداخت کار میکنند نسل نوین بمب اتمی هستند و قدرتی بسیار بیشتر از بمبهای شکافتی دارند. مبنای آزاد شدن انرژی در هر دو نوع بمب اتمی تبدیل ماده به انرژی (E = mc2)است اما در بمبهای گداختی جرم بیشتری از ماده به انرژی تبدیل میشود.
نخستین بمب اتمی که بمبی پلوتونیومی(از نوع شکافتی) بود در سال ۱۹۴۵م در جریان جنگ جهانی دوم در آمریکا ساخته و در شانزدهم ژوئیهٔ ۱۹۴۵م در صحرای آلاموگوردو در نیو مکزیکوی آمریکا آزمایش شد. آمریکا تنها کشوری است که از بمب اتمی (شکافتی-اورانیومی در هیروشیما وشکافتی - پلوتونیومی در ناگازاکی) استفاده نظامی کردهاست. شوروی در سال ۱۹۴۹ دارای بمب اتمی شد.
اختراع این سلاح،ریشه طولانی در تاریخ علم فیزیک و شیمی دارد اما استفاده از دانش به دست آمده، برای ساخت بمب اتمی بیشتر به روبرت اوپنهایمر و ادوارد تلر نسبت داده میشود.
تاریخچه
اولین تلاشها در جهت ساخت بمب اتمی در آلمان نازی آغاز گشت. در این دوران، شیمیدانی به نام پل هارتک از اساتید دانشگاه هامبورگ به توان بالقوه نیروی اتمی برای کاربردهای نظامی پی برد. وی در ۲۴ فوریه ۱۹۳۹ امکان استفاده از انرژی هستهای به عنوان یک سلاح با توان تخریبی نا محدود را طی نامهای به وزارت جنگ در برلین اطلاع داد. بهدنبال این امر گروهی برای تحقیق در این رابطه تشکیل شد و وارنرهایزنبرگ فیزیکدان برجسته آلمانی به طور غیر رسمی سرپرست تیم تحقیقاتی آلمان برای ساخت بمب هستهای گشت.
تصویر اولین آزمایش اتمی در ترینیتی ایالت نیومکزیکو
در همین زمان، آلبرت انیشتین طی نامه معروف خود به روزولت رئیس جمهور وقت آمریکا خطر دستیابی آلمان به تولید بمب اتمی را گوشزد کرد. متعاقب این اخطار روزولت دستور ایجاد پروژه منهتن با هدف تحقیق در این رابطه و تولید بمب اتمی را با همکاری کشور انگلستان صادر کرد. برای این پروژه تأسیساتی در لوس آلاموس در ایالت نیومکزیکو، اوک ریج ایالت تنسی و همفورد ایالت واشنگتن به کار گرفته شدند و تیمی از برجستهترین دانشمندان آن دوران به استخدام این پروژه در آمدند. محققان آلمانی هرگز موفق به طراحی و ساخت بمب اتمی نشدند.(کاملا اشتباه است اولین بمب ساخت المان بوده در المان غربی ازمایش شد ولی نتیجه بخش نبوده به علت کم تر غنی شده اورانیوم طبق کتاب بمب اتم نازی.) اما تیم آمریکایی به سرپرستی فیزیکدان برجسته، جی آر اوپنهایمر موفق به ساخت عملی اولین بمب هستهای بود که در ۱۶ جولای ۱۹۴۵ در ناحیهای موسوم به ترینیتی در نیومکزیکو آزمایش شد.
به فاصله کوتاهی در ۶ آگوست ۱۹۴۵،بمب افکن اسکادران ۵۰۹ نیروی هوایی آمریکا موسوم به Enola Gay(که اکنون در موزهای در واشنگتن نگهداری میشود)، از پایگاهی در جنوب اقیانوس آرام به پرواز در آمد و در ساعت ۸:۱۵ دقیقه به وقت محلی، بمب موسوم به پسر کوچک را بر شهر هیروشیما منفجر ساخت. این بمب که در طراحی آن از ۶۴ کیلوگرم اورانیوم استفاده شده بود، از ارتفاع ۹۶۰۰ متری رها شد و در ارتفاع ۵۸۰ متری سطح زمین با شدتی معادل با انفجار ۱۵ کیلو تن TNT منفجر شد. مجموع تلفات اولیه و کشته شدگان ناشی از عوارض این انفجار را بالغ بر ۱۴۰۰۰۰ نفر تخمین میزنند. سه روز بعد در ۹ آگوست انفجار بمب مرد چاق در شهر ناکازاگی موجب مرگ ۷۴۰۰۰ نفر دیگر شد. این بمب که از پلوتونیوم به عنوان ماده شکافت پذیر استفاده میکرد، انفجاری به شدت ۲۱ کیلوتن TNT ایجاد کرد. بمب دیگری نیز در پروژه منهتن تولید شده بود که هرگز از آن استفاده نشد.
پس از پایان جنگ دوم جهانی دانشمندان در آمریکا به تحقیق در رابطه با تسلیحات هستهای ادامه دادند. اگرچه این تصور وجود داشت که هیچ کشوری دیگری در دنیا نمیتواند تا پیش از سال ۱۹۵۵ به فنآوری ساخت سلاح هستهای دست یابد، اما کلاوس فیوکس یکی از فیزیکدانان آلمانی که در رابطه با مواد فوق انفجاری (High Explosive) با تیم اوپنهایمر همکاری میکرد، طرحها و جزئیات طراحی بمب آزمایش شده در ترینیتی را در اختیار جاسوسان شوروی قرارداد. به این ترتیب در ۲۹ آگوست ۱۹۴۹ اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی اولین آزمایش اتمی خود را با موفقیت انجام داد و غرب را در وحشت فرو برد. این انفجار اثر زیادی در تسریع جنگ سرد گذارد و موجب ایجاد رقابت تسلیحاتی بین آمریکا و شوروی گردید.
پس از آن ایالات متحده جهت حفظ برتری تسلیحاتی خود ، تحقیق در رابطه با ساخت بمب گداختی(یا هیدروژنی) یا به عبارت دقیقتر ، تسلیحات گرما-هستهای (Termo- Nuclear) را آغاز کرد.پیش از این اوپنهایمر به دلیل اتخاذ مواضعی علیه ساخت تسلیحات هستهای از سرپرستی پروژه کنار گذارده شد و ادوارد تلر هدایت عملی پروژه ساخت بمب هیدروژنی را برعهده گرفت. نخستین آزمایش یک وسیله گرما-هستهای با اسم رمز مایک در نوامبر سال ۱۹۵۲ در جزیره کوچکی به نام الوگالب در مجاورت انی وتاک در جزایر مارشال انجام شد.وزن تجهیزات به کار رفته در این انفجار شامل دستگاههای تبرید به بیش از ۶۵ تن میرسید. از آنجایی که در این سیستم مستقیما از ایزوتوپهای دوتریوم و تریتیوم مایع استفاده میشد، به آن لقب بمب خیس(wet bomb) داده بودند .پیش بینی میشد که قدرت این انفجار معادل یک یا دو مگاتن تی ان تی باشد. اما برخلاف انتظار شدت انفجار معادل ۱۰٫۴ مگاتن تی ان تی بود. نتایج انفجار بسیار هراسناک بود. قطر گوی آتشین حاصل از این انفجار به ۵ کیلومتر رسید. جزیره الوگالب تقریباً تبخیر شد و حفرهای به عمق ۸۰۰ متر و شعاع دهانه ۳ کیلومتر برجای ماند.
نکاتی در مورد بمب اتمی
منطقه انفجار بمبهای هستهای به پنج قسمت تقسیم میشود:۱- منطقه تبخیر ۲- منطقه تخریب کلی ۳- منطقه آسیب شدید گرمایی ۴- منطقه آسیب شدید انفجاری ۵- منطقه آسیب شدید باد و آتش. در منطقه تبخیر درجه حرارتی معادل سیصد میلیون درجه سانتیگراد بوجود میآید و هر چیزی، از فلز گرفته تا انسان و حیوان، در این درجه حرارت آتش نمیگیرد بلکه بخار میشود.
آثار زیانبار این انفجار حتی تا شعاع پنجاه کیلومتری وجود دارد و موج انفجار آن که حامل انرژی زیادی است میتواند میلیونها دلار تجهیزات الکترونیکی پیشرفته نظیر ماهوارهها و یا سیستمهای مخابراتی را به مشتی آهن پاره تبدیل کند و همه آنها را از کار بیندازد.
اینها همه آثار ظاهری و فوری بمبهای هستهای است . پس از انفجار تا سالهای طولانی تشعشعات زیانبار رادیواکتیو مانع ادامه حیات موجودات زنده در محلهای نزدیک به انفجار میشود.
پرتو رادیو اکتیو از پرتوهای آلفا، بتا، گاما و تابش نوترونی تشکیل شدهاست. نوع آلفای آن بسیار خطرناک است ولی توان نفوذ اندکی دارد. این پرتو در بافت زنده تنها کمتر از ۱۰۰ میکرون نفوذ میکند اما برای آن ویرانگر است. پرتوی گاما از دیوار و سنگ نیز عبور میکند.هر ۹ میلیمتر سرب یا هر ۲۵ متر هوا شدت تابش آن را نصف میکند. این پرتو نیز با توجه به فرکانس بسیار بالا، انرژی زیادی دارد که اگر به بدن انسان برخورد کند از ساختار سلولی آن عبور کرده و در مسیر حرکت خود باعث تخریب ماده دزوکسی ریبو نوکلوئیک اسید یا همان DNA شده و سرانجام زمینه را برای پیدایش انواع سرطانها، سندرمها ونقایص غیر قابل درمان دیگر فراهم میکند وحتی این نقایص به نسلهای آینده نیز منتقل خواهد شد. برای جلوگیری از نفوذ تابش گامابه حدود ۱۰ سانتیمتر دیوارهٔ سربی نیاز است.
روش ساخت بمب اتمی نوع A
ساخت این نوع بمب اتمی بسیار ساده میباشد و تنها به مقدار کافی اورانیوم با خلوص مناسب که به روش مناسبی قالب گیری شده باشد (فرم نیم کروی)احتیاج دارد. در این روش اورانیوم قالب گیری شده توسط تفنگ سادهای مورد هدف قرار میگیرد.این تفنگ مانند تفنگ جنگی بسیار سادهای میباشد که تنها با باروت و یا هر چیز قابل انفجار دیگری پرشده و گلوله آن تنها اورانیوم غنی شده میباشد.برخورد دو قطعه اورانیوم باعث انفجار هستهای میشود.بعلت اینکه دو قطعه اورانیوم همدیگر را دفع میکنند روش غالب گیری نیم کروی مهمترین بخش این کار میباشد.
تعداد بمب های اتمی موجود در جهان
بان کیمون، دبیرکل سازمان ملل متحد، در کنفرانس سلاحهای هستهای سازمان ملل در مکزیکو سیتی که ۶۲ کنفرانس سالانه از این نوع محسوب میشد بیان کرد که تا تاریخ ۹ سپتامبر ۲۰۰۹ حدود ۲۰٬۰۰۰ بمب اتمی در جهان ساخته شده است.
http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D9%85%D8%A8_%D8%A7%D8%AA%D9%85%DB%8C
@@@@@@@@@@@@@@
دانستنیهای بمب اتم
بمب اتمی سلاحی است که نیروی آن از انرژی اتمی و بر اثر شکاف هسته (فیسیون ) اتمهای پلوتونیوم یا اورانیوم ایجاد می شود .در فرآیند شکافت هسته ای ، اتمهای ناپایدار شکافته و به اتمهای سبکتر تبدیل می شوند .
نخستین بمب از این نوع ، در سال 1945 م در ایالات نیو مکزیکو در ایالات متحده آمریکا آزمایش شد . این بمب ، انفجاری با قدرت 19 کیلو تن ایجاد کرد ( یک کیلو تن برابر است با
انرژی اتمی آزاد شده 190 تن ماده منفجره تی . ان . تی ) انفجار بمب اتمی موج بسیار نیرومند پرتوهای شدید نورانی ، تشعشعات نفوذ کننده اشعه گاما و نوترونها و پخش شدن مواد رادیو اکتیو را همراه دارد . انفجار بمب اتمی چندین هزار میلیارد کالری حرارت را در چند میلیونیوم ثانیه ایجاد می کند
این دمای چند میلیون درجه ای با فشار بسیار زیاد تا فاصله 1200 متری از مرکز انفجار به افراد بدون پوشش حفاظتی صدمه می زند و سبب مرگ و بیماری انسان و جانوران می شود . همچنین زمین ، هوا آب و همه چیز را به مواد رادیو اکتیو آلوده می کند .
بمب های اتمی شامل نیروهای قوی و ضعیفی اند که این نیروها هسته یک اتم را به ویژه اتم هایی که هسته های ناپایداری دارند، در جای خود نگه می دارند. اساسا دو شیوه بنیادی برای آزادسازی انرژی از یک اتم وجود دارد: 1- شکافت هسته ای: می توان هسته یک اتم را با یک نوترون به دو جزء کوچک تر تقسیم کرد. این همان شیوه ای است که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم 235 و اورانیوم 233) به کار می رود.
برای تولید یک بمب اتمی موارد زیر نیاز است:
یک منبع سوخت که قابلیت شکافت یا همجوشی را داشته باشد.
دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.
راهی که به کمک آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت یا همجوشی کرد.
در اولین بمب های اتمی از روش شکافت استفاده می شد. اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می کنند.بمب های شکافتی (فیزیونی): یک بمب شکافتی از ماده ای مانند اورانیوم 235 برای خلق یک انفجار هسته ای استفاده می کند. اورانیوم 235 ویژگی منحصر به فردی دارد که آن را برای تولید هم انرژی هسته ای و هم بمب هسته ای مناسب می کند. اورانیوم 235 یکی از نادر موادی است که می تواند زیر شکافت القایی قرار بگیرد.اگر یک نوترون آزاد به هسته اورانیوم 235 برود،هسته بی درنگ نوترون را جذب کرده و بی ثبات شده در یک چشم به هم زدن شکسته می شود. این باعث پدید آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازی دو یا سه عدد نوترون می شود که تعداد این نوترون ها بستگی به چگونگی شکسته شدن هسته اتم اولیه اورانیوم 235 دارد. دو اتم جدید به محض اینکه در وضعیت جدید تثبیت شدند از خود پرتو گاما ساطع می کنند. درباره این نحوه شکافت القایی سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب می کند.
1 - احتمال اینکه اتم اورانیوم 235 نوترونی را که به سمتش است، جذب کند، بسیار بالا است. در بمبی که به خوبی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر فرآیند فیزیون به دست می آید که خود این نوترون ها سبب وقوع فرآیندهای شکافت بعدی اند. این وضعیت اصطلاحا «ورای آستانه بحران» نامیده می شود.
2 - فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسیار سریع و در حد پیکو ثانیه (12-10 ثانیه) رخ می دهد.
3 - حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد می شود. انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتری از اتم اورانیوم 235 دارند. این تفاوت وزن نمایان گر تبدیل ماده به انرژی است که به واسطه فرمول معروف mc2= E محاسبه می شود. حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده به کار رفته در یک بمب هسته ای برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده انداز ه ای معادل یک توپ تنیس دارد. در حالی که یک میلیون گالن بنزین در مکعبی که هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع یک ساختمان 5 طبقه) است، جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار کمی اورانیوم 235 را متصور شد.برای اینکه این ویژگی های اروانیوم 235 به کار آید باید اورانیوم را غنی کرد. اورانیوم به کار رفته در سلاح های هسته ای حداقل باید شامل نود درصد اورانیوم 235 باشد.در یک بمب شکافتی، سوخت به کار رفته را باید در توده هایی که وضعیت «زیر آستانه بحران» دارند، نگه داشت. این کار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. تعریف توده ای که در وضعیت «آستانه بحران» قرار داد چنین است: حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای لازم است. این جداسازی مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه می آورد که باید حل شود.
1 - دو یا بیشتر از دو توده «زیر آستانه بحران» برای تشکیل توده «ورای آستانه بحران» باید در کنار هم آورده شوند که در این صورت موقع انفجار به نوترون بیش از آنچه که هست برای رسیدن به یک واکنش شکافتی، نیاز پیدا خواهد شد.
2 - نوترون های آزاد باید در یک توده «ورای آستانه بحران» القا شوند تا شکافت آغاز شود.
3 - برای جلوگیری از ناکامی بمب باید هر مقدار ماده که ممکن است پیش از انفجار وارد مرحله شکافت شود برای تبدیل توده های «زیر آستانه بحران» به توده هایی «ورای آستانه بحران» از دو تکنیک «چکاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده می شود.تکنیک «چکاندن ماشه» ساده ترین راه برای آوردن توده های «زیر بحران» به همدیگر است. بدین صورت که یک تفنگ توده ای را به توده دیگر شلیک می کند. یک کره تشکیل شده از اورانیوم 235 به دور یک مولد نوترون ساخته می شود. گلوله ای از اورانیوم 235 در یک انتهای تیوپ درازی که پشت آن مواد منفجره جاسازی شده، قرار داده می شود.کره یاد شده در انتهای دیگر تیوپ قرار می گیرد. یک حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را برای انفجار چاشنی و بروز حوادث زیر تشخیص می دهد:
1 - انفجار مواد منفجره و در نتیجه شلیک گلوله در تیوپ
2 - برخورد گلوله به کره و مولد و در نتیجه آغاز واکنش شکافت
3 - انفجار بمب
در «پسر بچه» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر هیروشیما انداخته شد، تکنیک «چکاندن ماشه» به کار رفته بود. این بمب 5/14 کیلو تن برابر با 500/14 تن TNT بازده و 5/1 درصد کارآیی داشت. یعنی پیش از انفجار تنها 5/1 درصد ازماده مورد نظر شکافت پیدا کرد.
در همان ابتدای «پروژه منهتن»، برنامه سری آمریکا در تولید بمب اتمی، دانشمندان فهمیدند که فشردن توده ها به همدیگر و به یک کره با استفاده از انفجار درونی می تواند راه مناسبی برای رسیدن به توده «ورای آستانه بحران» باشد. البته این تفکر مشکلات زیادی به همراه داشت. به خصوص این مسئله مطرح شد که چگونه می توان یک موج شوک را به طور یکنواخت، مستقیما طی کره مورد نظر، هدایت و کنترل کرد؟افراد تیم پروژه «منهتن» این مشکلات را حل کردند. بدین صورت، تکنیک «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار درونی شامل یک کره از جنس اورانیوم 235 و یک بخش به عنوان هسته است که از پولوتونیوم 239 تشکیل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتی چاشنی بمب به کار بیفتد حوادث زیر رخ می دهند:
1 - انفجار مواد منفجره موج شوک ایجاد می کند.
2 - موج شوک بخش هسته را فشرده می کند.
3 - فرآیند شکافت شروع می شود.
4 - بمب منفجر می شود.
در «مرد گنده» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر ناکازاکی انداخته شد، تکنیک «انفجار از درون» به کار رفته بود. بازده این بمب 23 کیلو تن و کارآیی آن 17درصد بود.شکافت معمولا در 560 میلیاردم ثانیه رخ می دهد.بمب های همجوشی: بمب های همجوشی کار می کردند ولی کارآیی بالایی نداشتند. بمب های همجوشی که بمب های «ترمونوکلئار» هم نامیده می شوند، بازده و کارآیی به مراتب بالاتری دارند. برای تولید بمب همجوشی باید مشکلات زیر حل شود:دوتریوم و تریتیوم مواد به کار رفته در سوخت همجوشی هر دو گازند و ذخیره کردنشان دشوار است. تریتیوم هم کمیاب است و هم نیمه عمر کوتاهی دارد بنابراین سوخت بمب باید همواره تکمیل و پر شود.دوتریوم و تریتیوم باید به شدت در دمای بالا برای آغاز واکنش همجوشی فشرده شوند. در نهایت «استانسیلا اولام» دریافت که بیشتر پرتو به دست آمده از یک واکنش فیزیون، اشعه X است که این اشعه X می تواند با ایجاد درجه حرارت بالا و فشار زیاد مقدمات همجوشی را آماده کند. بنابراین با به کارگیری بمب شکافتی در بمب همجوشی مشکلات بسیاری حل شد. در یک بمب همجوشی حوادث زیر رخ می دهند:
1 - بمب شکافتی با انفجار درونی ایجاد اشعه X می کند.
2 - اشعه X درون بمب و در نتیجه سپر جلوگیری کننده از انفجار نارس را گرم می کند.
3 - گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن می شود. این کار باعث ورود فشار به درون لیتیوم - دوتریوم می شود.
4 - لیتیوم - دوتریوم 30 برابر بیشتر از قبل تحت فشار قرار می گیرند.
5 - امواج شوک فشاری واکنش شکافتی را در میله پولوتونیومی آغاز می کند.
6 - میله در حال شکافت از خود پرتو، گرما و نوترون می دهد.
7 - نوترون ها به سوی لیتیوم - دوتریوم رفته و با چسبیدن به لیتیوم ایجاد تریتیوم می کند.
8 - ترکیبی از دما و فشار برای وقوع واکنش همجوشی تریتیوم - دوتریوم ودوتریوم - دوتریوم و ایجاد پرتو، گرما و نوترون بیشتر، بسیار مناسب است.
9 - نوترون های آزاد شده از واکنش های همجوشی باعث القای شکافت در قطعات اورانیوم 238 که در سپر مورد نظر به کار رفته بود، می شود.
10 - شکافت قطعات اروانیومی ایجاد گرما و پرتو بیشتر می کند.
11 - بمب منفجر شود.
منبع : babakmc2.blogfa.com
http://www.hupaa.com/Data/P00558.php
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
از بمب اتم بیشتر بدانیم
هانری بکرل نخستین کسی بود که متوجه پرتودهی عجیب سنگ معدن اورانیم گردید پس از ان در سال 1909 میلادی ارنست رادرفورد هسته اتم را کشف کرد.
وی همچنین نشان دادکه پرتوهای رادیواکتیو در میدان مغناطیسی به سه دسته تقیسیم می شود( پرتوهای الفا و بتا وگاما) بعدها دانشمندان دریافتند که منشاء این پرتوها درون هسته اتم اورانیم می باشددر سال 1938 با انجام ازمایشاتی توسط دو دانشمند المانی بنامهای اتوهان و فریتس شتراسمن فیزیک هسته ای پای به مرحله تازه ای نهاد این فیزیکدانان با بمباران هسته اتم اورانیم بوسیله نوترونها به عناصر رادیواکتیوی دست یافتند که جرم اتمی کوچکتری نسبت به اورانیم داشت و در اینجا بود که نا قوس شوم اختراع بمب اتمی به صدا در امد.
زیرا هر فروپاشی هسته اورانیم میتوانست تا 200 مگاولت انرژی ازاد کند وبدیهی بود اگر هسته های بیشتری فرو پاشیده می شد انرژی فراوانی حاصل می گردید.
بعدها فیزیکدانان دیگری نیز در این محدوده به تحقیق می پرداختند یکی از انان انریکو فرمی بود( 1954 - 1901) که بخاطر تحقیقاتش در سال 1938 موفق به دریافت جایزه نوبل گردید.در سال 1939 یعنی قبل از شروع جنگ جهانی دوم در بین فیزیکدانان این بیم وجود داشت که المانیهابه کمک فیزیکدانان نابغه ای مانند هایزنبرگ ودستیارانش بتوانند با استفاده از دانش شکافت هسته ای بمب اتمی بسازندبه همین دلیل از البرت انیشتین خواستند که نامه ای به فرانکلین روزولت رئیس جمهور وقت امریکا بنویسد در ان نامه تاریخی از امکان ساخت بمبی صحبت شد که هر گز هایزنبرگ ان را نساخت.
چنین شدکه دولتمردان امریکا برای پیشدستی برالمان پروژه مانهتن را براه انداختندو از انریکو فرمی دعوت به عمل اوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمی را فراهم سازد سه سال بعددر دوم دسامبر 1942 در ساعت 3 بعد از ظهر نخستین راکتور اتمی دنیا در دانشگاه شیکاگو امریکا ساخته شد.سپس در 16 ژوئیه 1945 نخستین ازمایش بمب اتمی در صحرای الامو گرودو نیو مکزیکو انجام شد.سه هفته بعد هیروشیما درساعت 8:15 صبح در تاریخ 6 اگوست 1945 بوسیله بمب اورانیمی بمباران گردیید و ناکازاکی در 9 اگوست سال 1945 بمباران شدند که طی ان صدها هزار نفر فورا جان باختند.
بمبهای هسته ای چگونه ساخته می شوند؟
بمبهای هسته ای به دو شکل ساخته می شوند. بمبهای شکافتی (اتمی) و بمبهای همجوشی (هیدروژنی). در حالیکه جزئیات این بمبها محرمانه است ولی نکات اساسی آنها قابل دسترس است. سوخت در یک بمب شکافتی مشتمل بر اورانیوم 235 و پلوتونیم 239 ی تقریبا خالص است که هر دو هسته های شکافت پذیری دارند. یک تکه ی کوچک از چنین ماده ای نمی تواند منفجر شود زیرا تعداد بسیار زیادی از نوترونها فرار می کنند.
ولی در یک جرم به قدر کافی بزرگ (بحرانی) واکنش زنجیره ای صورت می گیرد. یک نوترون اولیه ی اتفاقی باعث شروع شکافت خواهد شد... یک بمب نوعی تقریبا 10 به توان 24نوترون در کمتر از 10به توان 7- ثانیه آزاد می کند که باعث گرمای بسیار شدید می شود. همجوشی فرق دارد. همجوشی وقتی رخ می دهد که دو هسته ی سبک را آنقدر به هم نزدیک کنیم که در حوزه ی عمل جاذبه ی متقابل نیروی هسته ای قوی قرار گیرند.
از آن به بعد به شدت هم را جذب می کنند و اتمی سنگین تر تولید می کنند و مقداری انرژی آزاد می کنند. همجوشی را می توان در محیط پلاسمایی بوجود آورد و اخیرا با لیزر هم این کار را می کنند. در این همجوشی قرصهای کوچکی از دوتریم و ترتیم (عناصری سبک که همخانواده ی هیدروژنند) را بوسیله فوجهای لیزری پرقدرت گرم می کنند.
اگر توان لیزرها کم باشد انفجارهای کوچکی در این قرصهای کوچک رخ می دهد. اما اگر قدرت بالا باشد و در زمان کوتاه اثر کنند همجوشی رخ می دهد. توان این نوع لیزرها بیش از توان نیروی برق آمریکاست. پس تهیه اش بسیار سخت است .
اختراع بمب اتم
در طول جنگ جهانى دوم شاهد نوآورى تسلیحاتى از جانب دولتهاى درگیر در جنگ مىباشیم، سه دولت عمدهاى که داراى مراکز تحقیقات استراتژیک و لابراتورهاى معظم تحقیقاتى بودند، عبارتند بودند از ژاپن، آلمان، آمریکا. ژاپن به دنبال توسعه سلاحهاى شیمیایى بود که در این زمینه موفقیت چندانی به دست نمىآورد.
آلمانها داراى مرکز تحقیقاتى «پینامون» بودند که موفق به اختراع سلاحى نو در تابستان 1940 مىشوند، این سلاح موشک بود که در طول جنگ آلمانها علیه انگلستان از خاک فرانسه ی اشغال شده به کار مىبردند. اولین موشکها در تابستان 1940 بود که با پشت سر گذاشتن کانال مانش به خاک انگلستان اصابت مىکرد. تا مدتها انلگیسیها اختراع چنین سلاحى را باور نمىکردند.
مخترع موشک «فون براون» آلمانى بود و اولین موشکها VI و VII نام داشتند. اما در رابطه با تحقیقات مربوط به شکافتن هسته اتم، على رغم تبلیغات متفقین که به بزرگ نمایى خطر اتمى آلمان مىپرداختند، نازىها در این خصوص موفقیتى به دست نیاورده و پس از شکست آلمان مشخص مىشود که آنها در مرحله ابتدایى ساخت بمب اتم قرار داشتند.
مرکز سوم، آمریکا بود. آمریکا با استفاده از امتیاز منحصر به فرد دور بودن از صحنه جنگ و مصونیت از بمباران و ویرانى، در سال 1943 پروژه مانهتن را در صحراى لوس آلاموس (Los Alamos) در ایالت نیومکزیکو، شکل می دهد.
ریاست این پروژه اتمى، با پروفسور «اوپن هایمر» بود و دانشمندان غیر اروپایى مانند «فرمى» و ... در این پروژه نقش داشتند.
ریاست این پروژه با یک ژنرال سه ستاره، به نام «گروز» بود که به طور مرتب، واشنگتن را از پیشرفت کار مطلع مىساخت. یکی از ویژگی های پروژه مانهتن، هزینه بسیار بالای آن بود (25 میلیارد دلار) که در زمان جنگ هیچ دولتى چنین بودجهاى را نداشت. سرانجام در حالى که در 8 مى 1945 آلمان تسلیم مىشود و جنگ اروپا به پایان مىرسد، فاتحین کنفرانس پوتست دام را به منظور تعیین سرنوشت آلمان تشکیل مىدهند، پوتست دام یک منطقه ییلاقى در نزدیک برلین بود که با توجه به اینکه برلین آنقدر ویران شده بود، حتی ساختمان درخوری در این شهر نبود که در آن اجلاس برگزار شود. در بین کنفرانس، هرى ترومن، رئیس جمهور آمریکا، تلگراف رمزى، تحت عنوان «نوزاد متولد شد»، دال بر به ثمر رسیدن پروژه مانهتن دریافت مىکند.
این پروژه موفق به ساخت اولین بمبى مىشود که در 16 ژوئیه 1945 مورد تست قرار مىگیرد. اوپن هایمر و دیگران، در بونکرى تجمع کرده بودند و آزمایش را مورد بررسى قرار مىدهند که ظاهرا همانجا اوپن هایمر پشیمان مىشود. در اواخر جولاى، رئیس جمهور آمریکا، دستور به کار بردن این سلاح جدید را علیه ژاپن براى تاریخ بعد از 2 اوت صادر مىکند؛ 5 شهر ژاپن به ترتیب اولویت براى واشنگتن در لیست قرار مىگیرند: توکیو، کیوتو، هیروشیما، ناگویا، ناکازاکى.
http://www.asriran.com/fa/pages/?cid=91840
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
تعداد بمب های اتمی موجود در جهان
آمریکا و روسیه در جولای گذشته توافق کردند که نزدیک به یک سوم ناوگان هستهای خود را در راستای معاهده کاهش سلاحهای هستهای در دو طرف (استارت) کاهش دهند.
دبیرکل سازمان ملل متحد با اشاره به اینکه بیش از 20هزار بمب اتمی در جهان وجود دارد، برچیده شدن سلاحهای هستهای را هدفی قابل تحقق دانست.
به گزارش خبرگزاری فرانسه، "بان کیمون " دیروز در سخنانی در کنفرانس سلاحهای هستهای سازمان ملل در مکزیکوسیتی پایتخت مکزیک گفت که برچیده شدن سلاحهای هسته ای در جهان هدفی غیرواقعی نیست.
وی در افتتاحیه این کنفرانس که بیش از 1300 نماینده غیردولتی از 75 کشور در آن شرکت داشتند، گفت: 20 هزار سلاح هستهای در جهان وجود دارد که بیشتر آنها آماده استفاده است، با این وجود آرزوها در راستای خلع سلاح هسته ای در جهان همچنان وجود دارد.
آمریکا و روسیه در جولای گذشته توافق کردند که نزدیک به یک سوم ناوگان هستهای خود را در راستای معاهده کاهش سلاحهای هستهای در دو طرف (استارت) کاهش دهند.
شصت و دومین کنفرانس سالانه سلاحهای هستهای که از سوی دفتر رسانهای سازمان ملل متحد برگزار شده است، با همکاری سازمانهای غیردولتی در جهان تا روز جمعه به کار خود ادامه خواهد داد.
http://www.tabnak.ir/fa/pages/?cid=63531
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
اتُم
اَتُم (به انگلیسی: Atom) کوچکترین واحد تشکیل دهنده یک عنصر شیمیایی است که خواص منحصر به فرد آن عنصر را حفظ میکند. تعریف دیگری آن را به عنوان کوچکترین واحدی در نظر میگیرد که ماده را میتوان به آن تقسیم کرد بدون اینکه اجزاء بارداری از آن خارج شود. اتم ابری الکترونی، تشکیلشده از الکترونها با بار الکتریکی منفی، که هستهٔ اتم را احاطه کردهاست. هسته نیز خود از پروتون که دارای بار مثبت است و نوترون که از لحاظ الکتریکی خنثی است تشکیل شده است. زمانی که تعداد پروتونها و الکترونهای اتم با هم برابر هستند اتم از نظر الکتریکی در حالت خنثی یا متعادل قرار دارد در غیر این صورت آن را یون مینامند که میتواند دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی باشد. اتمها با توجه به تعداد پروتونها و نوترونهای آنها طبقهبندی میشوند. تعداد پروتونهای اتم مشخص کننده نوع عنصر شیمیایی و تعداد نوترونها مشخصکننده ایزوتوپ عنصر است.
نظریه فیزیک کوانتم تصویر پیچیدهای از اتم ارائه میدهد و این پیچیدگی دانشمندان را مجبور میکند که جهت توصیف خواص اتم بجای یک تصویر متوسل به تصاویر شهودی متفاوتی از اتم شوند. بعضی وقت ها مناسب است که به الکترون به عنوان یک ذره متحرک به دور هسته نگاه کرد و گاهی مناسب است به آنها عنوان ذراتی که در امواجی با موقعیت ثابت در اطراف هسته (مدار: orbits) توزیع شده اند نگاه کرد. ساختار مدار ها تا حد بسیار زیادی روی رفتار اتم تأثیر گذارده و خواص شیمیایی یک ماده توسط نحوه دسته بندی این مدار ها معین میشود.
اجزا
جهت بررسی اجزاء یک ماده، میتوان به صورت پی در پی آن را تقسیم کرد. اکثر مواد موجود در طبیعت ترکیب شلوغی از مولکولهای مختلف است. با تلاش نسبتاً کمی میتوان این مولکول ها را از هم جدا کرد. مولکول ها خودشان متشکل از اتم ها هستند که توسط پیوندهای شیمیایی به هم پیوند خورده اند. با مصرف انرژی بیشتری میتوان اتم ها را از مولکول ها جدا کرد. اتم ها خود از اجزاء ریزتری بنام هسته و الکترون تشکیل شده که توسط نیروهای الکتریکی به هم پیوند خورده اند و شکستن آنها انرژی بسی بیشتری طلب میکند. اگر سعی در شکستن این اجرا زیر اتمی با صرف انرژی زیاد بکنیم، کار ما باعث تولید شدن ذرات جدیدی میشویم که خیلی از آنها بار الکتریکی دارند.
همانطور که اشاره شد اتم از هسته و الکترون تشکیل شده است. جرم اصلی اتم در هسته قرار دارد؛ فضای اطراف هسته عموماً فضای خالی میباشد. هسته خود از پروتن (که بر مثبت دارد)، و نوترن (که بر خنثی دارد) تشکیل شده. الکترون هم بار منفی دارد. این سه ذره عمری طولانی داشته و در تمامی اتمهای معمولی که به صورت طبیعی تشکیل میشوند یافت میشود. بجز این سه ذره، ذرات دیگری نیز در ارتباط با آنها ممکن است موجود باشد؛ میتوان این ذرات دیگر را با صرف انرژی زیاد نیز تولید کرد ولی عموماً این ذرات زندگی کوتاهی داشته و از بین میروند.
اتم ها مستقل از اینکه چند الکترون داشته باشند (۳ تا یا ۹۰ تا)، همه تقریباً یک اندازه دارند. به صورت تقریبی اگر ۵۰ میلیون اتم را کنار هم روی یک خط بگذاریم، اندازه آن یک سانتیمتر میشود. به دلیل اندازه کوچک اتم ها، آنها را با واحدی به نام انگسترم که برابر ۱۰- ۱۰ متر است میسنجند.
مدلهای اتمی
مدل اتمی دالتون
نظریهٔ اتمی دالتون: دالتون نظریه اتمی خود را با اجرای آزمایش در هفت بند بیان کرد.
* ماده از ذرههای تجزیه ناپذیری به نام اتم ساخته شدهاست.
* همهٔ اتمها یک عنصر، مشابه یکدیگرند.
* اتمها نه به وجود میآیند و نه از بین میروند.
* همهٔ اتمهای یک عنصر جرم یکسان و خواص شیمیایی یکسان دارند.
* اتمهای عنصرهای مختلف به هم متصل میشوند و مولکولها را به وجود میآورند.
* در هر مولکول از یک ترکیب معین، همواره نوع و تعداد نسبی اتمهای سازنده ی آن یکسان است.
* واکنشهای شیمیایی شامل جابه جایی اتمها و یا تغییر در شیوهٔ اتصال آنها است.
نظریههای دالتون نارساییها و ایرادهایی دارد و اما آغازی مهم بود. مواردی که نظریهٔ دالتون نمیتوانست توجیه کند:
* پدیدهٔ برقکافت (الکترولیز) و نتایج مربوط به آن
* پیوند یونی ـ فرق یون با اتم خنثی
* پرتو کاتدی
* پرتوزایی و واکنشهای هستهای
* مفهوم ظرفیت در عناصر گوناگون
* پدیدهٔ ایزوتوپی
قسمت اول نظریهٔ دالتون تأیید فیلسوف یونانی (دموکریت) بود.
نظریهٔ دالتون از سه قسمت اصلی (قانون بقای جرم ـ قانون نسبتها معین ـ قانون نسبتهای چندگانه) میباشد.
مطالعهٔ اتمها و ذرات ریزتر فقط به صورت غیرمستقیم و از روی رفتار (خواص) امکان پذیر است.
اولین ذرهٔ زیراتمی شناخته شده الکترون است. مواردی که به کشف و شناخت الکترون منجر شد:
* الکتریسیتهٔ ساکن یا مالشی
* پدیدهٔ الکترولیز (برقکافت)
* پرتو کاتدی
* ۴پدیدهٔ پرتوزایی
مدل اتمی تامسون
مدل اتمی تامسون (کیک کشمشی، مدل هندوانهای یا ژله میوه دار)
* الکترون با بار منفی، درون فضای ابرگونه با بار مثبت، پراکنده شدهاند.
* اتم در مجموع خنثی است. مقدار با مثبت با بار منفی برابر است.
* این ابر کروی مثبت، جرمی ندارد و جرم اتم به تعداد الکترون آن بستگی دارد.
* جرم زیاد اتم از وجود تعداد بسیار زیادی الکترون در آن ناشی میشود.
مدل اتمی رادرفورد
1)هر اتم دارای یک هسته کوچک است که بیشتر جرم اتم در آن واقع است.
2)هسته اتم دارای بار الکتریکی مثبت است.
3)حجم هسته در مقایسه با حجم اتم بسیار کوچک است زیرا بیشتر حجم اتم را فضای خالی تشکیل میدهد.
4)هسته اتم بوسیله الکترونها محاصره شده است.
http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D8%AA%D9%85
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
هسته اتم
هستهٔ اتم ناحیهای با جرم بالا است که پروتونها و نوترونها در آن قرار گرفته اند. اندازهٔ هسته از اندازهٔ خود اتم بسیار کوچکتر است, و تقریباً تمام جرم اتم را که از ذرات پروتون و نوترون سبب میشود در این ناحیه قرار دارد.
تاریخچه
هسته اولین بار توسط ارنست رادرفورد و در سال ۱۹۱۱ کشف شد او یک ورق طلا را مورد بمباران پرتو آلفا قرار داد طبق نظر تامسون باید تمام پرتو یا بازمی گشت یا عبور میکرد اما بعضی از پرتو ها عبور کرده و بعضی از پرتو ها به شدت باز میگردند پس او اینگونه نتیجه گرفت که جرم بسیار چگال و با بار مثبت(زیرا پرتو آلفا ۲ بار مثبت دارد) و متمرکز در محلی از اتم قرار دارد که بررسی های دقیقتر این محل را مرکز اتم مشخص نمود نام این محل هسته گذاشته شد.
http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%87%D8%B3%D8%AA%D9%87_%D8%A7%D8%AA%D9%85
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
آژانس بینالمللی انرژی اتمی
آژانس بینالمللی انرژی اتمی نهادی مستقل است که در سال ۱۹۵۷ برای ترویج استفاده صلحآمیز، و جلوگیری از استفاده نظامی، از انرژی هستهای تأسیس شد.
پیشنهاد تأسیس این سازمان را دوایت آیزنهاور رئیسجمهور آمریکا در سخنرانی خود در مجمع عمومی سازمان ملل متحد (که به سخنرانی اتم برای صلح معروف شد) در سال ۱۹۵۳ مطرح کرد.
آژانس و دبیرکل آن محمد البرادعی در سال ۲۰۰۵ مشترکا برنده جایزه صلح نوبل شدند.
شورای حکام
شورای حکام از ۳۵ کشور عضو تشکیل شده است. مطابق ماده ۶ اساسنامه آژانس، ۱۰ عضو شورا باید حتماً از بین کشورهای پیشرفته و صاحب تکنولوژی هستهای و ۷ عضو دیگر از بین کشورهای اروپایی انتخاب شوند. برای خاورمیانه و آسیای جنوبی ۲ نماینده در نظر گرفته شده است.
http://fa.wikipedia.org/wiki/
@@@@@@@@@@@@@@@@
سازمان انرژی اتمی ایران
سازمان انرژی اتمی ایران که مقدمات ایجاد آن از اوایل سال ۱۳۵۳ فراهم گردیده بود، با تصویب قانون «سازمان انرژی اتمی» در تاریخ ۱۳۵۳/۴/۱۶ عملا به صورت یک شخصیت حقوقی رسمیت یافت و در آن دوره زیرنظر نخستوزیری فعالیت می کرد و نخستین رئیس آن دکتر اکبر اعتماد بود.
قبل از پیروزی انقلاب اسلامی ایران، این سازمان با گسترش سریع و بیرویه، عهدهدار تعهدات سنگین از بابت قراردادهای بیشمار در نقاط مختلف کشور و در راستای نصب و راهاندازی ۲۳۰۰۰ مگاوات برق هستهای شده بود. بعد از پیروزی انقلاب اسلامی با تجدید نظر اساسی در کل برنامههای سازمان و ایجاد تغییرات بنیادی در اهداف و وظایف آن، قدمهای موثری در جهت کاربرد و استفاده صلحآمیز از انرژی اتمی در کشور برداشته شدهاست. این اقدامات که از نیمه دوم دهه هفتاد کاملا مشهود بودهاست، در جهت دستیابی به خودکفایی نسبی و با توجه به محدودیتهای شدید اعمال شده توسط کشورهای غربی صورت گرفتهاست.
http://fa.wikipedia.org/wiki/
ایران و انرژی هستهای
http://www.aeoi.org.ir
@@@@@@@@@@@@@@@@
تأسیس سازمان انرژی اتمی ایران
عصر کنونی را عصر اتم نامیده اند و این نشان دهنده جایگاه ویژه علوم و تکنولوژی هسته ای است. تجلی و ظهور ملموس این تکنولوژی در ابتدا به صورت غیرصلح آمیز بود اما به تدریج روند صلح آمیز استفاده از آن در زندگی بشر ریشه دواند.
کشورهای مختلف هر یک بر حسب توان خود به این تکنولوژی روی آوردند و هر کشور راهبرد و تاکتیک خاصی را برای خود برگزید. برخی روند صلح آمیز را طی کردند و بعضی دیگر تنها در جهت غیرصلح آمیز قدم برداشتند. تعدادی از ابتدا هر دو را مدنظر قرار دادند و شماری نیز دچار تحولات مختلف راهبری شدند و فرآیند خاصی را پیش بردند.
متن :
عصر کنونی را عصر اتم نامیده اند و این نشان دهنده جایگاه ویژه علوم و تکنولوژی هسته ای است. تجلی و ظهور ملموس این تکنولوژی در ابتدا به صورت غیرصلح آمیز بود اما به تدریج روند صلح آمیز استفاده از آن در زندگی بشر ریشه دواند.
کشورهای مختلف هر یک بر حسب توان خود به این تکنولوژی روی آوردند و هر کشور راهبرد و تاکتیک خاصی را برای خود برگزید. برخی روند صلح آمیز را طی کردند و بعضی دیگر تنها در جهت غیرصلح آمیز قدم برداشتند. تعدادی از ابتدا هر دو را مدنظر قرار دادند و شماری نیز دچار تحولات مختلف راهبری شدند و فرآیند خاصی را پیش بردند.
در این میان، فعالیت ایران در زمینه توسعه هسته ای و برخورد محافل جهانی در دوره های مختلف نسبت به این کشور از فرازی متمایز حکایت دارد. در یک دوره (قبل از انقلاب)، ایران به توسعه چشمگیر هسته ای پرداخت که در این زمینه سکوت محافل جهانی به خصوص غربیان را به همراه داشت چون خود، دستی در این توسعه داشتند. اما در یک دوره دیگر (پس از انقلاب) که ایران پس از معضلات مختلف از جمله سال های طولانی جنگ تحمیلی و محاصره اقتصادی به روند آرام توسعه هسته ای تحت نظارت آژانس بین المللی انرژی اتمی همت گماشته در معرض تهاجمات مختلف قرار گرفته است. در ادامه فعالیت های هسته ای ایران قبل از انقلاب اسلامی و تحلیلی مختصر نسبت به برخوردهای جهانی با توجه به وضعیت کنونی پرداخته می شود.
1- فعالیت های هسته ای ایران قبل از انقلاب
اولین قدم جدی در زمینه استفاده از علوم و تکنولوژی هسته ای در ایران در سال (1956) 1335 برداشته شد. در آن سال دانشگاه تهران مرکزی را تحت عنوان «مرکز اتمی دانشگاه تهران» برای آموزش و پژوهش هسته ای در کشور پایه گذاری کرد. این امر سه سال بعد از طرح آیزنهاور، رئیس جمهور وقت آمریکا در سال 1953 تحت عنوان «اتم برای صلح» بود. لذا مرکز مذکور در کنار تلاش خود برای شناساندن اتم و انرژی اتمی، نمایشگاهی تحت همین عنوان یعنی «اتم برای صلح» دایر نمود که تا حدودی برداشت مردم را نسبت به انرژی هسته ای که آن را معادل ویرانی و جنگ قلمداد می کردند، تصحیح نماید.
چندی بعد در سال (1959) 1337 به پیشنهاد دانشگاه تهران، ساخت یک راکتور اتمی در دستور کار هیأت دولت قرار گرفت و تصویب شد. در همین راستا رئیس جمهور آمریکا جهت تبلیغ طرح خود (اتم برای صلح) یک راکتور اتمی به ایران ارائه نمود. عملیات ساختمانی راکتور دانشگاه تهران در 1961 (1340) آغاز و در آبان ماه 1967 (1346) بحرانی شد و عملاً مورد بهره برداری قرار گرفت.
ظرفیت این راکتور پنج مگاوات بود و با سوخت اورانیوم بسیار غنی شده 93 درصد که تا سال (1979) 1357 از طرف آمریکا تأمین شد کار می کرد. در کنار تجهیزات فوق، دولت آمریکا تأسیسات مربوط به Hot cell را جهت جداسازی پلوتونیوم نیز در اختیار ایران قرار داد. بنابر این در مجموع در دهه 1330 و 1340، ایران مجهز به یک راکتور اتمی پنج مگاوات سوخت اورانیوم بسیار غنی شده 93 درصد و تجهیزات Hot Cell جهت جداسازی پلوتونیوم شده بود.
دکتر علی اصغر آزاد از بنیانگذاران سازمان انرژی اتمی ایران در زمینه راه اندازی راکتور اتمی دانشگاه تهران می گوید: طبق قرارداد بین دانشگاه تهران و کمپانی A.M.F تمامی عملیات نصب ماشین آلات و وسایل کنترل راکتور به عهده کمپانی مذکور و تمامی کارهای ساختمانی بنای راکتور به عهده مقاطعه کاران ایرانی بود. با وجودی که از آغاز کار، همه روزه عده معدودی از کارشناسان مرکز عملیات، نصب راکتور را از نزدیک تعقیب می کردند در آخرین مراحل نصب راکتور یعنی در موقعی که نصب دستگاه های کنترل راکتور و همچنین سیستم های تصفیه آب استخر و ماشین آلات تهویه راکتور شروع شده بود بدون هیچ مقدمه ای از ورود کارشناسان مرکز به محوطه کارگاه جلوگیری به عمل آمد.
مقاطعه کاران به بهانه دخالت کارشناسان مرکز در کارها و امکان اخلال در پیشرفت عملیات ساختمانی این تصمیم را با روشی توأم با خشونت به کارشناسان مرکز ابلاغ و وسایل دفتری آنها را رأساً به فضای باز خارج از محوطه کارگاه منتقل کردند. از آن روز کارشناسان به کارگاه راه نیافتند تا روزی که عملیات نصب ماشین آلات راکتور خاتمه و آماده تحویل به مرکز اتمی شد. درست در این موقع کارشناسان AMF که برای نصب راکتور در تهران بودند و بدون دادن کوچکترین آموزش به کارشناسان مرکز به کلی خود را کنار کشیدند و امید به این بستند که از ناتوانی علمی و فنی کارشناسان مرکز سود جسته و امضای قرارداد دیگری را برای اداره موقت امور راکتور بر دانشگاه تحمیل کنند.
ولی چنین نشد چون کارشناسان مرکز در مواجهه با این امر ناتوانی نداشتند. بلکه در حد ممتازی از توانایی برخوردار بودند. تیمی کوچک ولی کارآمد از 8 تا 10 نفر از جوانان با شهامت و آماده به کار، قدم پیش نهادند. از مشکلات و امکان مخاطرات نهراسیدند و در مدتی که برای کارشناسان AMF بسیار غیرمنتظره بود، مسائل پیچیده راه اندازی یک راکتور هسته ای را یکی پس از دیگری حل کردند. لحظات پرهیجان بحرانی شدن راکتور اتمی به دست جوانان ایرانی و بدون کوچکترین کمک کارشناسی خارجی فرا رسید و با فرا رسیدن این لحظات، تکنولوژی هسته ای در کشورمان به مرحله جدیدی از گسترش خود پای نهاد.
ایجاد راکتور اتمی دانشگاه تهران، نقطه آغاز مهمی در زمینه فعالیت های هسته ای ایران محسوب می شود و عملاً در طول ساخت این راکتور که بعضاً کارشناسان ایرانی نیز حضور داشتند تحول مثبتی در زمینه ایجاد صنایع هسته ای صورت گرفت. به جز پروژه های مذکور، طی دو دهه 1330 و 1340 فعالیت های دیگری نیز در زمینه انرژی هسته ای صورت گرفت که می توان به ایجاد شتاب دهنده و اندوگراف و مرکز پزشکی هسته ای در دانشگاه تهران اشاره کرد. بدین لحاظ ایران به تدریج گام هایی در جهت توسعه هسته ای خود بر می داشت.
اما در طی دهه (1970)1350 وضعیت ایران به لحاظ علوم هسته ای و کاربردهای آن به نحو قابل توجهی دچار تحول شد. در سال (1974)1353 سازمان انرژی اتمی ایران (AEOI) تأسیس شد و مرکز اتمی دانشگاه تهران تحت نظر این سازمان قرار گرفت. متعاقب تأسیس AEOI، دولت وقت، سرمایه گذاری وسیعی را جهت رشد سریع علوم و فنون هسته ای انجام داد.
ایجاد 23 نیروگاه اتمی با ظرفیت حدود 23000 مگاوات، هدف اصلی و اساسی دولت وقت ایران در این دهه بوده است. تعداد نیروهای شاغل در سازمان به شدت افزایش یافت به نحوی که در سال 1357 به بیش از 4400 نفر بالغ شد. علاوه بر این، صدها کارشناس جهت فراگیری علوم و آموزش های لازم به عنوان بورسیه به خارج از کشور اعزام شدند. در این زمینه عمدتاً کشورهای آمریکا، انگلستان، آلمان غربی، فرانسه، کانادا، ایتالیا و بلژیک محل آموزش کارشناسان ایرانی بودند. تعلیم کارشناسان ایرانی بدین منظور بود که با تأسیس نیروگاه های اتمی نارسایی از ناحیه وجود نیروی متخصص احساس نشود. در این دوره بیش از 200 میلیارد ریال در زمینه انتقال تکنولوژی هسته ای سرمایه گذاری شد و مبالغ هنگفتی نیز به شرکت های غنی سازی اورانیوم در خارج از کشور پرداخت شد.
در مورد اخیر، ایران در سال 1353 یک میلیارد دلار به فرانسه جهت تأسیس غنی سازی اورانیوم در تری کاستین (Tricastin) پرداخت کرد و در پی آن 10 درصد از سهام شرکت «اوردیف» را ابتیاع نمود. تأسیسات مذکور شامل کنسرسیومی از کشورهای فرانسه، بلژیک، اسپانیا و ایتالیا می شد.
همان طور که بیان شد اصلی ترین و پرهزینه ترین هدف دولت وقت قبل از انقلاب اسلامی، ایجاد نیروگاه های اتمی در طی یک برنامه 15 ساله بود. در سال 1353، میزان ظرفیت نیروگاه های کشور (آبی و حرارتی) در حدود 3215 مگاوات بوده و تولید حدود 2300 مگاوات برق هسته ای با توجه به ذخایر ارزی و پرداخت سالیانه حدود 4 میلیارد دلار برای احداث نیروگاه های اتمی به مدت 15 سال قابل تأمل است. به هرحال با توجه به برنامه ریزی های انجام شده، نیروگاه های اتمی شروع به ساخت کردند. از سال (1974) 1353 تا سال (1978) 1357 حدود 8 نیروگاه اتمی برنامه ریزی شده و قرارداد ساخت یا قولنامه آنها بین سازمان انرژی اتمی و پیمانکاران خارجی به امضا رسیده بود. ذیلاً به اختصار به آنها اشاره می شود:
1- نیروگاه اتمی بوشهر (ایران I و II): قرارداد ساخت این دو واحد هر یک با قدرت حدود 1290 مگاوات با شرکت آلمانی KWU منعقد گردید. در آبان ماه 1353 نخستین مقاوله نامه خرید و احداث دو واحد نیروگاه اتمی فوق امضا شد و در فروردین ماه 1354 اولین کشتی حامل مواد و مصالح نیروگاهی، محموله خود را در بوشهر پیاده کرد. مکان این نیروگاه در منطقه هلیه واقع در 12 کیلومتری جنوب شهر بوشهر است. از زمان انعقاد تا هنگام تعلیق قرارداد در 1358، کارهای ساختمانی واحد یک این نیروگاه حدود 85 درصد و کارهای برقی و مکانیکی آن حدود 60 درصد انجام شده بود.
2- نیروگاه اتمی کارون (ایران III و IV): مذاکرات ساخت این دو واحد هر یک به قدرت حدود 950 مگاوات با شرکت «فرام اتم» فرانسوی ایجاد شده بود و مقاوله نامه های این واحدها با شرکت مذکور به امضا رسید. مکان نیروگاه در نزدیکی دارخوین در شمال خرمشهر تعیین شده بود که تا قبل از انقلاب اسلامی و شروع جنگ تحمیلی مراحل آماده سازی محل استقرار راکتورهای فرانسوی در حال انجام بوده است.
3- نیروگاه اتمی اصفهان (ایران V و VI): قولنامه ساخت این دو واحد نیروگاهی هر یک به قدرت حدود 1290 مگاوات با شرکت KWU آلمان امضا شده بود.
4- نیروگاه اتمی ساوه (ایران VII و IIX): قولنامه ساخت این دو واحد نیروگاهی هر یک به قدرت حدود 1290 مگاوات با شرکت KWU آلمان امضا شده بود.
ظرفیت کل نیروگاه های مذکور بیش از 9600 مگاوات است و جدا از آنها مذاکرات مختلفی در مورد ساخت بقیه نیروگاه های اتمی در زمان دولت وقت در حال انجام بوده است. نکته مورد تأمل در این زمینه آن است که تمامی نیروگاه های مذکور از سوخت اورانیوم غنی شده (3 تا 5 درصد U-235) استفاده می کنند و چنانچه تمامی 23 نیروگاه موردنظر ساخته می شدند سوخت غنی شده بسیار زیادی مصرف می شد. بی تردید با توجه به حجم بالای سوخت غنی شده، لازم بوده است که برنامه وسیعی جهت تهیه سوخت این نیروگاه ها در نظر گرفته شود. لذا به طور موازی با ساخت نیروگاه ها، دولت وقت با عقد قراردادهای مختلفی خصوصاً با فرانسه نسبت به تولید سوخت هسته ای در داخل ایران اقدام کرده بود. مرکز هسته ای اصفهان که در سال 1353 همزمان با رشد چشمگیر فعالیت های هسته ای کشور ایجاد شد، عملاً به منظور پشتیبانی علمی و فنی از راکتورهای هسته ای و تولید سوخت هسته ای مصرفی نیروگاه ها تأسیس شد. فعالیت ساخت و ساز در این مرکز تا قبل از انقلاب اسلامی با نظارت «شرکت تکنیک اتم» فرانسه انجام می گرفت.
همان طور که مشاهده می شود از سال (1974) 1353 فعالیت های هسته ای ایران از یک رشد چشمگیر و جهشی برخوردار بوده است. طرح تأسیس 23 نیروگاه اتمی در طول دو دهه، طرح تولید سوخت هسته ای و ساخت تأسیساتی جهت پشتیبانی علمی و فنی از راکتورهای اتمی عیان ترین فعالیت های هسته ای کشور به حساب می آیند. جدا از این موارد، دولت وقت در زمینه غنی سازی نیز دست به اقداماتی زده بود. خرید سهام شرکت «اوردیف» در زمینه غنی سازی و همچنین خرید 4 لیزر 16 میکرومتر جهت تحقیقات و توسعه مربوط به غنی سازی اورانیوم از جمله این فعالیت ها است.
نکات مهم در زمینه فعالیت های هسته ای ایران قبل از انقلاب اسلامی:
فعالیت های هسته ای ایران قبل از انقلاب به اختصار بیان شد. در این زمینه نکات ذیل قابل تأمل به نظر می رسد:
1- ایران، ترکیه و پاکستان سه کشوری هستند که در سال (1956) 1335 فعالیت های هسته ای خود را آغاز کردند و از طرف دیگر هر سه کشور عضو پیمان «سنتو» که یک پیمان اصالتاً آمریکایی است بوده اند که این امر جالب توجه است.
2- با وجود همزمانی شروع فعالیت های هسته ای سه کشور، برنامه های اتمی دو کشور ترکیه و پاکستان در ابتدای فعالیت های هسته ای خود بر ایران پیشی داشته اند. آنها در سال 1956 سازمان انرژی اتمی یا کمیسیون انرژی اتمی تأسیس کردند در صورتی که ایران مبادرت به تأسیس یک مرکز اتمی در دانشگاه تهران کرد. راکتور اتمی ترکیه در سال 1962 و راکتور اتمی پاکستان در 1965 به مرحله بحرانی رسید، در صورتی که راکتور اتمی دانشگاه تهران در سال 1967 بحرانی شد. تأسیس مراکز مختلف تحقیقات هسته ای به خصوص در پاکستان نیز از روند بهتری به لحاظ کمی و کیفی برخوردار بوده است. اما از سال (1974) 1353 رشد سریع و چشمگیر فعالیت های هسته ای ایران، این کشور را بر دو کشور دیگر در زمینه علوم و تکنولوژی هسته ای برتری داد.
لازم به تذکر است پس از شوک نفتی 1973 و افزایش زیاد قیمت نفت، ایران به لحاظ درآمدهای ارزی از وضعیت بسیار مناسبی برخوردار بوده است.
3- دو سال پس از تأسیس مرکز اتمی دانشگاه تهران، طرح ساخت راکتور اتمی این مرکز تصویب و از سال (1961) 1340 شروع به ساخت کرد. نکته مهم در این زمینه وجود سوخت هسته ای این راکتور با غنای 93 درصد می باشد که تماماً از طرف آمریکا تأمین می شد. اورانیوم با درصد غنای بالای 90 درصد U-235، اورانیوم تسلیحاتی محسوب می شود و این چنین سوختی که قابلیت های استفاده نظامی داشته باشد تحت مراقبت ها و نظارت های ویژه بین المللی است. این که چرا آمریکا چنین سوختی را در اختیار ایران قرار می دهد جای سوال است. این مسأله از آن جهت قابل توجه است که در حال حاضر آمریکا و رسانه های غربی تحمل وجود سوخت هسته ای با غنای بسیار کم و یا ساخت آن در ایران را ندارند.
4- در راستای ارائه راکتور اتمی دانشگاه تهران و سوخت هسته ای آن از طرف آمریکا، ایالات متحده تجهیزات Hot cell را نیز جهت جداسازی پلوتونیوم ناشی از فعل و انفعالات هسته ای راکتور مذکور در اختیار ایران قرار داد. راکتور اتمی، اورانیوم با غنای بالای 90 درصد و تجهیزات Hot cell تماماً از طرف آمریکا ارائه شده اند و مجموعه آنها می توانست توانمندی ایران را به سوی یک کشور هسته ای واجد سلاح هسته ای به شدت افزایش دهد. وجود این مجموعه از طرف آمریکا در ایران با توجه به مواضع کنونی آن و رسانه های استکباری قابل تأمل است.
5- بیان شد که از سال 1353 تا 1357، دولت وقت ایران فعالیت های هسته ای خود را به شدت با یک رشد سریع افزایش داد. نمود عینی این رشد، طرح ایجاد 23 نیروگاه اتمی با ظرفیت کل 23000 مگاوات بود. تمامی فعالیت های دیگر از جمله جذب نیرو، آموزش، طرح تأسیسات سوخت هسته ای و... تماماً در پرتو ایجاد این نیروگاه ها بوده است. مسأله مهم فلسفه تشکیل این نیروگاه هاست. در حال حاضر آمریکا و رسانه های غربی با بیان وجود منابع غنی از نفت وگاز در ایران، ساخت حتی یک نیروگاه اتمی و سوخت هسته ای مربوط به آن را توجیه ناپذیر می دانند. لذا با توجه به موضع کنونی آمریکا و ایادی آن، آیا طرح ایجاد 23 نیروگاه اتمی با توجه به وجود همین منابع غنی نفت و گاز در قبل از انقلاب اسلامی قابل توجیه خواهد بود؟
6- روشن است که قبل از انقلاب اسلامی تمامی شرکت های طرف قرارداد ایران در زمینه تکنولوژی هسته ای غربی بوده اند. در این زمینه کشورهای آمریکا، فرانسه و آلمان بیشترین سهم را داشته اند. لذا بدیهی است که قبل از انقلاب اسلامی، علوم و فنون هسته ای در ایران با توجه به موارد مذکور یعنی ارائه سوخت هسته ای با غنای 93 درصد، تجهیزات Hotcell، راکتورها و نیروگاه های اتمی کاملاً تحت سیطره و نظارت کشورهای غربی مخصوصاً آمریکا بوده است. هم پیمانی ایران با آمریکا، وجود پیمان منطقه ای «سنتو» بین ایران، پاکستان و ترکیه، رابطه نزدیک ایران و رژیم صهیونیستی، همجواری ایران با قدرتمندترین کشور بلوک شرق یعنی شوروی، وجود منابع غنی انرژی و بالاخره تسلط ایران بر خلیج فارس و تنگه هرمز نشان دهنده علل نفوذ غرب در زمینه تکنولوژی حساس هسته ای و نظارت غربیان در ایران می باشد.
7- ایجاد 23 نیروگاه اتمی در ایران با توجه به وضعیت صنعتی و پایه های تکنولوژی در کشور در آن زمان جای سوال است. دکتر آزاد ضمن هشداری در این زمینه می گوید: پایان بخش عرایضم هشداری صمیمانه، به مسئولین محترم سازمان انرژی اتمی است. این هشدار پرهیز از تندروی و زیاد روی در برنامه ریزی ها برای آینده تکنولوژی هسته ای در ایران است. پرهیز از افتادن به دام طرح های عظیم و پرخرجی است که فاقد اصالت هستند و معمولاً به طور غیرمستقیم با پوششی بسیار آراسته و موجه و ظاهری جالب و فریبنده ولی به قصد تاراج ذخایر مالی بر کشورهای درحال رشد تأمین می شود. پرهیز از طرح هایی است که در نهایت به وابستگی بیشتر می انجامد و در مواقع حساس از آنها به عنوان اهرم فشار علیه کشورمان استفاده می شود. کشورهای صنعتی برای زمینه سازی و تلقین این نوع طرح ها از روش های شناخته شده و ناشناخته گوناگونی استفاده می نمایند. به نظر اینجانب در ارتباط با نیروگاه های هسته ای برنامه ریزی برای نصب بیش از 22 هزار مگاوات انرژی الکتریکی در مدتی نسبتاً محدود و با امکاناتی از آن محدودتر را که در دهه قبل از انقلاب از آن سخن می رفت اگر جاه طلبی ندانیم لااقل باید تندروی بخوانیم. در سال های آغاز فعالیت های اتمی در ایران با طرح هایی رنگارنگ از این قبیل (البته با اشلی کوچکتر) بر دوش من و همکارانم سنگینی می کرد و بارها از طرف عواملی به عدم شهامت برای اقدام به طرح های عظیم متهم شدیم.
8- سکوت محافل غربی در قبال برنامه های هسته ای ایران قبل از انقلاب اسلامی بسیار قابل تأمل است. با توجه به برنامه ریزی های رژیم گذشته، ایران با سرعتی سوال برانگیز به سمت هسته ای شدن پیش می رفته است. این که چرا رسانه ها و دولت های خارجی خصوصاً کشورهای غربی در این زمینه سکوت کرده اند؟ سوالی است که پاسخ آن در شرایط کنونی ایران بسیار با اهمیت خواهد بود. این مسأله از آن جهت حائز اهمیت است که در حال حاضر رسانه های بیگانه و استکباری کوچکترین فعالیت صلح آمیز هسته ای ایران را برنمی تابند و خواستار توقف آن به بهانه های مختلف از جمله توجیه ناپذیر بودن آنها می شوند:
نتیجه گیری
بی تردید فعالیت های هسته ای ایران در قبل از انقلاب اسلامی با چراغ سبز محافل غربی و خصوصاً آمریکا انجام شده است. روند آرام توسعه هسته ای در قبل از سال 1353 و رشد سریع و جهشی آن پس از آن سال، تماماً زیر نفوذ و حضور کشورهای غربی به ویژه آمریکا و سپس آلمان و فرانسه بوده است. عدم مخالفت با توسعه هسته ای ایران به ویژه پس از سال 1353 و انحصار قراردادهای هسته ای برای ساخت راکتورها و نیروگاه های اتمی نشان از سیطره غرب بر فعالیت های اتمی ایران دارد و لذا طبیعی است که رسانه های غربی هیچ مخالفت قابل توجهی در قبال توسعه هسته ای ایران صورت ندهند. این مسأله از آن جهت قابل بررسی است که زیربنای صنعتی ایران توان توسعه هسته ای را با شتاب آنچه که موردنظر بوده نداشته است.
نکته دیگر آن که، همزمانی افزایش قیمت نفت و ثروتمندی کشور به لحاظ درآمدهای ارزی حاصل از فروش نفت پس از شوک نفتی 1973 با رشد سریع فعالیت های هسته ای کشور به خصوص در زمینه ایجاد 23 نیروگاه اتمی قابل تأمل به نظر می رسد. بی تردید کشور آمریکا و اقمار وابسته به آن درصدد جذب دلارهای بی حد و حصر کشوری بوده اند که در دسته بندی های جهانی به کشور جهان سوم تعلق داشت. همین فرآیند را می توان در فروش زایدالوصف تسلیحات نظامی و بعضاً پیشرفته کشورهای غربی به ایران مدنظر قرار داد.
نکته بعدی آن که توسعه هسته ای منحصر به ایران به عنوان یک کشور جهان سوم نبوده است. در حال حاضر بیش از 30 کشور جهان واجد نیروگاه اتمی می باشند که بسیاری از آنها مدت های مدیدی است که به ساخت و استفاده از آن مبادرت ورزیده اند. بیش از 40 کشور جهان نیز از انواع راکتورهای اتمی جهت امور مختلف تحقیقاتی، آموزش و تولیدی استفاده می کنند که سابقه استفاده برخی از آنها به دهه پس از اتمام جنگ جهانی دوم برمی گردد. وضعیت در چرخه سوخت هسته ای نیز به همین منوال است. در حال حاضر 13 کشور در زمینه تبدیل اورانیوم، 12 کشور در زمینه غنی سازی اورانیوم، 19 کشور در رابطه با تولید سوخت هسته ای و 10 کشور در زمینه بازفرآوری سوخت مصرف (شده) فعال می باشند. مخالفت محافل غربی نسبت به توسعه صلح آمیز هسته ای در ایران به بهانه های واهی آن هم پس از انقلاب اسلامی بسیار قابل تأمل و سوال برانگیز است.
در صورتی که همین محافل نسبت به رشد سریع و بعضاً بی رویه توسعه هسته ای قبل از انقلاب اسلامی نه تنها تن به سکوت داده اند بلکه عمدتاً خود آنها در این توسعه نقش داشته اند.
نکته آخر آن که علل مخالفت محافل غربی نسبت به فعالیت های هسته ای ایران پس از انقلاب اسلامی را می توان درک نمود که ازجمله می توان به علل زیر اشاره کرد:
1- عدم وابستگی ایران به بلوک بندی های قدرت جهانی
2- مخالفت ایران با رژیم صهیونیستی
3- گسترش توان صنعتی ج.ا.ایران
4- سیاست استقلال طلبانه ایران در توسعه صنعتی از جمله در علوم و تکنولوژی هسته ای.
کد مطلب: 45
آدرس مطلب: http://aftabnews.ir/vdcei.8ejjh8nbb9.html
آفتاب
http://aftabnews.ir
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
سالشمار هستهای ایران
* ۱۹۵۷
ایران و آمریکا در چارچوب برنامه اتم برای صلح که آیزنهاور پیشنهاد کرده بود قرارداد همکاری در زمینههای غیرنظامی اتمی امضا کردند. بر پایه این قرارداد ایران چند کیلوگرم اورانیوم غنیشده برای مصرف پژوهشی از آمریکا دریافت میکرد.
* ۱۹۵۷
مرکز موسسه علوم هستهای که زیر نظر سازمان پیمان مرکزی (سنتو) اداره میشد، از بغداد به تهران منتقل شد.
* ۱۹۵۹
به دستور محمدرضا شاه یک مرکز پژوهش هستهای در دانشگاه تهران تأسیس شد.
* ۱۹۶۰
ایران مقدمات خرید یک رآکتور پژوهشی ۵ مگاواتی را برای دانشگاه تهران فراهم میکند.
* دهه ۱۹۶۰
آمریکا همراه با فروش رآکتور هستهای به ایران، چند اتاقک داغ نیز به ایران میفروشد.
* ۱۹۶۱
وزارت خارجه آمریکا با طرح ستاد مشترک آمریکا برای استقرار سلاحهای اتمی در ایران مخالفت میکند.
* ۱۹۶۷
آمریکا ۵٫۵۴۵ کیلوگرم اورانیوم غنی شده برای استفاده در رآکتور پژوهشی به ایران تحویل داد. همچنین ۱۱۲ گرم پلوتونیوم نیز به عنوان راهانداز رآکتور تحویل شد.
* ۱۹۶۸
ایران پیماننامه منع گسترش سلاحهای هستهای را در همان روزی که برای امضا ارائه شد، امضا کرد.
* ۱۹۶۹
کمیساریای انرژی اتمی فرانسه با تعمیر رآکتور تهران موافقت کرد.
* ۱۹۶۹
آمریکا قرارداد هستهای با ایران را به مدت ده سال دیگر تمدید کرد.
* ۱۹۷۰
پیمان نامه منع گسترش سلاحهای هستهای به تصویب مجلس رسید
* ۱۹۷۲
دولت ایران اعلام کرد که قصد دارد در دهسال آینده چند نیروگاه برق اتمی تهیه کند و وزارت نیرو بررسی در مورد امکان ساخت نیروگاه در جنوب ایران را آغاز کرد.
* ۱۹۷۳-۱۹۷۶
دولت پرونیست آرژانتین معاملات مخفیانهای در زمینه هستهای با ایران انجام داد.
* ۱۹۷۴
ایران وامی به مبلغ یک میلیارد دلار به کمیساریای انرژی اتمی فرانسه داد. از این وام برای ساخت کارخانه غنیسازی اورانیوم (متعلق به کنسرسیوم اورودیف) در تریکاستن استفاده شد. در مقابل ایران صاحب ۱۰٪ از سهام این کارخانه شد.
* ۱۹۷۴
شاه ایران تشکیل سازمان انرژی اتمی ایران را اعلام کرد. سرپرست این سازمان دکتر اکبر اعتماد بود که در سوئیس در رشته فیزیک تحصیل کرده بود. این سازمان مستقیما زیر نظر شاه اداره میشد.
* ۱۹۷۴
وزیر خارجه آمریکا به سفیر ایران گفت که آمریکا آماده بررسی امکانات همکاری بیشتر اتمی بین ایران و آمریکا است.
* ۱۹۷۴
دکتر دیکسی لی، رئیس کمیسیون انرژی اتمی آمریکا از امکان تأسیس یک مرکز منطقهای برای غنیسازی و بازفرآوری اورانیوم در ایران سخن گفت.
* ۱۹۷۴
پس از سفر ایندیرا گاندی نخستوزیر هند به ایران، دو کشور بیانیه مشترکی انتشار دادند که در آن از تماس بین سازمانهای انرژی اتمی دو کشور برای همکاری در این زمینه سخن رفته بود.
* ۱۹۷۴
دریادار اسکار آرماندو کیهیات رئیس پیشین کمیسیون انرژی اتمی آرژانتین به ایران رفت و در مورد انرژی هستهای به ایران مشاوره داد.
* ۱۹۷۴
رئیس کمیسیون انرژی اتمی آمریکا پس از سفر به ایران به این کشور در مورد همکاریهای آینده آمریکا در زمینه انرژی هستهای اطمینان داد.
* ۱۹۷۴
شاه ایران در سخنانی گفت که ایران «بدون شک و زودتر از آنچه فکر کنید» به سلاح اتمی دست خواهد یافت. این سخنان را سفارت ایران در فرانسه تکذیب کرد و شاه نیز بعدا با عقب نشینی گفت که نه فقط ایران بلکه کشورهای منطقه نیز نباید به دنبال ایجاد زرادخانه هستهای باشند.
* ۱۹۷۴
شاه و اکبر اعتماد به پاریس رفتند و قراردادهائی برای ایجاد پنج نیروگاه ۱۰۰۰ مگاواتی، دریافت اورانیوم لازم و نیز تأسیس یک مرکز پژوهشی با فرانسه منعقد کردند.
* ۱۹۷۴
ایران و آمریکا به توافقی مقدماتی برای تحویل دو نیروگاه هستهای و دریافت اورانیوم غنی شده دست یافتند.
* ۱۹۷۴
برخی منابع از تمایل ایران به خرید منظم اورانیوم از استرالیا اشاره کردند.
* ۱۹۷۴
در یکی از مدارک وزارت خارجه آمریکا از آماده شدن ایران و آمریکا برای توافق در تحویل دو نیروگاه و اورانیوم «به هر میزان که شاه میخواهد» اشاره شد.
* ۱۹۷۴
ایران قراردادی با شرکت کرافتورک اونیون (کا. و. او) برای خرید دو نیروگاه آب تحت فشار ۱۲۰۰ مگاواتی برای نصب در بوشهر امضا کرد. همچنین قراردادی با شرکت فراماتوم فرانسه برای خرید دو نیروگاه ۹۰۰ مگاواتی برای نصب در بندر عباس امضا شد. بر اساس این قراردادها شرکت آلمانی و شرکت فرانسوی اورانیوم غنی شده اولیه را نیز تحویل میدند و نیاز ایران برای دهسال بعد را نیز تامین میکنند.
* ۱۹۷۴
ایران و آمریکا توافق میکنند که کمیسیون مشترکی برای تقویت روابط دو کشور در زمینههای گوناگون، بهویژه در زمینه انرژی هستهای تشکیل دهند. در همین حال قراردادهای موقت برای تحویل سوخت غنی شده برای هشت نیروگاهی که قرار است آمریکا در ایران بسازد نیز تهیه شد. هر دو طرف توافق کردند که از گسترش سلاحهای هستهای مطابق با پیماننامه منع گسترش سلاحهای هستهای جلوگیری کنند.
* میانه دهه ۱۹۷۰
دانمارک ده کیلوگرم اورانیوم بسیار غنیشده و ۲۵ کیلوگرم اورانیوم طبیعی برای استفاده در رآکتور پژوهشی به ایران فروخت.
* ۱۹۷۵
گفته میشود سازمان انرژی اتمی ایران ۱۵۰ کارمند دارد که در زمینه فیزیک هستهای تحصیل کردهاند.
* ۱۹۷۵
نماینده ایران در کنفرانس خلع سلاح ژنو بر مخالفت ایران با تولید سلاح اتمی تاکید میکند. شاه نیز میگوید که داشتن سلاح اتمی برای ایران با در نظر گرفتن زرادخانههای آمریکا و شوروی «مسخره» است.
* ۱۹۷۵
هنری کیسینجر وزیرخارجه آمریکا و هوشنگ انصاری وزیر اقتصاد ایران قرارداد تجاری گستردهای را امضا کردند که در آن خرید هشت رآکتور به مبلغ ۶٫۴ میلیارد دلار نیز پیشبینی شده بود.
* ۱۹۷۵
روسای کمیسیونهای انرژی اتمی کشورهای عضو پیمان عمران منطقهای دیدار کردند تا در مورد نحوه همکاری در یک کمیسیون واحد انرژی اتمی مذاکره کنند.
* ۱۹۷۵
ایران و هند توافقنامهای برای همکاریهای هستهای امضا کردند.
* ۱۹۷۵
شاه ایران گفت ایران تمایلی به کسب سلاحهای هستهای ندارد ولی اگر کشورهای کوچک به ساختن این سلاحها بپردازند ایران ممکن است در این سیاست خود بازنگری کند.
* ۱۹۷۵
کمیسیون مشترک ایران و آمریکا در یادداشتی به هنری کیسینجر وزیرخارجه آمریکا اطلاع داد که ایران علاقمند به خرید حداقل چهار رآکتور دومنظوره و کارخانههای آبشیرین کن است که بهای هرکدام یک میلیلرد دلار است و قرارداد آن ممکن است به شرکتهای آمریکایی داده شود.
* ۱۹۷۵
ایران اصرار دارد که تأسیسات بازفرآوری سوخت اتمی در ایران نصب شود. مذاکرات آمریکا و ایران در این مورد ادامه یافت.
* ۱۹۷۵
کمیسیون مشترک ایران و آمریکا در واشینگتن ادامه یافت. وزارت خارجه آمریکا اطلاع داد که دو طرف در مورد استفاده غیرنظامی ایران از انرژی اتمی، که شامل تبادل اطلاعات و تجهیزات و اورانیوم غنیشده خواهد بود، پیشرفتهایی داشتهاند.
* ۱۹۷۵
مقامات اداره کل تحقیق و توسعه انرژی آمریکا فهرستی از کشورهایی را که احتمال دستیابی به سلاح هستهای دارند، اعلام کرده اند. این کشورها به ترتیب احتمال دسترسی عبارتاند از: هند، تایوان، کره جنوبی، پاکستان، اندونزی و ایران.
* ۱۹۷۵
در گزارشی که برای هنری کیسینجر وزیرخارجه آمریکا تهیه شده است گفته میشود که یکی از مسائل حل نشده مذاکرات هستهای ایران و امریکا آن است که آیا باید به ایران اجازه بازفرآوری پلوتونیوم تحویلی آمریکا را داد یا نه. ایران از نظر مربوط به ایجاد یک کارخانه بازفرآوری چند ملیتی استقبال میکند ولی میخواهد که در صورت موافقت با این امر به ایران اجازه داده شود که خود نیز با «حسن نیت» به بازفرآوری سوخت هستهای بپردازد.
* ۱۹۷۵
در یادداشتی از وزارت حارجه آمریکا گفته شده است که پاکستان انتظار دارد ۵۰٪ از هزینه ساختن کارخانه بازفرآوری سوخت هستهای خود را از بازفرآوری سوخت مصرف شده ایران و ژاپن جبران کند.
* ۱۹۷۵
یک گروه آلمانی از شرکت کرافتورک اونیون (کا. و. او) کار برای نیروگاه بوشهر را، براساس تفاهمنامه امضا شده، شروع کرد. قرارداد این کار در سال ۱۹۷۶ امضا شد.
* ۱۹۷۵
بودجه سازمان انرژی اتمی ایران از ۳۰ میلیون دلار به یک میلیارد دلار افزایش یافت.
* ۱۹۷۶
ایران تمایل خود را به دستیابی به فنآوری غنیسازی اورانیوم ابراز کرد. ایران قصد داشت یک دستگاه غنیساز لیزری از شرکت آمریکایی لیشم بخرد. رئیس بخش صادرات وزارت انرژی آمریکا گفت که ما مطمئن هستیم که این سیستم کارآئی برای غنیسازی اورانیوم نیست و کارشناسان ما مشکلی با این معامله ندارند.
* ۱۹۷۶
آفریقای جنوبی با فروش ۷۰۰ میلیون دلار کیک زرد به ایران در مقابل تامین اعتبار برای کارخانه غنیسازی اورانیوم موافقت کرد.
* ۱۹۷۶
شرکت کرافتورک اونیون برنده قرارداد ساخت نیروگاه هستهای در ایران شد و سفارشی برای تحویل چهار مولد بخار به شرکت ایتالیائی آنسالدو داد.
* ۱۹۷۶
جفری ارکنز کارشناسی که در پروژههای محرمانه غنیسازی اورانیوم آمریکا کار میکرد به ایران سفر کرد تا مذاکراتی در مورد تحویل یک سیستم غنیسازی لیزری که خودش طرح کرده است با ایران انجام دهد.
* ۱۹۷۶
آمریکا ۲۲۶ کیلوگرم اورانیوم تضعیف شده برای استفاده به عنوان وزنه تعادل در هواپیما به ایران داد.
* ۱۹۷۶
سازمان انرژی اتمی ایران قراردادی به مبلغ ۷٫۸ میلیارد دلار با شرکن کرافتورک اونیون برای ساخت نیروگاه بوشهر امضا کرد. این قرارداد شامل ساخت دو واحد آب سبک تخت فشار هریک با بازده ۱۲۹۶ مگاوات است. همچنین قراردادهایی برای تحویل ۲۰۰۰۰۰ متر مکعب آب خالص و سوخت مورد نیاز برای نیروگاه امضا شد.
* ۱۹۷۶
مذاکرات ایران و آمریکا پس از اختلاف بر سر تضمینهای ایمنی قطع شد.
* ۱۹۷۶
والری ژیسکار دستن رئیسجمهور فرانسه با تحویل فوری دو رآکتور و تحویل آتی شش رآکتور دیگر به ایران موافقت کرد.
* ۱۹۷۷
ایران با پرداخت ۱۸۰ میلیون دلار برای دریافت خدمات غنیسازی آتی از کارخانه کنسرسیوم اورودیف واقع در تریکاستن موافقت کرد.
* ۱۹۷۷
آمریکا و ایران قراردادی برای مبادله فنآوری هستهای و همکاری در ایمنی هستهای امضا کردند.
* ۱۹۷۷
ژان پیر فوکارد وزیر تجهیزات فرانسه برای مذاکره در مورد فروش شش رآکتور هستهای به قیمت ۷ میلیارد دلار به ایران سفر کرد.
* ۱۹۷۷
فرانسه موافقت کرد که دو نیروگاه هستهای ۹۰۰ مگاواتی به مبلغ دو میلیارد دلار برای ایران بسازد. قرار بود این نیروگاهها در دارخوین، بر کرانه کارون و نزدیک اهواز ساخته شود.
* ۱۹۷۷
سازمان انرژی اتمی ایران دو میلیارد دلار به شرکتهای فرانسوی فراماتوم، اسپی-باتینیول و آلستوم-آتلانتیک برای ساخت نیروگاه دارخوین پرداخت کرد.
* ۱۹۷۷
ایران و آمریکا مذاکرات برای همکاری هستهای چند میلیارد دلاری را از سر گرفتند. ایران اعلام کرد که قصدی برای ساختن مرکز بازفرآوری ندارد.
* ۱۹۷۷
فرانسه با فروش دو نیروگاه هستهای و تربیت ۳۵۰ کارشناس ایرانی موافقت کرد.
* ۱۹۷۷
ایران و فرانسه قرارداد خرید دو رآکتور را نهایی کردند.
* ۱۹۷۷
خبرگزاری پارس اعلام کرد که ایران و اتریش در زمینه دفن زباله هستهای همکاری خواهند کرد.
* ۱۹۷۷
ایران نامهای مشروط مبنی بر قصد خرید چهار رآکتور ۱۲۰۰ مگاواتی دیگر به شرکت کرافتورک اونیون ارسال کرد.
* ۱۹۷۷
وزارت خارجه آمریکا در یادداشتی به رئیسجمهور کارتر پیشنهاد کرد که او در دیدار خود با شاه موضوع توافق دوجانبه هستهای بین دو کشور را مطرح کند.
* ۱۹۷۷
دولت آلمان غربی مجوز فروش چهار رآکتور دیگر برای ایران را به شرکت کرافتورک اونیون داد.
* ۱۹۷۸
وزارت انرژی آمریکا به جفری ارکنز مجوزی را برای فروش چهار دستگاه لیزری به ایران داد. در درخواست ارکنز گفته میشد که از این دستگاهها در پژوهش مربوط به پلاسما استفاده خواهد شد. این دستگاهها را ارکنز برای غنیسازی اورانیوم طرح کرده بود. وزارت انرژی به دلیل اینکه روش لیزری را دارای کارآیی برای غنیسازی نمیدانست با صدور مجوز موافقت کرد.
* ۱۹۷۸
جیمی کارتر و شاه ایران به توافقی در مسایل حل نشده همکاری هستهای بین دو کشور رسیدند. بر پایه این توافق ایران قبول کرد که ترتیبات ایمنی بیشتری را نسبت به آنچه آژانس بینالمللی انرژی اتمی میخواهد بپذیرد. آمریکا نیز پذیرفت که در امور مربوط به بازفرآوری سوخت اتمی به ایران وضعیت «کاملةالوداد» اعطا کند.
* ۱۹۷۸
جیمی کارتر و شاه ایران به توافقی در برنامه فروش شش تا هشت رآکتور آب سبک به ایران، به شرط موافقت کنگره آمریکا، رسیدند.
* ۱۹۷۸
ایران و آمریکا توافقی را در مورد همکاری هستهای امضا کردند.
* ۱۹۷۸
ایران و امریکا در مورد متن نهایی توافق هستهای به توافق نرسیدند.
* ۱۹۷۸
شاه خرید چهار رآکتور دیگر از کرافتورک اونیون را به تعویق انداخت. اکبر اعتماد پس از اتهامات مربوط به سوء مدیریت و اختلاس استعفا کرد. دکتر احمد ستودهنیا جانشین او شد.
* ۱۹۷۸
روزنامه وال استریت جورنال گزارش داد که ایران گسترش برنامه هستهای خود را برای تامین مخارج برنامههای دیگر متوقف کرد.
* ۱۹۷۸ تلگرامی سری از سفارت آمریکا در ایران خطاب به وزارت خارجه امریکا ارسال شد که در آن گفته میشد حال که وضع سیاسی ایران متزلزل است و مدیران قبلی سازمان انرژی اتمی اتهام اختلاس دارند، نباید کوشش در حل مسائل حل نشده قرارداد هستهای با ایران کرد.
* ۱۹۷۸
جیمز شلزینجر وزیر انرژی آمریکا یادداشتی برای رئیسجمهور آمریکا فرستاد و در آن خواستار شد تا قرارداد هستهای ایران به امضای رسمی رئیسجمهور برسد تا ظرف ۶۰ روز به کنگره امریکا تسلیم شود.
* ۱۹۷۸
در سندی محرمانه از وزارت خارجه امریکا گفته شده که آمریکا از کوششهای ایران برای گسترش پایههای انرژی غیر نفتی خود دلگرم شده است و امیدوار است که موافقتنامه انرژی هستهای ایران و امریکا بزودی به تصویب برسد و شرکتهای آمریکایی بتوانند نقشی در پروژههای انرژی هستهای ایران به عهده بگیرند. این موافقتنامه در ۱۰ ژوئن به تصویب اولیه دو کشور رسیده است و ناظر است بر صدور و انتقال تجهیزات و مواد مربوط به برنامه انرژی هستهای ایران. یکی از نکات مهم این موافقتنامه نحوه موافقت آمریکا با روش برخورد به سوخت مصرف شده است. ایران خواستار «برخورد بدون تبعیض در این زمینه» است. موافقتنامه به رئیسجمهور آمریکا داده شده تا پس از تصویب او به کنگره ارسال شود. قرارداد دو جانبه ایران و امریکا نخستین موافقتنامه هستهای است که پس از تصویب قانون منع گسترش سال ۱۹۷۸ به کنگره امریکا ارسال میشود.
* اواخر ۱۹۷۰
آمریکا اطلاعاتی بهدست آورده که نشان میدهد شاه برنامهای مخفی برای تولید سلاح هستهای ترتیب داده است. همچنین به گفته اکبر اعتماد که تا اکتبر ۱۹۷۸ رئیس سازمان انرژی اتمی ایران بود، پژوهشگران مرکز تحقیقات هستهای ایران سرگرم آزمایشهایی هستند که در بازفرآوری سوخت مصرف شده هستهای کاربرد دارد.
* ۱۹۷۹
آمریکا، بخاطر انقلاب اسلامی در ایران، تحویل اورانیوم بسیار غنیشده را به این کشور متوقف کرد. ایران توافقنامه خود با کنسرسیوم اورودیف را لغو کرد و خواستار آن شد که وام یک میلیارد دلاری این کشور که برای تکمیل نیروگاه تریکاستن داده شده بود، بازپس داده شود. همچنین ایران پرداختهای خود به ارودیف را که برای خدمات غنیسازی اورانیوم از سال ۱۹۷۷ آغاز شده بود متوقف کرد.
* ۱۹۷۹
ایران معامله خود با فرانسویها برای ساختن یک نیروگاه برق هستهای در دارخوین (نزدیک اهواز) را لغو کرد.
* ۱۹۷۹
اورودیف از ایران به دادگاه داوری اتاق بازرگانی بینالمللی در پاریس شکایت کرد. این دادگاه رای به توقیف اموال و دارائیهای ایران در اورودیف داد. ایران وامی را که در زمان شاه به ارودیف داده شده بود محکوم دانست.
* ۱۹۷۹
حداقل یک دهم (از نظر تُناژ) از تجهیزات لازم برای نیروگاه بوشهر قبل از توقف پروژه از آلمان غربی به ایران حمل شده است.
* ۱۹۷۹
شرکت کرافتورک اونیون کار در نیروگاه بوشهر را متوقف کرده است و دولت آلمان غربی از دادن مجوز صدور به تجهیزات نیروگاه امتناع میکند.
* ۱۹۷۹
با خروج شاه از ایران کار بروری دو نیروگاه بوشهر هریک با ظرفیت ۱۲۹۳ مگاوات متوقف شده است و با وجود درخواست ایران برای ادامه کار، دولت آلمان اجازه صدور به تجهیزات را نمیدهد.
* ۱۹۷۹
مجله بررسی اقتصادی خاورمیانه گزارش میدهد که ایران بدنبال خرید یک رآکتور تحقیقاتی ۳۰ مگاواتی است.
* ۱۹۷۹
به ادعای روزنامه آبزرور چاپ لندن، ایران مخفیانه از نامیبیا اورانیوم میخرد. (گفته میشد که ایران ار ۱۹۷۶ قراردادی سری با آفریقای جنوبی برای خرید اورانیوم داشت که تا سال ۱۹۸۹ ادامه یافت.)
* ۱۹۷۹
ایران قراردادهای شاه با فرانسه برای ساختن رآکتورهای هستهای را باطل اعلام کرد.
* ۱۹۷۹
شرکت فرامآتوم فرانسه که از ماه اکتبر ۱۹۷۸ بدون دریافت مبلغی کار میکرد کار خود در ایران را تعطیل کرد. شرکت کرافتورک اونیون نیز تمام کارکنان ایرانی خود را اخراج کرد.
* ۱۹۷۹
ایران کار ساختن دو نیروگاه فرانسوی را متوقف کرد. دو نیروگاهی که آلمان در ایران میسازد در مرحله پیشرفتهتری نسبت به نیروگاههای فرانسوی قرار دارند و انتظار میرود که به موقع حاضر شوند.
* ۱۹۷۹
فریدون سحابی معاون وزارت نیرو و سرپرست سازمان انرژی اتمی ایران اعلام کرده که این سازمان بخش مهمی از فعالیتهای خود را کاهش خواهد داد. او گفت که کار ساخت دو نیروگاه که آلمان غربی در بوشهر میسازد به نیمه رسیده و ادامه خواهد یافت اگرچه همه پروژههای نیروگاهی دیگر متوقف خواهد شد. او گفت که هیچ خارجی در فعالیتهای سازمان انرژی اتمی بکار گرفته نخواهد شد و کار اکتشاف و استخراج اورانیوم ادامه خواهد یافت.
http://fa.wikipedia.org/wiki/
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
سازمان انرژی اتمی ایران
http://www.aeoi.org.ir/Portal/Home/