برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

مواد زاید نیروگاه های موجود و در حال بهره برداری از 300 هزار تن در سال تجاوز می كند و تا سال 2020 كه 33 نیروگاه در حال ساخت كنونی است به بهره برداری خواهند رسید، مواد زاید رادیواكتیو و خطرناك از مرز 500 هزار تن در سال تجاوز خواهد كرد. (مجله كوریه اینترناسیونال 17-11 دسامبر 2003 صفحه 12) اگر اروپایی ها و آمریكا و كانادا نیز ساخت نیروگاه های اتمی را شروع كنند، مواد زاید و رادیواكتیو جهان از حد میلیون تن در سال تجاوز خواهد كرد. باید توجه داشت كه برای از بین رفتن 99 درصد رادیو اكتیویته این مواد باید حداقل 300 سال صبر كرد.

4- نیروگاه متكی بر پدیده پیوست اتم ها: از اواسط قرن بیستم دانشمندان با جدیت فراوان مشغول پژوهش و آزمایش بر روی پدیده پیوست اتم های سبك هستند. در آغاز نیمه دوم قرن بیستم كشورهای غربی (آمریكا، فرانسه و انگلستان و...) و اتحاد جماهیر شوروی، از این پدیده برای مصارف نظامی و تولید بمب هیدروژنی استفاده كرده و به علت ارزان بودن فرآورده های نفتی، كشورهای پیشرفته كمك مالی چندانی به دانشمندان برای یافتن وسیله كنترل بمب هیدروژنی نكردند و اكنون كه قسمت اعظم ذخایر نفت و گاز مصرف شده، به فكر ساخت نیروگاهی براساس پدیده پیوست اتم ها افتاده اند كه در آغاز به آن اشاره شد و در زیر اصول آن تشریح می شود.

الف) بمب هیدروژنی: بمب هیدروژنی در واقع یك بمب اتمی است كه در مركز آن ایزوتوپ های سنگین هیدروژن (دوتریم D و تریسیم T و یا فلز بسیار سبك لیتیم Li) را قرار داده اند. بمب اتمی به عنوان چاشنی شروع كننده واكنش است. با انفجار بمب اتمی دمایی معادل ده ها میلیون درجه (K10000000) در مركز توده سوخت ایجاد می شود، همین دمای بالا سبب تحریك اتم های سبك شده و آنها را با هم گداخت می دهد. در اثر گداخت و یا در واقع پیوست اتم های سبك با یكدیگر انرژی بسیار زیادی تولید می شود. این است كه در موقع انفجار بمب هیدروژنی دو قارچ مشاهده می شود، قارچ اول مربوط به شكست اتم های اورانیم یا پلوتونیم است و قارچ دوم مربوط به پدیده پیوست اتم های سبك با یكدیگر است كه به مراتب از قارچ اول بزرگ تر و مخرب تر است. واكنشی كه در خورشید اتفاق می افتد نتیجه پیوست اتم های هیدروژن با یكدیگر است، دمای درونی خورشیدها میلیون درجه است. (دمای سطح خورشید 6000 درجه است).

در مركز خورشید از پیوست اتم های هیدروژن معمولی ایزوتوپ های دوتریم و تریسیم تولید می شود و سپس این ایزوتوپ به هم پیوسته شده و هسته اتم هلیم را به وجود می آ ورند. این واكنش ها انرژی زا هستند و در اثر واكنش اخیر 6/17میلیون الكترون ولت انرژی تولید می شود. و این واكنش ها همراه انفجار وحشتناك و مهیبی است كه همواره در درون خورشید به طور زنجیره ای ادامه دارد و دلیل اینكه خورشید از هم متلاشی نمی شود اثر نیروی گرانشی بر روی جرم بی نهایت زیاد درون خورشید است. وقتی كه ذخیره هیدروژن خورشید تمام شود، زمان مرگ خورشید فرا می رسد. (البته در 5 تا 6 میلیارد سال دیگر).

در مقایسه نسبی اوزان، در پدیده پیوست 4 برابر انرژی بیشتر از پدیده شكست اتم های اورانیوم تولید می شود.

ب) نیروگاه متكی بر پدیده پیوست:در این پدیده همانطور كه گفته شد اتم های سبك با یكدیگر پیوست حاصل كرده و اتمی سنگین تر از خود به وجود می آورند، در واقع همان واكنشی است كه در خورشید اتفاق می افتد ولی باید شرایط ایجاد آن را بدون كاربرد بمب اتمی به وجود آورد و به ویژه باید آن را تحت كنترل درآورد. از دهه 1950 تاكنون دانشمندان سعی در به وجود آوردن دمایی در حدود میلیون درجه كرده تا واكنش پیوست را به نحو متوالی در این دما نگه دارند، دستگاهی كه برای این كار ساخته اند توكاماك Tokamak نام دارد. تاكنون در آزمایشگاه ها توانسته اند به مدت حداكثر 4 دقیقه این واكنش را ایجاد و كنترل كنند. در این دستگاه كه در شكل نمایش داده شده است، میدان مغناطیسی بسیار شدیدی ایجاد كرده و شدت جریان الكتریكی در حدود 15 میلیون آمپر از آن عبور می كند (برق منزل شما 30 تا حداكثر 90 آمپر است). در مركز این دستگاه اتم های سبك در اثر میدان مغناطیسی و الكتریكی، حالت پلاسما را خواهند داشت. (در روی زمین ما سه حالت از ماده را می شناسیم: جامد، مایع و بخار، ولی در داخل ستارگان یا خورشید ماده به صورت پلاسما است، یعنی در این حالت هسته اتم ها در دریایی از الكترون ها غرق اند.) در چنین حالتی اتم های سبك آنقدر تحریك و نزدیك به هم شده اند كه در هم نفوذ می كنند و اتم جدیدی كه هلیم است به وجود می آید. (ستارگان بسیار حجیم تر از خورشید دمای درونی بیش صدها میلیون و یا حتی میلیارد درجه است و در آنها اتم های سنگین تر نظیر كربن، ازت و اكسیژن با هم پیوست می كنند و عناصری مانند سلیسیم و گوگرد و... را به وجود می آورند .

حادثه اتمی چرنوبیل بدترین حادثه اتمی غیرنظامی تاریخ جهان است که در رآکتور شماره ۴ نیروگاه چرنوبیل اکراین در ۲۶ آوریل۱۹۸۶ اتفاق افتاد. این راکتور از رآکتورهای RBMK بود . در ۲۵ و ۲۶ آوریل ۱۹۸۶ متصدیان راکتور برای انجام آزمایشی سیستم ایمنی راکتور را غیر فعال کردند (کندکننده‌های نوترون را از آن خارج کردند). نتیجه آن راکتوری بدون کندکننده مناسب و از کنترل خارج شدن آن بود. بدون توانایی در کنترل رآکتور، دمای آن به حدی رسید که بیشتر از حرارت خروجی طرح ریزی شده بود. حادثه زمانی آغاز شد که در ۱۰:۱۱ شب ۲۵ آوریل ۱۹۸۶نیروگاه چرنوبیل دستور کاهش میزان قدرت رآکتوربرای تست را دریافت نمود و نیروگاه شروع به کاهش قدرت رآکتور شماره چهار تا ۳۰ درصد نمود.دو اشتباه واقعه مهلک چرنوبیل را رقم زد اولین اشتباه زمانی بود که کنترل کننده رآکتور به اشتباه و بر اثر عدم تنظیم کردن میله‌های جذب نوترون نیروی راکتور را تا یک درصد کاهش داد و رآکتور بیش از پیش افت قدرت پیدا کرد. در اینجا بود که پرسنل دومین اشتباه خود را انجام دادند و تقریبا تمامی میله‌های کنترل را از داخل رآکتوربیرون کشیدند. این همانند زمانی است که اتومبیلی را در آن واحد هم گاز داد و هم ترمز گرفت.در این زمان و با وجود نبود میله‌های کنترل کننده قدرت در داخل منطقه فعال نیروی رآکتور به ۷ درصد افزایش پیدا نمود . در ۱:۲۴ صبح یک انفجار اولیه پوشش ۱۰۰۰ تنی بالای رآکتور را بلند و راه را برای خروج مقدار زیادی بخار آب داغ هموار کرد. و این مقدمه‌ای بود بر انفجار دوم ناشی از هیدروژن، که ممکن است حاصل ترکیب بخار آب لوله‌های پاره شده و زیرکونیوم و یا حتیگرافیت هسته رآکتور بوده باشد . انفجار دوم سقف رآکتوررا پاره کرد و ۲۵ درصد از تأسیسات هسته رآکتور را از بین برد. گرافیت (کندکننده) سوزان و مواد داغ هسته که در اثر انفجار بیرون ریخته بود، باعث ایجاد حدود ۳۰ آتش سوزی جدید شد، واین شامل سقف قیر اندود و قابل اشتعال واحد ۳ نیز می‌شد که مجاور واحد ۴ واقع شده بود . تعداد زیادی از کارکنان تأسیسات در عرض چند ساعت نشانه‌های دریافت تشعشع رادیو اکتیو را نشان دادند. عده زیادی کارمند و آتش نشان که بدون محافظ مشغول به کار بودند، بیشتر بخاطر شروع آتش سوزی در سقف واحد ۳ بود که پیش بینی‌های ایمنی را نادیده گرفتند. عده افرادی که در بیمارستانها بستری شدند، تا ساعت ۶ صبح به ۱۰۸ و تا پایان روز اول به ۱۳۲ نفر رسید. پس از انفجار ابتدا محیط اطراف تاسیسات به امواج رادیواکتیو آلوده گشت و بعد به تدریج ابرهای آلوده به نواحی دورتر سرکشیدند و بارش باران سبب شد که بخش‌های وسیعی از اروپا به مواد رادیواکتیو آلوده شود.در اثر انفجار در راکتور بلوک چهار تاسیسات اتمی چرنوبیل، مواد رادیواکتیو برای ساختن حدود ۱۰۰ بمب اتمی آزاد شدند. اگرچه در آن سال مقامات اتحاد شوروی سابق در آن زمان، پخش هر گونه خبری را در مورد این فاجعه به شدت ممنوع ساختند اما در مقایسه جوامع بشری، فاجعه چرنوبیل وهشتناک ترین فاجعه تکنوژنیک انسانی در تمام تاریخ به شمار می‌آید در اثر فاجعه چرنوبیل قریب به ۵ میلیون نفر آسیب دیدند، حدود ۵ هزار مرکز مسکونی در جمهوری روسیه سفید، اوکراین و فدراسیون روسیه با ذرات رادیو اکتیو آلوده شدند. از میان آنها، ۲۲۱۸ شهر و روستا با جمعیت حدود ۲/۴ میلیون نفر در محدوده اوکراین قرار داشتند، فاجعه چرنوبیل جمعیت کشورهای مذکور را تحت الشعاع قرار داد. غیر از اوکراین، جمهوری روسیه سفید و فدراسیون روسیه، کشورهای فنلاند، سوئد، نروژ، لهستان، بریتانیای کبیر و برخی کشورهای دیگر نیز اثرات فاجعه را احساس کردند. عوامل اصلی فاجعه انجام آزمایش بدون فراهم بودن شرایط، سطح پایین دانش امنیت هسته‌ای دانشمندان شوروی، سطح ناکافی ایمنی در راکتور، اشتباهات پرسنل اعلام شد.عملیات امحاء نتایج فاجعه در نیروگاه چرنوبیل از تاریخ ۲۶ آوریل ۱۹۸۶ تحت ریاست کمیسیون دولتی شوروی آغاز شد. این عملیات از نیمه دوم روز ۲۶ آوریل شروع شد و تا سال ۱۹۹۱ ادامه یافت.در اولین گام یک منطقه انزوا در محدوده ۳۰ کیلومتری اطراف نیروگاه چرنوبیل تعیین شد. از ۲۷ آوریل سال ۱۹۸۶ حکومت اوکراین ساکنین شهرهای پریپیتت و چرنوبیل، و روستاهای داخل منطقه ۳۰ کیلومتری (حدود ۱۰۰ هزار نفر) را به خارج این محدوده انتقال داد.پنهان کردن اطلاعات مربوط به فاجعه چرنوبیل باعث شکل گیری و گسترش شایعات باور نکردنی پیرامون نتایج فاجعه شد. ریاست شوروی از پذیرش همکاری بین المللی برای انجام عملیات امحاء نتایج فاجعه هسته‌ای امتناع کرد. تنها در سال ۱۹۸۹ بود که حکومت شوروی از آژانس انرژی اتمی به منظور ارزیابی کارشناسی عملیات امحاء، درخواست کمک کرد.فاجعه چرنوبیل وضعیت تشعشع در محدوده‌های بسیاری از کشورهای اروپایی را به شدت تغییر داد. در ماه می‌سال ۱۹۸۶ در تمامی کشورهای نیمکره جنوبی، در اقیانوسهای آرام، اتلانتیک و منجمد شمالی ملاحظه می‌شدند .



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.


من در این تحقیق ابتدا از کاربرد های انرژی هسته ای شروع کردم تا موضوع جذاب تر گردد سپس به توضیح روش بهره برداری از اورانیم ومختصری نیز به فیزیک هسته ای پرداختم.




فهرست عناوین

عنوان صفحه

مقدمه 1

نیروگاه هسته ای 2

کاربرد های انرژی هسته ای 2

اورانیم چیست؟ 5

اورانیم رابهتر بشناسیم 6

فراوری 8

فیزیک هسته ای چیست 14









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.


من در این تحقیق ابتدا از کاربرد های انرژی هسته ای شروع کردم تا موضوع جذاب تر گردد سپس به توضیح روش بهره برداری از اورانیم ومختصری نیز به فیزیک هسته ای پرداختم.




باتشکر : اندیشه عباسیان , یوسف قبادی 1389









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 بمبهاجزو قدرت های هسته ای جهان محسوب می شود .
پیل برق هسته ای Nuclear 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

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 هستهای 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.
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
موارد دیگری چون تشخیص کم خونی ، کنترل رادیو داروهای خوراکی و تزریقی و ...
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.

اورانیم چیست
اورانیوم كه 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 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 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)، كه هر دو دارای تعداد پروتون یكسانی بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه ای است كه در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بیانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر كدام 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 كه هسته اتم اورانیوم در یك واكنش زنجیره ای شكافته 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 شكافت هسته اتم اورانیوم، یك نوترون به هسته آن شلیك می شود و در نتیجه این فرایند، اتم مذكور به دو اتم كوچكتر تجزیه شده و تعدادی نوترون جدید نیز آزاد می شود كه هركدام به نوبه خود میتوانند هسته های جدیدی را در یك فرایند زنجیره ای تجزیه كنند.
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 كوچكتری كه از تجزیه اتم اورانیوم بدست می آید از كل جرم اولیه این اتم كمتر است و این بدان معناست كه مقداری از جرم اولیه كه ظاهرا ناپدید شده در واقع به انرژی تبدیل شده است، و این انرژی با استفاده از رابطه ۲E=MC یعنی رابطه جرم و انرژی كه آلبرت اینشتین نخستین بار آنرا كشف كرد قابل محاسبه است.
برای بدست آوردن بالاترین بازدهی در فرایند زنجیره ای شكافت هسته باید از اورانیوم ۲۳۵ استفاده كرد كه هسته آن به سادگی شكافته میشود. هنگامی كه این نوع اورانیوم به اتمهای كوچكتر تجزیه میشود علاوه بر آزاد شدن مقداری انرژی حرارتی دو یا سه نوترون جدید نیز رها میشود كه در صورت برخورد با اتمهای جدید اورانیوم بازهم انرژی حرارتی بیشتر و نوترونهای جدید آزاد میشود.
اما بدلیل "نیمه عمر" كوتاه اورانیوم ۲۳۵ و فروپاشی سریع آن، این ایزوتوپ در طبیعت بسیار نادر است بطوری كه 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 یك فرایند شیمیائی به ماده جامد زرد رنگی تبدیل میشود كه به كیك زرد موسوم است. كیك زرد دارای خاصیت رادیو اكتیویته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانیوم تشكیل میدهد.
دانشمندان هسته ای برای دست یابی هرچه بیشتر به ایزوتوپ نادر U۲۳۵ كه در تولید انرژی هسته ای نقشی كلیدی دارد، از روشی موسوم به غنی سازی استفاده می كنند. برای این كار، دانشمندان ابتدا كیك زرد را طی فرایندی شیمیائی به ماده جامدی به نام هگزافلوئورید اورانیوم تبدیل میكنند كه بعد از حرارت داده شدن در دمای حدود ۶۴ درجه سانتیگراد به گاز تبدیل میشود.
هگزافلوئورید اورانیوم كه در صنعت با نام ساده هگز شناخته میشود ماده شیمیائی خورنده ایست كه باید آنرا با احتیاط نگهداری و جابجا كرد. به همین دلیل پمپها و لوله هائی كه برای انتقال این گاز در تاسیسات فراوری اورانیوم بكار میروند باید از آلومینیوم و آلیاژهای نیكل ساخته شوند. همچنین به منظور پیشگیری از هرگونه واكنش شیمیایی برگشت ناپذیر باید این گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب كننده دیگر نگهداری كرد.

غنی سازی
هدف از غنی سازی تولید اورانیومی است كه دارای درصد بالایی از ایزوتوپ ۲۳۵ U باشد. اورانیوم مورد استفاده در راكتورهای اتمی باید به حدی غنی شود كه حاوی ۲ تا ۳ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد، در حالی كه اورانیومی كه در ساخت بمب اتمی بكار میرود حداقل باید حاوی ۹۰ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد. یكی از روشهای معمول غنی سازی استفاده از دستگاههای سانتریفوژ گاز است. سانتریفوژ از اتاقكی سیلندری شكل تشكیل شده كه با سرعت بسیار زیاد حول محور خود می چرخد. هنگامی كه گاز هگزا فلوئورید اورانیوم به داخل این سیلندر دمیده شود نیروی گریز از مركز ناشی از چرخش آن باعث میشود كه مولكولهای سبكتری كه حاوی اورانیوم ۲۳۵ است در مركز سیلندر متمركز شوند و مولكولهای سنگینتری كه حاوی اورانیوم ۲۳۸ هستند در پایین سیلندر انباشته شوند. ( شکل 3 ) اورانیوم ۲۳۵ غنی شده ای كه 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 كه بطور سری به یكدیگر متصل میشوند تكرار میشود تا جایی كه اورانیوم ۲۳۵ با درصد خلوص مورد نیاز بدست آید.
آنچه كه پس از جدا سازی اورانیوم ۲۳۵ باقی میماند به نام اورانیوم خالی یا فقیر شده شناخته میشود كه اساساً از اورانیوم ۲۳۸ تشكیل یافته است. اورانیوم خالی فلز بسیار سنگینی است كه اندكی خاصیت رادیو اكتیویته دارد و از آن برای ساخت گلوله های توپ ضد زره پوش و اجزای برخی جنگ افزار های دیگر از جمله منعكس كننده نوترونی در بمب اتمی استفاده می شود. یك شیوه دیگر غنی سازی روشی موسوم به دیفیوژن یا روش انتشاری است. دراین روش گاز هگزافلوئورید اورانیوم به داخل ستونهایی كه جدار آنها از اجسام متخلخل تشكیل شده دمیده میشود. سوراخهای موجود در جسم متخلخل باید قدری از قطر مولكول هگزافلوئورید اورانیوم بزرگتر باشد. در نتیجه این كار مولكولهای سبكتر حاوی اورانیوم ۲۳۵ با سرعت بیشتری در این ستونها منتشر شده و تفكیك میشوند. این روش غنی سازی نیز باید مانند روش سانتریفوژ بارها و باره تكرار 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.

راكتور هسته ای
راكتور هسته ای وسیله ایست كه در آن فرایند شكافت هسته ای بصورت كنترل شده انجام می گیرد. انرژی حرارتی بدست آمده از این طریق را می توان برای بخار كردن آب و به گردش درآوردن توربین های بخار ژنراتورهای الكتریكی مورد استفاده قرار داد. اورانیوم غنی شده ، معمولا به صورت قرصهائی كه سطح مقطعشان به اندازه یك سكه معمولی و ضخامتشان در حدود دو و نیم سانتیمتر است در راكتورها به مصرف میرسند. این قرصها روی هم قرار داده شده و میله هایی را تشكیل میدهند كه 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.
در بسیاری از نیروگاهها برای جلوگیری از گرم شدن بسته های سوخت در داخل راكتور، این بسته ها را داخل آب سرد فرو می برند. در نیروگاههای دیگر برای خنك نگه داشتن هسته راكتور ، یعنی جائی كه فرایند شكافت هسته ای در آن رخ میدهد ، از فلز مایع (سدیم) یا گاز دی اكسید كربن استفاده می شود. برای تولید انرژی گرمائی از طریق فرایند شكافت هسته ای ، اورانیومی كه در هسته راكتور قرار داده میشود باید از جرم بحرانی بیشتر (فوق بحرانی) باشد. یعنی اورانیوم مورد استفاده باید به حدی غنی شده باشد كه امكان آغاز یك واكنش زنجیره ای مداوم وجود داشته باشد. برای تنظیم و كنترل فرایند شكافت هسته ای در یك راكتور از میله های كنترلی كه معمولا از جنس كادمیوم است استفاده میشود. این میله ها با جذب نوترونهای آزاد در داخل راكتور از تسریع واكنشهای زنجیره ای جلوگیری میكند. زیرا با كاهش تعداد نوترونها ، تعداد واكنشهای زنجیره ای نیز كاهش می یابد. حدوداً ۴۰۰ نیروگاه هسته ای در سرتاسر جهان فعال هستند كه تقریبا ۱۷ درصد كل برق مصرفی در جهان را تامین می كنند. از جمله كاربردهای دیگر راكتورهای هسته ای، تولید نیروی محركه 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.

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 سازی¬خوراک¬دام از¬پرتوهای 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 .


http://www.fizix.mihanblog.com/post/1

فاجعه بارترین حادثه صنعتی دنیا


در شبهای ۲ و ۳ دسامبر ۱۹۸۴ (آذر ۱۳۶۳)، ابر مسموم ناشی از نشت گاز سمی صنعتی خطرناکی، بر فراز شهر بوپال هند به حرکت درآمد که وخیم‌ترین حادثه صنعتی جهان نام گرفت. نوعی گاز سمی از کارخانه حشره‌کش‌سازی شرکت آمریکایی یونایتد کارباید نشت کرد واین فاجعه چندین هزار کشته و بیش از ۳۰۰ هزار بیمار برجای گذاشت، که بسیاری از آنها کاملاً معلولند و در شرایط دشواری زندگی می‌کنند.

گاز سمی نخست خانه‌های نزدیک را پوشاند. خیلی‌ها بلافاصله جان باختند، سپس ابری ضخیم همه اطراف را پوشاند. همه اهالی شهر در خیابان‌ها در حال خفگی بودند.

پس از فاجعه، رسوایی بزرگی بر سر موضوع مصونیت قضایی مدیران شرکت یونیون کارباید مطرح شد: هیچ مسئولیتی متوجه مدیران آن نگردید، گویا فاجعه طبیعی و غیر قابل پیش بینی بوده است و مدیران شرکت نمی‌توانسته‌اند هیچ اقدامی برای جلوگیری از بروز آن انجام دهند. در فوریه ۱۹۸۹ دیوان عالی هند طرف آمریکایی را به پرداخت ۴۷۰ میلیون دلار محکوم کرد، که ۵۰ میلیون دلار آن را دفتر یونیون کارباید در هند و ۴۱۵ میلیون دلار آن را دفتر اصلی شرکت در آمریکا می‌بایست پرداخت کند. از این مبلغ ۲۵۰ میلیون دلار آن را شرکت‌های بیمه پرداخت کردند. بازماندگان قربانیان این فاجعه تنها مبلغ ۲۵۰۰۰روپیه ( تقریباً معادل ۵۴۰ دلار) غرامت دریافت کردند که در مقابل بیست سال درد کشیدن بسیار ناچیز است.

نشت گاز از این کارخانه حشره‌کش‌سازی به کشته شدن دست کم ۱۸ هزار نفر از سال ۱۹۸۴ تا کنون منجر شده و هزاران نفر دیگر هنوز در اثر آن با مشکلات جسمانی گریبانگیر هستند. یونیون کارباید در بوپال اکنون کارخانه‌ای متروکه است اما هنوز حدود ۲۵ تن مواد سمی در محل باقی مانده‌است و شرکت یونیون کارباید از زیر تمیزکاری محل حادثه شانه خالی می‌کند. افراد زیادی برای حقوق قربانیان این فاجعه شیمیایی تلاش می‌کنند،

 

اینم از فوکوشیمای ژاپن با زلزله 9 ریشتری(یاد آوری می شود که 1000 برابر 6 ریشتر است)

همه انفجارها در پی از کار افتادن سیستم های خنک کننده اتفاق افتاده است – هر چند شرکت نیروی برق توکیو گفت که انفجارها در دیوارهای ضخیمی که هسته راکتور را می پوشاند نفوذ نکرده است.

مهندسان تا اولین ساعات روز سه شنبه سعی کردند برای خنک نگه داشتن میله های سوختی سطح آب در راکتور شماه ۲ را بالا نگه دارند، اما در دو مورد میله ها به طور کامل از آب خارج شده است.
altدر صورتی که میله ها برای مدتی طولانی از آب بیرون بماند خطر ذوب وجود دارد. این حوادث به دنبال وقوع زمین لرزه شدید و سونامی در ژاپن در روز جمعه (یازده مارس) روی می دهد. در اثر زلزله و سونامی دست کم هزاران نفر کشته و هزاران نفر ناپدید شده اند.

 

به دنبال سه انفجار در نیروگاه داییچی و پراکنده شدن محدود مواد رادیواکتیو، این سوال مطرح است که بدترین اتفاق ممکن چه خواهد بود. آیا بحران نیروگاه داییچی به حادثه‌ای مصیبت‌بار منجر خواهد شد؟


 

بعد از وقوع زلزله که مرکز آن درست در ساحل شرقی ژاپن و در نزدیکی هانشو قرار داشت، نگرانی از وقوع یک سونامی عظیم به سرعت مورد توجه دانشمندان قرار گرفت. اما اکنون نگرانی از وقوع یک فاجعه اتمی بسیار جدی‌تر است و اکنون دنیا منتظر گروه‌های امدادی است تا پس از سه انفجار و نشت مواد رادیواکتیو، روند ذوب شدن هسته راکتورهای داییچی در فوکوشیما را متوقف کند.

به گزارش ساینتفیک امریکن، در تاریخ 12 مارس ، کارشناسان هسته‌ای آمریکایی برای مشورت در مورد وضعیت نیروگاه فوکوشیما گرد هم آمدند. در این نشست، کن برگرون بخش اعظم اطلاعات ضروری را در مورد خسارات وارد شده به راکتورها در اختیار بقیه دانشمندان قرار داد.

برگرون که تحقیقاتی در مورد شبیه‌سازی حوادث احتمالی راکتورهای هسته‌ای در آزمایشگاه ملی ساندیا در مکزیکو انجام داده، در این باره گفت: «بعد از وقوع حوادثی این‌چنینی، دسته‌بندی نوع حادثه برای تحلیلگران اهمیت بسیاری دارد. نوع حادثه‌ای که اکنون در ژاپن در حال رخ دادن است، از نوع قطع برق ایستگاهی است. این بدان معناست که برق AC راکتور هسته‌ای قطع شده و تلاش برای تولید برق اضطراری از طریق ژنراتورهای دیزلی نیز با شکست روبه‌رو شده است. اگرچه احتمال وقوع این اتفاق بسیار نادر است، اما قطع برق ایستگاهی یکی از بزرگ‌ترین نگرانی‌های چند ده سال گذشته بوده است».

محاسبه احتمال وقوع این اتفاق بسیار مشکل است، چرا که احتمال وقوع حوادثی که از آن به عنوان عوامل مشترک یاد می‌شود و باعث قطع برق درون ایستگاهی و برون ایستگاهی می‌شود، کار ساده‌ای نیست. در این حادثه زلزله و سونامی عامل بروز این حادثه بوده است.

برگرون در مورد مراحل اولیه داغ شدن بیش از حد نیروگاه هم‌جوشی هسته‌ای و عواقب آن، این گونه توضیح می‌دهد که: «میله‌های سوخت در حقیقت میله‌های اورانیومی هستند که در پوششی از آلیاژ زیرکونیوم قرار گرفته‌اند. آن‌ها در یک محفظه استوانه‌ای شکل قرار می‌گیرند و آب روی تمام آن‌ها را می‌پوشاند. اگر میزان آب کم‌تر از سوخت شود و آن‌ها از آب خارج شوند، دما شروع به افزایش کرده و این پوسته محافظ شکافت برداشته و باعث خارج شدن مقادیر زیادی از مواد حاصل از شکافت هسته‌ای می‌شود. در این هنگام است که هسته شروع به ذوب شدن می‌کند. شبیه به این اتفاق در مقیاس بسیار کوچک در TMI (Three Mile Island) رخ داد اما مشکلی برای محفظه‌های فشار به وجود نیامد.»

پیتر برادفورد عضو سابق کمیسیون قانون‌گذاری هسته‌ای آمریکا در این باره گفت: «مشکل بعدی این است که پوششی که روی این لوله‌ها را فرا گرفته،در دمای بالاتر از 1500 درجه سانتی‌گراد با آب واکنش می‌دهند. این رویداد در اصل یک زنگ‌زدگی بسیار سریع است که طی آن، زیکونیوم به اکسید زیکونیوم تبدیل می‌شود و هیدروژن آزاد می‌شود. در تراکم بالای هیدروژن، این گاز با اتمسفر ترکیب شده که قابلیت اشتعال یا انفجار بالایی دارد.»

اینها همان اتفاقاتی است که به‌ترتیب در راکتورهای شماره1، 3 و 2 نیروگاه داییچی واقع در فوکوشیمای ژاپن روی داده است.

برگون هم‌چنین در مورد نیروگاه هسته‌ای BWR Mark 1 طراحی جنرال الکتریک می‌گوید: «این نیروگاه یک راکتور آب جوش است. این راکتورها جزو اولین طرح‌هایی هستند که برای راکتورهای تجاری در این کشور پیشنهاد شده‌اند و به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در مقایسه با دیگر راکتورها، اگر شما به مطالعات انجام شده توسط NRC نگاه کنید، متوجه می‌شوید که احتمال آسیب هسته‌ای این نیروگاه‌ها نسبتا کم است. به عبارت دیگر احتمال ذوب شدن بخشی از سوخت پائین است. دلیل اصلی این موضوع آن است که راه‌های زیادی برای رساندن آب به هسته وجود دارد که از جمله آن می‌توان به استفاده از توربین‌های بخار اشاره کرد. برای به کار انداختن این توربین‌های بخاری نیاز به انرژی الکتریکی نیست، اما به هر حال برای فعالیت دریچه‌های و کنترل‌های این دستگاه باز هم به انرژی الکتریکی با منبع باتری نیاز است.»

«به این ترتیب در هنگام بروز حوادث شدید، استفاده از راکتورهای BWR مزیت بیش‌تری نسبت به انواع دیگر دارد. اما یکی از معایب این راکتورها ساختار محفظه آن است،لایه‌ای فولادی مشابه با حباب لامپ که هرچند بین 9 تا 12 متر ضخامت دارد، اما در مقایسه با محفظه‌های بزرگ و خشک مانند TMI ضخامت کم‌تری دارند. نگرانی‌های زیادی در مورد این نوع محفظه‌ها وجود دارد. اگر هسته آن ذوب شود، برای حفظ محفظه از آسیب هیچ شانسی وجود ندارد و اگر محفظه آسیب ببیند، ما با شرایط بدی روبه رو خواهیم شد.»

بدترین اتفاق چیست؟
اما چه چیز بدتری ممکن است اتفاق بیفتد؟ اگر هسته ذوب شود، به پائین مخزن راکتور هسته‌ای ریخته و احتمالا با ذوب کردن آن به کف محفظه می‌رسد. این احتمال وجود دارد که این مایع مانند گدازه به لبه‌های محفظه فولادی جریان پیدا کرده و آن را نیز ذوب کند. به این ترتیب در کم‌تر از یک روز، محفظه به طور کامل از بین می‌رود. خبر خوب این است که سیستم محفظه این راکتور بهتر از چرنوبیل است، اما خبر بد این است که متاسفانه مقاومت آن به اندازه اکثر راکتورهای این کشور نیست.

برای آن‌که بتوان از ذوب شدن هسته بر اثر تجزیه اورانیوم پیشگیری کرد، باید مرتب روی آن آب ریخت. اما برقی که آب لازم برای فعالیت پمپ‌های آب را فراهم می‌کند قطع شده است. به همین دلیل در حال حاضر ژاپنی‌ها از روش‌های غیر معمول دیگری برای فرستان آب به داخل هسته استفاده می‌کنند. در حقیقت آن‌ها از پمپ‌هاب آتشنشانی استفاده می‌کنند که با سوخت گازوئیلی کار می‌کند؛ اما با تمام شدن سوخت کار پمپاژ هم متوقف می‌شود، همان اتفاقی که برای نیروگاه شماره 2 افتاد و موجب بیرون ماندن میله‌های سوخت برای زمانی نسبتا طولانی و درنهایت، انفجار گاز هیدروژن شد.

اگر قلب راکتور ذوب شود، خنک کردن آن بسیار بسیار دشوار خواهد شد و اگر چنین شرایطی روی دهد، گازهای رادیواکتیو پرفشار به سرعت فوران خواهند کرد و در محیط پخش خواهند شد. احتمال انفجار هسته‌ای بسیار بعید است، ولی آن‌چه خطرناک‌تر است، جابجایی مواد رادیواکتیو بر اثر وزش باد یا امواج اقیانوس خواهد بود

IMAGE634355495102507500.jpg

 

سطح 7 آلودگی هسته‌ای یعنی چه؟

سطح 7 آلودگی هسته‌ای یعنی چه؟ / فلش

 آژانس انرژی هسته‌ای در سال 1990 مقیاسی دارای 7 سطح را ارائه کرد تا به وسیله آن بتوان در مورد میزان خطر و امنیت حوادث هسته‌ای صحبت کرد. فوکوشیما به بالاترین سطح رسیده، اما این سطوح چه معنایی دارند؟

 اگر پیگیر خبرهای مربوط به بحران هسته‌ای در ژاپن باشید،‌ حتما شنیده‌اید که سطح خطر در این کشور به تازگی سطح 7 اعلام شده که بالاترین سطح خطر در مقیاس بین‌المللی رویدادهای هسته‌ای و رادیولوژیک است. اما سطح 7 چه چیزی را نشان می‌دهد و تا چه حد باید نگران آن بود؟ آیا رسیدن به آخرین سطح خطر به معنای فاجعه‌ای بی‌انتها است؟

مقیاس بین‌المللی رویدادهای هسته‌ای و رادیولوژیک، 21 سال پیش در سال 1990 توسط آژانس بین‌المللی انرژی هسته‌ای ارائه شد تا زبان مشترکی برای تبادل اطلاعات در مورد میزان امنیت در مواردی باشد که یک حادثه هسته‌ای در نقطه‌ای از زمین اتفاق می‌افتد. (اندکی صبر کنید تا فایل فلش زیر بارگذاری شود)

این مقیاس هم مانند مقیاسی که برای سنجش شدت یک زلزله به کار می‌بریم، ‌لگاریتمی است. یک زلزله 7 ریشتری، 10 برابر شدیدتر از یک زلزله 6 ریشتری است. در مقیاس بین‌المللی رویدادهای هسته‌ای و رادیولوژیک (یا به اختصار آی.ان.ایی.اس) هم چنین نسبتی وجود دارد. اما این دو مقیاس یک تفاوت عمده دارند: ‌کمیت شدت زلزله را می‌توان اندازه‌گیری کرد، اما شدت فجایعی انسان‌سازی مانند فاجعه هسته‌ای، بیشتر بر پایه تفسیرها اعلام می‌شود. به دلیل مشکلاتی که در تفسیرها وجود دارد،‌ سطح آی.ان.ایی.اس بعد از روی دادن یک حادثه ارزیابی می‌شود.

از طرف دیگر، مرکز مشخصی برای اعلام سطح خطر در چنین مواردی وجود ندارد. ممکن است شرکت اپراتور نیروگاه، مقامات دولتی یک کشور،‌ موسسه‌های علمی و حتی مسئولین بین‌الملل یا افرادی از سایر تخصص‌ها تخمینی از سطح خطر را اعلام کنند و همین امر،‌ باعث گیج شدن بیشتر در مورد شدت واقعی خطر می‌شود.

در مجموع مقیاس آی.ان.ایی.اس 7 سطح دارد. سطوح هم بر اساس سه مولفه انتخاب می‌شوند: تاثیرات روی محیط خارج از نیروگاه، تاثیرات روی خود نیروگاه و میزان سیستم‌های امنیتی چندگانه و مستقل مورد نیاز برای برقراری امنیت در سیستم‌های آسیب‌دیده

البته مواردی هم وجود دارند که هیچ خطری، ‌نه مرتبط به مواد رادیواکتیو و نه غیرمرتبط با آن‌ها ندارد . این موارد را خارج از مقیاس نام‌گذاری می‌کنند؛ مانند انفجار شیمیایی در واحد ساخت سوخت مجموعه هسته‌ای حیدرآباد هندوستان در سال 2002 / 1381 و برخورد صاعقه در منطقه حفاظت‌شده نیروگاه هسته‌ای رابینسون در آمریکا در سال 1999 / 1378. 


 

گنادی لاپتوف که یکی از اعضای گروه بزرگ پاکسازی فاجعه انفجار راکتور چرنوبیل بود، از خاطرات سال‌ها کار برای مبارزه و پاکسازی اثرات رادیواکتیو فاجعه انفجار نیروگاه چرنوبیل می‌گوید.

گنادی لاپتوف که یکی از اعضای گروه بزرگ پاکسازی فاجعه انفجار راکتور چرنوبیل بود، از خاطرات سال‌ها کار برای مبارزه و پاکسازی اثرات رادیواکتیو فاجعه انفجار نیروگاه چرنوبیل می‌گوید.

مجید جویا:25 سال پیش، هنگامی که راکتور شماره 4 نیروگاه چرنوبیل در نتیجه یک آزمایش ناموفق ایمنی منفجر شد، دنیا با بدترین حادثه اتمی غیر نظامی در تاریخ خود مواجه شد.در سال‌های بعد از فاجعه، صدهاهزار نفر پاکسازی کننده، کوشش کردند تا محیط زیست داخل منطقه ممنوعه 30 کیلومتری در اطراف نیروگاه مصیبت زده چرنوبیل را پاکسازی کنند.

یکی از این «پاکسازی کننده‌ها» گنادی لاپتوف بود که اکنون به عنوان متخصص آب‌شناسی در موسسه هیدرومتئورولوژی اوکراین (UHMI) در کیف کار می‌کند. او که در دفتر کار خود در موسسه با خبرنگاران نیچر مصاحبه می‌کرد (اتاقی که تا دو دهه پیش به نماینده کا.گ.ب در موسسه اختصاص داشت)، از تجربیات خود در چرنوبیل سخن گفت.

شما چطور درگیر پژوهش‌های چرنوبیل شدی؟

4c042fd3ad.jpg

تخصص اول من اقیانوس‌شناسی است. ولی بعد از فارغ‌التحصیلی در سال 1983 / 1362، خدمت نظامی اجباری خود را با کار برروی ساخت تاسیسات غنی‌سازی اورانیوم کراسنویارسک 26 در سیبری گذراندم. در آن زمان نمی‌دانستم که رادیواکتیویته، نقش اصلی را در زندگی حرفه‌ای من بازی خواهد کرد.

من در سال 1985 / 1364 به کیف بازگشتم و کار خود را در آزمایشگاه ملی نظارت بر آلودگی اوکراین (کهاکنونمرکزتحقیقاتژئوفیزیک است) آغاز کردم. در مارس 1986 / فروردین 1365، من به عنوان رئیس یک آزمایشگاه جدید تحقیقات دریایی انتخاب شدم و هنگامی که فاجعه چرنوبیل اتفاق افتاد، تازه در حال آغاز فعالیت‌های آماده‌سازی آن بودم. به ناگاه تمام فعالیت‌های نظارتی در اوکراین بر روی مسئله تشعشع متمرکز شد، در نتیجه رئیس سازمان ما هم تصمیم به تغییر کارکرد آزمایشگاه من به نظارت بر آلودگی رادیواکتیو آب گرفت.

در می 1986 / اردیبهشت 1385، من به اولین ماموریت هلیکوپتری خود به نیروگاه هسته‌ای چرنوبیل اعزام شدم تا مقادیر تشعشع را اندازه‌گیری و نمونه‌هایی از آب و خاک را برای بررسی در آزمایشگاه تهیه کنم. ما با هلیکوپتر از کیف به چرنوبیل رفتیم و در همان روز بازگشتیم. برای این که زیاد در معرض تشعشع قرار نگیرم، ماموریت‌های من به دو بار در هفته محدود بود.

با گذشت زمان، کمی در مورد تاثیر این کار بر سلامتی خود نگران شدم، و در نتیجه در مارس 1989 / فروردین 1367، پیشنهاد کار UHMI را پذیرفتم تا به تحقیق در مورد این بپردازم که رادیوایزوتوپ‌ها چگونه از منطقه ممنوعه 30 کیلومتری به سیستم آب نشت کرده‌اند.

آیا خودت انتخاب کردی که 3 سال به عنوان پاکسازی کننده فعالیت کنی؟

cfba6c6950.jpg

هیچ کس مرا مجبور به انجام این کار نکرد؛ من این کار را انجام دادم چون برایم جذاب بود، و من واقعا از آن لذت می‌بردم. من 24 یا 25 ساله بودم و این را به عنوان فرصتی برای آینده حرفه‌ای خود می‌دیدم. من همان روزهای اول، درگیر حادثه چرنوبیل بودم، در نتیجه برای استفاده از این فرصت، تصمیم گرفتم که همسر و پسر خود را برای زندگی به شمال اوکراین بفرستم تا با بستگانم زندگی کنند، این امر به من اجازه می‌داد که به طور کامل بر روی کارم تمرکز کنم.

داده‌هایی که جمع کردم، کاملا برای درک ارتباط بین تشعشع و فرایندهای آب‌شناسی در محل نیروگاه ضروری بود. برای مثال، من از ارزیابی‌های رادیواکتیویته برای تعیین مکان یک سد جدید برای حفاظت از رود پریپیات در برابر هر جریان آبی که از سوی منطقه آلوده شده می‌آمد، استفاده کردم.

آیا کارت بر روی سلامتی‌ات تاثیر گذاشت؟

من در فهرست سلامت پاکسازی کننده‌های اوکراین قرار دارم. این بدان معنی است که هر سال باید آزمایش‌های کامل سلامتی بر روی من انجام شود. ولی آنها خیلی زمان‌بر بودند، و در نتیجه من خیلی آنها را جدی نمی‌گرفتم، و در نهایت در ده سال گذشته انجام آن را متوقف کردم. آنها هیچ گاه مشکل جدی سلامتی در من نیافتند. اگر هم روزی احساس می‌کردم که مشکلی در سلامتی خود دارم، دوباره به سراغ آنها می‌رفتم.

آیا می‌شود از تجربیاتت در نیروگاه هسته‌ای فوکوشیما در ژاپن استفاده کرد؟

ما در این لحظه اطلاعات خیلی کمی داریم، از میزان واقعی انتشار مواد رادیواکتیو آگاهی نداریم، و حدود آلودگی را هم نمی‌دانیم. خیلی زود است که بگوییم چه کاری باید انجام شود.ولی اگر آژانس بین المللی انرژی هسته‌ای از من درخواست مشاوره می‌کرد، بدون شک به ژاپن می‌رفتم

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :