جستجو در محصولات

گالری پروژه های افتر افکت
گالری پروژه های PSD
جستجو در محصولات


تبلیغ بانک ها در صفحات
ربات ساز تلگرام در صفحات
ایمن نیوز در صفحات
.. سیستم ارسال پیامک ..
از انرژي هسته‌اي بدانيم
-(0 Body) 
از انرژي هسته‌اي بدانيم
Visitor 278
Category: دنياي فن آوري
اگر در گذشته بحران غذا و يا بحران آب آشاميدني حيات بشر را به خطر مي‌انداخت، امروزه كارشناسان بر اين اعتقادند كه بحران‌آينده كه حيات بشريت را تهديد مي‌كند، بحران انرژي است.
حيات بشر امروزي به طور مستقيم و غيرمستقيم به‌منابع مختلف انرژي مانند نفت و گاز و زغال سنگ و ... وابسته است و تصور زندگي بدون دسترسي به اين منابع، دشوار و حتي غيرممكن است.
از طرفي، گذشت سريع زمان، اين زنگ خطر را بلندتر و واضح تر به گوش مي‌رساند كه منابع انرژي تجديدناپذير در حال پايان است، بنابر اين ضرورت كشف و استفاده از منابع انرژي نو بيش از پيش اهميت مي‌يابد.
انرژي هسته‌اي از جمله مطمئن‌ترين و پاك‌ترين انرژي‌هايي است كه مي‌تواند كمبود و حتي خلاء انرژي‌هاي فسيلي را جبران كند.
جمهوري اسلامي ايران نيز با درك ضرورت استفاده از اين انرژي مدرن، در جهت دستيابي به آن براي توليد برق كوششي بي‌وقفه و خستگي ناپذير را آغاز كرده است.
براي توليدبرق، روش‌هاي مختلفي وجود دارد كه ازآن جمله مي‌توان نيروگاه‌هاي آبي، بادي، خورشيدي، جزر و مد، ژئوترمال ( زمين گرمايي ) حرارتي و هسته‌اي را نام برد.
در نيروگاه حرارتي از سوزاندن منابع اوليه انرژي مانند زغال سنگ،نفت يا گاز، حرارت توليد مي‌شود و حرارت توليد شده در ديگ بخار، آب را تبخير مي‌كند. بخارحاصله بعد از به چرخش در آوردن توربين در چكالنده، به آب تبديل مي‌شود و دوباره به ديگ بخار بر مي‌گردد. چرخش توربين منجر به‌چرخش محور مولد برق شده و نيروي برق توليد مي‌شود.

چگونگي توليد برق در نيروگاه هسته‌اي

در نيروگاه‌هاي هسته‌اي پس از شكاف هسته، انرژي هسته‌اي به صورت حرارت آزاد مي‌شود. از حرارت حاصله همانند نيروگاه‌هاي حرارتي مي‌توان براي توليد برق استفاده كرد.
يك نيروگاه هسته‌اي در اصل مانند يك نيروگاه فسيلي (حرارتي) كارمي‌كند، با اين تفاوت كه در نيروگاه اتمي، حرارت از سوزاندن زغال سنگ، نفت و يا گاز ايجاد نمي‌شود، بلكه از راه شكاف هسته اتم توليد مي‌شود.
جريان آب، اين حرارت را به مولد بخار كه درآن آب به‌بخار تبديل مي‌شود، از مدار اول منتقل مي‌كند و بخار حاصله، توربين و در نتيجه مولد برق را به گردش در مي‌آورد و سپس در چگالنده به آب تبديل مي‌شود. اين آب در مدار دوم دوباره به مولد بخار برگردانده مي‌شود و حرارت پس داده شده ، هنگام تبديل بخار به آب در چگالنده، به وسيله آب خنك‌كننده در مدار سوم جذب و خارج مي‌شود.
نيروگاه‌هاي اتمي انواع مختلفي دارند. يكي از پيشرفته‌ترين آنها نيروگاه اتمي با راكتور آب تحت فشار است.
برق توليدشده در نيروگاه اتمي پس ازافزايش ولتاژ، درترانس‌هاي افزاينده، توسط خطوط انتقال فشار قوي به محل‌هاي مصرف منتقل مي‌شود، در آنجا به وسيله ترانس‌هاي كاهنده، ولتاژ تا حد لازم كاهش مي‌يابد و در اختيار مصرف‌كننده قرار مي‌گيرد.اين افزايش و كاهش ولتاژ به علت كم كردن تلفات در خطوط انتقال برق است.

نيروگاه هسته‌اي و شيرين‌سازي آب شور

نيروگاه اتمي علاوه بر توليد برق ، فوايد و كاربردهاي ديگري نيز دارد كه از جمله شيرين‌سازي آب شور دريا است. مي توان به هر واحد نيروگاه اتمي هزار مگاواتي، يك واحد شيرين‌سازي آب شور به ظرفيت ? 100?هزار متر مكعب در روز متصل كرد و آب شور از دريا به وسيله پمپ به واحد شيرين-سازي آب شور هدايت كرد.
در اين واحد، از حرارت توليد شده به وسيله راكتور براي تقطير كردن آب استفاده مي‌شود. آب تقطيرشده پس از طي مراحلي به‌آب آشاميدني تبديل مي‌شود.
مايعات زايد دوباره به دريا برگردانده شده، آب آشاميدني وارد شبكه توزيع مي‌شود. آب شيرين حاصله براي مصارف كشاورزي، شهري و صنعتي قابل استفاده است.

اورانيوم و نقش آن در نيروگاه هسته‌اي

هسته اتم از ذراتي به نام "پروتون" و "نوترون" تشكيل شده است. پروتون بارالكتريكي مثبت دارد و مقدار آن برابر با بار منفي الكترون است در حالي كه نوترون داراي بار الكترويكي نيست و به عبارت ديگر خنثي است.

پروتون‌ها و نوترون‌ها به وسيله نوعي انرژي اتصالي دركنار هم قرار گرفته، انرژي آزادشده به صورت حرارت مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
اورانيوم نيز ازعناصر سنگين به‌شمار مي‌رود و داراي انرژي اتصالي بسيار زيادي است. مقدار انرژي آزاد شده هنگام شكافت هسته اورانيوم بسيار زياد است و به اين منظور، از اورانيوم براي سوخت راكتور اتمي استفاده مي‌شود.
براي مقايسه، مقدار انرژي اورانيوم موجود درراكتور نيروگاه اتمي بوشهر (? 80?تن) برابر است با مقدار انرژي موجود در ? 17?ميليون بشكه نفت خام.
در مقياس كوچك، انرژي حاصل از سوزاندن يك قرص سوخت ? 12?گرمي اورانيوم معادل انرژي حاصل از سوختن يك تن زغال سنگ، دو ونيم تن چوب و ? 17?هزار فوت مكعب گاز طبيعي است.
در نيروگاه اتمي بوشهر، تعداد ? 163?مجتمع سوخت داخل محفظه تحت فشار راكتور قرار داده مي‌شود كه هسته مركزي راكتور را تشكيل مي‌دهد و حرارت ايجاد شده در نتيجه شكافت هسته، آب را به بخار تبديل مي‌كند و بخار حاصله توربين را به حركت در مي‌آورد و توربين مولد را مي‌چرخاند و نيروي برق توليد مي‌شود.
در اورانيوم كه سوخت نيروگاه اتمي است، انرژي به صورت مهار شده وجود دارد. اين انرژي پس از شكافت هسته آزاد شده، به شكل انرژي حرارتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
اين سووال براي برخي مطرح مي‌شود كه چگونه مي‌توان يك هسته اتم را كه بسيار كوچك تر از يك دانه شن است، شكافت؟
نوترون قادر به برخورد مستقيم با هسته اتم است و پس از جذب شدن به وسيله هسته اتم، آن را به دو قسمت تقسيم مي‌كند. پاره‌هاي حاصل ازشكافت، با انرژي زياد جدا شده،در نتيجه انرژي حرارتي آزاد مي‌شود.
همچنين با شكافت هسته، حدود سه نوترون آزاد مي‌شود كه هر كدام مي‌تواند هسته ديگري را بشكافند.
با ازدياد نوترون، هسته‌هاي بيشتري شكافته شده، نوترون‌هاي بيشتري آزاد مي‌شوند و در نتيجه، واكنش زنجيره‌اي آغاز مي‌شود. هرچه‌تعداد هسته‌اي شكافته شده بيشتر باشد، به همان نسبت حرارت بيشتري آزاد مي‌شود.
از حرارت توليد شده مي‌توان براي توليد بخار و درنتيجه گردش توربين‌ها استفاده كرد.هنگام بهره برداري از يك نيروگاه اتمي، پسمان‌هاي پرتوزا به صورت گاز مايع و جامد به وجود مي‌آيند.

مهار پرتوهاي هسته‌اي

براي حفاظت محيط زيست بايستي مقدار مواد پرتوزايي كه وارد محيط مي‌شود، كمتر از مقدار تعيين شده باشد.
در نيروگاه اتمي، ساختمان راكتور و تاسيسات جانبي آن تحت كنترل هستند و مواد پرتوزا فقط در قسمت‌هاي كنترل شده توليد مي‌شوند.
به منظور كاهش مقدار پرتوزايي، مواد گازي شكل مانند گازهايي كه از آب خنك‌كننده مدار اول متصاعد مي‌شوند ، آن را از فيلترهاي زغالي گذرانده، يا اين كه براي مدت طولاني در ظروف مخصوص نگهداري مي‌كنند. علت آن اين است كه گذشت زمان، اثر پرتوزايي را كاهش مي‌دهد.
وقتي مقدارپرتوزايي اين گازها از مقدار معيني كمتر باشد، آن‌ها را رقيق كرده،از طريق دودكش به فضا مي‌فرستند و هواي آلوده به مواد پرتوزا در اتاق‌هاي قسمت تحت كنترل، بعد از اين كه توسط فيلترهاي مخصوص تصفيه شد، به وسيله دودكش به فضا فرستاده مي‌شود.
مايعات زايد پرتوزا ، جمع آوري شده و به‌طور موقت نگه داري مي‌شوند و در مرحله‌بعد، اين مايعات تبخيرشده و مواد جامد پرتوزا به‌جاي مي‌ماند.آب تصفيه شده به دريا برگردانده مي‌شود و با مواد به جاي مانده، طبق قوانين وضع شده عمل مي‌شود.

مواد پرتوزاي جامد مانند، مجتمع‌هاي سوخت كاركرده را در داخل محفظه‌هاي ضد ضربه و ضد حريق از نيروگاه خارج مي‌كنند. مواد جامد پرتوزاي ديگر مانند فيلترها، پوشاك و وسايل نظافت در داخل بشكه‌هايي بسته بندي شده و طبق قوانين موجود با آن‌ها عمل مي‌شود.
براي اطمينان يافتن از اين كه مقدار پرتوزايي تمام مواد خارج شده از قسمت تحت كنترل براي محيط زيست بي‌ضرر است، به طور دايم مقدار پرتوزايي مايعات، گازها و جامدات زايد اندازه‌گيري مي‌شود.
در زمان بهره برداري از نيروگاه، محيط اطراف آن از نظر پرتوزايي، پيوسته كنترل مي‌شود.
در برنامه ريزي، طراحي، احداث و بهره برداري نيروگاه‌هاي اتمي، به مسايل ايمني توجه ويژه‌اي مي‌شود.حصارها و سيستم‌هاي ايمني خودكار حتي در زماني كه بزرگترين حادثه قابل پيش بيني اتفاق بيافتد، از بروز هر گونه اثر نامطلوب به روي كاركنان و محيط جلوگيري مي‌كند.
از آغاز عمليات برنامه ريزي و طراحي، دانشمندان و متخصصان اطمينان حاصل مي‌كنند كه مي‌توانند حتي نادرترين حادثه و عواقب مربوط به آن را كنترل كنند، مانند زمين لرزه و ...
اجزاي هر سيستم به طور منظم آزمايش مي‌شوند تا از عملكرد صحيح آن اطمينان حاصل شود.نيروگاه اتمي در حال حاضر از ايمن‌ترين تاسيسات صنعتي است.

حصار ايمني در نيروگاه اتمي

-درصد بسياري از مواد پرتوزاي توليد شده در اثر شكافت هسته در داخل شبكه كريستالي سوخت هسته‌اي باقي مي‌ماند و حصار يك، درون حصار دو قرار دارد.
- لوله‌هاي ضد فشار و ضد نشت كه از نوعي آلياژ زير كونيوم ساخته شده، قرص‌هاي سوخت را در برگرفته و از خروج مواد پرتوزاي حاصله، ازشكافت هسته‌اي جلوگيري مي‌كند.
- محفظه تحت فشار راكتور كه از قطعات فولادي تهيه شده، حصاري تشكيل مي‌دهد كه در مقابل فشار حرارت و پرتو كاملا مقاوم است.
- حفاظ بيولوژيكي كه بيشتر از يك متر ضخامت دارد و از بتن مسلح ساخته شده، حفاظي در مقابل پرتوهاي خارج شده از محفظه تحت فشار راكتور مي‌باشد.
- كره ايمني فولادي تمام سيستم‌هاي هسته‌اي راكه حاوي مواد راديو اكتيو است در بر مي‌گيرد و اين حفاظ حتي در زمان وقوع خطرناك‌ترين حوادث، از خروج مواد پرتوزا جلوگيري مي‌كند.
- ساختمان راكتور كه از بتن مسلح با ضخامت حدود دو متر ساخته شده است، حفاظي در مقابل عوامل خارجي محسوب مي‌شود.

ميزان مجاز پرتو هسته‌اي

بر اساس قوانين وضع شده، مقدار پرتوي مجاز در مجاورت نيروگاه‌هاي اتمي حداكثر برابر با ? 1/5?ميلي زيورت نام دارد.
انسان، حيوانات و گياهان همواره به طور طبيعي مقداري پرتو دريافت مي‌كنند و اين مقدار در ايران به طور متوسط در حدود ? 1/5?ميلي زيورت در سال است.
مقدار پرتو دريافتي از يك نيروگاه در مدت زمان يك سال بهره برداري، كمتر از يك درصد مقدار پرتو دريافت شده از طبيعت است.
در يك ساعت پرواز با هواپيما، مقدار پرتو دريافت شده، تقريبا برابر با مقدار پرتو دريافتي طي يك سال سكونت در نزديكي نيروگاه اتمي است.
در پزشكي و به خصوص راديوگرافي، از منابع پرتوزا استفاده مي‌شود. همچنين تلويزيون و رنگ‌هاي شب نما مقداري پرتو ايجاد مي‌كنند.

شيوه جديد پيش روي بشر براي توليد برق و همجوشي هسته‌اي

واكنش شكافت هسته اتم باعث توليد گرما شده، از اين گرما براي توليد بخار استفاده مي‌شود.بخار توليد شده با چرخاندن پره‌هاي توربين، برق توليد مي‌كند.
مدتي است كه متخصصان اين رشته به فكر ساخت راكتورهايي افتاده‌اند كه در آن به جاي شكافت هسته‌اي اتم (فيسيون)، از روش تركيب اتم‌ها (فوزين يا همجوشي) استفاده مي‌شود.اين واكنش همان اتفاقي است كه در خورشيد و ستارگان مي‌افتد و انرژي آن‌ها را تامين مي‌كند.
تاكنون از اين روش در بمب‌هاي هيدروژني استفاده شده و با وجود پيشرفت‌هاي فني، هنوز نيروگاه همجوشي ساخته نشده است. كشورهاي آمريكا، فرانسه، روسيه، ژاپن و آلمان طراحي و ساخت يك نيروگاه همجوشي در خاك فرانسه را به نام "پروژه ايتر" (اينترنشنال ترمويا) آغاز كرده‌اند و اميدوارند كه در دهه‌هاي بعد اين نيروگاه‌ها جايگزين نيروگاه‌هاي فعلي شوند.
انرژي همجوشي به عنوان يك منبع انرژي، با توجه به سوخت مورد مصرف در اين فرآيند كه تقريبا در دنيا بي‌پايان است، راهي براي فرار از بحران انرژي در سال‌هاي آينده محسوب مي‌شود.
به علاوه، اين انرژي از لحاظ زيست محيطي، كمترين آسيب را به طبيعت وارد مي‌كند و همچون شكافت هسته‌اي، زباله‌هايي با عمر طولاني از خود به جاي نمي‌گذارد.
در روش همجوشي، اتم‌هاي دوتريو و تريتيوم (دو ايزوتوپ هيدروژن) در شرايط مناسب با يكديگر تركيب شده، اتم سنگين‌تري به نام هليوم توليد مي‌كند.
در اين فرآيند همچنين ذره نوترون و مقدار زيادي حرارت توليد مي‌شود و از اين حرارت براي گرم كردن آب و تبديل آن به بخار استفاده مي‌شود. بخار توليد شده، پره‌هاي توربين را مي‌چرخاند و در نهايت باعث توليد برق مي‌شود.
منبع: www.hamshahrionline.ir
Add Comments
Name:
Email:  
User Comments:
SecurityCode: Captcha ImageChange Image