دانلود مقاله انرژی اتمی

مقدمه در حال حاضر انرژی اتمی یکی از منابع مهم انرژی بسیاری از کشورهای جهان است .

با وجود این ، تا سالهای اخیر اکثر مردم درباره آن بی اطلاع بودند در اواخر جنگ جهانی دوم زمانی که دو بمب اتمی بر روی شهرهای ناکازاکی و هیروشیما در ژاپن انداخته شد ، برای اولین بار مردم پی بر قدرت انرژی اتمی بردند.

از آن زمان تا به امروز از انرژی اتمی فقط به منظور تولید نیرو استفاده شده است ، هرچند که سلاحهای اتمی متعددی در جهان وجود دارند.

جمعیت جهان با سرعت رو به افزایش است و مردم نیز مایلند سطح زندگی شان بهتر شود و توقعاتشان بیشتر شده است.

این دو عامل دلیل نیاز روز افزون به انرژی است.

این انرژی موارد استفاده های فراوان دارد ، از جمله راه انداختن ماشین آلات کارخانه ها ، تولید گرما و نیروی برق ، درحالی تقاضای جهانی انرژی رو به افزایش است ، منابع سوختهای فسیلی (زغال سنگ ، نفت و گاز ) در حال اتمام هستند.

در حال حاضر ، سوختهای فسیلی تنها منابع اصلی تامین کننده انرژی جهان هستند و باید به دنبال منابع دیگر انرژی بود ، یکی از منابع جایگزین که قبلا کشف شده است انرژی اتمی می باشد.

انرژی هسته ای اولین استفاده از انرژی هسته ای در جنگ جهانی دوم بعمل آمد و از آن پس امکان تهیه انرژی مفید به مقیاس وسیع از این منبع مورد نظر بوده و از آن غالبا بعنوان پشتوانه ای در برابر مسئله اتمام منابع فسیلی انرژی یاد می شود.

در عین حال که انرژی هسته ممکن است بر منابع فسیلی مزایایی ( از نظر آلوده تر کردن هوا ) داشته باشد استفاده از آن مستلزم یک تکنولوژی پیشرفته و پیش بینی های لازم برای مسائل ایمنی است .

در استفاده از انرژی هسته ای حرارت حاصله از شکستن اتمها که تحت کنترل انجام می گیرد به مصرف تولید بخار می رسد.

عمل شکستن اتمها و تولید حرارت در راکتورها انجام می گیرد که سوخت آنها اورانیوم (و یا توریم) است.

حرارت سپس بوسیله یک یا چندین عامل واسطه که تحت فشارهای مختلف هستند به بخار تبدیل شده و توربینهای مولد برقی را می چرخانند.

در راکتورهای معمولی که سوخت آنها اورانیوم 235 است مقدار کمی از سوخت ( در حدود یک درصد ) به پلوتونیوم تبدیل شده و در این تبدیل تفاوت به صورت انرژی آزاد می شود.

این عمل سبب می شود که یک تن سوخت اورانیوم که در این راکتورها «سوخته» می شود معادل سوختن پنجاه هزار تن زغال سنگ الکتریسیته تولید کند.

در حال حاضر حدود 16000 یعنی پنج درصد انرژی الکتریکی مصرفی در امریکا از انرژی هسته ای تولید می شود که راکتورهای فوق الذکر را بکار گرفته اند.

این مقدار در حدود یک درصد انرژی کل مصرفی امریکا است .

راکتورهای دیگری که در آن کشور تحت ساختمان هستند دارای ظرفیتی در حدود 54000 خواهد بود و مقدار 80000 دیگر نیز یا در مرحله طرح یا سفارش هستند بطوریکه در پایان اتمام آنها مجموعا 150000 الکتریسیته از انرژی هسته ای در آن کشور تهیه خواهد شد که تخمین زده می شود در سال 2000 قسمت قابل توجهی از انرژی الکتریکی امریکا را تامین کند.

(مثلا 25 تا 30 درصد) .

در انگلیس نیز حدس زده می شود تا اواخر قرن حاضر راکتورهای هسته ای تا حدود 25% الکتریسیته مورد احتیاج را که در آن موقع در حدود 40000 تخمین زده می شود تامین کند.

گرچه به نظر می رسد که انرژی هسته ای ممکن است راه حل عمده ای برای بحران انرژی باشند .

ولی باید توجه داشت که موفقیت عمده انرژی هسته ای می تواند در تولید انرژی الکتریکی بوده که فقط جزئی از انرژی لازم برای احتیاجات آینده است.

و حتی تولید الکتریسیته به مقدار وافر از این منبع مستلزم پیمودن راهی است که کاملا کوبیده و صاف نشده است.

بعلاوه علیرغم بوجود آمدن راکتورهای مولد مسئله سوخت اتمی لازم هنوز بطور کامل حل نشده است .

دیگر اینکه تکنولوژی قادر باشد راکتورهای اتمی نوعی سم ایجاد کند .

که نه از راه انشقاق (fissin) که در راکتورهای فعلی بکار می رود بلکه از راه Fuslan انرژی اتمی را آزاد کند.

سوخت لازم (مثلا دیوتریوم) برای چنین راکتورهایی مقدار زیاد در طبیعت موجود است.

علیرغم این اشکالات برای جایگزینی و تکمیل احتیاجات انرژی در عرض نیم قرن آینده شاید بتواند تا حدود بیست تا سی درصد مصرف انرژی الکتریکی را از انرژی هسته ای تامین کرد.

تاریخچه شناخت ماده توماس ادیسون در سال 1879 لامپ الکتریکی را اختراع کرد و پس از آن طی ده سال که او کوشش خستگی ناپذیر موفق به اختراع بسیاری از وسایل تولید و توزیع برق گردید و از پرتو نبوغ فکری او تحولات و تغییرات شگرفی در زندگی و رفاه صدها میلیون نفر از مردم جهان پدید آمد.

شکافتن هسته و انرژی هسته ای با توجه به اینکه در یک واکنش هسته ای تغییرات انرژی بسیار زیاد است .

این مطلب مهم مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت که اگر بتوان یک واکنش هسته ای تولید کرد که بتواند بخودی خود متوالیاً صورت بگیرد ، میتوان انرژی هایی میلیونها مرتبه بیشتر از انرژیهای حاصل از واکنشهای کنترل نشده ی دیگر را بدنبال داشته باشد کشف نشده بود تا اینکه در سال 1938 یک دانشمند شیمی آلمانی به نام « اتو هامن » با همکاری خویش «اشتراسمن» که روی اثر بمباران اتمهای اورانیوم توسط نوترون مطالعه می کردند انتظار داشتند که تشکیل ایزوتوپ منگینتر از اورانیوم هدف (6238 ) را مشاهده کنند ، ولی با کمال تعجب هامن دریافت که نمونه اورانیوم بمباران شده توسط نوترونها ایجاد اتمهای رادیواکتیو ، عنصری بسیار سبکتر یعنی باریم (A=146) نموده است .

معمای این کشف بزودی توسط فیزیکدانهای آلمانی ( لیز مینز ، واترفریج ) روشن شد و هر دو نظر دادند که چنانچه هسته های 6238 نوترونی را شکار نمایند هسته مرکب حاصله ناپایدار بوده و به جای اینکه از خود ذرات آنها یا بتا صادر کند دفعتا پس از تقریبا ثانیه شکسته و به دو تکه یا فراگمان تقریبا مساوی تقسیم می شود و حدود دو تا سه نوترون نیز آزاد میگردند.

یک چنین پدیده ای را فیسیون یا شکافت هسته ای می گویند.

یک نمونه متداول از این واکنش هسته ای بمباران u235 توسط نوترون کند می باشد که ایجاد دو عنصر استرنسیم (Sr) و گزنون (Xe) و دو نوترون می نماید.

راکتور هسته ای تعداد متوسط نوترونهایی که از یک واکنش فیسیون آزاد شده و فیسیونهای دیگر را ایجاد می کنند ضریب تکثیر نامیده و به f نمایش می دهند.

یک واکنش زنجیری وقتی برقرار می شود که f بزرگتر از یک و یا لااقل مساوی با ان باشد.

اگر بزرگی نمونه « درست بحرانی» باشد (f=1) عده نوترونهای تولید شده در هر نسل برابر است با عده نوترونهایی که در نسل پیش تولید و منجر به آزادی یکنواخت انرژی هسته ای شده است.

پیل فری اولیه و پیل فری تکامل یافته بعدی آن ، واکنش زنجیری را در سطح اندازه بحرانی نگه می دارد.

متذکر می شویم که شرایط «بحرانیت » بی اندازه ناپایدار است بطوریکه یک انحراف جزئی از یک طرف ، منجر به خاموشی سریع نوترونهای شکاف و قطع واکنش زنجیری هسته می شود.

و انحراف جزیی از طرف دیگر منجر به افزایش سریع نوترونهای شکاف و ذوب به تمامی ساختمان واکنش پذیر خواهد بود.

بنابراین مساله مهم در نگهداری یک واکنش زنجیری یکنواخت تنظیم میزان تولید نوترون و موضوع نگهداری در برابر « مرگ » یا «گریز» است .

طریقی که نوترون های اضافی از محیط فعل و انفعال دور می شوند عبارتند از : 1 فرار کردن نوترونها از محیط یا راکتور 2 جذب شدن نوترونها توسط 238 در واکنش 3 جذب شدن نوترونها بوسیله هسته های دیگر.

3ـ جذب شدن نوترونها بوسیله هسته های دیگر.

طریقه 1 را با بزرگ نمودن راکتور به حداقل می رسانند.

چون در این صورت نوترونها قبل از فرار گرفتار خواهند شد.

طریقه 2 را هم با انتخاب مواد مناسب که در داخل راکتور قرار می دهند کنترل می کنند.

در واقع تنظیم و کنترل نوترونها توسط «میله های کنترل» انجام می گیرد که خاصیت جذب نوترون داشته و به اصطلاح « نوترون گیر» می باشند.

به محض آنکه تولید نوترونی از سطح مطلوب پایین آمده یا بالا رود ، میله های کنترل خود بخود در مجرایی که در سرتاسر ماده شکاف پذیری قرار گرفته اند فرو رفته یا از آن بیرون می آیند.

در شکل شمای یک راکتور هسته ای را ملاحظه می کنید که در طرحهای مربوط به تولید نیروی الکتریکی از آن استفاده بعمل می آیند.

دیاگرام شماتیک یک راکتور اتمی و رابطه آن با یک کارخانه برق اتمی .

بمب اتمی بر خلاف راکتور « بمب اتمی» احتیاج به مواد فایل فیسیون خالص دارد.

اگر ماده شکاف پذیر از « جرم بحرانی» تجاوز کند و یا بعبارت دیگر دو جرم زیر بعنوان یا با یک انفجار معمولی دفعتا با هم جمع شده و یک جرم بحرانی تشکیل دهند .

قبل از اینکه این دو جرم از هم جدا شوند عده نوترونهای شکافت و فیسیونهای زیادی در آن ایجاد شده که مقدار عظیمی انرژی را در حجم کوچکی تولید می کند و بدین ترتیب انفجار فوق العاده بزرگی صورت می گیرد.

این عمل می تواند به طرز ساده ای با گذشتن یک ماده شکافت پذیر در یک ماده فوق بحرانی دیگر صورت گیرد.

برای اینکه پدیده فیسیون سریع به طور دسته جمعی اتفاق افتد باید یکسری از مواد را با سرعت بسیار زیاد از دهانه توپ رها کنیم و بدین جهت نام "اسلحه توپی" به آن داده اند.

روشهای دیگری وجود دارد که در آنها مقدار معینی ماده شکافت پذیر را تا اندازه ای بحرانی می سوزانند.

(شکل 9) .

در این حال دو ماده شکافت پذیر از یکدیگر مجزا هستند و برای منفجر کردن بمب مقداری مواد منفجره شیمیایی معمولی را آتش می زنند.

( به مقدار زیر بحرانی) تا قسمتی از این مواد شکافت پذیر را به طرف دیگری پرتاب کند در این صورت اگر مجموع به مقدار فوق بحرانی برسد آنها واکنش زنجیری بر اثر نوترونهایی که بر اثر شکافت ماده به مقدار کم همواره در فضای درون بمب به میزان کم وجود دارند آغاز شده و بمب منفجر می شود.

رهایی انرژی ، در انفجار بمبهای هسته ای بنا به قرارداد ، با واحدهایی بنام کیلو تن و نگاتون اندازه گیری می شود که وابسته به وزن T.N.T ( ماده منفجره بسیار شدید) است که همان مقدار انرژی آزاد می سازد.

یک کیلو تن ، یعنی انرژی آزاد شونده در انفجار هزار تن T.N.T که برابر است با ارگ یا تقریبا کالری.

مثلا بمب هایی که در 9 اوت سال 1945 روی شهرهای هیروشیما و ناکازاکی ریخته شده معادل با 20 کیلو تن ماده T.N.T بود.

اثرات بیولوژیکی ( زیستی ) تشعشعات هسته ای همراه با تکامل و توسعه عالمگیر صنعت اتمی و تولید سلاحهای اتمی ، دانستن میزان آسیبی که این تشعشعات پر انرژی و نافذ می توانند بر انسان وارد کنند ، بسیار مهم است.

وقتی یک ذره هسته ای با تابش پر انرژی گاما از یک جسم مادی می گذرد ، در اثر جداکردن الکترونها از اتمهایی که در مسیر خود به آنها برخورد می کنند ، مقدار معینی یونیزاسیون تولید خواهند کرد.

اگر اتمهای یونیزه همه بر یک نوع ملکولهای الی ، مثلا ملکولهای یک پروتئین یا یک اسید نوکائیک تعلق داشته باشند ، ممکن است ملکول شکسته شود و حتی نسبت درصد کمی از این شکستگی منجر به اختلال در طرز کار مخصوص آن قسمت و در نتیجه موجب مرگ شود.

از این رو اثرات زیستی تشعشع نافذ را معمولا از روی میزان یونی که هنگام عبور از ماده تولید می کند اندازه می گیرند.

معمولترین این واحدها «رونتگن» (Roentgen) نام دارد و آن برابر مقدار تشعشعی است که یون در یک گرم هوای خشک تولید کند.

عوارض و آسیبهای ناشی از تشعشعات هسته ای را در موجود زنده به دو دسته تقسیم می کنند.

1ـ آسیبی که در نتیجه تابش مستقیم ذره به بدن وارد می شود ، که اگر به اندازه کافی زیاد باشد منجر به مرگ می شود.

2ـ آسیب ژنتیکی به اعضای تناسلی که ممکن است به خود موضع تشعشع آسیب برساند ولی بتواند آسیبهای فراوان به نسلهای بعدی وارد کند.

یک تشعشع نسبتا ضعیف ، ولی مداوم بر روی یک جمعیت حتی می تواند نابودی کامل آنرا در آینده معینی به همراه داشته باشد.

آسیب بیماری بر افراد مستلزم مقدار نسبتا زیاد تشعشع است و جز در مورد سلاحهای اتمی ، تنها در حوادث مهم ناشی از صنایع اتمی انتظار می رود.

میزان تشعشع موثر در مرگ یک انسان به طور متوسط 800 رونتگن است که بر تمام بدن وارد شود.

مقادیر کمتر از 100 رونتگن یا کمتر ممکن است اثرات تاخیری ولی باز هم کشنده نظیر تولید سرطان خون و سرطان های دیگر ، داشته باشد.

معمولا مقادیر اندک تشعشع مثلا حدود چند رونتگن در هفته ( حد مجاز در صنایع اتم) کاملا بدون آسیب است ، زیرا ماده حیاتی با سرعت تولید شده و ماده آسیب دیده را جبران می کند.

اثرات تشعشع بر اعضای تناسلی از همه مهمتر است ، زیرا این اثرها بطور قاطع و کامل بر هم افزوده می شوند و صد رونتگن که در طی چند سال بر روی بدن پراکنده شود درست همان تاثیر را دارد که همین مقدار در موت یک دقیقه آن در بدن وارد شود.

تشعشع هسته ای (همچنین اشعه X) با گذشتن از سلولهای ژنتیک ، ملکولهای DNA را کم کروموزوم هسته های سلولی را تشکیل می دهند متاثر می سازد و تحولاتی را باعث می شود که ممکن است همچون جهشهایی در فرزندان بروز کنند.

به طور کلی جهشها غیر از شاید یک در چند میلیون آنها مسلما زیان آور هستند و چون توسط مکانیزم توارثی از یک نسل به نسل بعد منتقل می شوند.

دیر یا زود منجر به مرگ یکی از اعقاب خواهند شد.

بنابراین در حالیکه در پدیده تکامل داروینی مبنی بر تنازع بت و بقای "انسب" تنها چند جهش مفید و معدود منجر به یک تکامل بطنی می شوند در یک اجتماع انسانی متوازن که در آن هر فرد در کمال دقت محافظت شود جهشها می توانند آسیب فراوان برسانند.

ساختمان اتم اتم کوچکترین ذره عناصر شیمیایی است که به تنهایی تمام خواص شیمیایی خود را حفظ می کند.

در ترکیب با سایر اتمهای مشابه یا متفاوت مولکول تشکیل می شود .

هرچند اتم کوچکترین ذره عنصر شیمیایی است با وجود این ساختمان پیچیده ای داشته و ذراتی آنرا تشکیل می دهد.

( ابعاد اتم حدود صد میلیونیم سانتیمتر است و هسته آن ده تا 100 هزار برابر کوچکتر است.

) هسته ی اتم هسته قسمت داخلی اتم است.

ابعاد هسته در مقایسه با ابعاد اتم () فوق العاده کوچک است ( ) چگالی (وزن مخصوص) هسته فوق العاده بزرگ است.

بزرگتر از / تن 000/000/100 هسته بار مثبت داشته و از پروتونها و نوترونها تشکیل یافته است ، پروتون و نوترون را هستک می نامند.

امواج الکترو مغناطیسی ( کاهنربایی) امواج الکترو مغناطیسی شامل امواج رادیویی ، اشعه مادون قرمز ، اشعه مرئی (نور مرئی) ، اشعه ماوراء بنفش ، اشعه ایکس و اشعه گاما می باشند.

امواج الکترو مغناطیسی از تغییر دوره ای (متناوب) در میدان الکترومغناطیسی که با نوسانات ذرات باردار تولید شده ناشی می گردد.

امواج الکترومغناطیسی در طول موج و فرکانس باهم اختلاف دارند.

طیف الکترومغناطیسی تمام تشعشعات شناخته شده را بر طبق طول موج نشان می دهد.

این تشعشعات با سرعت نور منتشر می شود.

پرتو اشعه ، نمایش هندسی جهت انتشار موج نور است ، جهت معمول آن در پیشانی موج است ولی معمولا از منبع انتشار در جهت انتشار می باشد.

در امواج مسطح پرتو اشعه موازی یک دیگرند در حالی که در امواج کروی بردارهایی تشکیل می دهند که منبع انتشار در مرکز کره قرار دارد.

طیف یک اشعه رنگهای متوالی است که از تجزیه نور خورشید در یک شکاف یا منشور شیشه ای حاصل می شود.

رنگهای این طیف عبارتند از : قرمز ، نارنجی ، زرد ، سبز ، آبی ، نیلی و بنفش .

نور سفید شامل همه ی این رنگها است.

طیف الکترومغناطیسی گروه کامل امواج الکترومغناطیسی است که به وسیله اتم ها و ملکولها منتشر شده و بر حسب طول موج و فرکانس ردیف شده اند.

بین حالت یک جسم و تشعشعات آن (طیف) رابطه وجود دارد.

طیف اجسام جامد و مایعات پیوسته بوده و طیف گاز ها خط خط یا راه راه است.

تجزیه طیفی در انواع تحقیقات شیمیایی ، فلز شناسی ، نجوم و کیهان شناسی روش بسیار مهمی است ، زیرا بر اساس خطوط طیفی یک عنصر میتوان از وجود آن در یک جسم پرتو افکن مطمئن شد.

برای تعیین طول موج نور تحت آزمایش از طیف سنج استفاده می کنند.

مولدها و تقویت کننده های کوانتومی (پیمانه ای) لیزر آخرین نتایجی که از فیزیک کوانتوم و الکترونیک (علمی تحت نام الکترونیک کوانتوم) بدست آمده ساختن لیزر را ممکن ساخته است.

لیزر وسیله ای است برای جهت دادن مشترک بر نور در خطوط یا مسیرهای کاملا موازی بطوریکه بدون تجزیه یا پخش باشد.

دستگاه مزبور اساسا از یک لامپ حرفه ای و یک دستگاه تشدید تشکیل یافته است.

اصول حاکم بر این دستگاه اینست که در اتمها بسته های مساوی انرژی تشعشع می کنند.

(کوانتوم) هر اتم مانند یک مرکز انتقال کوچک عمل می کند و اگر در حالت تحریک باشد و انرژی اضافی داشته باشد یک کوانتوم انرژی می گیرد.

بلور میله یاقوت چند سانتیمتر طول و چند میلیمتر قطر دارد ، دو سران صاف شده و مانند آینه نقره اندود گشته است یکی از آنها با لایه نقره ای غیر قابل نفوذ پوشیده شده در حالی که دیگری می تواند 8 درصد نور رد کند.

اتم های کرم مانند منبع اتمهای پرتوافکن عمل می کنند که بوسیله جرقه بلندی از لامپ مارپیچی نئونی که دور استوانه با میله یاقوت پیچیده شده تحریک میگردد.

نور کوانتومی در مولد حرکت دورانی و چند برابر پیدا می کند.

ناگهان یک کوانتوم مسیر حرکت خود را در طول محور شیشه شروع کرده و با سطح نقره اندود آینه ای یا به یاقوت برخورد می کند و انعکاس مضاعف آن تولید کوانتوم جدید را تشدید می کند.

بنابراین با پدیده بهمنی دیگر اتمها وادار به صدور انرژی کوانتومی در طول محور بلور میشوند.

امروزه انواع مختلف این دستگاه ساخته شده ولی تمام آنها بر اساس اصول واحدی کار می کنند.

موارد استعمال لیزرها تقریبا نامحدود است زیرا جهت و تمرکز نور معمولی در نقطه ثابت دریچه جدید به احتمال انتقال سیگنالهای صوتی ، تلویزیون ، بریدن فلزات ، تولید انرژی و غیره باز می کند.

محدودیت اصلی دستگاههای موجود در ضریب استفاده آنهاست .

و در حقیقت فقط قسمت کمی از انرژی تولید شده را می توان مورد استفاده قرار داد.

این دستگاهها نامهای دیگری نیز دارند : میزر : علامت اختصاری ، تقویت موج بسیار کوتاه (میکرو ویو) با تشعشع تحریک شده.

لیزر : علامت اختصاری تقویت نور با تحریک تشعشع.

O.K.C : مولد کوانتومی نوری (مانند لیزر) .

ایزر : دستگاه تقویت اشعه زیر قرمز.

مراحل تحویل نور پیوسته با لیزر 1ـ ابتدا اتمهای بلور لیزر در حالت بدوت تحریک و بنابراین در پایین ترین سطح انرژی قرار دارند.

(دایره های پر).

2ـ لامپ جرقه ای مارپیچی آنها را به حالت ناپایدار تحریک می کند و بهمن فوتونی ایجاد می کند که موج نور را تقویت می نماید در حالی که قسمت اعظم اتمها تحریک شده اند.

(دایره های خالی ).

3ـ اتمها خود بخود به سطح تحریک می روند بطوریکه وقتی اتمهای تحریک شده در طول محور بلور فوتون صادر کردند بهمن شروع می شود.

این فوتون اتم دیگر را تحریک کرده و فوتون دیگر صادر می شود ( یک نوع واکنش زنجیره ای رخ می دهد ) فوتون های منتشر شده در جهات دیگر درون شیشه وجود دارند.

4 و 5 ـ وقتی اتمهای تحریر کننده به تعداد معین رسید رسیدن یکی از آنها به مرحله حرکت بهمن را تحریک خواهد کرد.

این تحول ادامه می یابد تا فوتونها در آینه های دو طرف شیشه به عقب و جلو منعکس گردد.

6ـ وقتی تقویت به مقدار کافی بالا رفت قسمتی از اشعه از شیشه عبور کرده و جرقه شدیدی از نور پیوسته تولید می کند.

شعاع نوترون : پرتو ( شعاع) نوترون مجموع ذراتی از نوترون است که در هنگام شکاف هستند از آن خارج می شود.

چون نوترون بار الکتریکی ندارد قدرت نفوذ زیادی داشته و بسیاری از مواد حفاظتی مختلف دیگر که اشعه را متوقف می کنند عبور می نماید.

بنابراین از اشعه نوترون اقدامات حفاظتی بخصوصی لازم است.

اشعه نوترون برای بدن خطر جدی در بر دارد.

میزان یونیزاسیون و بنابراین میزان خطر بستگی به محیط نفوذ اشعه دارد و برای موجودات مختلف یکی نیست بلکه در بعضی حالات زیادتر و در بعضی دیگر کمتر است.

اگر یک دز نوترون با دز معادل اشعه گاما یا اشعه ایکس مقایسه کنیم معلوم می شود که نوترونها از 4 تا 10 برابر بیشتر بر شرایط زیست اثر می گذارند.

نتیجه این است که درجه خطر در نوترون بسیار جدی تر است.

برخورد و اصابت نوترون با هسته های اتم ممکن است سه نوع فعل و انفعال بوجود آورد : الف ) اصابت با تشعشع لاستیک ( بر جهنده یا ارتجاعی) نوترون در این حالت نوترون عوض می شود.

ب : اصابت با تشعشع غیر لاستیک ( غیر ارتجاعی) نوترون .

در این حالت نوترون جهت و انرژی خود را تغییر می دهد.

ج : اصابتی که در آن هسته نوترون را جذب می کند.

اسپین تراسکوپ و شمارنده جرقه : اسپین تراسکوپ قسمتی از یک دستگاه است که برای آشکار سازی ذرات آنها بکار میرود.

این دستگاه در ابتدای تاریخ فیزیک هسته ای موفق بود ولی هنوز منسوخ نشده است.

شمارنده ی جرقه دستگاهی است برای بررسی و اندازه گیری کمیت نور فلورسنت که بوسیله ذرات یونیزه کننده در فسفر تولید می شود ( بلور جرقه ای ) .

شمارنده جرقه معمولترین شمارنده برای تشعشعات هسته ای است که مشخصات اصلی آن عبارتند از : بازده بالای آشکار سازی ، سرعت واکنش برای عبور اشعه ، زمان مرده حداقل ، پاسخ متناسب با انرژی تشعشعی .

کار شمارنده بر این اساس است که اجسام الی و غیر الی در شرایط یونیزاسیون تشعشعی جرقه میزنند.

یدید سدیم معمولترین ماده برای اشعه گاماست.

سولفید روی برای اشعه آلفا ترکیب سولفید روی و پلکسی گلاس برای نوترونهای سریع و ترکیبی از سولفید روی و بر برای نوترونهای کند بکار می رود.

شدت جرقه در این مواد متناسب با انرژی انتقال یافته از اشعه ای است که آنرا ایجاد کرده است ، ولی در اغلب حالات جرقه بقدری ضعیف است که نمی توان با چشم غیر مسطح دید.

برای ثبت تشعشع وسائلی بکار می رود که ضربه (امپولس) نوری (جرقه) را به ضربه (امپولس) الکتریکی تبدیل می کند.

برای این کار سلول فتو الکتریک ساده ترین وسیله است.

ضربه ای که از سلول فتو الکتریک بدست می آید خیلی کوچک (ضعیف) بوده و کاربرد آن مشکل است .

بنابراین از لامپهای مخصوص الکتریکی استفاده می کنند که بنام چند برابر ساز نوری الکترونی مشهور است.

محفظه ابرویلسون : دستگاهی است که برای ملاحظه مسیر ذرات باردار متحرک به کار می رود.

اصول کار آن خیلی ساده بوده و بر این اساس ساخته شده که بخار آب فوق اشباع اطراف یونهای ایجاد شده در اثر گذر ذرات یونیزه کننده از گاز تقطیر می گردد.

قطرات آب تا وقتی تولید می شود که قابل روئیت گردند و مسیرهایی تشکیل شود که بتوان با نور مناسب عکسبرداری کرد.

این دستگاه مسیر ذرات باردار را قابل روئیت می کند و برای تحقیقات اشعه کیهانی و فعل و انفعالات هسته ای بکار می رود.

واکنش زنجیری شکاف : واکنش های زنجیری تحولات هسته ای و شیمیایی اند که یکمرتبه شروع شده و بدون محرک خارجی برای تمام جرم مولکول ، اتم یا هسته مورد نظر ادامه می یابد.

واکنش زنجیری هسته اتم عناصر سنگین بوسیله نوترون انجام می گیرد.

یک نوترون شکاف هسته را تحریک کرده و در اثر این عمل نوترونهای جدید پدید می آیند که باعث شکاف سایر هسته ها می گردند.

از یک نوترون که واکنش را آغاز کرده است تحول بدون محرک خارجی ادامه می یابد.

محصولات شکاف هسته اتم محصولات شکاف ذراتی هستند که در اثر شکاف و تجزیه هسته اتم بوجود می آیند یا هسته های اتمی جدیدند که در اثر واکنش شکاف تشکیل یافته اند.

اعداد اتمی محصولات شکاف از 72 تا 158 بوده که شامل 34 ایزوتوپ مختلف می باشند.

کوره ( راکتور یا واکنش گاه ) هسته ای کوره هسته ای ماشینی است که در آن واکنش شکاف زنجیره ی هسته با کنترل صورت می گیرد.

در واکنش شکاف هسته سوخت هسته ای (اورانیوم ، پلوتونیوم و ..

) نوترونهای جدیدی آزاد می شوند که شکاف هسته های جدید را باعث شده و بنابراین واکنش زنجیری را گسترش می دهد.

یک کوره (راکتور) سه مورد استعمال اصلی دارد.

1ـ تولید انرژی 2ـ تولید سوخت هسته ای و مواد منفجره ( اورانیوم 233 و پلوتونیوم 239 ) 3ـ کارهای تحقیقاتی در فیزیک ، شیمی ، زیست شناسی فنون هسته ای و تولید ایزو توپهای رادیو اکتیو.

موتورهای هسته ای : از نظر تئوری دلیلی وجود ندارد که برای به حرکت در آوردن انواع موتورها ، از راکتورهای هسته ای در اندازه های مختلف استفاده نشود.

امروزه راکتورهای هسته ای با موفقیت در کشتی ها و زیر دریایی ها به کار گرفته می شود.

بزرگترین امتیاز استفاده از این نوع موتورها که برای تولید نیرو بکار می رود ، در این است که کشتی یا زیردریایی می تواند برای مدت طولانی و بدون آنکه نیاز به سوخت گیری مجدد داشته باشد ، در دریا بماند.

سفینه های فضایی هسته ای استفاده از نیروی هسته ای در سفینه های تحقیقاتی که به نقاط دور دست در فضا پرتاب می شوند ، بسیار مناسب است.

برای اینکه در فضا امکان سوخت گیری مجدد برای آنها وجود ندارد پروازهای فضایی به نقاط دور دست در فضا ، نیاز به انرژی بسیار زیاد دارد.

راکتور اتمی کوچکی مورد مطالعه قرار گرفته است تا مشخص گردد آیا می توان این انرژی را فراهم آورد یا نه.

تحقیقاتی نیز برای ساخت موتور اتمی که قادر به حمل موشک باشد در حال انجام است.

نیروگاه هسته ای نیروگاه هسته ای مجموعه ای از ماشینهاست برای تولید انرژی الکتریکی یا مرکز تولیدی است که از انرژی هسته ای استفاده می کند.

نیروگاه هسته ای از یک گروه هسته ای دیگ بخار توربین های بخاری یا گازی وصل به مولدهای الکتریکی (دینامو) تشکیل یافته است.

پیش بینی می شود که در آینده قیمت انرژی هسته ای به تدریج در مقایسه با قیمت انرژی های معمول کاهش یابد.

ولی در حال حاضر تمایل به ساختن نیروگاه هسته ای فقط در جائی است که منابع انرژی معمولی کم باشد.

واضح است که ذخائر انرژی های معمولی پایان ناپذیر نیست و این حقیقت برای بعضی کشورها مسئله جدی می باشد.

بعلت تمرکز زیاد انرژی ، انرژی در سوخت هسته ای چشم انداز کاهش قیمت کار و تولید آن امکان ساختن آن در همه جا در نظر است که نیروگاه هسته ای مکمل نیروگاه های آبی و حرارتی شود.

اولین نیروگاه هسته ای در 27 ژوئن 1954 در اتحاد جماهیر شوروی گشایش یافت که قدرت آن 5000Kw بود.

نیروگاههای هسته ای دیگر نیز در کشورهای مختلف ساخته شده یا در حال ساختن است.

گسترش فنون هسته ای احتیاج به پذیرفتن مواد جدید تری دارد که بعضی از آنها به شرح زیر درج می شود .

آینده انرژی هسته ای : وجود منابع انرژی برای هر کشوری جزو ثروتهای ملی ضروری محسوب می شود .

به نظر می رسد که منابع اصلی تامین انرژی در آینده ، انرژی هسته ای است بسیاری از کشورها ، نظیر امریکا ، انگیس ، اسرائیل و فرانسه برای تامین نیرو روز به روز به سمت انرژی هسته ای روی می آورند .کشورهای توسعه نیافته نیز به طور روزافزون در پی آغاز برنامه های هسته ای فرد هستند .

اما مردم همیشه نگران خطرات ناشی از نیروگاه های هسته ای هستند .

و این سئوال که تولید بیشتر به چه قیمتی ؟

در راس نگرانی هاست .

بنابراین افراد زیادی این مسئله را مطرح می کنند که آیا اساسا نیازی به ساخت نیروگاههای بیشتر هستید یا نه ؟

فواید و زیانهای استفاده از انرژی هسته أی باید با سایر انرژی های جایگزین شونده مقایسه شود.

منابع و ماخذ : انرژی هسته ای و کاربرد آن ، ترجمه و تدوین : مهندس لسانی انرژی هسته ای چیست ؟

، گردآوری دکتر فرهاد رحیمی استادیار فیزیک دانشگاه انرژی هسته ای ، نویسنده : گای آرنولد ، ترجمه : ولی الله اوجانی اشعه مادون قرمز7600>اشعه قرمز6200-7600اشعه نارنجی5850-6200اشعه زرد5750-5850اشعه زرد ـ سبز5500-5750اشعه سبز5100-5500اشعه آبی4800-5100اشعه آبی ـ نیلی4500-4800اشعه بنفش4000-4500اشعه ماوراء بنفش4000 مواد اصلیسوخت هسته ایمواد ساختمانیکند کننده نوترونانتقال دهنده حرارتتنظیم کنندهمحافظت محیط زیستاورانیماورانیم 235فولادآبآببربتنتوریماورانیم 233آلومینیمآب سنگینهلیمکادیمآبپلوتونیم 239گرافیتدی اکسید کربنهافنیمسربپلوتونیم 241اکسید برلیمفلزات مذابآهنسدیم ، پتاسیم، لیتیم و غیرههافنیم و بر