لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 11
ضرورت انرژی هسته‌ای
کاربرد روز افزون انرژی یکی از مظاهر مهم زندگی جدید است. مقدار انرژی مصرفی در ایلات متحده ، که یک کشور صنعتی پیشرفته است بین سالهای 1920 تا 1970 با ضریبی حدود 40 افزایش یافته است. این بدان معنی است که در طول این 50 سال ، مقدار مصرف انرژی تقریبا هر 10 سال دو برابر شده است. با آنکه هنوز زغال سنگ و نفت وجود دارد. آشکار شده است که حتی با کوشش‌های بیشتر برای استفاده محتاطانه و صرفه جویانه از انرژی ، بازهم منابع انرژی جدیدی لازم است، انرژی حاصل از شکافت هسته (و در دو مدت ، از همجوشی) می تواند این نیاز را مرتفع سازد.
آیا بحران انرژی حل میشود؟
نیاز برای منابع جدید انرژی در بحران انرژی که ایالات متحده ، کشورهای غربی و ژاپن در سالهای 1974- 1973 با آن مواجه بودند شدیدا احساس میشد. این کمبود ناشی از آن بود که کشورهای تولید کننده نفت در خاورمیانه حمل نفت به بعضی از کشورهای پیشرفته صنعتی را کاهش دادند. این گونه رویدادها نظرها را بر روشهای دیگر تولید انرژی متمرکز کرد. از مصرف زغال سنگ که آلودگی بیشتری دارد به انرژی خورشیدی ، و به نقش صنعت توان هسته‌ای در اقتصاد ما کشانید.
ارمغان فناوری هسته‌ای
پیشرفت توان هسته‌ای در ایالات متحده از آنچه در پایان جنگ جهانی دوم انتظار می رفت، کندتر بوده است. به دلایل گوناگون ، اداری و فنی عمدتا در ارتباط با جنگ سرد با اتحاد شوروی ، کمیسیون انرژی اتمی آمریکا ( (AAEC) که امروزه مرکز انرژی Department of Energy نامیده میشود. تاکیدی بر پژوهش ، درباره سیستمهای توان الکتریکی هسته‌ای نداشت تا آنکه در 1953 آیزنهاور به این امر اقدام کرد. در طی سالهای 1960 توان الکتریکی هسته‌ای از لحاظ اقتصادی با هیدروالکتریسیته و الکتریسیته حاصل از زغال سنگ و نفت رقابت آمیز شد.
در آغاز سال 1978، 65 راکتور هسته‌ای با ظرفیتی بیش از 47 میلیون کیلووات که حدود 9% تولید توان کل الکتریکی ملی است در حال کار بود. با حدود 90 راکتور که در دست ساختمان بود انتظار میرفت که بخش هسته‌ای محصول الکتریسیته امریکا در 1980 به حدود 17% و در 1985 به حدود 28% برسد. در مابقی جهان ، در آغاز 1978 ، حدود 130 راکتور توان هسته‌ای با ظرفیتی حدود 50 میلیون کیلووات در حال کار بود ، و انتظار میرفت در سال 1995 تعداد آنها به حدود 325 راکتور برسد.
قدرت انرژی هسته‌ای
روشهای استفاده از انرژی هسته‌ای کاملا تازه تکامل یافته‌اند، اما نخستین نتایج به دست آمده از به کارگیری این روش‌ها مهم‌اند. بدون تردید ، تکامل بیشتر روشهای تولید و کاربرد انرژی هسته‌ای فرصت‌های بی سابقه جدیدی را در پیش روی دانش ، فن و صنعت فراهم خواهد آورد. تجسم میزان کامل این فرصت‌ها در مرحله نوین دشوار است.
آزادی انرژی هسته‌ای قدرت بیکرانی را در اختیار انسان گذاشته است مشروط بر این که این انرژی در راه هدف‌های صلح آمیز به کار گرفته شود. باید این را نیز به خاطر داشت که طراحی راکتور‌های هسته‌ای یکی از نتایج بسیار مهم ساختا درونی ماده است. تابش گسیلی از اتم‌ها و هسته‌های اتمی نامرئی و نا محسوس به نتیجه عملی کاملا مرئی ، یعنی آزاد سازی و استفاده از انرژی هسته‌ای نهان در اورانیوم ، منتهی شده است. این نتیجه به یقین اثبات میکند که نظرات علمی ما درباره اتم‌ها و هسته‌های اتمی درست‌اند، یعنی واقعیت عینی طبیعت را باز تاب میدهند.
غنی سازی اورانیم
سنگ معدن اورانیوم موجود در طبیعت، از دو ایزوتوپ 235 به مقدار 7/0 درصد و اورانیوم 238 به مقدار3/99 درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و بعد از تخلیص فلز، اورانیوم را به صورت ترکیب با اتم فلئور (F) و به صورت مولکول اورانیوم هکزا فلوراید UF6 تبدیل می کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط مولکول های گازی با جرم مولکولی گاز نسبت عکس دارد این پدیده را گراهان در سال 1846 کشف کرد. از این پدیده که به نام دیفوزیون گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می کنند.
در عمل اورانیوم هکزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستون هایی که جدار آنها از اجسام متخلخل (خلل و فرج دار) درست شده است عبور می دهند. منافذ موجود در جسم متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 5/2 انگشترم (000000025/0 سانتیمتر) باشد. ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولکول ها است. روش غنی سازی اورانیوم تقریباً مطابق همین اصولی است که در اینجا گفته شد. با وجود این می توان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین مرحله غنی سازی ایزوتوپ ها است زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدن اورانیوم 140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی به دست می آید که فقط یک کیلوگرم اورانیوم ۲۳۵ خالص در آن وجود دارد. برای تهیه و تغلیظ اورانیوم تا حد ۵ درصد حداقل 2000 اجسام خلل و فرج دار با ابعاد نسبتاً بزرگ و پی درپی لازم است تا نسبت ایزوتوپ ها از برخی به برج دیگر به مقدار 01/0 درصد تغییر پیدا کند.
در نهایت موقعی که نسبت اورانیوم 235 به اورانیوم 238 به ۵ درصد رسید باید برای تخلیص کامل از سانتریفوژهای بسیار قوی استفاده نمود. برای ساختن نیروگاه اتمی، اورانیوم طبیعی و یا اورانیوم غنی شده بین ۱ تا ۵ درصد کافی است. ولی برای تهیه بمب اتمی حداقل ۵ تا ۶ کیلوگرم اورانیوم 235 صد در صد خالص نیاز است. عملاً در صنایع نظامی از این روش استفاده نمی شود و بمب های اتمی را از پلوتونیوم 239 که سنتز و تخلیص شیمیایی آن بسیار ساده تر است تهیه می کنند. عنصر اخیر را در نیروگاه های بسیار قوی می سازند که تعداد نوترون های موجود در آنها از صدها هزار میلیارد نوترون در ثانیه در سانتی متر مربع تجاوز می کند. عملاً کلیه بمب های اتمی موجود در زراد خانه های جهان از این عنصر درست می شود. روش ساخت این عنصر در داخل نیروگاه های اتمی به صورت زیر است: ایزوتوپ های اورانیوم ۲۳۸ شکست پذیر نیستند ولی جاذب نوترون کم انرژی (نوترون حرارتی هستند. تعدادی از نوترون های حاصل از شکست اورانیوم 235 را جذب می کنند و تبدیل به اورانیوم 239 می شوند. این ایزوتوپ از اورانیوم بسیار ناپایدار است و در کمتر از ده ساعت تمام اتم های به وجود آمده تخریب می شوند. در درون هسته پایدار اورانیوم 239 یکی از نوترون ها خود به خود به پروتون و یک الکترون تبدیل می شود.
این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
دانلود تحقیق کامل درمورد ضرورت انرژی هسته‌ای
