ارسالها: 227
#1
Posted: 28 Mar 2012 10:38
انرژی هسته ای چیست؟
استخراج اورانیوم از معدن
اورانيوم كه ماده خام اصلي مورد نياز براي توليد انرژي در برنامه هاي صلح آميز يا نظامي هسته اي است، از طريق استخراج از معادن زيرزميني يا سر باز بدست مي آيد. اگر چه اين عنصر بطور طبيعي در سرتاسر جهان يافت مي شود تنها حجم كوچكی از آن بصورت متراكم 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 موجودیتآن ایده ای بدست آورید باید بگوییم که میزان وجود و پراکندگیآن از طلا، نقر یا جیوه بسیار بیشتراست.
اورانیوم در طبیعت بصورت اکسید و یا نمک های مخلوط در مواد معدنی (مانند اورانیت یا کارونیت) یافت میشود. 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 بهکشف سیاره اورانوس بازمی گرددکه 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 بزرگبوجود 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.
این كاربر به علت تخلف در قوانین انجمن بن شد
مدیریت انجمن پرنس و پرنسس
ویرایش شده توسط: se7en_iran
ارسالها: 227
#2
Posted: 29 Mar 2012 07:01
اين 2تا عكس مربوطه به يكى از پايگاه هاى انرژى هسته اى در 20كيلومترى شهر اصفهان خودم عكسشو گرفتم
این كاربر به علت تخلف در قوانین انجمن بن شد
مدیریت انجمن پرنس و پرنسس
ارسالها: 227
#3
Posted: 29 Mar 2012 07:05
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 کههریک از آنها دارای وزن اتمی خاصی هستند. حدود 99.3 درصد از اورانیومی که در طبیعت یافت می شود ایزوتوپ238 (U-238) است و حدود 0.7 درصد ایزوتوپ 235 (U-235)، كه هر دو داراي تعداد پروتون يكساني بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه اي است كه در هسته U۲۳۸ وجوددارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بيانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر كدام از اين دو ايزوتوپ 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 رادارد که تحت شرایط خاص شکافته شده و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند. بهاین ایزوتوپ Fissil Uranium، به معنای اروانیوم شکافتنی هم گفته می شود و برای این عملیات از اصطلاح شکافت هسته ای یا Nuclear Fissionاستفاده 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.
این كاربر به علت تخلف در قوانین انجمن بن شد
مدیریت انجمن پرنس و پرنسس
ارسالها: 227
#4
Posted: 29 Mar 2012 07:06
نگاهی به شکاف هسته ای اورانیوم
هنگامي كه هسته اتم اورانيوم در يك واكنش زنجيره اي شكافته شود مقداري انرژي 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. براي شكافت هسته اتم اورانيوم، يك نوترون به هسته آن شليك مي شود و در نتيجه اين فرايند، اتم مذكور به دو اتم كوچكتر تجزيه شده و تعدادي نوترون جديد نيز آزاد مي شود كه هركدام به نوبه خود ميتوانند هسته هايجديدي را در يك فرايند زنجيره اي تجزيه كنند. ( شکل 1 )
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. مجموعجرم اتمهاي كوچكتري كه از تجزيه اتماورانيوم بدست مي آيد از كل جرم اوليه اين اتم كمتر است و اين بدان معناست كه مقداري از جرم اوليه كه ظاهرا ناپديد شده در واقع به انرژي تبديل شده است، و اين انرژي با استفاده از رابطه ۲E=MC يعني رابطه جرم و انرژي كه آلبرت اينشتين نخستينبار آنرا كشف كرد قابل محاسبه است.
براي بدست آوردن بالاترين بازدهيدر فرايند زنجيره اي شكافت هسته بايد از اورانيوم ۲۳۵ استفاده كرد كه هسته آن به سادگي شكافته ميشود. هنگامي كه اين نوع اورانيوم به اتمهاي كوچكتر تجزيه ميشود علاوه بر آزاد شدن مقداري انرژي حرارتي دو يا سه نوترون جديد نيز رها ميشود كه در صورت برخورد با اتمهاي جديد اورانيوم بازهم انرژي حرارتي بيشتر ونوترونهاي جديد آزاد ميشود.
اما بدليل "نيمه عمر" كوتاه اورانيوم ۲۳۵ و فروپاشي سريع آن، اين ايزوتوپ در طبيعت بسيار نادر است بطوري كه از هر ۱۰۰۰ اتم اورانيوم موجود در طبيعت تنها هفت اتم از نوعU۲۳۵ بوده و مابقي از نوع سنگينتر U۲۳۸ است.
این كاربر به علت تخلف در قوانین انجمن بن شد
مدیریت انجمن پرنس و پرنسس
ارسالها: 227
#5
Posted: 29 Mar 2012 07:07
فراوري
سنگ معدن اورانيوم بعد از استخراج، در آسيابهائي خرد و به گردي نرم تبديل ميشود. گرد بدست آمده سپسدر يك فرايند شيميائي به ماده جامد زرد رنگي تبديل ميشود كه به كيك زرد موسوم است. كيك زرد داراي خاصيت راديو اكتيويته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانيوم تشكيل ميدهد.
دانشمندان هسته اي براي دست يابيهرچه بيشتر به ايزوتوپ نادر U۲۳۵ كه در توليد انرژي هسته اي نقشي كليدي دارد، از روشي موسوم به غني سازي استفاده مي كنند. براي اين كار، دانشمندان ابتدا كيك زرد را طي فرايندي شيميائي به ماده جامدي به نام هگزافلوئوريد اورانيوم تبديل ميكنند كه بعد از حرارت داده شدن در دماي حدود ۶۴ درجه سانتيگراد به گاز تبديل ميشود.
هگزافلوئوريد اورانيوم كه در صنعت با نام ساده هگز شناخته ميشود ماده شيميائي خورنده ايست كه بايد آنرا با احتياط نگهداري و جابجا كرد. به همين دليل پمپها و لوله هائي كه براي انتقال اين گاز در تاسيسات فراوري اورانيوم بكار ميروند بايد از آلومينيوم و آلياژهاي نيكل ساخته شوند. همچنين به منظور پيشگيري از هرگونه واكنش شيميايي برگشت ناپذير بايد اين گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب كننده ديگر نگهداري كرد.
این كاربر به علت تخلف در قوانین انجمن بن شد
مدیریت انجمن پرنس و پرنسس
ارسالها: 227
#6
Posted: 29 Mar 2012 07:08
کیک زرد چیست؟
کیک زرد یاYellowcake که بنام اورانیا (Urania) هم شناخته می شود درواقع 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 فاصلهبسیار 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 پردازشهای شیمایی بر روی سنگ معدن اورانیوم، پودر زبر و زرد رنگی بدست می آید که قابلیت حل شدن درآب را ندارد و حدود 80% غلظت اکسید اورانیوم آن خواهد بود. این پودر در دمایی معادل 2878 درجه سانتیگراد ذوب می شود.
این كاربر به علت تخلف در قوانین انجمن بن شد
مدیریت انجمن پرنس و پرنسس
ارسالها: 1095
#7
Posted: 29 Mar 2012 08:45
انفجار، تشعشعات و تخلیه مردم از شعاع خطر نیروگاه‌های هسته‌ای در ژاپن حدود سی سال پس از سانحه‌ای مشابه در نیروگاه هسته‌ای «تری مایل آیلند» آمریکا بار دیگر نگرانی از خطرات و فجایع اتمی احتمالی را زنده کرده و بنابراین مباحث مربوط به جنبه‌های مثبت و منفی استفاده از انرژی اتمی را به طور جدی به رخ کشیده است.
مایکل لوی، از پژوهشگران ارشد «شورای روابط خارجی» در زمینه امنیت انرژی و محیط زیست، در مطلبی که روزنامه «واشینگتن پست» منتشر کرده به بررسی نقاط مثبت و منفی انرژی اتمی، کارآمدی آن برای جایگزینی به جای سوخت‌های فسیلی، و امنیت مراکز تولید انرژی هسته‌ای پرداخته است. او در تحلیل خود پنج جنبه مهم در ارزیابی انرژی اتمی را برمی‌شمرد.
۱-مسئله ایمنی در انرژی اتمی
مایکل لوی در مقاله خود تاکید می‌کند که همان طوری که مورد ژاپن نشان داد مسئله ایمنی در تولید انرژی هسته‌ای بسیار حیاتی است، ولی به اعتقاد وی در دهه‌های اخیر مسئله هزینه تامین این نوع انرژی بزرگ‌ترین چالش و حتی مهمتر از مسئله ایمنی بوده است.
طراحی، ساختن و حفظ مراکز تولید انرژی هسته‌ای بسیار پرهزینه است و با وجود آن که آمار دقیقی در این مورد در دست نیست، می‌توان گفت که احداث یک نیروگاه هسته‌ای حداقل ۵ میلیارد دلار هزینه در بر دارد. به این ترتیب تولید انرژی هسته‌ای تقریبا سی درصد از تولید انرژی از طریق ذغال سنگ یا گاز گران‌تر تمام میشود.
شکی نیست که مسئله هزینه و ایمنی با یکدیگر ارتباطی تنگاتنگ دارند. نگرانی در مورد ایمنی نیروگاه‌های هسته‌ای به هزینه ساخت این مراکز می‌افزاید. مشخص نیست که حتی اگر نگرانی‌های ایمنی کاهش یابد، تا چه حد از هزینه و دشواری‌های تامین سرمایه‌گذاری در این صنایع خواهد کاست. ولی مسلما فاجعه اخیر در نیروگاه هسته‌ای «فوکوشیما داییچی» در ژاپن وضعیت را دشوارتر و مبهم‌تر خواهد ساخت.
۲-خطر تروریسم
مایکل لوی به عمده شدن احتمال حملات تروریستی به مراکز تولید انرژی هسته‌ای اشاره کرده و یادآوری می‌کند که به خصوص پس از حملات یازده سپتامبر سال ۲۰۰۱ در آمریکا این موضوع بسیار عمده شده و از دل این نگرانی‌ها یک عرصه تجاری و سرمایه‌گذاری گسترده سربرآورده است.
هر چند برخی پیامدهای وقوع چنین حمله‌ای را به درستی فاجعه‌بار می‌دانند و آن را با ابعاد فاجعه اخیر در ژاپن مقایسه می‌کنند، حقیقت این است که حمله به یک نیروگاه هسته‌ای بسیار دشوارتر از آن است که تصور میشود.
گروه‌های تروریستی توانایی انجام حمله موثر به مراکز هسته‌ای را ندارند که پیامدهایی مثل زلزله ژاپن را در پی داشته باشد. هر چند گروه مسلح و جدایی‌طلب باسک (اتا) در اسپانیا یک بار در سال ۱۹۷۷ دست به چنین اقدامی زد، مختصات ساختمانی تاسیسات نیروگاه‌های هسته‌ای و شکل حفاظت از آنها معمولا به شکلی است که حملات تروریستی قادر نخواهند بود صدمه‌ای جدی به این مراکز وارد کنند.
۳-مخالفت دموکرات‌ها با انرژی هسته‌ای و دفاع جمهوری‌خواهان از آن
مایکل لوی در ادامه تحلیل خود در روزنامه «واشینگتن پست» یادآوری می‌کند که در سال‌های اخیر تعداد زیادی از سیاستمداران حزب دموکرات آمریکا و طرفداران محیط زیست به خاطر کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای به انرژی هسته‌ای علاقه بیشتری نشان می‌دهند. برای مثال، یکی از بزرگ‌ترین طرح‌های مربوط به اصلاح منابع انرژی در آمریکا توسط دموکرات‌ها مطرح شد که جوهره اصلی آن کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و گسترش منابع انرژی دیگر از جمله انرژی هسته‌ای بود. جمهوری‌خواهان با این طرح مخالفت کردند.
هر چند تعداد بیشتری از دموکرات‌ها به سمت انرژی هسته‌ای تمایل پیدا کرده‌اند، تعداد اندکی از آنها بر گسترش این صنعت اصرار دارند. و اکنون با توجه به فجایعی که در ژاپن روی داده ممکن است آنها نیز در این موضع گیری خود تجدید نظر کنند.
۴-انرژی هسته‌ای، عامل اصلی در استقلال منابع انرژی
مایکل لوی یادآوری می‌کند که در اکثر موارد وقتی که از وابستگی در عرصه انرژی صحبت میشود اشاره اصلی به نفت و بنزین است. اما گسترش صنعت انرژی هسته‌ای لزوما به معنای قطع وابستگی در این زمینه نخواهد بود. چون انرژی هسته‌ای می‌تواند برای تولید برق مورد استفاده قرار گرفته و تنها تا حدی از مصرف گاز یا ذغال سنگ در نیروگاه‌های برق را کاهش دهد.
شاید در سال‌های دهه ۱۹۷۰ میلادی، زمانی که نیروگاه‌های هسته‌ای متعددی ساخته شد (برای مثال، در خود آمریکا بین سال‌های ۱۹۷۰ تا ۱۹۷۵ چهل و پنج رآکتور هسته‌ای آغاز به کار کرد) انرژی هسته‌ای توانست بخشی از وابستگی به نفت و گاز در عرصه تولید برق را کاهش دهد. ولی در حال حاضر دیگر زمینه‌ای برای جایگزینی نفت با انرژی هسته‌ای باقی نمانده است.
۵- فن‌آوری بهتر می‌تواند بر ایمنی نیروگاه‌های هسته‌ای بیافزاید
مایکل لوی معتقد است که پیشرفت تکنولوژی می‌تواند ایمنی صنایع هسته‌ای را بهبود بخشد، ولی انرژی هسته‌ای همواره ریسک و خطرات ویژه خود را خواهد داشت.
رآکتور هسته‌ای ژاپن با تکنولوژی قدیمی کار می‌کرد و به این خاطر آسیب‌پذیر بود. استفاده از تکنولوژی مدرن قادر خواهد بود رآکتورهای هسته‌ای را در صورت بروز هر گونه اختلال به شکل بهتری خنک کند.
ولی آن چه که در ژاپن روی داد به ما یادآوری می‌کند که بروز مشکلات و اختلال‌های پیش‌بینی نشده در صنایع حساس هسته‌ای همیشه ریسک و خطرات زیادی در پی خواهد داشت. مهندسی و تکنولوژی پیشرفته و دقیقتر می‌تواند تا حدی از احتمال بروز فجایع جلوگیری کند، ولی به طور قطع نمی‌تواند تمام احتمالات را پیش‌بینی و خنثی کند.
مایکل لوی در پایان تحلیل خود در روزنامه «واشینگتن پست» یادآوری می‌کند که تمام منابع تولید انرژی خطرات و بنابراین ضایعات ویژه خود را دارند. نمونه آن انفجار در حفاری‌های عمیق نفت در آب‌های خلیج مکزیک در سال گذشته یا انفجار در یکی از معادن بزرگ ذغال سنگ آمریکا در منطقه ویرجینیا بود.
آن چه که افکار عمومی در آمریکا و کشورهای صنعتی دیگر باید در مورد آن تصمیم بگیرند مقایسه‌ای بین خطرات صنایع هسته‌ای با خطرات و ضایعات ناشی از حوادث در عرصه تولید انرژی‌های دیگر است.
از امروز این آیدی رو به بکی از دوستان واگذار کردم ...درپناه دوست
فرشاد
ارسالها: 1095
#8
Posted: 29 Mar 2012 08:46
شکافت هسته ای فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبکتر تبدیل میشود. وقتی هسته‌ای با عدد اتمی زیاد شکافته شود، بر پایه فرمول اینشتین، مقداری از جرم آن به انرژی تبدیل میشود. از این انرژی در تولید برق (در نیروگاه هسته‌ای) یا تخریب (سلاح‌های هسته‌ای) استفاده میشود. اوتوهان زمانی که قصد داشت از بمباران اورانیوم با نوترون آن را به رادیم تبدیل کند دریافت که به اتم بسیار کوچک‌تری دست یافته است.در تمام واکنش های هسته ای که تا ان زمان شناخته شده بود تنها ذرات کوچک از هسته جدا می شدند اما این بار یک تقسیم بزرگ رخ داده بود. لایز میتنر و اوتو فریش دریافتند که فراورده ی این بمباران نوترونی باریم است و جرم هر اتم اورانیم هنگام تبدیل شدن به ذرات کوچک‌تر به اندازه ی یک پنجم جرم یک پروتون کاهش می یابد و این جرم مطابق رابطه ی اینشتین E=mc² به انرژی تبدیل شده است.به خاطر شباهت این پدیده ی تقسیم هسته با تقسیم سلولی میتنر و فریش آن را شکافت نامیدند.مقاله ی این یافته در یازدهم فوریه ی ۱۹۳۹ در نشریه ی نیچر با عنوان "واکنش هسته ای نوع جدید" منتشر شد. در تصویر اتم اورانیم-۲۳۵ دیده می شود که پس از برخورد یک نوترون متلاشی شده و پرتو های رادیو اکتیو از خود صادر می کند.سپس به دو عنصر باریم-۱۴۱ و کریپتون-۹۲ تقسیم شده و به پایداری می رسدودر ضمن سه عدد نوترون ديگر آزاد مي كند كه هر يك موجب شكافت يك هسته ي اورانيوم ديگر مي شوند واين واكنش زنجيره اي مرتب ادامه پيدا ميكند .
از امروز این آیدی رو به بکی از دوستان واگذار کردم ...درپناه دوست
فرشاد
ارسالها: 1095
#9
Posted: 29 Mar 2012 08:49
استفاده نادرست از انرژی هسته ای(بمب اتم)
دانستنيهاي بمب اتم
بمب اتمي سلاحي است كه نيروي آن از انرژي اتمي و بر اثر شكاف هسته (فيسيون ) اتمهاي پلوتونيوم يا اورانيوم ايجاد مي شود .در فرآيند شكافت هسته اي ، اتمهاي ناپايدار شكافته و به اتمهاي سبكتر تبديل مي شوند .
نخستين بمب از اين نوع ، در سال 1945 م در ايالات نيو مكزيكو در ايالات متحده آمريكا آزمايش شد . اين بمب ، انفجاري با قدرت 19 كيلو تن ايجاد كرد ( يك كيلو تن برابر است با
انرژي اتمي آزاد شده 190 تن ماده منفجره تي . ان . تي ) انفجار بمب اتمي موج بسيار نيرومند پرتوهاي شديد نوراني ، تشعشعات نفوذ كننده اشعه گاما و نوترونها و پخش شدن مواد راديو اكتيو را همراه دارد . انفجار بمب اتمي چندين هزار ميليارد كالري حرارت را در چند ميليونيوم ثانيه ايجاد مي كند .
اين دماي چند ميليون درجه اي با فشار بسيار زياد تا فاصله 1200 متري از مركز انفجار به افراد بدون پوشش حفاظتي صدمه مي زند و سبب مرگ و بيماري انسان و جانوران مي شود . همچنين زمين ، هوا آب و همه چيز را به مواد راديو اكتيو آلوده مي كند .
بمب هاي اتمي شامل نيروهاي قوي و ضعيفي اند كه اين نيروها هسته يك اتم را به ويژه اتم هايي كه هسته هاي ناپايداري دارند، در جاي خود نگه مي دارند. اساسا دو شيوه بنيادي براي آزادسازي انرژي از يك اتم وجود دارد: 1- شكافت هسته اي: مي توان هسته يك اتم را با يك نوترون به دو جزء كوچك تر تقسيم كرد. اين همان شيوه اي است كه در مورد ايزوتوپ هاي اورانيوم (يعني اورانيوم 235 و اورانيوم 233) به كار مي رود.
براي توليد يك بمب اتمي موارد زير نياز است:
يك منبع سوخت كه قابليت شكافت يا همجوشي را داشته باشد.
دستگاهي كه همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.
راهي كه به كمك آن بتوان بيشتر سوخت را پيش از آنكه انفجار رخ دهد دچار شكافت يا همجوشي كرد.
در اولين بمب هاي اتمي از روش شكافت استفاده مي شد. اما امروزه بمب هاي همجوشي از فرآيند همجوشي به عنوان ماشه آغازگر استفاده مي كنند.بمب هاي شكافتي (فيزيوني): يك بمب شكافتي از ماده اي مانند اورانيوم 235 براي خلق يك انفجار هسته اي استفاده مي كند. اورانيوم 235 ويژگي منحصر به فردي دارد كه آن را براي توليد هم انرژي هسته اي و هم بمب هسته اي مناسب مي كند. اورانيوم 235 يكي از نادر موادي است كه مي تواند زير شكافت القايي قرار بگيرد.اگر يك نوترون آزاد به هسته اورانيوم 235 برود،هسته بي درنگ نوترون را جذب كرده و بي ثبات شده در يك چشم به هم زدن شكسته مي شود. اين باعث پديد آمدن دو اتم سبك تر و آزادسازي دو يا سه عدد نوترون مي شود كه تعداد اين نوترون ها بستگي به چگونگي شكسته شدن هسته اتم اوليه اورانيوم 235 دارد. دو اتم جديد به محض اينكه در وضعيت جديد تثبيت شدند از خود پرتو گاما ساطع مي كنند. درباره اين نحوه شكافت القايي سه نكته وجود دارد كه موضوع را جالب مي كند.
1 - احتمال اينكه اتم اورانيوم 235 نوتروني را كه به سمتش است، جذب كند، بسيار بالا است. در بمبي كه به خوبي كار مي كند، بيش از يك نوترون از هر فرآيند فيزيون به دست مي آيد كه خود اين نوترون ها سبب وقوع فرآيندهاي شكافت بعدي اند. اين وضعيت اصطلاحا «وراي آستانه بحران» ناميده مي شود.
2 - فرآيند جذب نوترون و شكسته شدن متعاقب آن بسيار سريع و در حد پيكو ثانيه (12-10 ثانيه) رخ مي دهد.
3 - حجم عظيم و خارق العاده اي از انرژي به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شكسته شدن هسته آزاد مي شود. انرژي آزاد شده از يك فرآيند شكافت به اين علت است كه محصولات شكافت و نوترون ها وزن كمتري از اتم اورانيوم 235 دارند. اين تفاوت وزن نمايان گر تبديل ماده به انرژي است كه به واسطه فرمول معروف mc2= E محاسبه مي شود. حدود نيم كيلوگرم اورانيوم غني شده به كار رفته در يك بمب هسته اي برابر با چندين ميليون گالن بنزين است. نيم كيلوگرم اورانيوم غني شده انداز ه اي معادل يك توپ تنيس دارد. در حالي كه يك ميليون گالن بنزين در مكعبي كه هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع يك ساختمان 5 طبقه) است، جا مي گيرد. حالا بهتر مي توان انرژي آزاد شده از مقدار كمي اورانيوم 235 را متصور شد.براي اينكه اين ويژگي هاي اروانيوم 235 به كار آيد بايد اورانيوم را غني كرد. اورانيوم به كار رفته در سلاح هاي هسته اي حداقل بايد شامل نود درصد اورانيوم 235 باشد.در يك بمب شكافتي، سوخت به كار رفته را بايد در توده هايي كه وضعيت «زير آستانه بحران» دارند، نگه داشت. اين كار براي جلوگيري از انفجار نارس و زودهنگام ضروري است. تعريف توده اي كه در وضعيت «آستانه بحران» قرار داد چنين است: حداقل توده از يك ماده با قابليت شكافت كه براي رسيدن به واكنش شكافت هسته اي لازم است. اين جداسازي مشكلات زيادي را براي طراحي يك بمب شكافتي با خود به همراه مي آورد كه بايد حل شود.
1 - دو يا بيشتر از دو توده «زير آستانه بحران» براي تشكيل توده «وراي آستانه بحران» بايد در كنار هم آورده شوند كه در اين صورت موقع انفجار به نوترون بيش از آنچه كه هست براي رسيدن به يك واكنش شكافتي، نياز پيدا خواهد شد.
2 - نوترون هاي آزاد بايد در يك توده «وراي آستانه بحران» القا شوند تا شكافت آغاز شود.
3 - براي جلوگيري از ناكامي بمب بايد هر مقدار ماده كه ممكن است پيش از انفجار وارد مرحله شكافت شود براي تبديل توده هاي «زير آستانه بحران» به توده هايي «وراي آستانه بحران» از دو تكنيك «چكاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده مي شود.تكنيك «چكاندن ماشه» ساده ترين راه براي آوردن توده هاي «زير بحران» به همديگر است. بدين صورت كه يك تفنگ توده اي را به توده ديگر شليك مي كند. يك كره تشكيل شده از اورانيوم 235 به دور يك مولد نوترون ساخته مي شود. گلوله اي از اورانيوم 235 در يك انتهاي تيوپ درازي كه پشت آن مواد منفجره جاسازي شده، قرار داده مي شود.كره ياد شده در انتهاي ديگر تيوپ قرار مي گيرد. يك حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را براي انفجار چاشني و بروز حوادث زير تشخيص مي دهد:
1 - انفجار مواد منفجره و در نتيجه شليك گلوله در تيوپ
2 - برخورد گلوله به كره و مولد و در نتيجه آغاز واكنش شكافت
3 - انفجار بمب
در «پسر بچه» بمبي كه در سال هاي پاياني جنگ جهاني دوم بر شهر هيروشيما انداخته شد، تكنيك «چكاندن ماشه» به كار رفته بود. اين بمب 5/14 كيلو تن برابر با 500/14 تن TNT بازده و 5/1 درصد كارآيي داشت. يعني پيش از انفجار تنها 5/1 درصد ازماده مورد نظر شكافت پيدا كرد.
در همان ابتداي «پروژه منهتن»، برنامه سري آمريكا در توليد بمب اتمي، دانشمندان فهميدند كه فشردن توده ها به همديگر و به يك كره با استفاده از انفجار دروني مي تواند راه مناسبي براي رسيدن به توده «وراي آستانه بحران» باشد. البته اين تفكر مشكلات زيادي به همراه داشت. به خصوص اين مسئله مطرح شد كه چگونه مي توان يك موج شوك را به طور يكنواخت، مستقيما طي كره مورد نظر، هدايت و كنترل كرد؟افراد تيم پروژه «منهتن» اين مشكلات را حل كردند. بدين صورت، تكنيك «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار دروني شامل يك كره از جنس اورانيوم 235 و يك بخش به عنوان هسته است كه از پولوتونيوم 239 تشكيل شده و با مواد منفجره احاطه شده است. وقتي چاشني بمب به كار بيفتد حوادث زير رخ مي دهند:
1 - انفجار مواد منفجره موج شوك ايجاد مي كند.
2 - موج شوك بخش هسته را فشرده مي كند.
3 - فرآيند شكافت شروع مي شود.
4 - بمب منفجر مي شود.
در «مرد گنده» بمبي كه در سال هاي پاياني جنگ جهاني دوم بر شهر ناكازاكي انداخته شد، تكنيك «انفجار از درون» به كار رفته بود. بازده اين بمب 23 كيلو تن و كارآيي آن 17درصد بود.شكافت معمولا در 560 ميلياردم ثانيه رخ مي دهد.بمب هاي همجوشي: بمب هاي همجوشي كار مي كردند ولي كارآيي بالايي نداشتند. بمب هاي همجوشي كه بمب هاي «ترمونوكلئار» هم ناميده مي شوند، بازده و كارآيي به مراتب بالاتري دارند. براي توليد بمب همجوشي بايد مشكلات زير حل شود:دوتريوم و تريتيوم مواد به كار رفته در سوخت همجوشي هر دو گازند و ذخيره كردنشان دشوار است. تريتيوم هم كمياب است و هم نيمه عمر كوتاهي دارد بنابراين سوخت بمب بايد همواره تكميل و پر شود.دوتريوم و تريتيوم بايد به شدت در دماي بالا براي آغاز واكنش همجوشي فشرده شوند. در نهايت «استانسيلا اولام» دريافت كه بيشتر پرتو به دست آمده از يك واكنش فيزيون، اشعه X است كه اين اشعه X مي تواند با ايجاد درجه حرارت بالا و فشار زياد مقدمات همجوشي را آماده كند. بنابراين با به كارگيري بمب شكافتي در بمب همجوشي مشكلات بسياري حل شد. در يك بمب همجوشي حوادث زير رخ مي دهند:
1 - بمب شكافتي با انفجار دروني ايجاد اشعه X مي كند.
2 - اشعه X درون بمب و در نتيجه سپر جلوگيري كننده از انفجار نارس را گرم مي كند.
3 - گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن مي شود. اين كار باعث ورود فشار به درون ليتيوم - دوتريوم مي شود.
4 - ليتيوم - دوتريوم 30 برابر بيشتر از قبل تحت فشار قرار مي گيرند.
5 - امواج شوك فشاري واكنش شكافتي را در ميله پولوتونيومي آغاز مي كند.
6 - ميله در حال شكافت از خود پرتو، گرما و نوترون مي دهد.
7 - نوترون ها به سوي ليتيوم - دوتريوم رفته و با چسبيدن به ليتيوم ايجاد تريتيوم مي كند.
8 - تركيبي از دما و فشار براي وقوع واكنش همجوشي تريتيوم - دوتريوم ودوتريوم - دوتريوم و ايجاد پرتو، گرما و نوترون بيشتر، بسيار مناسب است.
9 - نوترون هاي آزاد شده از واكنش هاي همجوشي باعث القاي شكافت در قطعات اورانيوم 238 كه در سپر مورد نظر به كار رفته بود، مي شود.
10 - شكافت قطعات اروانيومي ايجاد گرما و پرتو بيشتر مي كند.
11 - بمب منفجر شود
از امروز این آیدی رو به بکی از دوستان واگذار کردم ...درپناه دوست
فرشاد
ارسالها: 1095
#10
Posted: 29 Mar 2012 08:53
پزشکی هسته ای
1) مقدمه :
تصویربردارى به طریق هسته اى و تزریق و خوردن داروهاى هسته اى به هیچ وجه براى بدن مضر نیست. مواد رادیواكتیوى كه در پزشكى هسته اى مورد استفاده قرار مى گیرند نیمه عمر خیلى كوتاهى دارند و خیلى زود از بین مى روند. میزان پرتو تابش شده از این مواد پائین تر از اشعه ایکس معمول و یا اشعه سی تی اسكن است و به راحتى از طریق ادرار یا كیسه صفرا حذف و دفع مى شود.
در مقایسه با رادیو تراپی كه با پزشكى هسته اى متفاوت است، با تابش پرتو هاى مختلف یونیزه مثل آلفا، بتا و گاما و اشعه ایکس تمام سلول ها را تحت تاثیر قرار مى دهد.
پزشكى هسته اى شاخه اى از علم پزشكى است كه در آن از مواد رادیواكتیو براى تشخیص و درمان بیمارى استفاده مى شود. مواد رادیواكتیو مورد استفاده یا رادیو ایزوتوپ هستند و یا داروهایى كه با مواد رادیو ایزوتوپ نشاندار شده اند. داروى رادیواكتیو، در روش هاى تشخیصى مواد رادیواكتیو به بیمار تزریق مى شود و میزان اشعه تایید شده، از بیمار اندازه گیرى مى شود. اكثر روش هاى تشخیصى به كمك یك دوربین اشعه گاما، توانایى تشكیل تصویر را دارند. در موارد استفاده درمانى، مواد رادیواكتیو براى درمان مورد استفاده قرار مى گیرند مثل استفاده از ید (۱۳۱) كه در درمان سمى شدن تیروئید و سرطان تیروئید مورد استفاده قرار مى گیرد.
2 ) اشعه یا Radiation :
اشعه فرمی از انرژی است که یا انسان آن را تولید کرده یا به طور طبیعی بدن با آن مواجه میشود.واحد اندازه‌گیری اشعه رم rem نامیده میشود هر 100 رم یک سیورت SIEVERT خوانده شده است .
واحدهای دیگر اندازه‌گیری اشعه‌گری GRAY و راد RAD است. هر 7 گری معادل 700 راد است.
اشعه از دو طریق به بدن ما می‌رسد:
1) مقدار اندکی از مواد رادیواکتیو در هوا و غذا و آبی که می‌نوشیم موجود است و اشعه حاصل از آنها به نام مواجهه داخلی نامیده میشود.
2) مواجهه خارجی از طریق تماس با اشعه آفتاب و مواد رادیواکتیو و اشعه ایکس حاصل میشود.
3) اثرات تابش اشعه بر بدن :
تابش اشعه بر بدن انسان به دوگونه است:
1) تابش اولیه که مدت آن حدودا یک دقیقه است.
2) تابش اشعه به صورت رزیدوال یا باقیمانده که به دنبال تابش اولیه هوا و ذرات گرد و خاک و... آلوده به اشعه شده و قربانیان خود را مدت‌های مدید آزرده خواهند کرد.
پنج نوع اشعه می‌تواند سلامتی انسان را به مخاطره اندازد:
1) اشعه آلفا: شامل دو پروتون و دو نوترون:که فقط در صورت مواجهه داخلی خطرآفرین است.
2) اشعه بتا: با توده تقریبی 2000/1 پروتون یا نوترون، مخاطره با این اشعه فقط با خوردن آن امکان‌پذیر است.
3) اشعه گاما: بسیار شبیه نور طبیعی است فقط طول موج و مقدار انرژی آن متفاوت است و در درمان سرطان‌ها از آن استفاده میشود.
4) اشعه ایکس: در اثر برخورد الکترون‌های پرشتاب بر سطح فلز تولید شده و طول موج متفاوتی با اشعه گاما دارد.
5) نوترون: به دنبال شکاف هسته اتم اورانیوم و پلوتونیوم حاصل شده سبب یونیزاسیون اتم هیدروژن در مولکول آب بدن شده و ضایعات متعدد در بدن بر جای می‌گذارد.
اثرات اشعه بر سلامت انسان بر اساس مقدار و فاصله طبق جداول زیر متفاوت خواهند بود.
100 گری تابش اشعه برابر است با بی‌هوشی، اغما و مرگ در چند ساعت.
10گری تابش اشعه برابر است با تخریب مغز استخوان، افت پلاکت، علائم سندروم حاد اشعه و مرگ در 30 روز.
یک گری تابش اشعه برابر است با تهوع و استفراغ و کاهش فعالیت مغز استخوان و کاهش موقت گلبول سفید.
0.1 گری تابش اشعه برابر است با تغییرات در لمفوسیت.
0.01 گری تابش اشعه برابر است با عدم علائم بارز.
علائم تابش اشعه طیف وسیع از یک قرمزی پوست تا سرطان و مرگ را در بر می‌گیرد.
سندروم حاد با تهوع ، استفراغ و اسهال، تب و خونریزی همراه است و بهبود چند هفته تا 2 سال به طول می‌انجامد.
کودکان بیش از بزرگسالان در معرض خطر قراردارند و جنین انسان بی‌نهایت به تابش اشعه حساس است و اثرات اشعه در مواجهه‌های مکرر به صورت جمع شونده است. اشعه مولکول‌ها را یونیزه کرده و نهایتا سبب تخریب DNA هسته سلول و میتوکوندری میشود.
در مقدار کم تابش اشعه سلول خود را ترمیم می‌کند ولی در دوز زیر 100 رم ترمیم کامل انجام نمی‌شود و کلون معیوب سلولی که گاها منش سرطانی را دنبال می‌کند حاصل میشود.
در دوز بالای 100 رم بیماری Radiation sickness با اسهال و اختلالات آب و الکترولیت و عفونت و لاغری قربانی را آزار می‌دهد. و در دوز بالای 300 رم به دنبال اختلال سیستم دفاعی قربانی در عرض 60 روز فوت خواهد شد و در صورت دریافت اشعه بالاتر از 1000 رم عروق صدمه دیده و سیستم‌های مختلف بدن از کار افتاده و مرگ حادث میشود.
4) كاربردهاى تشخیصى پزشكى هسته اى :
در كلیه روش هاى تشخیصى، نحوه عملكرد صحیح اندام هاى بدن در مقایسه با یك فرد سالم مقایسه مى شود. اتصال رادیو ایزوتوپ ها به ماده یا عضو مورد نظر به تشخیص و شناسایى پرتوهاى تابش شده و اندازه گیرى آنها كمك مى كند. در پزشكى هسته اى براى تشخیص معمولاً از یك سرى از مواد رادیواكتیو استفاده مى شود كه یا به صورت گاز هستند و یا مایع كه به بدن تزریق مى شوند.
از امروز این آیدی رو به بکی از دوستان واگذار کردم ...درپناه دوست
فرشاد
صفحه 1 از 6