حق مسلم ایرانیان

مقدار ماده باقی مانده از عنصر اولیه	زمان طی شده ( اگر نیمه عمر ماده را T بگیریم )
1/2	T
1/4	T2
1/8	T3
1/16	T4
1/32	T5
1/64	T6
1/128	T7

با مشخص کردن اینکه چه مقدار از هسته ای رادیواکتیو باقی مانده است متوجه می‌شویم که چند نیمه عمر ماده سپری شده و چون نیمه عمر عناصر را می‌دانیم به راحتی می‌توانیم سن اشیاء قدیمی را محاسبه نماییم.
عمر اشیاء قدیمی به کمک ایزوتوپ های رادیواکتیو کربن¹⁴C14 تعیین می‌شود که تغییرات آن بطور طبیعی اتفاق می‌افتد. به کمک زمان سنجی کربن14 طول عمر اجسام را تا60000 سال می‌توان تعیین کرد.
زمانی که نوترونهای پرتوهای کیهانی در اتمسفر با نیتروژن های 14 برخورد می‌کنند. به طورمداوم کربن 14تولیدمی‌شود کربن 14 به سرعت با دی اکسید کربن هوا مخلوط شده و ازطریق فوتوسنتز در گیاهان جذب می‌شود به این ترتیب کربن 14 در تمام موجودات زنده راه پیدا می‌کند پس قسمتی از همه کربن های موجود در بدن موجودات زنده کربن 14 است که نسبت تمرکز آن هم مقدار ثابتی است. اما کربن 14 یک عنصر رادیواکتیو است و با مرور زمان واپاشی کرده و تبدیل به عناصر دیگر می‌شود. زمانی که یک موجود زنده می‌میرد و یا گیاهی خشک می‌شود، دیگر کربن 14 جدیدی به طبیعت اضافه نمی شود اماکربن 14های قدیمی شروع به واپاشی می‌کنند.
نیمه عمر کربن 14 حدود 5760 سال تعیین شده است. بنابراین زمانی که باستانشناسان یک تکه ذغال را در غار یا یک قطعه چوب را در یک بنای قدیمی پیدا می‌کنند، می‌توانند به دقت مقدار کربن موجود در آنها را اندازه گرفته و مقدار کربن 14 آن را تعیین کنند و سپس بادر نظر گرفتن میزان کربن 14 موجود در درختان امروزی مقدار کربن 14 این اجسام را درزمان خود مشخص کنند. و از این راه طول عمر جسم مورد نظر را به دست آورند.
برای اندازه گیری بقایای کربن 14 موجود در تکه چوبی که در یک پناهگاه قدیمی پیدا شده می‌توان آن را تجزیه نمود و عمرش را با دقت خوبی تعیین کرد. این امر، زمان شکسته شدن یا بریده شدن تکه چوب از درخت جهت ساختن پناهگاه را مشخص کرده در نتیجه دورانی را که انسانها از این چوب استفاده کرده اند تعیین می‌شود.
برای جدا کردن کربن۱۴ از دیگر عناصر، چوب را می‌سوزانند تا به صورت گاز متان یا اتان دربیاید گاز حاصل را که دارای کربن۱۴ است به مدت یک ماه درون یک محفظه نگه می‌دارند در این مدت ترکیبات اورانیوم که ممکن است باعث اندازه گیری غیر واقعی عمر شوند واپاشیده شده و مقدارشان به حداقل می‌رسد. سپس به وسیله دستگاهی میزان تشعشع اتم های کربن ۱۴ موجود در نمونه را بررسی می‌کنند. و به این ترتیب عمر نمونه را مشخص می‌کنند. با وجود همه امتیازاتی که زمان سنجی کربن ۱۴ داراست محدودیت هایی نیز دارد. کربن ۱۴ نیمه عمر نسبتاً کوتاهی دارد و فقط جهت تعیین طول عمرهایی تا ۶۰ هزار سال قبل مفید است. برای عمرسنجی موارد قدیمی تر باید از دیگر عناصر رادیواکتیو که نیمه عمر بیشتری دارند استفاده کرد. که البته اساس کار این زمان سنجی‌ها هم کاملاً مشابه کربن ۱۴ است. به غیر از کربن ۱۴ عناصر دیگری نیز در زمان سنجی بکار می‌روند که عبارتند از: اورانیوم ۲۳۸ (۷۲۳۸)که پس از چندمین مرحله واپاشی به سرب ۲۰۶(Pb206)تبدیل می‌شود. اورانیوم 235 (7235)که به سرب 207(Pb207)توریوم ۲۳۲ که سرب ۲۰۸ و پتاسیم ۴۰ که به آرگون ۴۰ تبدیل می‌شود.
زمانی که زمین شکل گرفته شامل ذخایری از ایزوتوپ های اورانیوم ۲۳۸ بوده است. نیمه عمر اورانیوم ۲۳۸ در حدود ۵/۴ میلیارد سال است. دانشمندان معتقدند که هنگام تشکیل زمین اصلاً سربی وجود نداشته و تمام سرب موجود در کره زمین در اثر واپاشی اورانیوم بوجود آمده است. از آنجایی که ما نیمه عمر اورانیوم رامی دانیم و در ضمن می‌توانیم مقدار اورانیوم ۲۳۸ و سرب موجود در یک نمونه را اندازه بگیریم می‌توانیم طول عمر سنگهایی را که متعلق به میلیاردها سال پیش هستند را مشخص کنیم. اکثر نمونه سنگها شامل دو مقدار مساوی از اتم های اورانیوم ۲۳۸و سرب ۲۰۶ می‌باشند یعنی مقدار اورانیوم نصف شده است یعنی اورانیوم یک نیمه عمر خود را گذرانده است و این سنگها ۵/۴ میلیارد سال قدمت دارند. تا مدتها تصور می‌شد که زمین فقط ۱۰۰ میلیون سال عمر دارد، اما با این روش عمر زمین را حدود ۵/۴ میلیارد سال تعیین نموده اند.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

اثر مفید پرتوها در رامسر

شهرستان رامسر در شمال ايران بالاترين ميزان پرتوزايى طبيعى را در سطح جهان داراست. اين پرتوزايى به طور كلى به دليل وجود عنصر راديواكتيو راديوم و فرآورده هاى استحاله آن است كه به وسيله چشمه هاى آب گرم به سطح زمين آورده مى شوند. به همين دليل هر از چندگاهى به بهانه هاى مختلف، خبرى مبنى بر راديواكتيو بودن اين شهر در رسانه ها مطرح مى گردد كه باعث نگرانى هايى مى شود. در اين مبحث با استناد به مطالعات و تحقيقات انجام شده در سطح منطقه اى و جهان مرورى بر وضعيت راديواكتيويتى و اثرات پرتوهاى آن بر سلامت ساكنان خواهيم داشت، باشد كه ارائه اين مقاله از دغدغه ها و نگرانى هاى اجتماعى را به آرامش و غرور اجتماعى تبديل كند.
در دنيا مناطقى وجود دارد كه ميزان پرتوهاى طبيعى زمينه اى آن بالا هستند. اين مناطق به مناطق پرتوزاى طبيعى زمينه بالا معروف هستند. از جمله اين مناطق مى توان بهGuarapariدر برزيل، جنوب غربى فرانسه، رامسر در ايران، yangjiangدر چين، ساحلkerala در هند اشاره كرد.
بر اساس بررسى هاى سازمان انرژى اتمى ايران، مناطق طالش محله، چپرسر و آب سياه رمك از مناطق با پرتوزايى زمينه بالا(hbras) معرفى شده است كه ميزان سطح پرتوزايى آن ۵۵ تا ۲۰۰ برابر بيشتر از سطح زمينه هاى نرمال بوده، پرتوزايى تا سقف ۲۶۰ mGy/yearدر اين مناطق به ثبت رسيده است.
اين مهم است كه بدانيم در معرض قرار گرفتن انسان با مقدار ثابت Gy ۳-۵ سبب مرگ در عرض يك تا دو ماه در ۵۰ درصد موارد مى شود و مقادير بالاتر از آن نيز سبب مرگ زودرس مى شود.
اما به نظر مى آيد جالب ترين شكل به دست آمده اين است، مردمى كه در نواحى پرتوزايى زمينه بالا(HBRAS)زندگى مى كنند هيچ گونه عوارض جانبى بر روى سلامت آنان به دليل در معرض قرار گرفتن پرتوهاى بالا وجود نداشته است و حتى به نظر مى رسد كه بعضى از افرادى كه در اين مناطق زندگى مى كنند، سالم تر و طول عمر بيشترى نسبت به افرادى كه در مناطق با پرتوزايى زمين پايين زندگى مى كنند، داشته باشند. اين اتفاق ها سؤال هاى بدون جواب زيادى را در عالم پزشكى مطرح كرده كه مطالعات و تحقيقات اخير به بسيارى از آنان پاسخ داده است .

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

کاربرد های انرژی هسته ای

برق هسته ای
از مهمترین منابع استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی ، ساخت راکتورهای هسته‌ای جهت تولید برق می‌باشد. راکتور هسته‌ای وسیله‌ای است که در آن فرآیند شکافت هسته‌ای بصورت کنترل شده انجام می‌گیرد. در طی این فرآیند انرژی زیاد آزاد می‌گردد به نحوی که مثلا در اثر شکافت نیم کیلوگرم اورانیوم انرژی معادل بیش از ۱۵۰۰ تن زغال سنگ بدست می‌آید. هم اکنون در سراسر جهان ، راکتورهای متعددی در حال کار وجود دارند که بسیاری از آنها برای تولید قدرت و به منظور تبدیل آن به انرژی الکتریکی ، پاره‌ای برای راندن کشتیها و زیردریائیها ، برخی برای تولید رادیو ایزوتوپها و تحقیقات علمی و گونه‌هایی نیز برای مقاصد آزمایشی و آموزشی مورد استفاده قرار می‌گیرند. درراکتورهای هسته‌ای که برای نیروگاه اتمی طراحی شده‌اند (راکتورهای قدرت) ، اتمهایاورانیوم و پلوتونیم توسط نوترونها شکافته می‌شوند و انرژی آزاد شده گرمای لازم را برای تولید بخار ایجاد کرده و بخار حاصله برای چرخاندن توربینهای مولد برق بکار گرفته می‌شوند.

دیدگاه زیست محیطی استفاده از برق هسته‌ای
افزایش روند روزافزون مصرف سوختهای فسیلی طی دو دهه اخیر و ایجاد انواع آلاینده‌های خطرناک و سمی و انتشار آن در محیط زیست انسان ، نگرانیهای جدی و مهمی برای بشر در حال و آینده به دنبال دارد. بدیهی است که این روند به دلیل اثرات مخرب و مرگبار آن در آینده تداوم چندانی نخواهد داشت. از

اینرو به جهت افزایش خطرات و نگرانیها تدریجی در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از کاربرد فرآیند انرژیهای فسیلی ، واضح است که از کاربرد انرژی هسته‌ای بعنوان یکی از رهیافتهای زیستمحیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیط زیست یاد می‌شود. همچنانکه آمار نشان می‌دهد، در حال حاضر نیروگاههای هسته‌ای جهان با ظرفیت نصب شده فعلی توانسته‌اند سالانه از انتشار۸ درصد از گازهای دی اکسید کربن در فضا جلوگیری کنند که در این راستا تقریبا مشابه نقش نیروگاههای آبی عمل کرده‌اند.
چنانچه ظرفیتهای در دست بهره برداری فعلی تولید برق نیروگاههای هسته‌ای ، از طریق نیروگاههای با خوراک ذغال سنگ تأمین می‌شد، سالانه بالغ بر۱۸۰۰میلیون تن دی اکسید کربن ، چندین میلیون تن گازهای خطرناک دی اکسید گوگرد و نیتروژن ، حدود۷۰میلیون تن خاکستر و معادل۹۰ هزار تن فلزات سنگین در فضا و محیط زیست انسان منتشر می‌شد که مضرات آن غیرقابل انکار است.
در حالیکه آلودگیهای ناشی از نیروگاههای فسیلی سبب وقوع حوادث و مشکلات بسیار زیاد بر محیط زیست و انسانها می‌شود، سوخت هسته‌ای گازهای سمی و مضر تولید نمی‌کند.
به هر حال در مورد مزایای نیروگاههای هسته‌ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی صرف نظر از مسایل اقتصادی علاوه بر اندک بودن زباله‌های آن می‌توان به تمیزتر بودن به نیروگاههای هسته‌ای و عدم آلایندگی محیط زیست به آلاینده‌های خطرناکی نظیر CO₂،SO₂،NO₂،CO پیشرفت تکنولوژی و استفاده هرچه بیشتر از این علم جدید ، افزایش کارایی و کاربرد تکنولوژی هسته‌ای در سایر زمینه‌های صلح آمیز در کنار نیروگاههای هسته‌ای اشاره نمود.

پیل هسته ای
پیل هسته ای دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان مستقیم برق است. ساده ترین پیل ها شامل دوصفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم۹۰ و یک هادی مثل سیلسیوم.
جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود از میان نیم هادی عبور کرده ودر حینعبور تعداد زیادی الکترون اضافی را از نیم هادی جدا می کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیاد تر ازجریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیو الکتیو استرنیوم۹۰ می باشد.

پزشکی هسته‌ای
پزشکی هسته‌ای شاخه‌ای از پزشکی است که در آن تشعشع خواص هسته‌ای نوکلیدهای رادیواکتیو و نوکلیدهای پایدار ، هم برای تشخیص و هم برای درمان امراض بکار می‌روند. این امر می‌تواند یا با پرتودهی مستقیم مریض با یک چشمه تشتعشع خارجی یا با تزریق داروهای نشاندار با رادیواکتیویته به مریض تحقق یابد .
در پزشکی هسته ای برای مشاهده اعضای بدن و درمان بیماریها از مواد رادیواکتیو استفاده می‌شود. در پزشکی هسته ای برای تشخیص و درمان بیماریها، هم فیزیولوژی ( بررسی عملکرد ) و هم آناتومی بدن بررسی می‌شود.

تصویر برداری در پزشکی هسته ای
مشکل تصویر برداری از بدن انسان این است که ماده ای کدر و غیر شفاف است، نگاه کردن درون بدن انسان نیز بطور کلی دردناک است. در گذشته روش معمول دیدن درون بدن انسان جراحی بود! اما امروزه با استفاده از انبوهی از روشهای جدید دیگر نیازی به این روشهای وحشتناک نیست. تصویر برداری اشعه MRI ,X تصویر برداری CAT و مافوق صوت برخی از این تکنیک‌ها هستند. هر کدام از این تکنیک‌ها مزایا و معایبی دارند که باعث می‌شود برای شرایط مختلف واعضای مختلف بدن مفید باشند. تکنیک های تصویر برداری پزشکی هسته ای روشهای جدیدی را برای نگاه کردن به درون بدن انسان برای پزشکان فراهم می‌کند. این تکنیک‌ها ترکیبی از استفاده از کامپیوتر، حسگرها و مواد رادیواکتیو است. این روشها عبارتند از:
- توموگرافی با استفاده از تابش پوزیترون (PET)
- SPECT
- تصویر برداری قلبی – عروقی
- اسکن استخوان
هر کدام ازاین روشها از یکی از خصوصیات عناصر رادیواکتیو برای تولید یک تصویر استفاده می‌کنند.
تصویر برداری در پزشکی هسته ای برای شناسایی موارد زیر بسیار مفید است:
- تومورها
- Aneurysmsآنوریسم
- نارسایی سلول های خونی و اختلال در عملکرد دستگاههای بدن مثل غده تیروئید و ریه استفاده از هر کدام از این روشهای خاص یا مجموعه ای از آنها بستگی به علائم بیمار و نوع بیماری دارد.

توموگرافی تابش پوزیترون(PET)
PET با استفاده از تابش های ساطع شده از مواد رادیواکتیو تصاویر قسمتهای مختلف بدن را تولید می‌کند. مواد رادیواکتیو به درون بدن تزریق می‌شوند و معمولاً به دام اتم های رادیواکتیو مثل کربن-11 ، فوئور-18 ، اکسیژن-15 و یا نیتروژن-13 که نیمه عمر کوتاهی دارند، گرفتار می‌شوند. این اتمهای رادیواکتیو ایزوتوپهای رادیواکتیو اتمهای طبیعی هستند که عمر کوتاهی دارند. با بمباران اتمهای طبیعی به وسیله نوترون می‌توان این اتم‌ها را تولید کرد. وقتی مواد رادیواکتیو تزریق شده به بدن با الکترونهای درون سلول برخورد می‌کنند، پوزیترون اشعه گاما تولید می‌شود. در روش PET با دنبال کردن این اشعه های گاما تصویر برداری انجام می‌شود. در یک PET اسکن همانطور که گفتم ابتدا به بیمار مواد رادیواکتیو تزریق می‌شود، سپس بیمار روی یک تخت صاف دراز می‌کشد. این تخت به درون یک اتاقک استوانه ای شکل وارد می‌شود، در دیواره های این اتاقک دنبال کننده های اشعه گاما به صورت آرایه دایره ای شکل قرار گرفته اند. این دنبال کننده‌ها یک سری کریستالهای Scintillation دارند که هر کدام به یک تقویت کننده نوری متصل است. این کریستالها اشعه های گامای ساطع شده از بیمار را به فوتون های نور تبدیل می‌کنند تقویت کننده نوری این فوتونها را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل کرده و آنها را تقویت می‌کند. کامپیوتر این سیگنالها را پردازش کرده و تصویر را تشکیل می‌دهد. سپس تخت بیمار جا به جا شده واین فرآیند تکرار می‌شود. در نتیجه یک سری تصویر از عضوی که در آن تزریق شده ( مثل مغز، سینه، کبد و ... ) به دست می‌آید این تصاویر کنار هم قرار می‌گیرند تا یک تصویر سه بعدی از عضو مورد نظر به وجود آید.
PET می‌تواند تصاویری از جریان خون ودیگر فعالیت های بیوشیمیایی بدن، بسته به این که چه نوع مولکولی به دام اتمهای رادیواکتیو افتاده است، تهیه کند. به عنوان مثال PET می‌تواند تصاویری از متابولیسم گلوکز در مغز تهیه کند. با این حال مراکز PET کمی در دنیا وجود دارد چون این مراکز باید در کنار یک شتابدهنده ذرات ساخته شوند تا بتوان رادیوایزوتوپهای مورد استفاده در این روش را تأمین کرد.

توموروگرافی با استفاده از تابش تک فوتون(SPECT)
SPECT روشی بسیار شبیه به PET است با این متفاوت که ایزوتوپهای مورد استفاده در این روش ( که عبارتند از زنون -133 ، تکنتیوم -99 و لودین -123) زمان واپاشی طولانی تری دارند و به جای تابش2 اشعه گاما فقط یک اشعه گاما تابش می‌کنند. این روش نیز می‌تواند اطلاعاتی در مورد جریان خون و پراکندگی موارد رادیواکتیو در بدن ارائه دهد، البته تصاویر آن حساسیت کمتری دارند و جزئیات کمتری را نسبت به تصاویر PET نشان می‌دهند. اما مزیت مهم این روش نسبت PET این است که به گرانی روش PET نیست.
در ضمن تعداد مراکز SPECT بیشتر از مراکز PET هستند، چون در این موارد دیگر نیازی نیست که مراکز در کنار یک شتاب دهنده ساخته شوند.

تصویر برداری قلبی عروقی
در این تکنیک از مواد رادیواکتیو برای مشخص کردن جریان خون در قلب و رگهای خونی استفاده می‌شود. مثال خوب برای این تکنیک آزمایش تنش تالیوم است در این آزمایش یکی از ترکیبات رادیواکتیو تالیوم به بیمار تزریق می‌شود بیمار یک سری نرمش انجام می‌دهد و به وسیله دوربین های پرتو گاما از قلب بیمار عکس برداری می‌شود. پس از یک استراحت مطالعات دوباره تکرار می‌شود؛ اما این بار بدون فعالیت بدنی. تصاویر گرفته شده قبل و بعد از نرمش کردن با هم مقایسه می‌شوند تا تغییرات جریان خون مشاهده شود. این روش برای تشخیص تصلب شراین در قلب و دیگر اعضا مناسب است.

اسکن استخوان
در این روش تابش های مواد رادیواکتیو ( تکنتیوم - بی پی متیل دی سولفات ) تزریق شده به بدن که در بافت استخوان جمع شده اند، آشکار می‌شوند. بافت استخوان ترکیبات فسفر را به خوبی در خود جمع می‌کند. این مواد در نقاطی که فعالیت متابولیک بالایی دارند بیشتر جمع می‌شوند. بنابراین تصویر گرفته شده یک سری نقاط روشن که نشان دهنده فعالیت بالا هستند و یک سری نقاط تاریک که نشان دهنده فعالیت پایین هستند را نشان می‌دهد. اسکن استخوان روش خوبی برای تشخیص تومورهاست. تومورها بطور کلی فعالیت متابولیک بالایی دارند.

پزشکی هسته ای و درمان بیماریها
از مواد رادیواکتیو به عنوان ردیاب رادیواکتیو استفاده می‌شود. این مواد از طریق بلعیدن و یا تزریق وارد جریان خون می‌شود. یکی از روشهای ردیابی به این شکل است که مواد ردیاب در خون حرکت می‌کنند و امکان می‌دهند که ساختار رگهای خونی مشاهده شود. این روش مشاهده به پزشکان این امکان را می‌دهد که لخته و دیگر ناهنجاریهای رگهای خونی را به راحتی تشخیص دهند. علاوه بر این، برخی اعضاء بدن هستند که نوع خاصی از مواد شیمیایی را در خود جمع می‌کنند . برای مثال غده تیروئید ، ید را در خود جمع می‌کند بنابراین با بلعیدن ید رادیواکتیو ( به صورت مایع یا به صورت قرص ) می‌توان تومورهای تیروئید را تشخیص داد و درمان کرد. به همین ترتیب تومورهای سرطانی نیز، فسفات را در خود جمع می‌کنند. بنابراین با تزریق ایزوتوپ رادیواکتیو فسفر-۳۲ در جریان خون می‌توان تومورهای سرطانی را، به دلیل افزایش رادیو رادیواکتیوشان، شناسایی کرد.
در تصویر برداری، آزمایش یا درمان به وسیله پزشکی هسته ای، مواد رادیواکتیوی که بلعیده یا تزریق می‌شوند به بدن آسیب نمی رسانند. رادیو ایزوتوپ هایی که در پزشکی هسته ای استفاده می‌شوند به سرعت در عرض چند دقیقه تا حداکثر یک ساعت واپاشیده می‌شوند. سطح تابش های رادیواکتیو آنها هم نسبت به اشعه X یا CT اسکن بسیار پایین تر است.
برخلاف درمان از طریق پزشکی هسته ای، رادیوتراپی ( که کاملاً با آن متفاوت است ) از این مزیت بهره می‌گیرد که برخی سلولها با شدت بسیار بیشتری تحت تأثیر تابش های یونیزه یعنی تابش های آلفا، بتا و گاما و X قرار می‌گیرند. سلولها با سرعت های متفاوتی تقسیم می‌شوند و سلولهایی که با سرعت بیشتری تقسیم می‌شوند به دو دلیل، بیشتر تحت تأثیر تابش های یونیزه قرار می‌گیرند:
- سلولها دارای مکانیسمی هستند که به آنها این امکان را می‌دهد DNA آسیب دیده را ترمیم کنند.
- وقتی که یک سلول در حال تقسیم متوجه شود که DNA آسیب دیده است خودش را از بین می‌برد.
- سلولهایی که به سرعت تقسیم می‌شوند زمان کمتری برای مکانیسم ترمیم و شناسایی خطاهای DNA قبل از تقسیم شدن دارند، بنابراین احتمال بیشتری وجود دارد که پس از قرار گرفتن در معرض تابش های هسته ای از بین بروند.
- از آنجایی که در اکثر انواع سرطان، سلولهای سرطانی به سرعت تقسیم می‌شوند در برخی موارد می‌توان به وسیله رادیوتراپی سرطان را درمان کرد. معمولاً مواد رادیواکتیو اطراف یا کنار تومور قرار می‌گیرند. در تومورهایی که در عمق بدن یا نواحی غیر جراحی قرار گرفته اند پرتو X با شدت بالایی روی تومور تابانیده می‌شود.
اما تنها مشکلی که این نوع از درمان دارد این است که دیگر سلولهای سالم که به سرعت تقسیم می‌شوند نیز، همراه سلولهای سرطانی تحت تأثیر پرتوها قرار می‌گیرند. به همین دلیل کسانی که تحت درمان سرطان هستند دچار حالت تهوع و ریزش موی شدید می‌شوند.

رادیو دارو و کاربرد های آن
داروهای نشاندار رادیواکتیو که به مریض تزریق یا خورانده می‌شوند، به نام رادیو داروها معروف هستند. دارویی هسته‌ای یا رادیو فارماکولوژی روش دارویی خاصی است که با ترکیبات ، آزمایش یا تزریق مناسب رادیو دارو به مریض ارتباط دارد.

روشهای تشخیص زنده
روشهای تشخیص زنده آن روشهایی هستند که در آنها یک رادیو دارو در سیستم یکمریض زنده ، بطریق خوراندن ، تزریق ، یا با استنشاق وارد می‌گردد. اشعه گامای نشر شده بوسیله رادیو داروها برای تامین اطلاعات مورد نیاز بر روی صفحه کامپیوتر قابل مشاهده هستند.

روشهای تشخیص غیر زنده
روشهای غیر زنده آنهایی هستند که روی نمونه‌های برداشته شده از یک مریض انجام می‌گیرد. تعدادی از این روشها مستلزم بکارگیری رادیو داروها است. ولی مهمترین آنها روش رادیو ایمونواسی(RIA)می‌باشد.

کاربردهای درمانی تشعشع
کاربردهای درمانی تشعشع و رادیو داروها نسبت به کاربردهای تشخیص محدودتر هستند. زمانی که تشعشع برای درمان بکار می‌رود، مقصود نابود نمودن یک قسمت خاص از نسوج مریض با تشعشع است. چشمه تشعشع می‌تواند داخلی و خارجی باشد.

تاریخچه MRI
نیاکان ما در قبل از میلاد مسیح اولین افرادی بودند که ارتباط بین الکتریسیته و مغناطیس را به صورت تئوری بیان نمودند. البته این ارتباط تا 2000 سال بعد به صورت نهفته باقی ماند تا اینکه در سال 1819 ، هانس کریستین اورستد به طور تصادفی متوجه شد که عقربه قطب نما در کنار یک بارالکتریکی منحرف می شود و نتیجه گرفت که الکتریسیته می تواند میدان مغناطیسی به وجود آورد.
دوازده سال بعد مایکل فاراده ثابت نمود که عکس این قضیه هم صادق است،‌یعنی مغناطیس هم می تواند الکتریسیته را به وجود آورد. این مسئله باعث تبیین قانون القای مغناطیسی فاراده شد. این قانون نه تنها اساس سیگنالهای MR را تشکیل می دهد بلکه به عنوان پیش زمینه ای برای رشته نوین الکترومغناطیس نیز طرح گشت.
فاراده متوجه شد که اگر میدان مغناطیسی را از میان یک سیم پیچ الکتریکی و با زاویه90 درجه عبوردهیم می توان ولتاژ و شدت جریانی را در سیم پیچ القاء کرد . او همچنین اظهار داشت که در صورتی می توان القای مغناطیسی را به طور پیوسته ایجاد کرد که میدان مغناطیسی ( یا شدت جریان ) قطع و وصل شده یا به صورت پالسی درآید. به همین دلیل بسیاری از افراد، مایکل فاراده را به عنوان پدر علم الکتریسیته می شناسند.
در دهه1860 جیمز کلرک ماکسول (Jamesclark Maxwel) اسکاتلندی متوجه این نکته شد که خطوط نیروهای مغناطیسی را می توان به صورت ریاضی بیان نمود. برخی از معادلات ماکسول ثابت می کند که میدانهای مغناطیسی و الکتریکی با یکدیگر زاویه 90 درجه می سازند. او همچنین نشان داد که میدان مغناطیسی القا شده به صورت فنری (Spiral) و عمود در خلاف جهت جریان الکترونی که آنرا می سازد حرکت می کند و سرعت آن در خلا نیز برابر سرعت نور می باشد. ماکسول همچنین سرعت و جهت امواج الکترومغناطیس را محاسبه و علاوه بر امواج ماوراء بنفش و مادون قرمز وجود سایر امواج را نیز پیشگویی کرد. هشت سال بعد هانریش هرتز (Hanrish Hertz) آلمانی به وجود امواج نامرئی الکترومغناطیسی پی برد و اذعان نمود که تمام امواج مذکور را می توان بر اساس مقدار فرکانسشان مشخص نمود. از آن پس، طیف امواج الکترومغناطیس و طبقه بندی انرژی امواج بر اساس خصوصیتشان مورد توجه قرار گرفت.
تمام این حوادث وضعیت را برای آقای ویلهم کنراد رونتگن فراهم آورده بودند تا او اشعه ایکس را کشف کند. این اشعه جزو امواج الکترومغناطیس و با فرکانس بالا می باشد. بعد از او در سال 1986نیز فردریک ژولیه
(Fredric Joliot) و ماری کوری (Mari Curic)اشعه گاما را کشف کردند. با کشف آنها این مسئله روشن شد که انرژی امواج با فرکانس بالا را می توان تشخیص و اندازه گیری نمود. همچنین آسیبهای بیولوژیکی این تشعشعات نیز به اثبات رسید.
با شروع قرن بیستم، عصر اتم نیز آغاز شد. فیزیکدانها و دانشمندان زیادی، قسمتی از روشهای MRI و NMR را پی ریزی کردند.

دکتر ریموند دامادین (Ramond damadian)
در سال 1970 پزشک و فیزیک دان آمریکایی به نام دکتر ریموند نامادین که فردی بسیار فهیم و آینده نگر بود تصمیم گرفت اسکنری را برای تصویربرداری از بدن انسان بسازد. و همین مسئله ، نقطه عطفی را در دنیای تصویربرداری به وجود آورد. او در آزمایشهای خود، سلولهای بدخیم را از طریق جراحی وارد بدن موشها نمود و سپس آنها را مورد آزمون NMR قرار داد. دامادین متوجه شد که بافت توموری موشها به تحریک مغناطیسی پاسخ می دهد و اگر موشها را با یک پالس تشدید کننده بمباران کند هنگامی که گشتاور دو قطبی های مغناطیسی به حالت تعادل و آرامش می رسند هر یک از بافتهای سالم و توموری یک نوع سیگنال خاص خود را منتشر می کنند. این سیگنالها بر حسب اینکه مربوط به بافتهای سالم یا ناسالم باشند می توانند کنتراست خاصی را بر روی تصویر ایجاد کنند. همین مسئله باعث شد تا فکر ساخت دستگاه تصویربرداری به مغز وی خطور کند. البته سالها قبل از دامادین،‌فلیکس بلوچ، اصطلاحات T2 ، T1 را برای نشان دادن مقدار زمانهای استراحت بکار برده بود.
دکتر دامادین در اوایل دهه 1970 متوجه شد که ساختمان آب در تصویربرداری MRI عنصری بسیار حیاتی است. زیرا هر مولکول آب در واقع یک دو قطبی بسیار قوی است( قطب شمال و جنوب ) علت آن است که الکترونهای مدار هیدروژن زمان بیشتری را در مدارهای اطراف اتم اکسیژن می گذارنند این وضعیت باعث ایجاد یک منبع قوی برای تولید سیگنالهای MR می شود. دامادین ثابت کرد سیگنالهای فوق را می توان به صورت تصویری مخصوص، آشکار کرد و ثبت نمود.
دامادین به ارزش تشخیصی این اشعه مغناطیسی القا شده پی برد. او و همکارانش جهت تصویربرداری کل بدن انسان (Whole body) مدت 7 سال را برای طراحی و ساخت اولین اسکنر MRI صرف کردند. پس از فراز و نشیبهای فراوان بالاخره درروز سوم ژولای 1977 اولین تصویر دانسیته پروتون (Poroton denisty)از بدن انسان تهیه شد.
تصویربرداری فوق که به صورت اگزیال بود به مدت 4 ساعت و 45 دقیقه طول کشید. در این آزمون بیمار بایستی در هنگام تصویربرداری از لحاظ فیزیکی 106 مرتبه بر روی یک تخت حرکت داده می شد تا تهییج فضایی (Spatital excitation) صورت می گرفت.

دکتر پل لاتربور(PAUL LAUTERBUR.Ph.D)
دکتر لاتربود در حیطه اسپکتروسکپی با لوله های آزمایش دارای موفقیتهای چشمگیری بود. اما نمی توانست مسئله ضروری بودن خلوص ماده را برای بدست آوردن تجزیه اسپکتروسکپی نادیده بگیرد. او می دانست که با استفاده از اصول NMR می توان یک سری راهکارهای عملی جهت تهییج قسمتهایی از نمونه مورد آزمایش ارائه داد، سرانجام او به این نتیجه رسید که اگر بتوان میدان مغناطیسی گرادیان دار ضعیف و کنترل شده ای را بر روی میدان مغناطیسی استاتیک (Static)قویتری همپوشان کرد، آنگاه می توان برشی از نمونه با همان مقدار فرکانس را مجزا نمود، سیگنالهای آنرا آشکار کرد و نهایتاً به صورت یک تصویر درآورد. برای اثبات این اندیشه، او به مدت چند هفته تحقیقات و آزمایشهای طاقت فرسایی را انجام داد و بالاخره متقاعد شد که:
- بااستفاده از سیگنالهای NMR می توان برش مغناطیسی را به وجود آورد.
- مقدار این سیگنالها جهت بکارگیری اصول انتقال فوریه (FT)برای تشکیل تصویر کافی است.
- برای بهبود کیفیت تصاویر، باید میدان مغناطیسی به اندازه کافی یکنواخت باشد.
در سال 1972 دکتر لاتر بور به منظور تصویربرداری از قسمتهای دلخواه حیوانات و گیاهان مختلف، گرادیانهای Gx و Gy و Gz را طراحی و از آنها استفاده نمود و بدین ترتیب قسمتی از وظیفه دشوار امتزاج و تکمیل سه تئوری فوق الذکر را به انجام رساند. بلافاصله بعد از ابداع سیستم MRI دستگاه های مذکور با سرعتی بی سابقه طراحی و ساخته شدند و بدین ترتیب دامادین و لاتربور توانستند افراد بیشتریرا نسبت به این سیستم خوشبین نمایند.
پیشرفتهایی که در زمینه های الکترونیک و نرم افزارهای کامپیوتری MRA اتفاق افتاده باعث شد تا موارد کاربرد تصویربرداری نیز افزایش پیدا کند. به عنوان مثال امکان تصویربرداری از عروقی که به نام آنژیوگرافی تشدید مغناطیسی یا MRAمعروف است فراهم شد. البته با وجود اینکه MRA هنوز در مراحل ابتدایی خود می باشد اما موضوعی است که علاقه و نظر بسیاری از افراد را به خود جلب کرده و در برخی موارد به عنوان راه حل نهایی انتخاب می شود. به طور کلی امروزه سیستم های تصویربرداری به طرف تصویربرداری غیرتهاجمی از شبکه عروقی بدن پیش می روند. این نوع تصویربرداری ها قادرند که آناتومی عروق مغزی را نشان دهند و همینطور میزان جریان خون آنها نیز محاسبه می نمایند.

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.

انرژی هسته ای و موتور زیر دریایی
در زيردريايي‌هاي اوليه از نيروي دست براي حركت دادن زيردريايي در اعماق كمك گرفته مي‌شد. در سال ۱۶۲۰شخصی بنام ون دربل اولين زيردريايي را ساخت كه مي‌توانست در عمق ۵/۴ متري حركت كند.
در سال ۱۸۶۰ زيردريايي طراحي شد كه بطور كامل زير آب نمي‌رفت و از طريق لوله‌اي كه به سطح آب راه داشت، اكسيژن را براي سوخت موتور به داخل زيردريايي مكش مي‌كرد.
در سال ۱۹۰۴ اولين زيردريايي كه با موتور ديزل- الكتريكي كار مي‌كرد، در فرانسه ساخته شد. موتورهاي ديزل در سطح آب، باطري‌هاي الكتريكي را شارژ مي‌كردند و سپس زيردريايي در آب فرو مي‌رفت در اين هنگام موتور ديزل خاموش مي‌شد و موتور الكتريكي بكمك باطري‌هاي شارژشده، زيردريايي را حركت مي‌داد.
مشكل اين نوع زيردريايي در آنجا بود كه اولاً باطري‌ها خيلي بزرگ و سنگين بودند و ثانياً پس از گذشت چندساعت زيردريايي مجبور بود به سطح آب بيايد تا موتور ديزل روشن شده و باطري‌ها را دوباره شارژ كند. اسيد داخل باطري‌ها هم در تركيب با آب دريا، بخار خطرناك و كشنده‌اي توليد مي‌كردند.
درسال ۱۹۵۴ اولين زيردريايي با سوخت هسته‌اي ساخته شد. از مزاياي اين زيردريايي‌ها، عدم نياز به هوا است.اين نوع زيردريايي‌ها مي‌توانند به مدت طولاني (حتي سالها) زير دريا بمانند و فقط درصورت نياز به سطح آب بيايند و نيز با سرعت بالاي ۵۰ كيلومتر در ساعت زير و يا سطح دريا حركت كنند. در اين موتورها، حرارت راكتور از طريق لوله‌هاي آب به توربين بخار مي‌رسد و آن را مي‌چرخاند.

استفاده بعنوان حساسه
در بسیاری از موارد که امکان تماس مستقیم سنسور (حساسه) با موادی که قرار است اندازه گیری شوند وجود ندارد و یا سنسور لازم بسیار گرانقیمت است-مانند فلزات مذاب، شیشه مذاب و ... - ساده ترین روش، برای اندازه گیری، استفاده از مواد رادیواکتیو است. کافی است همانند مثالهای قبل مقدار بسیار کمی از مواد رادیو اکتیو را با فلز مخلوط کنیدو میزان- یادرواقع سطح مایع- آنرا بدون تماس مستقیم اندازه گیری کنید.

اندازه گیری سرعت
استفاده از مقادیر بسیار کم و ضعیف از مواد رادیو اکتیو در کنترل پروسس های تولید محصولات تقریبآ کاری عادی در تمامی کشورهای صنعتی جهان است. برای مثال افزودن مقدار کمی از این مواد به مایعی که از درون شبکه لوله ای به هم پیچیده عبور می کند، اجازه می دهد تا بسادگی بتوان با اندازه گیری تشعشعات از بیرون لوله، پی به سرعت مایع درون لوله و از آنجا دبی مایع پی برد.

اندازه گیری ضخامت
از آنجایی که عبور پرتوهای رادیو اکتیو از مواد بتدریج باعث کاهش انرژی آنها می شود، با ساخت دستگاه های اندازه گیری دقیق انرژی می توان ضخامت اجسامی را که این پرتوها به آن تابیده می شود را اندازه گیری کرد. از همین خاصیت می توان برای مشخص کردن کیفیت برخی از مواد یا اجناس تولیدی که آیا ترک و شکستگی دارندیا خیر نیز استفاده کرد.

تغییر در ویژگیهای مواد
تاباندن اشعه رادیو اکتیو به ماده می تواند باعث بالارفتن کیفیت یا میزان برخی ویژگیهای مواد شود. بعنوان مثال خصوصیاتی چون سختی،مقاومت و چگالی از جمله شاخص هایی هستند که اشعه رادیو اکتیو می تواند روی آن تاثیر بگذارد.

چند مثال کاربردی در صنعت
- در صنعت اتومبیل سازی از مواد رادیواکتیو برای کنترل کیفیت ورق استیل استفاده می شود.
- در صنعت ساخت و نگهداری هواپیما برای کنترل وجود شکاف یا نشتی در موتورهای جت از مواد رادیو اکتیو استفاده می کنند.
- برای برآورد میزان سنگهای معدنی در معادن یا مواد نفتی در چاه های نفت یا حفاری ها، از این مواد استفاده می کنند.
- برای مشخص کردن کیفت جوشکاری در لوله های که در زیر زمینی کار گذاری شده، اند نیز مواد رادیو اکتیو راه حل مناسبی است .
- و ...

کاربرد در کشاورزی
استفاده از میزان بسیار کم مواد رادیو اکتیو یکی از ساده ترین روشها برای از بین بردن آفت های مختلف است. جالب اینجاست که بدانید این روش برخلاف استفاده از سموم شیمیایی اثرات منفی بر محصولات نخواهد داشت. بخصوص در مواردی که حشرات و آفت ها در مقابل سموم مقاوم شده باشند با استفاده از مواد رادیو اکتیو بسادگی می توان آنها را از بین برد.
همچنین با استفاده از مواد رادیو اکتیو می توان خاصیتی در گیاهان ایجاد کرد که آنها از حد اکثر آب موجود در خاک استفاده کنند. به این ترتیب علاوه بر کاهش میزان آب مصرفی هزینه های تولید؛ مانع از به هدر رفتن آب خواهیم شد.
استفاده از دانش هسته ای و مواد رادیو اکتیو برای دفع آفت ها در کشاورزی از ساده ترین و مفیدترین روشها است.

استفاده در صنایع غذایی
استفاده از مواد رادیو اکتیو در صنایع غذایی در کشورهای پیشرفته بسیار متداول است. باید دقت کرد که نوع مواد و نحوه استفاده از آنها در این روشهای کاربردی به گونه ای است که به هیچ وجه خطری مواد غذایی را تهدید نمی کند. در ادامه به نمونه هایی از این موارد اشاره می شود.

از بین بردن میکروب و طولانی تر کردن عمر مواد غذایی
تشعشع مواد رادیو اکتیو ضعیف بر روی مواد غذایی باعث از بین بردن باکتری های خطرناک شده و طول عمر بیشتر غذا را موجب می شوند. استفاده از این روش برای کشتن میکروب وبا سالهاست که کاربرد دارد و نیز حمل و نقل در مسیرهای طولانی یا نگهداری دراز مدت مواد غذایی بدون استفاده از این مواد کاری بسیار دشوار است.

استرلیزه کردن بدون ایجاد تغییر فیزیکی
پرتو افکنی بر روی مواد غذایی بدون آنکه حالت فیزیکی یا مزه ماده خوراکی را تغییر دهد می تواند آنرا بطور کامل استرلیزه کند یادآور در روشهای قدیمی با گرم کردن ماده سعی در کشتن میکروبهای آن می کردند. بدیهی است که این روش تنها برای برخی از مواد غذایی می تواند کاربرد داشته باشد ضمن اینکه می تواند کیفیت فیزیکی مواد را تحت تاثیر خود قرار دهد.

مثالهای کاربردی در صنایع غذایی
- کشتن حشرات کوچک یا میکرو ارگانیزم ها در مواد غذایی
- طولانی تر کردن عمر گوشت.
- کند کردن پروسه رشد انواع قارچ در مواد غذایی
- کند تر کردن زمان رسیدن انواع میوه ها
- جلوگیری از زاد و ولد حشرات در گندم و جو
- جلوگیری از جوانه زدن سبزیجاتی مانند پیاز یا سیب زمینی
- و ...

کاربردی از فیزیون ترک
يكي از مهمترين مباحث علم زمين شناسي و ژئوكرونولوژي (Geochronology) تعيين سن سنگها، كاني ها و رخدادهاي زمين شناسي است . چرا كه اهميت بسيار زيادي در تعبير و تفسيرهاي زمين شناسي و همچنين كشف معادن ناشناخته و يا پنهان دارد. يكي ازروشهاي اساسي تعيين سن سنگ ها، كاني ها و حوادث زمين شناسي كه امروزه در سراسر دنيا مورد استفاده قرار ميگيرد روش Fission Track مي باشد. اين روش از تعيين سن بسيار ساده و كم هزينه بوده و تنها به يك راكتور با شارنوتروني (Neutron Flux) ثابت احتياج دارد.
در كشور ما ايران نيز با وجود راكتور مينياتوري مركز تكنولوژي هسته اي اصفهان (Miniature Neutron Source Reactor) براحتي مي توان از آن بهره جست.
براي زمان سنجي (Dating) يك نمونه كاني با روش فوق، يك سطوح دروني (interior Surface) نمونه را ساييده و صيقل مي دهند، آنگاه با محلولي مناسب و تحت شرايطي خاص، در اين سطح، خوردگي شيميايي (Etching) ايجاد مي كنند. پس از اين كار بوسيله يك ميكروسوپ پتروگرافي تعداد اثرات
(Trancks)حاصل از فيزيون خود بخودي (Spontaneous Fission) اورانيوم 238 را در يك سانتي متر مربع شمارش مي نمايند. اثرهاي فيزيوني به آساني توسط شكل لوله اي (Tabular)آنها قابل تشخيص هستند.
در مرحله بعد لازم است كه نمونه كاني مورد بررسي را در دماي مناسبي حرارت داده تا تمام اثرهاي حاصل از فيزيون خوبخودي از بين رفته (Annealing)و آنرا تحت تابش نوترونهاي حرارتي (Thermal Neutrons)در يك راكتور هسته اي قرار مي دهند تا اين بار بر اثر فيزيون القايي (induced Fission)اورانيوم235 ، اثرهاي جديدي در آن پديد آيد. نمونه را براي بار دوم دچار خوردگي شيميايي نموده و اثرهاي جديد موجود در آن را شمارش مي نمايند. حال با استفاده از تعداد اثرهاي حاصل شمارش هر دو مرحله، و دزنوتروني (Neutron Dose)يعني جمع نوترونهاي تابيده شده به نمونه، مي توان سن نمونه كاني مورد مطالعه را به دست آورد.
تعيين سن يك نمونه از مسكويت هاي موجود در پگماتيت هاي منطقه جندق به روش Fission Track نشان مي دهد كه سن تقريبي آن 8مثبت و منفي179 ميليون سال است.

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 هسته ای کاربرد دارد.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

ادامه مباحث بمب اتم

بمب های مکانیسم انفجاری جدید
بعدها بمب های انفجاری به طراحی های بهتری رسیدند که بازده آنها را به شدت افزایش می‌داد. نمونه ای از کار آنها به این قرار است:
۱- ماده منفجره عمل می‌کند و موج ضربه ای پدید می‌آورد.
۲- موج ضربه ای، قطعات پلوتونیوم را به درون یک کره کوچک هدایت می‌کند.
۳- قطعات پلوتونیوم در مرکز آن کره کوچک به یک ساچمه بریلیوم - پولونیوم برخورد کرده، پوشش آن را می‌شکنند.
۴- واکنش شکافت آغاز می‌شود و به سرعت گستش می‌یابد.
۵- بمب منفجر می‌شود.
امروز تغییرات زیادی در مورد شکل بمب ایجاد شده است. در گذشته ابزارهای انفجاری کروی شکل بودند، ولی امروزه توصیه می‌شود شکل آنها به بیضی گون، همانند لیمو، نزدیک باشد.

مقایسه دو مکانیسم تفنگی و انفجاری
۱- بازده روش انفجاری بیشتر است، زیرا در روش انفجاری نه تنها جرمهای فرو بحرانی با هم ترکیب می‌شوند، بلکه چگالی پلوتونیوم هم افزایش می‌یابد. افزایش چگالی پلوتونیوم، افزایش چگالی نوترونهای آزاد شده را نیز به همراه خواهد داشت.
۲- مکانیسم تفنگی فقط با اورانیوم۲۳۵ ساخت است، در حالی که مکانیسم انفجاری از هر دو این مواد استفاده می‌کند.
۳- خطرات سلاح تفنگی بیشتر است. در سلاح انفجاری، مقدار پلوتونیوم کمتر از حد بحرانی است و هیچ اتفاقی تصادفی نمی تواند موجب آغاز واکنش شکافت شود. ولی مثلا فرض کنید بمب اشتباهی به آب بیفتد و آسیب ببیند. آب دریا به عنوان کند کننده عمل می‌کند و بمب تفنگی منفجر می‌شود.
۴- در حالت عادی، کره پلوتونیومی درون سلاح های انفجاری نیست و فقط هنگام مسلح شدن به درون آن فرستاده می‌شود. بنابراین در صورت هر گونه آتش سوزی یا خطرات احتمالی، انفجار هسته ای روی نمی دهد. در برخی انواع دیگر، فضایی خالی که پلوتونیوم در آنجا فوق بحرانی می‌شود با کره ای سخت پر شده که در صورت بروز اتفاق، مانع از فشرده شدن پلوتونیوم می‌شود. به هنگام مسلح شدن بمب، این کره سخت خارج می‌شود.

بمب گداخت هسته ای

بمب کثیف چگونه کار می‌کند؟
بمب کثیف یا بمب پخش کننده مواد رادیواکتیو از نظر تئوری بسیار ساده است: یک ماده منفجره معمولی مانندTNT که همراه با مواد رادیواکتیو در یک محفظه قرار گرفته اند. این بمب نسبت به یک بمب هسته ای بسیار ساده تر، ارزان تر و البته کم اثرتر است، والبته هنوز از قابلیت تخریب انفجاری و آسیب های تشعشعی برخوردار است.
مواد منفجره از طریق گاز بسیار داغی که به سرعت منبسط می‌شود، موجب آسیب های تخریبی فراوانی می‌شوند. ایده اصلی بمب کثیف هم این است که به جای آنکه از این قدرت انبساطی گاز در جهت تخریب استفاده شود، به عنوان پخش کننده مواد خطرناک رادیواکتیو در سطحی وسیع استفاده شود. هنگامی که انفجار پایان یافت، مواد رادیواکتیو به صورت ابری از غبار در فضا پخش می‌شود که همراه با وزش باد، در سطحی وسیع تر از محل انفجار پراکنده می‌شود. اثر تخریبی طولانی مدت بمب، تشعشع یونیزه کننده مواد رادیواکتیو است. اتمها را یونیزه کند و مجموعه ای از یونهای مثبت و منفی را درون سلولها ایجاد کند. این پدیده در بدن انسان بسیار خطرناک است، زیرا جریان الکتریکی ناشی از حرکت یونها می‌تواند واکنش شیمیایی غیر طبیعی را در سلولها آغاز کند. علاوه بر اینها، این یونها ممکن است مولکولهاییDNA را که حاوی کدهای ژنتیکی انسان هستند، مورد حمله قرار داده و آن را بشکنند. سلولی که رشتهDNA آن شکسته شد، یا می‌میرد و یا مولکولDNA خودش را به شکل دیگری ترمیم می‌کند که با شکل پیشین خود متفاوت است و به آن جهش ژنتیکی می‌گویند. اگر بسیاری از سلولها بمیرند، بدن دچار بیماری های مختلف می‌شود. ولی اگرDNA جهش کند، سلول ممکن است سرطانی شود و سرطان در بدن پخش شود. تابش رادیواکتیو هم چنین می‌تواند در کارکرد سلول اختلال ایجاد کند که منجر به بروز علایمی می‌شود که از آن به بیماری تشعشع یاد می‌شود. بیماری تشعشع می‌تواند مرگ آور باشد، ولی مبتلایان به آن می‌توانند با درمان های پیشرفته از آن نجات پیدا کنند، بخصوص اگر پیوند مغز استخوان روی آنها صورت پذیرد.
تابش یونیز کننده از ایزوتوپ های رادیواکتیو ( رادیو ایزوتوپ‌ها ) ساطع می‌شوند. ایزوتوپ های رادیواکتیو، اتمهایی با هسته ناپایدار هستند که با گذشت زمان دچار واپاشی می‌شوند؛ به عبارت دیگر، آرایش پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته اتم و الکترونها در اطراف اتم به شکلی تغییر می‌کند که موجب می‌شود خصوصیات اتم تغییر کند. این واپاشی رادیواکتیو، انرژی فراوانی را در قالب تشعشع های یونیزه کننده آزاد می‌کند.
ما همیشه مقادیر اندکی از این تشعشع های یونیزه کننده را دریافت می‌کنیم که منشأ آنها طبیعی است: پرتوهای کیهانی که از فضا می‌آیند، ایزوتوپ های رادیواکتیو طبیعی، دستگاههای تابشX و مواردی از این دست. البته این تشعشع های طبیعی هم می‌توانند عامل بروز سرطان شوند، ولی احتمال ابتلا بسیار اندک است. چون ما در برابر مقادیر بسیار اندک آنها قرار داریم.
انفجار یک بمب کثیف، سطح این تشعشع را فراتر از مقدار معمول خود می‌برد و متناسب با آن، احتمال ابتلا به سرطان و بیماری تشعشع را افزایش می‌دهد. یک بمب کثیف بلافاصله تعداد زیادی از انسانها را نمی کشد، بلکه موجب می‌شود تعداد زیادی از انسانها در چند نسل به دلیل ابتلا به بیماری های لاعلاج جان بدهند.

انواع بمب های کثیف
طرح های مختلفی برای ساختن یک بمب کثیف وجود دارد. انواع مختلف مواد انفجاری در مقادیر متنوع، بمب هایی در ابعاد مختلف و با قابلیت های انفجاری متنوع پدید می‌آورند و انواع و مقادیر مختلف مواد رادیواکتیو، می‌تواند موجب آلودگی مناطق مختلف تا اندازه های مختلف شود. برخی از این طرح‌ها عبارتند از:
1- یک بمب کوچک که شامل یک تکه دینامیت و مقدار بسیار کمی ماده رادیواکتیو است.
2- یک بمب متوسط، همانند یک خودروی کوچک که پر از مواد منفجره و مقدار بیشتری ماده رادیواکتیو است.
3- یک بمب بزرگ، همانند یک کامیون پر از مواد منفجره و مقادیر زیاد مواد رادیواکتیو.
4- به دست آوردن مواد منفجره معمولاً کار سختی نیست، ولی دست یابی به مواد رادیواکتیو کار بسیار سختی است، زیرا فقط در مرکزهای حفاظت شده و اماکن تحقیقاتی وجود دراند. با این حال برخی منابع در سراسر جهان وجود دارند که از حفاظت خوبی بهره مند نیستند و ممکن است در آینده خطر ساز شوند.
- در بیمارستانها مقادیر بسیار اندکی از مواد رادیواکتیو وجود دارد که در پزشکی هسته ای کاربرد دارد، همانندسنریوم۱۳۷
- در دانشگاهها، مقادیر اندکی از مواد رادیواکتیو وجود دارد که در تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- مراکز پرتوتابی غذایی، از تابش های رادیواکتیو کبالت۶۰ استفاده می‌کنند تا باکتری های مضر روی غذا را نابود کنند.
- معادن طبیعی اورانیوم در سراسر جهان وجود دارند و برخی از آنها که در آفریقا واقع شده اند، از حفاظت چندانی برخورد نیستند. اورانیوم طبیعی رادیواکتیو است، ولی غلظت آن در حدی نیست که مستقیماً در تهیه بمب های هسته ای مورد استفاده قرار گیرد.
- مقادیر نسبتاً زیادی از باتری های هسته ای مصرف شده در سطح کشورهای اتحاد جماهیر شوروی سابق پخش شده است این مولد های قابل حمل گرما الکتریکی از مقادیر قابل توجهی استرونسیوم۹۰ برخوردار هستند که ایزوتوپ رادیواکتیو بسیار قدرتمندی است.
- سوخت های هسته ای مصرف شده در راکتورهای روسی قدیمی که معمولاً در زیر دریایی های قدیمی و از کار افتاده هسته ای یافت می‌شود.
- برخی مواد با رادیواکتیویته بسیار پایین هم در برخی وسایل زندگی روزمره یافت می‌شوند که جمع آوری آنها، می‌تواند نوعی تهدید به شمار آید. همانند مواد رادیواکتیو به کار رفته در حسگرهای هشدار دهنده رود.

آسیب های ناشی از بمب کثیف

- جدای از این که بدانیم بمب کثیف چگونه تهیه می‌شود و خطر دست یابی سودجویان به آن چقدر زیاد است، پرسش مهم این است که اگر کسی چنین بمبی را منفجر کند، چه اتفاقی روی می‌دهد؟ پاسخ دقیقی برای این پرسش موجود نیست. شما می‌توانید از ده متخصص در این زمینه بپرسید و ده پاسخ متفاوت دریافت کنید. تعیین دقیق اثرات یک بمب کثیف کار پیچیده ای است، چرا که عوامل بسیاری در این راه دخالت دارند؛ حتی وزش باد هم در تأثیرات چنین بمبی دخالت دارد!
یک بمب کثیف معمولی را در نظر می‌گیریم که بین۵/۴ تا ۲۳کیلوگرم ماده منفجره در بر دارد و مقدار بسیار کمی از ماده رادیواکتیو رده پایین همانند کبالت۶۰یا سزیوم۱۳۷که در آزمایشگاههای یک دانشگاه می‌توان آنها را پیدا کرد. چنین بمبی قدرت تخریب وحشتناکی ندارد. هر گونه مرگ آنی یا تخریب اولیه فقط به خود ماده منفجره برمی گردد. البته ماده منفجره مواد رادیواکتیو را در فضا پخش می‌کند و احتمالاً سطحی به مساحت چند کیلومتر مربع را آلوده خواهد کرد. البته بمب هایی که از ضایعات رادیواکتیو نیروگاههای هسته ای یا ژنراتورهای هسته ای قابل حمل استفاده می‌کنند، آسیب های بیشتری وارد خواهند کرد، ولی کارکردن با این مواد به مراتب دشوارتر است؛ چرا که تابش این مواد به قدری شدید است که در طول زمان ساختن و حمل و نقل بمب، سازندگان را از پای در می‌آورد.
در شرایط انفجار یک بمب معمولی، اگر در طول یک روز از شر لباس های آلوده خلاص شویم، حمام بگیریم و منطقه را پاکسازی کنیم، احتمالاً هیچ مشکلی پیش نخواهد آمد. انفجار بمب میزان تابش رادیواکتیو را از حد مجاز بالاتر می‌برد، ولی مقدار آن خیلی نیست. بدن انسان می‌تواند در کوتاه مدت، به خوبی از عهده مقابله با این اثرات برآید. البته مردمی که خیلی به انفجار نزدیک بوده اند، احتمالاً به بیماری تشعشع مبتلا می‌شوند و نیاز به مراقبت های بیمارستانی دارند.
نگرانی اصلی در مورد تابش های بلند مدت است. بسیاری از ایزوتوپ های رادیواکتیو، با مواد دیگر بسیار خوب واکنش می‌دهند ( از جمله با بتن و فلزات ) و از این رو نمی توان بدون نابود کردن قطعات ساختمانی، تمامی مواد رادیواکتیو را پاکسازی کرد. حتی پس از آنکه گروههای پاکسازی بخش اعظم مواد مضر را جابجا کردند، باز هم بخش اندکی از این مواد باقی می‌مانند که می‌توانند تا سالها و بلکه دهها سال به تشعشع دهند. هر کس در چنین منطقه ای زندگی کند، به طور منظم و در دوره ای طولانی تحت اثر تابش های مضر قرار می‌گیرد و احتمالاً به سرطان مبتلا خواهد شد.
پرسشی که اکنون مطرح می‌شود، این است که آیا این مقدار اندک، می‌تواند خطر بسیار اندکی را متوجه مردم بکند، خطری به مراتب فراتر از عوامل فعلی ایجاد کننده سرطان؟ دانشمندان برای پاسخ به این پرسش، دو دسته می‌شوند: گروه نخست معتقد است که اگر دولت، چند هفته تا چند ماه را به پاکسازی منطقه بگذراند، آنگاه خطرات احتمالی قابل صرفنظر خواهد بود. اما گروه دوم، می‌گویند ممکن است شدت حمله بمب کثیف به قدری زیاد باشد که یک شهر را برای سالها و حتی دهها سال غیر قابل سکونت نماید.این که کدامیک از این دو نظر درست است، چیزی است که نمی توان با قطعیت گفت. برای هر دو پاسخ نمونه هایی وجود دارد. هیروشیما و ناکازاکی که به دلیل انفجار بمب هسته ای در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار گرفتند، ولی امروزه کاملاً ایمن هستند. از سوی دیگر، مناطقی در اطراف نیروگاه هسته ای چرنوبیل وجود دارند که به دلیل تابش شدید رادیواکتیو هنوز ناامن محسوب می‌شوند.

آلودگی آب دریا در حوادث هسته ای
حوادث هسته اي و پخش و بارش مواد راديواكتيو از منابع و سرچشمه هاي مهم حادثه چرنوبيل در مجاورت درياي سياه، درياي آدرباتيك در شمال درياي مديترانه، انتشار از تاسيسات هسته ايSellafield واقع در بريتانيا كه منجر به آلوده شدن آبهاي نروژ شد و انتشار مواد راديواكتيو از معادني
نظيرKrasnoyarsk در مجاورت رودخانه Yenisey و همچنين در نتيجه آلوده ساختن درياي Kara و از جمله راكتورهاي هسته اي آبي كه همگي در مجاورت منابع و درياها و رودخانه ها بوقوع پيوسته ، نه تنها قادر به آلودگي آب بلكه آلودگي منابع دريا اعم از جانوران آبزي و منابع غذايي آن و غيره مي باشند. لذا پس از وقوع يك چنين حوادثي و براي پيشگيري از وقايع آتي و عواقب ناشي از آن ، ارزيابي و سنجش آلودگي راديونوكلئيدهاي منابع آبي مهم است و مي بايست از طريق برآورد درصد آلودگي ايجاد شده، نوع ماده آلاينده راديواكتيو و اثرات و خطرات جانبي ناشي از آن را مانيتور و مورد كنترل قرار داد.
دستگاه هاي شمارشگر مواد راديواكتيو مانند شمارشگر گايگر – مولر Gamma ray
Spectra(اسپكترومتري گاما) قادر به تعيين و آشكار سازي مواد راديواكتيو مي باشند. سالم سازي منابع آبي و از بين بردن آلاينده هاي خطرناك راديواكتيو را مي بايست از طريق اجياد برنامه هاي مهم محافظت پرتوي بكار بست.
سزيم 137 و استرنسيم 90 و Tc99 (تكنسيوم 99 ) از جمله عوامل راديواكتيويته هستند كه بيشترين خطرات هسته اي را براي منابع آبي فراهم نموده اند اگرچه ساير مواد راديواكتيو و راديوايزوتوپ هاي آنها شامل، Cerium,Rutthenium و 1131 و Zircunium و غيره هم جزء عوامل آلاينده محسوب مي گردند اما مقادير آنها در مقايسه با منابع و سرچشمه اصلي شان كم است.
در بررسي راديواكتيوتي كه از آب درياي آدرباتيك به عمل آمد. اكتيويتي سزيم 137 و استرنسيم 90 در چهار نقطه از اين دريا بررسي شد و نتايج حاصله نشان داد كه اكتيويتي شمال دريا در مقايسه با قسمت جنوبي آن از حساسيت و تمايل به جذب (اكتيويتي) بيشتري برخوردار است و اين قسمت از نظر آلودگي و ارزيابي آلودگي هسته اي در معرض خطر بيشتري قرار دارد.
در بررسي و ارزيابي درياي نروژ نتايج بدست آمده نشان داد كه غلظت هاي سزيم 137 و Tc99 از بالاترين غلظت برخوردار بوده است. و در مطالعه به عمل آمده از آلودگي رودخانه Yeniseyنتايج نشان داد كه قسمت پايين رودخانه و دشت سيلابي آن از بيشترين آلودگي برخوردار مي باشد.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

بمب اتم؛ استفاده ناشایست از انرژی اتمی

بمب اتم؛ استفاده ناشایست از انرژی اتمی
همانطور که در قبل هم به آن اشاره کردیم در هر دو شیوه تولید انرژی هسته ای (شکافت و همجوشی)میزان عظیمی انرژی گرمایی و تشعشع به دست می آید.
بمب اتم

پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد می شود.
انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتری از اتم اورانیوم۲۳۵ دارند.این تفاوت وزن نمایان گر تبدیل ماده به انرژیاست که به واسطه فرمول معروف انیشتین محاسبه می شود. حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده به کار رفته در یک بمب هسته ای برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده انداز ه ای معادل یک توپ تنیس دارد. در حالی که یک میلیون گالن بنزین در مکعبی که هر ضلع آن۱۷متر (ارتفاع یک ساختمان۵ طبقه) است، جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار کمی اورانیوم۲۳۵ را متصور شد.برای اینکه این ویژگی های اروانیوم۲۳۵ به کار آید باید اورانیوم را غنی کرد. اورانیوم به کار رفته در سلاح های هسته ای حداقل بایدشامل نود درصد اورانیوم۲۳۵ باشد.در یک بمب شکافتی، سوخت به کار رفته را باید در توده هایی که وضعیت «زیر آستانه بحران» دارند، نگه داشت. این کار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. تعریف توده ای که در وضعیت «آستانه بحران» قرار داد چنین است: حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای لازم است. این جداسازی مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه می آورد که باید حل شود.
برای تولید یک بمب اتمی موارد زیر نیاز است:
- یک منبع سوخت که قابلیت شکافت یا همجوشی را داشته باشد.
- دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.
- راهی که به کمک آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت یا همجوشی کرد.
در اولین بمب های اتمی از روش شکافت استفاده می شد. اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می کنند.
امروزه تمایز دادن این دو نوع سلاح بسیار دشوار است؛ زیرا در سلاح های پیچیده ای که امروزه ساخته می‌شود هر دو نوع بمب با هم ترکیب شده اند. مثلاً ابتدا یک بمب شکافت کوچک منفجر می‌شود تا دما و فشار مورد نیاز واکنش هم جوشی و انفجار بمب هم جوشی فراهم شود. عناصر هم جوشی هم ممکن است در هسته یک بمب شکافت استفاده شوند، چون نوترونهایی که از آنها تولید می‌شود باز می‌آفریند شکافت را بالا می‌برد.
وجه تمایز سلاح های شکافت و هم جوشی در این است که انرژی آنها از تغییرات هسته اتم به دست می‌آید. پس بهترین نام برای تمامی این سلاح های انفجاری، سلاح هسته ای است. نوع دیگری از استفاده از سلاحهای اتمی هم وجود دارد که به آن بمب کثیف می گویندکه در ادامه به شرح آن خواهیم پرداخت.

بمب های شکافتی (فوزیونی):
یک بمب شکافتی از ماده ای مانند اورانیوم۲۳۵برای خلق یک انفجار هسته ای استفاده می کند . اورانیوم۲۳۵ ویژگی منحصر به فردی دارد که آن را برای تولید هم انرژی هستهای و هم بمب هسته ای مناسب می کند. اورانیوم۲۳۵ یکی از نادر موادی است که میتواند زیر شکافت القایی قرار بگیرد.اگر یک نوترون آزاد به هسته اورانیوم۲۳۵ برود،هستهبی درنگ نوترون را جذب کرده و بی ثبات شده در یک چشم به هم زدن شکسته می شود. این باعث پدید آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازی دو یا سه عدد نوترون می شود که تعداد این نوترون ها بستگی به چگونگی شکسته شدن هسته اتم اولیه اورانیوم۲۳۵ دارد.
دو اتم جدید به محض اینکه در وضعیت جدید تثبیت شدند از خود پرتو گاما ساطع می کنند. درباره این نحوه شکافت القایی سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب می کند.
۱- احتمال اینکه اتم اورانیوم۲۳۵ نوترونی را که به سمتش است، جذب کند، بسیار بالااست. در بمبی که به خوبی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر فرآیند فیزیون به دست می آید که خود این نوترون ها سبب وقوع فرآیندهای شکافت بعدی اند. این وضعیت اصطلاحا «ورای آستانه بحران» نامیده می شود.
۲- فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسیار سریع و در حد پیکو ثانیه(۱۲-۱۰ ثانیه)رخ میدهد.
۳- حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و نور
ساده ترین بمب های هسته ای بمب های شکافت خالص هستند که اساس سلاح های پیشرفته امروزی را تشکیل می‌دهند. اولین بار این بمب در آزمایش ترینتیی که نخستین دستاوردهای علمی پروژه، منهتن بود، منفجر شد.
یک بمب هسته ای شکافت، با تبدیل مداوم یک جرم زیر بحرانی یک ماده قابل شکافت به یک مجموعه فوق بحرانی و ایجاد یک واکنش زنجیره ای همراه با تولید مقداربسیار زیاد انرژی کار می‌کند. در عمل جرم به طور پیوسته و آرام و آرام به حالت بحرانی نمی رسد، بلکه از یک حالت زیر بحرانی به یک حالت بسیار فوق بحرانی تبدیل می‌شود. بدین ترتیب هر نوترون، نوترونهای جدید و زیادی تولید می‌کند و واکنش زنجیرهای با سرعت بسیار زیادی پیش می‌رود. مشکل اصلی در تولید یک بمب هسته ای شکافت بازده انفجاری خوب، این است که بتوان برای مدت کافی، اجزای بمب را کنار هم نگاه داشت تا بخش قابل توجهی از انرژی هسته ای قابل تولید آزاد شود.
تا پیش از زمان رها کردن بمب، ماده قابل شکافت را باید به صورت قطعات متعدد و جدا از هم که هر یک کمتر از جرم بحرانی هستند، نگاهداری کرد. در زمان انفجار، باید مواد قابل شکافت را به سرعت در کنار هم قرار داد. در ضمن فرآیند جمع شدن مواد، واکنش زنجیره ای آغاز می‌شود و سبب می‌شود اجزای بمب گرم شده، منبسط شوند. این انبساط مانع از فشرده شدن حداکثر مواد می‌شود ( به صرفه ترین حالت تولید انرژی در فشردگی کامل مواد قابل شکافت روی می‌دهند. ) اما فراهم کردن سیستمی که تمام این کارها را به خوبی انجام دهد اصلاً کار ساده ای نیست.

برای انفجار بمب باید چه کار کرد؟
الف - قطعات فرو بحرانی ماده هسته ای باید به هم متصل شوند تا یک جرم فرا بحرانی را تشکیل دهند. این جرم فرا بحرانی به هنگام آغاز واکنش، بیشتر از حد نیاز نوترون تولید می‌کند و ادامه یک واکنش زنجیره ای را تضمین می‌کند.
ب - تا آنجا که ممکن است، ماده بیشتری قبل از انفجار بمب شکافته شود تا از سوخته شدن بمب جلوگیری شود. سوخته شدن، زمانی است که بمب خوب عمل نکند و مواد قابل شکافت اندکی دچار شکافت هسته ای شوند.
برای تبدیل سوخت هسته ای از حالت فرو بحرانی به حالت فرا بحرانی، معمولاً از دو روش استفاده می‌شود. روش نخست، کنار هم قرار دادن جرمهای فرو بحرانی در کنار هم و تشکیل یک جرم فرو بحرانی است. روش دوم، فشرده کردن یک جرم فرو بحرانی و رساندن آن به جرم فرا بحرانی است.

نوترونها را یک مولد نوترون تولید می‌کند. این مولد، یک ساچمه کوچک از جنس پولونیوم و بریلیوم است که درون یک ورقه فلزی واقع شده است. ساچمه و پوشش فلزی اش درون هسته سوخت هسته ای بمب قرار می‌گیردو بدین شکل عمل می‌کند:
۱- هنگامی که دو جرم فرو بحرانی به هم متصل می‌شوند، پوشش فلزی ساچمه می‌شکند و پولونیوم بلافاصله ذرات آلفا ساطع می‌کند.
۲- این ذرات آلفا بریلیوم ۹(‌‌Br9)برخورد می‌کنند و در نتیجه بریلیوم 8(Br8)و چند نوترون آزاد می‌شود.
3- این نوترونهای آزاد به هسته های سوخت اتمی برخورد می‌کنند و شکافت هسته ای را آغاز می‌کنند.
در نهایت، واکنش شکافت درون یک پوشش فلزی چگال که بازتابنده نام دارد، گسترش می‌یابد. بازتابنده معمولاً از U-238 ساخته می‌شود. ادامه واکنش شکافت، سبب می‌شودبازتابنده گرم شود و انبساط پیدا کند. انبساط بازتابنده، فشاری را در جهت عکس به هسته واکنش وارد می‌کند و گسترش هسته را کندتر می‌کند. بازتابنده هم چنین نوترونهای پر انرژی را به درون هسته شکافت منعکس می‌کند و بازده فرآیند شکافت هسته ای را افزایش می‌دهد.

بمب شکافت به مکانیسم تفنگی
ساده ترین راه برای رساندن دو جرم فرو بحرانی به یکدیگر، این است که تفگی بسازیم و یکی از این جرمها را به سمت دیگری شلیک کنیم. جرم بحرانیU-235 به صورت یک کرهبه دور مولد نوترون ساخته می‌شود، ولی مقداری از آن به صورت یک گلوله کوچک جدا می‌شود. گلوله در انتهای یک لوله بلند قرار می‌گیرد و کره اورانیومی در انتهای دیگر لوله قرار می‌گیرد. مقدار دقیقی مانده منفجره هم پشت گلوله قرار می‌گیرد.
هنگامی که حسگر فشار سنج با رومتری با ارتفاع مناسب انفجار بمب منطبق شد، مراحل زیر به ترتیب اتفاق می‌افتد:
1- چاشنی ماده منفجره عمل می‌کند و انفجاری دقیق، گلوله را به انتهای لوله پرتاب می‌کند.
2- گلوله به کره اورانیومی و مولد نوترون برخورد می‌کند و طبق روندی که قبلاً اشاره شد، واکنش شکافت آغاز می‌شود.

3- واکنش های شکافت هسته ای گسترش می‌یابند.
4- بمب منفجر می‌شود.

پسر کوچولو بمبی که روی شهر هیروشیما منفجر شد، از همین نوع بمب بود و با همین مکانیسم عمل کرد.
قدرت انفجاری آن معادل5/14کیلوتن تی ان تی بود و بازدهش حدود5/1 درصد. یعنی قبل از آنکه بمب منفجر شود و اجزای بمب در فضا پخش شوند،5/1 درصد سوخت بمب دچار شکافت هسته ای شده بود و انرژی حاصل از آن،معادل انفجار14500 تن یا5/14 میلیون کیلوگرم تی ان تی بود.

بمب شکافت با مکانیسم انفجاری
در اوایل پروژه، منهتن ( برنامه فوق سری ایالات متحده در جنگ جهانی دوم برای تولید بمب هسته ای )،
دانمشندان هسته ای فهمیدند فشرده کردن جرمهای فرو بحرانی توسط انفجارهای داخلی و متمرکز کردن آنها در یک کره کوچک، روش خوبی برای فرابحرانی کرن آن جرم است. البته مشکلات زیادی در این راه وجود داشت، مثلاً این که چگونه ضربه انفجار را کنترل کرد و به طور یکنواخت روی سطح یک کره پخش کرد.
مشکل بدین شکل حل شد: ابزار انفجاری، کره ای با جنس اورانیوم235 به عنوان بازتابنده و یک هسته از جنس پلوتونیوم239 بود که بین آنها را مواد منفجره بسیار قوی پر کرده بود. وقتی بمب‌ها رها می‌شود و به لحظه انفجار می‌رسد، این اتفاق‌ها به ترتیب روی می‌دهد:
1- مواد منفجره عمل می‌کنند و یک موج ضربه ای ایجاد می‌شود.
2- موج ضربه ای هست را فشرده می‌کند.
3- واکنش شکافت آغاز می‌شود.
4- بمب منفجر می‌شود.

مرد چاق ، بمبمی که برفراز شهر ناکازاکی منفجر شد، از این نوع بمب های انفجاری بود که قدرتش معادل انفجار23 کیلوتن تی ان تی و بازدهش17 درصد بود.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

لیزه میتنر مادر انرژی هسته ای

ليزه در سال۱۸۷۸ در يك خانواده هشت نفري بدنيا آمد وي سومين فرزند خانواده بود باوجود تمامي مشكلاتي كه بر سر راه وي بخاطر زن بودنش بود در سال۱۹۰۱ وارد دانشگاه وين شد و تحت نظارت بولتزمن كه يكي از فيزيكدانان بنام دنيا بود فيزيك را آموخت. ليزه توانست در سال۱۹۰۷ به درجه دكتری نايل گردد و سپس راهي برلين گرديد تا در دانشگاهي كه ماكس پلا نك رياست بخش فيزيك ان را بر عهده داشت به مطالعه و تحقيق بپردازد. بيشتر كارهاي تحقيقاتي وي در همين دانشگاه بود وي هيچگونه علاقه اي به سياست نداشت و لي به علت دخالتهاي روزن افزون ارتش نازي مجبور به ترك برل
ين گرديد ودر سال۱۹۳۸ به يك انستيتو در استكهلم رفت . ليزه ميتنر به همراه همكارش اتو فريش اولين كساني بودند كه شكافت هسته را توضيح دادند آنان در سال۱۹۳۹ در مجله طبيعت مقاله معروف خ
ود را در مورد شكافت هسته اي دادند وبدين ترتيب راه را براي استفاده از انرژي گشودند به همين دليل پس از جنگ جهاني دوم به ميتنر لقب مادر بمب اتمي داده شد ولي چون وي نمي خواست از كشفش بعنوان بمبي هولناك استفاده گردد بهتر است به ليزه لقب مادر انرژي اتمي داده شود.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

زباله ی هسته ای و مشکلات ناشی از آن

زباله هسته ای

موضوع تولید زباله‌های هسته‌ای از زمان کشف مواد رادیواکتیو مورد نظر بوده است. ولی توجه خاص به آن پس از کشف شکافت است چرا که کلیه راکتورهای شکافت هسته‌ای ایزوتوپهای رادیواکتیو تولید می‌کنند. میزان تابش بسیاری از ایزوتوپها برای حیات جانداران خطرناک است بنابراین ، مسئله جداسازی و انبار نمودن و دفن ایمن آنها با زیاد شدن تعداد راکتورها و سطح انرژی آنها سال به سال مباحث گسترده‌ای را دربر می‌گیرد.

مشکلات ناشی از زباله‌ هسته‌ای

خطر واپاشی رادیواکتیوی :
خطر عمده ناشی از این واقعیت است که بعضی نیم عمرها زمان فعال زباله‌های رادیواکتیوی را به هزاران سال می‌رسانند. واپاشی رادیواکتیوی باید جریان خود را طی کند حتی اگر هزار سال طول بکشد.

فراوانی زباله هسته‌ای :

در فرایند تولید انرژی هسته‌ای مقدار زیادی زباله رادیواکتیوی بوجود می‌آید.

زباله‌های گازی :

غالبا ایزوتوپهای رادیواکتیو از گازهای نجیب، از قبیل کریپتون هستند. تریتیم که ایزوتوپی از هیدروژن است نیز به صورت گاز ، عمدتا بصورت بخار آب ، تخلیه می‌شود. تریتیم بصورت بخش هیدروژنی مولکول آب در زنجیرهای زیست شناختی مواد غذایی وارد می‌شود.

آبهای زیرزمینی :
ایزوتوپهای رادیواکتیو در زباله‌های مایع ، معمولا از طریق بارندگی به صورت جامد در می‌آید و انبار می‌شود اگر این زباله‌ها در زمین در گودالهای بدون آستر ، بدون آنکه در محفظه‌های خاص باشند دفن شوند در طی چند قرن بعد آبهای زیرزمینی این مواد رادیواکتیو را پراکنده خواهند کرد.

راه حل چیست؟

اگر ما نتوانیم واپاشی رادیواکتیو را کنترل کنیم و با چنین مقادیر عظیمی از زباله‌های رادیواکتیوی مواجه باشیم چه باید بکنیم؟ راه حلهای ارائه شده برای این مسائل خود با این مسئله مواجه است که « یک راه حل موجب بروز نوعی آلودگی دیگر می‌شود.» اصل قضیه این است که زباله‌ها را هر چه ممکن است از خود دور کنیم. طرحهای خیالی از این قبیل که زباله‌های هسته‌ای را با موشک به خورشید یا فضای بسیار دور حمل کنیم یا آنها را در اقیانوسهای عمیق دفن کنیم. عمدتا به خاطر هزینه زیاد و خطرات احتمالی کنار گذاشته شده‌اند. وزارت انرژی متعهد شده است که در سال۱۹۹۸ انبارهای زیرزمینی در بسترهای نمکی ، رسی و صخره‌ای ایجاد کند. بر طبق این طرح زباله‌ها نخست در محفظه‌های خاصی که در مقابل ضربه خوردگی مقاومت هزاران ساله دارند، قرار می‌گیرند سپس به انبارها منتقل می‌شوند.
دانشمندان بر این باورند که این بهترین راه موجود است.

دفن زباله‌های هسته‌ای

مرحله عملیاتی برای دفن زباله هسته‌ای بستگی به قدرت تشعشع و خطر حاصل از آنها دارد.

زباله‌های با اکیتویته پائین :
پسمان یا زباله هسته‌ای از مرحله معدن کاری اورانیم و توریم شروع می‌گردد. پس از معدن کاری متالوژی ، پسمان دارای رادیوم خطرناک است این ایزوتوپ بصورت فضائی شیمیایی سولفات رادیوم همراه با باریت در منطقه خود معدن دفن می‌شود. قسمت اعظم پسمان با اکتیویته پائین و متوسط در طی کار عادی راکتیو تشکیل می‌گردد. پس از اعمال شیمیایی مناسب در صورتی که زباله‌ها دارای اکتیویته پائین باشند در قعر دریا در محل امنی فرو ریخته می‌شود.

زباله‌های با اکتیویته متوسط :
در جایی که پسمان دارای اکتیویته متوسط و یا نسبتا بالا باشد، لازم است ابتدا حجم بوسیله متجهیز در استخرهایی که بوسیله پلی اتیلن پوشش داده شده بارهای اکتیویته صفر در اتمسفر به یک بیستم رساند. سپس محلول در شبکه فولادی بوسیله افزایش پسمان مخصوص در امثال آن به جامد تبدیل شده و شبکه‌های مهر شده در زیر زمین دفن می‌شود.

زباله‌های با اکتیویته بالا :
هر جا که پسمانها با اکتیویته بالا باشند مانند آنهایی که در نیروگاه‌های هسته‌ای یا جایی که سوخت مصرف شده برای جدا سازی اورانیم و پلوتونیوم بازیابی می‌شوند دقیق دفع پسمان بکار می‌رود. ابتدا میله‌های سوخت رادیواکتیو بالا یا « داغ » برای چندین ماه در زیر آب نگهداری می‌شوند تا خنک شده و اکتیویته آنها فروپاشی نماید. سپس عملیات شیمیایی مشخص را برای جداسازی اورانیوم و پلوتونیوم بکار گرفته می‌شود. مایع باقیمانده تا حجم کوچکی تبخیر می‌گردد و در ماتریس از شیشه قرار می‌گیرد.
سپس این مواد به شبکه‌های فولادی زنگ نزن کوچک انتقال می‌یابد که در آنها کلسینه شده و در حرارت بالا در کوره‌های مخصوصی به شیشه تبدیل می‌شوند. شبکه‌های مهر شده در نهایت در عمق زمین در گودالهای گنبدی که دیواره آنها با ورقه‌های فولادی زنگ نزن پوشانده شده‌اند دفن می‌شوند. این مواد به مدت۲۵ سال در آنجا دفن می‌شوند که در این مدت کلیه مواد رادیواکتیو بجز آنهایی که نیم عمر بلند دارند بطور کامل فروپاشی می‌نمایند.

دفع دائمی

پس از گذشت پریود فوق پیشنهاد می‌شود که بسته‌های دفن شده را در محلهای عمیق و صخره‌های سخت که از نظر زمین شناسی پایدار بوده و دور از جریان آب قرار دارند، انتقال داد. قسمتی از میدانهای طلای کولار که به مدت زیادی مورد استفاده قرار نگرفته‌اند، انبارهای ممکن برای اینکار هستند.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

چرخه ی سوخت هسته ای

اورانیومی که از زمین استخراج می‌شود، بلافاصله قابل استفاده در نیروگاههای تولید انرژی نیست. برای آنکه بتوان بیشترین بازده را از اورانیوم به دست آورد، فرآیندهای مختلفی روی سنگ معدن اورانیوم صورت می‌گیرد تا غلظت ایزوتوپ U-235 که قابل شکافت است، افزایش یابد.

چرخه سوخت اورانیوم نسبت به سوخت های رایج دیگر، از جمله ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، به مراتب پیچیده تر و متمایزتر است. چرخه سوخت اورانیوم را چرخه سوخت هسته ای نیز می‌گویند. چرخه سوخت هسته ای از دو بخش انتهای جلویی و انتهای عقبی(front end , back end ) تشکیل شده است. انتهای جلویی چرخه، مراحلی است که منجر به آماده سازی اورانیوم به عنوان سوخت رآکتور هسته ای می‌شود و شامل استخراج از معدن، آسیاب کردن، تبدیل، غنی سازی و تولید سوخت است.

هنگامی که اورانیوم به عنوان سوخت مصرف شد و انرژی از آن به دست می‌آمد، انتهای عقبی چرخه آغاز می‌شود تا ضایعات هسته ای به انسان و محیط زیست آسیبی نرسانند. این بخش عقبی شامل انبار داری موقتی، بازفرآوری کردن انبار نهایی است.

اکتشاف و استخراج

ذخایر طبیعی اورانیوم، سنگ معدن اورانیوم است که براساس مقدار قابل استحصال از معدن محاسبه می‌شود. با تکنیک‌ها و روش های زمین شناسی، معدن اورانیوم شناسایی می‌شود و نمونه هایی از سنگ معدن به آزمایشگاه فرستاده می‌شود. در آنجا، محلولی از سنگ معدن تهیه می‌کنند و اورانیوم ته نشین شده را مورد بررسی قرار می‌دهند تا بفهمند چه مقدار اورانیوم را می‌توان از آن معدن استخراج کرد و چقدر هزینه می‌برد.

اورانیوم موجود در طبیعت معمولاً از دو ایزوتوپ U-235 و U-238 تشکیل می‌شود که فراوانی آنها به ترتیب 71/0 درصد و 28/99 درصد است.

هنگامی که معدن شناسایی شد، به سه روش می‌توان اورانیوم را استخراج کرد: استخراج از سطح زمین، استخراج ازمعادن زیرزمینی و تصفیه در معدن. دو روش نخست همانند دیگر روش های استخراج فلزات هستند، ولی در روش سوم که در ایالات متحده استفاده می‌شود، سنگ معدن در خود معدن تصفیه می‌شود و اورانیوم بدست می‌آید. سنگ معدن اورانیوم معمولا از اکسید اورانیوم(u3o8) تشکیل شده است و غلظت آن در سنگ معدن بین05/0 تا 3/درصد تغییر می‌کند.0

البته این تنها منبع اورانیوم نیست. اورانیوم در برخی معادن فسفات با منشأ دریایی نیز وجود دارد که البته فراوانی بسیار کمی دارد، به طوری که حداکثر به200 ذره در میلیون ذره می‌رسد. از آنجایی که این معادن فسفات مقادیر انبوهی تولید دارند، می‌توان اورانیوم را با قیمت معولی استحصال کرد.

آسیاب کردن
پس از استخراج سنگ معدن، تکه سنگ‌ها به آسیاب فرستاده می‌شود تا خوب خرد شده، خرده سنگ هایی که با ابعاد یکسان تولید شود. اورانیوم توسط اسید سولفوریک از دیگر اتم‌ها جدا می‌شود، محلول غنی شده از اورانیوم تصفیه می‌شود و خشک می‌شود. محصول به دست آمده، کنستانتره جامد اورانیوم است که کیک زرد نامیده می‌شود.

تبدیل
کیک زرد جامد است، ولی مرحله بعد ( غنی سازی ) از تکنولوژی بخصوصی بهره می‌برد که نیازمند حالت گازی است. بنابراین کنستانتره اکسید اورانیوم جامد طی فرآیندی شیمیایی به هگزافلورایداورانیوم(UF6)تبدیل می‌شود. در دمای اتاق جامد است، ولی در دمایی نه چندان بالا به گاز تبدیل می‌شود.UF6

غنی سازی
برای ادامه یک واکنش زنجیره هسته ای در قلب یک رآکتور آب سبک، غلظت طبیعی اورانیوم235 بسیار اندک است. برای آنکهUF6 به دست آمده در مرحله تبدیل، به عنوان سوخت هسته ای مورد استفاده قرار گیرد، باید ایزوتوپ قابل شکافت آن را غنی کرد. البته سطح غنی سازی بسته به کاربرد سوخت هسته ای متفاوت است. برای یک رآکتور آب سبک، سوختی با5 درصد اورانیوم235 مورد نیاز است؛ در حالی که در یک بمب اتمی، سوخت هسته ای باید حداقل90 درصد غنی شده باشد.
غنی سازی با استفاده از یک یا چند روش جداسازی ایزوتوپ های سنگین و سبک صورت می‌گیرد. در حال حاضر، دو روش رایج برای غنی سازی اورانیوم وجود دارد که عبارتند از انتشار گاز و سنتریفوژ گاز.
در روش انتشار گازی ( دیفیوژن )، گاز طبیعیUF6 با فشار بالا از یک سری سدهای انتشاری عبور می‌کند. این سدها که غشاهای نیمه تراوا هستند، اتمهای سبک تر را با سرعت بیشتری عبور می‌دهند، در نتیجهUF6235 سریع تر ازF6238 عبور می‌کند. با تکرار این فرآیند در مراحل مختلف گازی نهایی به دست می‌آید که غلظتu235 بیشتری دارد. مهم ترین عیب این روش این است که جداسازی ایزوتوپ های سبک در هر مرحله نرخ نسبتاً پایینی دارد، لذا برای رسیدن به سطح غنی سازی مطلوب باید این فرآیند را به دفعات زیادی تکرار کرد که این، خود نیازمند امکانات زیاد و مصرف بالای انرژی الکتریکی است و به دنبال آن هزینه عملیات نیز بسیار افزایش خواهد یافت.
در روش سانتریفور گاز، گازUF6 طبیعی را به مخزن هایی استوایی تزریق می‌کنند و گاز را با سرعت بسیار زیادی می‌چرخانند. نیروی گریز از مرکز موجب می‌شودUF6235 که اندکی از UF6238سبک تر است، از مولکول سنگین ترجدا شود.
این فرآیند در مجموعه ای از مخزن‌ها صورت می‌گیرد و در نهایت، اورانیوم با سطح غنی شده مطلوب به دست می‌آید. هر چند روش سنتریفوژ گازی نیازمند تجهیزات گرانقیمتی است، هزینه انرژی آن نسبت به روش قبلی کمتر است.
امروز فناوری های غنی سازی جدیدی نیز توسعه یافته است، که همگی بر پایه استفاده از لیزر پیشرفت کرده اند. این روش‌ها که روش جداسازی ایزوتوپ با لیزر بخار اتمی(AVLIS)و جداسازی ایزوتوپ با لیزر مولکولی(MLIS)نام دارند، می‌توانند مواد خام بیشتری رادر هر مرحله غنی کنند و سطح غنی سازی آنها نیز بالاتر است.

ساخت میله های سوخت
تولید میله سوخت، آخرین مرحله انتهای جلویی در چرخه سوخت هسته ای است. اورانیوم غنی شده که هنوز به شکلUF6 است، باید به پودر دی اکسید اورانیوم(UO2)تبدیل شود تا به عنوان سوخت هسته ای قابل استفاده باشد، پودرUO2 سپس فشرده می‌شود و به شکل قرص در می‌آید. قرص های در معرض حرارت با دمای بالا قرار می‌گیرند تا به قرص های سرامیکی تبدیل شوند. پس از طی چند فرآیند فیزیکی، قرص هایی سرامیکی با ابعاد یکسان حاصل می‌شود. حال، متناسب با طراحی رآکتور و نوع سوخت مورد نیاز، این قرص های کوچک را در دسته دسته کرده و در لوله ای بخصوص قرار می‌دهند. این لوله از آلیاژ بخصوصی ساخته شده است که در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و در عین حال از رسانایی حرارتی بسیار بالایی برخوردار است. حال میله سوخت آماده شده است و برای استفاده در رآکتور به نیروگاه فرستاده می‌شود.

انتهای عقبی چرخه سوخت هسته ای: مدیریت زباله های هسته ای
در نیروگاه هسته ای هم مثل دیگر فعالیت های بشری، ضایعاتی تولید می‌شود که به دلیل حساسیت مضاعف زباله های رادیواکتیو، مدیریت زمان ضایعات باید تحت قوانین و محدودیت های خاصی صورت بگیرد.
در هر هشت مگاوات ساعت انرژی الکتریکی تولید شده در نیروگاه هسته ای،30 گرم زباله رادیواکتیو به وجود می‌آید. برای تولید همین مقدار برق با استفاده از زغال سنگ پر کیفیت، هشت هزار کیلوگرم دی اکسید کربن تولید می‌شود که در دما و فشار جو،3 استخر المپیک را پر می‌کند. می‌بینید حجم زباله های رادیواکتیو بسیار کمتر است، ولی خطر آنها به مراتب بیشتر است و مراقبت از آنها به مراتب بیشتر است و مراقبت از آنها ضرورتی تر و دشوارتر. زباله های رادیواکتیو براساس مقدار و نوع ماده رادیواکتیو به3 گروه تقسیم می شوند:
الف- سطح پایین: لباس حفاظتی، لوازم، تجهیزات و فیلترهایی که حاوی مواد رادیواکتیو با عمر کوتاه هستند. این‌ها نیازی به پوشش حفاظتی ندارند و معمولاً فشرده شده یا آتش زده می‌شوند و در چاله های کم عمق دفن شده و انبار می‌شوند.
ب- سطح متوسط: رزین ها، پس مانده های شیمیایی، پوشش میله سوخت و مواد نیروگاههای برق هسته ای جزو زباله های سطح متوسط طبقه بندی می‌شوند. اینها عموما عمر کوتاهی دارند، ولی نیاز به پوشش محافظ دارند. این زباله‌ها را می‌توان درون بتون قرار داد و در مخزن زباله‌ها گذاشت.
ج- سطح بالا: همان سوخت مصرف شده راکتورها است و نیاز به پوشش حفاظتی و سردسازی دارند. مراحل مدیریت این ضایعات عبارتند از:

انبارداری موقتی
سوخت مصرف شده که از رآکتور خارج می‌شود، بسیار داغ و رادیواکتیو است و تشعشع و یونهای فراوانی را می‌تاباند. از این رو باید هم آن را سرد کرد و هم از تابیدن پرتوهای رادیواکتیو آن به محیط جلوگیری کرد. در کتار هر رآکتور، استخرهایی برای انبار کردن سوخت مصف شده وجود دارد. این استخرها، مخزن هایی بتونی مسلح به لایه های فولاد زنگ نزن هستند که 8 متر عمق دارند و پر از آب هستند. آب هم میله های سوخت مصرف شده را خنک می‌کند و هم به عنوان پوششی حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می‌کند. به مرور زمان، شدت گرما و تابش رادیواکتیو کاهش می‌یابد، به طوری که پس از چهل سال، به یک هزارم مقدار اولیه ( زمانی که از رآکتور خارج شده بود ) می‌رسد.

بازفرآوری انبارنهایی
3 درصد سوخت مصرف شده در یک رآکتور آب سبک را ضایعات بسیار خطرناک رادیواکتیو است. این مواد را می‌توان با روش های شیمیایی از یکدیگر جدا کرد و اگر شرایط اقتصادی و قوانین حقوقی اجازه دهد، می‌توان سوخت مصرف شده را برای تهیه سوخت هسته ای جدید بازیافت کرد.
کارخانه هایی در فرانسه و انگلستان وجود دارند که مرحله بازفرآوری سوخت نیروگاههای کشورهای اروپای و ژاپن را انجام می‌دهند. البته این کار در ایالات متحده ممنوع است.
رایج ترین شیوه بازفرآوری، Purex نام دارد که مخفف عبارت جداسازی اورانیوم و پلوتونیوم است. ابتدا میله های سوختی را از یکدیگر جدا می‌کنند و در اسید نیتریک حل می‌کنند؛ سپس با استفاده از مخلوطی از فسفات تری بوتیل و یک حلال هیدرو کربن، اورانیوم و پلوتونیوم مصرف نشده را جدا می‌کنند و به عنوان سوخت جدید به مراحل تهیه سوخت می‌فرستند. ضایعات هسته ای سطح بالا را پس از جدا سازی، حرارت می‌دهند تا به پودر تبدیل شود. پس از فرآیند که آهی کردن خوانده می‌شود، پودر را به شیشه مخلوط می‌کنند تا ضایعات را در محفظه ای محبوس کنند. این فرآیند شیشه سازی نام دارد. شیشه مایع برای ذخیره سازی درون محفظه هایی از جنس فولاد ضد زنگ قرار می‌گیرند و این محفظه‌ها را در منطقه ای پایدار ( از نظر جغرافیایی ) انبار می‌کنند. پس از یک هزار سال، شدت تابش های رادیواکتیو ضایعات هسته ای به مقدار طبیعی کاهش پیدا می‌کند. این نقطه تا به امروز، انتهای چرخه سوخت هسته ای است.

چرخه سوخت هسته ای

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

سوخت و سوخت هسته ای

سوخت ها موادی هستند که هنگام سوختن، از خود گرما تولید می کنند؛ در نتیجه سوخت ماده ای است که انرژی را در درون خود ذخیره کرده است.

بعضی از سوخت ها، بیش تر از دیگر سوخت ها گرما تولید می کنند. یک کیلوگرم زغال سنگ حدود سه برابر یک کیلوگرم چوب، گرما تولید می کند. این مقدار برای نفت حدود چهار برابر و برای گاز هیدروژن تقریباً ده برابر است. گرمای حاصل از اورانیوم، بیش از نیم میلیون برابر گرمای حاصل از هیدروژن است.

چون ذخیره ی سوخت های فسیلی جهان رو به اتمام است، ما ناچاریم از انرژی هسته ای و یا از انرژی های تجدید پذیر نظیر نیروی آب و باد استفاده کنیم.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

همجوشی هسته ای

فرایندی است که در آن دو هسته سبک همجوشی نموده و یک هسته سنگین تر بوجود می آورند.

در محاسبات انجام شده انرژی اتصال اتم توسط دانشمندان در بررسی شکافت هسته ای و جوش هسته ای ثابت می شود که انرژی آزاد شده در فرایند همجوشی بیش از کمیت مشابه در فرایند شکافت می باشد.

واکنش همجوشی هسته ای در گرمای بسیار بالا صورت می گیرد.در حقیقت سیستمی که درآن می بایست همجوشی هسته ای روی دهد را آنقدرگرم نموده تا اتم ها بتوانند برنیروی دافعه مثبت بین هسته ای غلبه نمایند.به علت نیاز گرمای زیاد در این واکنش هسته ای به آن واکنش گرما هسته ای نیز می گویند.در بمب های هیدروژنی که در واقع یک بمب با سیستم جوش هسته ای می باشد، گرمای لازم جهت انجام واکنش جوش هسته ای از انفجار یک بمب با سیستم شکافت هسته ای در مرکز آن تولید می گردد.

دمای مورد نیاز برای انجام واکنش جوش هسته ای دمایی در محدوده ۱۰^۸درجه ی کلوین می باشد؛ یعنی تقریباً یک میلیارد درجه ی کلوین که در آن دما ، ماده به شکل یک گاز با چگالی بسیار بالا تبدیل شده که به آن پلاسما نیز می گویند.

همجوشی هسته ای

برای نگه داری ماده در این دمای بسیار بالا که در هیچ رآکتوری قابل نگه داری نمی باشد، آزمایشات وسیعی برای محدود نمودن پلاسما در یک فضا بدون تماس با دیواره ی رآکتور انجام شده است که معمولاً از ابر رساناها برای ایجاد یک میدان مغناطیسی بسیار قوی استفاده می گردد.

این ابر رساناها میدان مغناطیسی بسیار قوی در حدود ۱۵۰ هزاربرابر میدان مغناطیسی زمین تولید می نمایند که ماده ی پلاسما را در رآکتور بدون تماس با دیواره نگه می دارد.برای رسیدن به دمای مورد نیاز جوش هسته ای استفاده از لیزر نیز وجود دارد.

پدیده ی بارز جوش هسته ای سیستم عملکرد انرژی زایی در خورشید می باشد.در این سیستم که با تبدیل دو اتم هیدروژن به یک اتم هلیم روی می دهد، انرژی زیادی آزاد می گردد.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

شکافت هسته ای

همانگونه که پیش از این به این مطلب اشاره شد،شکافت هسته ای یکی از روش های تولید انرژی هسته ای است.

شکافت هسته ای یعنی تبدیل اتم های سنگین به اتم های کوچکتر که همواره با آزادنمودن مقدار زیادی انرژی همراه خواهد بود.

در تمام اتم ها به جز هیدروژن(با جرم اتمیِ یک، که در هسته فقط یک پروتون دارد) جرم واقعی یک اتم از جرم مجموع پروتون، نوترون و الکترون های آن بیشتر است که این اختلاف جرم را به انرژی اتصال نسبت می دهند که به سادگی قابل محاسبه می باشد.

در حقیقت در بحث شکافت هسته یک اتم به اتم های کوچکتر انرژی اتصال به عنوان یک موضوع مهم در نظر گرفته می شود.

همانگونه که پیش از این به این مطلب اشاره شد،شکافت هسته ای یکی از روش های تولید انرژی هسته ای است.

در حقیقت در بحث شکافت هسته یک اتم به اتم های کوچکتر انرژی اتصال به عنوان یک موضوع مهم در نظر گرفته می شود.

شکافت های هسته ای اغلب با تحریک اتم با یک عامل بیرونی انجام می گیرد؛ مثلاً برای شکافتن اتم عناصر رادیواکتیو معمولاً از نوترون استفاده می شود یعنی نوترون با سرعت خیلی زیاد به هسته رادیو اکتیو برخورد نموده و باعث واپاشی هسته و یا شکافت آن می گردد.

شکافت هسته به عنوان مبنای کاری بشر در استفاده از انرژی هسته ای چه در رآکتورها و چه دربمب اتم مورد استفاده قرار می گیرد.

شکافت هسته ای

شکافت القا شده

با وجود اینکه اغلب اوقات، ساده ترین شکل آغاز شکافت جذب یک نوترون آزاد توسط هسته است، واکنش شکافت را به وسیله برخورد یک هسته قابل شکافت با دیگر ذرات نیز می‌توان القا کرد. این ذرات می‌توانند پروتون، هسته های دیگر و یا حتی فوتون های با انرژی خیلی بالا مثل پرتوهای گاما باشند.

- به ندرت ممکن پیش بیاید که یک هسته قابل شکافت بدون دریافت نوترون شکافت هسته ای خودبه خودی انجام دهد.

- شکافت القایی در عناصر سنگین آسانتر است و به طور کلی هر چه هسته سنگین تر باشد

احتمال بیشتری وجود دارد تا شکافته شود . شکافت در عناصر سنگین تر از آهن انرژی تولید می‌کند و در عناصر سبک تر از آهن نیاز به انرژی دارد. خلاف آن در مورد هم جوشی هسته ای صادق است، هم جوشی در عناصر سبک تر از آهن انرژی تولید می‌کند و هم جوشی در عناصر سنگین تر از آهن نیاز به انرژی دارد. بیشترین عناصری که در شکافت هسته ای استفاده می‌شوند اورانیوم و پلوتونیوم هستند. اورانیوم سنگین ترین عنصری است که در طبیعت یافت می‌شود. پلوتونیوم دچار شکافت هسته ای خودبه خودی می‌شود و نیمه عمر نسبتاً کوتاهی دارد. اگر چه عناصر دیگری هم هستند که می‌توان از آنها استفاده کرد. اما این عناصر بهترین ترکیب از لحاظ راحتی شکافت و یکنواختی را دارند.

کندکننده ها
نوترونهای گرمایی که در واقع نوترونهای کند می‌باشند احتمال بیشتری برای شکافتنU - 235 دارند، اما نوترونهای آزاد شده در فرآیند شکافت سرعت بالایی دارند و از این نوع نوترونها نمی باشند. احتمال هر دو واکنش های شکافت و غیر شکافت بستگی به سرعت نوترونها دارد. متأسفانه، سرعتی که در آن احتمال انجام واکنش های غیر شکافت بیشترین مقدار است بین سرعت متوسط نوترونهای آزاد شده از فرآیند شکافت و سرعتی لازم برای انجام شکافت می‌باشد.
چند سال قبل از شکافت برای کند کردن نوترونها آنها را از مواد با وزن اتمی کم مثل مواد هیدروژنی عبور می‌دادند. فرآیند کند کردن نوترونها یک برخورد الاستیک ساده بین ذرات بسیار پر سرعت و ذراتی است که عملاً در حالت سکونند می‌باشد. هر چه جرم ذره برخورد کننده با نوترون کمتر باشد، نوترونها انرژی جنبشی بیشتری از دست می‌دهند. بنابراین عناصر سبک کند کننده های بهتری هستند. می‌توان گفت که خصوصیت مهم یک کند کننده خوب این است که وزن اتمی کمی داشته باشد در ضمن تمایل کمی برای جذب نوترون داشته باشد یا بهتر از آن اصلاً تمایلی برای جذب نوترون نداشته باشد. لیتیوم و برن خصوصیت دوم را ندارند. استفاده از هلیوم نیز دشوار است چون اولاً گاز است و ثانیاً ترکیبات پایداری هم ندارد. پس بهترین گزینه برای کند کننده بین هیدورژن، دوتریوم، بریلیوم و کربن می‌باشد. انریکوفرمی و Leo szilard

برای اولین بار، استفاده از گرافیت را به عنوان کند کننده در واکنش های زنجیره ای پیشنهاد دادند.

کاهش جذب نوترون بدون شکافت با جداسازی ایزوتوپ ها

مسئله دیگری که شکافت هسته ای را پیچیده تر می‌کند این است که اورانیوم طبیعی از ۳ ایزوتوپ U-234 به میزان 600/0 % ، ایزوتوپ U-235 به میزان 7/0 % و ایزوتوپ U-238 به میزان 3/99 % تشکیل شده است.

همینطور که قبلاً توضیح دادیم احتمال وقوع شکافت برای ایزوتوپ های مختلف و هم چنین نوترونهای با انرژی های متفاوت به یک میزان نیست. نوترونهای با انرژی های متوسط ( در حدود چند الکترون ولت ) با احتمال زیادی جذب U-238 می شوند و U-239 تشکیل می‌شود اما این فرآیند منجر به شکافت نمی شود. احتمال قابل توجهی نیز برای برخورد غیر الاستیک نوترونهای پر انرژی با U-238 وجود دارد اما در یک برخورد غیر الاستیک هیچ نوترونی جذب نمی شود.

بنابراین وجودU -238 هم باعث کاهش سرعت نوترونهای پر انرژی می‌شود و هم جذب نوترونهای با سرعت متوسط را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اگر چه در مورد U-235 هم احتمال جذب نوترون بدون انجام شکافت هسته ای وجود دارد با این حال مشاهده شده که اگر U-238 را از U-235 جداکنیم تعداد واکنش های جذب نوترون بدون شکافت کاهش یافته و در نتیجه واکنش زنجیره ای آغاز می‌شود. در واقع ممکن است که احتمال شکافت U-235 با نوترونهای پر انرژی، در غیاب U-238 ، آنقدر زیاد باشد که دیگری نیازی به یک کند کننده نباشد. متأسفانه در هر 140 واحد اورانیوم طبیعی فقط 1 واحد اورانیوم U-235 وجود دارد. از آنجایی که یکی از روشهای جداسازی ایزوتوپ‌ها استفاده از تفاوت جرم آنها است. جرم بسیار کم بین U-238 و U-235 جداسازی این دو ایزوتوپ را بسیار مشکل کرده است.

کنترل، تسلیحات یا انرژی

مشکلی که از گذشته تا به حال محل بحث بوده واکنش زنجیره ای است. اگر بخواهیم چنین واکنشی داشته باشیم باید بتوانیم آن را کنترل کنیم. مسئله مهم همین کنترل واکنش است و بستگی به این دارد که به تولید یکنواخت انرژی علاقه مند باشیم یا انفجار! به طور کلی برای تولید یکنواخت انرژی به یک واکنش زنجیره ای شکافت القا شده با نوترون کند در مخلوطی از اورانیوم و کند کننده نیازمندیم در حالی یک بمب اتمی به یک واکنش زنجیره ای شکافت القا شده با نوترون کند در U-235 و یا Pu-239 نیاز دارد: البته نمی توان نوترون کند و تند را دقیقاً مجزا کرد و شکافت بانوترونهای کند و تند در هر دو حالت وجود دارد. با استفاده از جذب کننده های نوترون می‌توان یک واکنش زنجیره ای تولید انرژی را کنترل کرد. با قاطعیت نمی توان گفت، اما احتمال زیادی وجود دارد که چنین واکنش های زنجیره ای وقتی به دمای بالاتر می‌رسند با پایین آمدن ... احتمال جذب محصولات شکافت به یک حالت خود کنترلی برسند. در غیر این صورت ممکن است که سیستم واکنش زنجیره ای از کنترل خارج می‌شود بنابراین به نظرمی‌رسد چنین آزمایش هایی باید در یک منطقه غیر مسکونی انجام شود.

تاکنون درباره این بحث کرده ایم که چگونه می‌توان یک واکنش هسته ای زنجیره ای را تولید و کنترل کرد اما درباره نحوه استفاده از آن هنوز چیزی نگفته ایم. تفاوت تکنولوژی تولید یک واکنش زنجیره ای کنترل شده و تکنولوژی استفاده از آن مثل تفاوت تکنولوژیک آتش و ساخت یک لوکوموتیو بخار است.

مشکل اصلی در اینجا رسیدن به عملکرد مناسب در دمای بالاست. یک موتور گرمایی با کارایی بالا نباید فقط گرما تولید کند، بلکه باید گرما را در یک دمای بالا تولید کند. راه انداختن یک سیستم واکنش زنجیره ای در دمای بالا و تبدیل گرمای تولید شده به کار مفید به مراتب مشکل تر از راه اندازی یک سیستم واکنش زنجیره ای در یک دمای پایین است.
البته، وجود یک زنجیره واکنش برای اینکه بمب هسته ای به خوبی کار کند کافی نیست. برای اینکه یک انفجار با کارایی بالا داشته باشیم لازم است که زنجیره واکنش به سرعت ساخته شود. در غیر این صورت فقط مقدار کمی از انرژی قبل از پرتاب بمب آزاد شده و واکنش زنجیره ای متوقف می‌شود. در ضمن لازم است که هیچ انفجار پیش از موقع نیز رخ ندهد. این مسئله انفجار بمب از گذشته تاکنون یکی از مشکل ترین مسایل در طراحی یک بمب اتمی با کارایی بالا بوده است. سه فاکتور مهم در بالا بردن احتمال شکل گیری یک واکنش زنجیره ای برای شما بیان شد:

1- استفاده از یک کند کننده

2- رسیدن به خلوص بالا در ماده مورد استفاده

3- استفاده از مواد خاص مثل U-235 و Pu-239 .این سه فرآیند فقط یک روش خاص ندارند و طرحهای مختلفی برای استفاده از مقدار بسیار کمی U-235 و Pu-239 جداسازی شده از بلور اورانیوم معمولی یا اکسید اورانیوم و یا استفاده از یک یا دو کند کننده متفاوت پیشنهاد شده است.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

کاربردهای رآکتورهای هسته ای

به طور کلی چنان چه قبلاً توضیح داده شد هدف از طراحی انواع رآکتورها متفاوت می باشد و صرفاً تولید انرژی الکتریکی مد نظر نیست ولی به طور کلی انواع آنها در کشورهای مختلف با توجه به مقدورات و امکانات علمی و همچنین شرایط مختلف اقتصادی، جفرافیایی و سیاسی یک کشور ساخته و طراحی می شود.

درحقیقت باید گفت که یک کشور بنا به نیاز خود به انرژی با درنظر گرفتن هزینه ی تولید آن، نیازبه نوع انرژی، وسایر شرایط اعم ازمیزان دسترسی به ماده ی اولیه، توانایی در طراحی، نیازهای علمی وپژوهشی وسایر موارد تصمیم می گیردکه در کشورش از کدام یک از انواع رآکتورها استفاده نماید.

ولی به طور کلی کاربرد رآکتورها در نهایت منجر به دسترسی یکی از عوامل زیر می باشد.

- تولید برق

- به حرکت درآوردن شناورهای دریایی

- کاربردهای آزمایش و تحقیقاتی

- تولید پلوتونیم برای استفاده به عنوان سوخت هسته ای وبمب

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

رادیواکتیویته

رادیو اکتیویته یا پرتوزایی، توصیف کننده ی ذرات زیراتمی بسیارکوچک وپرتوهای پرانرژی ای است که از هسته های مرکز بعضی از انواع اتم ها بیرون داده می شود.

حداقل سه نوع رادیو اکتیویته وجود داردکه عبارتند از: تابش های آلفا، بتا و گاما.آلفا شامل دو پروتون و دو نوترون است که به هم چسبیده اند و به هسته ی اتم هلیوم شباهت دارند. تابش بتا از الکترون ها و پوزیترون ها تشکیل شده و هنگامی تولید می شود که درون هسته، یک نوترون به یک پروتون و یا یک پروتون به یک نوترون تبدیل می شود.

هردو نوع رادیواکتیویته آلفا و بتا، عدداتمیِ اتم برزجامانده را تغییر می دهند.تابش گاما از تابش الکترومغناطیس با فرکانس بسیار بالا تشکیل می شود. این نوع تابش، هسته ی برجا مانده را تغییر نمی دهد ودر مقایسه با ذرات آلفا و بتا، قدرت نفوذ بیشتری دارد.

پرتوزایی را با واحدی به نام بکرل اندازه گیری می کنند که نام کاشف آن است.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

رآکتور هسته ای و انواع آن

رآکتورها در اصل سیستم هایی هستند که واکنش های هسته ای مثل شکافت هسته ای در

آنها صورت می گیرد و انرژی تولیدشده در آنها تحت کنترل در می آید. به عنوان مثال خورشید

یک رآکتور هسته ای طبیعی است که در ان جوش هسته ای روی داده و انرژی زیادی آزاد می

گردد. به زبان ساده رآکتور هسته ای را چنین تعریف می نمایند.

تعریف: « ظرف ویا سیستمی که واکنش هسته ای در ان صورت می گیرد را رآکتور هسته ای

می گویند.»

در قسمت مرکزی هر رآکتور هسته ای، محفظه ای وجود دارد که ماده ی شکافت پذیر (سوختهسته ای) در آن جای می گیرد. البته نوع ماده ی شکافت پذیر در درون محفظه توجه به نوع رآکتور مورد نظر، متفاوت است؛ ولی به طور عمده اورانیوم طبیعی با ۷/۰ ٪ ایزوتوپ ۲۳۵ و یا اورانیوم غنی سازی شده با ۵/۳ ٪ ایزوتوپ ۲۳۵ می باشد.

رآکتور هسته ای

تجهیزات رآکتور هسته ای :

۱- وسیله ای برای تنظیم واکنش زنجیره ای، مانند میله های کنترل که وظیفه ی جذب نوترون ها را به عهده دارند.

۲- مدراتور که ماده ی شکافت پذیر موجود در محفظه ی مرکزی را احاطه نموده است. این رآکتور امکان برخورد آنها با هسته و آغاز فرایند شکافت و از این رو تمدید واکنش زنجیروار را فراهم می آورد.

۳- وسیله ی انتقال حرارت حاصل از فرایند شکافت و واکنش زنجیروار به خارج از محفظه ی داخلی راکتور که برای چرخش توربین های تولیدکننده ی الکتریسیته بهره می جوید.

مکانسیم عمل رآکتور های هسته ای :

به منظور آشنایی بیشتر با نحوه عملکرد رآکتورهای هسته ای به شرح بیشتر آنها خواهیم پرداخت. در دنیا انواع نیروگاه های هسته ای از نظر ساختار وجود دارد ولی واقعیت این است که مکانیسم عمل آنها تقریباً یکی می باشد. به زبان علمی تر می توان گفت که انواع رآکتورها از نظر نوع سوخت مصرفی، نوع مدراتور و انتقال دهنده ی انرژی با یکدیگر متمایز می شوند. با مراجعه به اصطلاحات علمی قبلی باید بگوئیم روش کلی آنها استفاده از واکنش کنترل شده ی شکافت هسته ای می باشدکه از آن به عنوان یک منبع انرژی و یا به عنوان منبع نوترون و تابش گاما برای پژوهش های علمی و تولید عناصر مصنوعی مورداستفاده قرارمی گیرد.

روش کلی در رآکتورهای هسته ای این است که در مرکز رآکتور، اورانیوم غنی شده، اورانیوم طبیعی و یامخلوطی ازهردو را به عنوان سوخت به کار می برند.

متداولترین سوخت مصرفی در نیروگاه ها میله های سوخت تشکیل شده از اورانیوم غنی سازی شده می باشدکه به شکل قرص در داخل میله طراحی شده اند. قرص های سوخت از فولاد ضدزنگ ویا آلیاژی از فلز زیرکونیوم است.

یکی از نکات بسیار مهم در رآکتورهایی که ازآب با دمای بالا استفاده می گردد بحث خوردگی فلزات می باشد. پس همواره در رآکتورها می بایست از عناصر فلزی استفاده نمود که علاوه بر اینکه در برابر زنگ زدگی و خوردگی مقاوم می باشند، میزان جذب نوترون پایینی نیز داشته باشند تا موجب توقف واکنش زنجیره ای شکافت نشوند. که فلز زیرکونیوم علارغم قیمت بالای آن برای این کار بسیار مفید می باشد.

این میله هابایک کندکننده واکنش(مدراتور) احاطه شده اند. کندکننده ها وظیفه ی کند نمودن نوترون های به وجود آمده از شکافت را به عهده دارند. به این ترتیب امکان گیراندازی نوترون ها، افزایش می یابد.

ضریب تکثیر نوترون در حدود۱ نگه داشته می شود. یعنی هرشکافت توسط یک نوترون آغاز می گردد و درپایان شکافت می بایست فقط یک نوترون آزاد نماید.

اگر ضریب تکثیر از یک کمترباشد، واکنش زنجیره ای شکافت کندشده و در نهایت و متوقف می گردد اگر ضریب تکثیر از۱ خیلی بیشترباشد، فرایندشکافت هسته ای بسیار سریع شده و منجربه تولیدانرژی فوق العاده می نماید که می تواند موجب ذوب میله های سوخت شده و کنترل رآکتور را مختل می نماید و موجب انفجارآن گردد.

درنیروگاه های هسته ای با استفاده از سیستم خنک کننده این گرما از بخش اصلی به سیستم تولید کننده بخارآب هدایت شده ودر آنجا بخار آب تولید شده توربین های بخار مولد برق را به حرکت در خواهدآورد.

در رآکتورهای هسته ای از خنک کننده های مختلفی مثل هوا، گاز هلیوم، گاز دی اکسید کربن، سدیم مایع و یا آب سنگین استفاده می شود.

انواع رآکتور های هسته ای:

با توجه به آنچه تاکنون شرح داده شد اساس کار انواع رآکتورهای هسته ای که از سیستم شکافت هسته، استفاده می نمایند یکسان می باشد ولی تفاوت اصلی آنها در سوخت مورد نیاز رآکتور، نوع مدراتور و خنک کننده آنها می باشد. که این موارد تغییر اساسی در محصولات، موقعیت ساخت و میزان بازدهی آنها ایجاد نموده است.

لذا به منظور آشنایی بیشتر شما به تشریح چند نمونه از انواع رآکتورهای متداول در جهان خواهیم پراخت.

رآکتورهای آب سبک(LWR) :

در این رآکتورها از آب معمولی هم به عنوان مدراتور و هم به عنوان خنک کننده استفاده می شود.

این روش در مقایسه با سایر رآکتورها بازدهی کمتری دارد ولی ساده تر بودن کاربرد و طراحی از آن از جمله ویژگی های آن است. دلیل این گفته بطور ساده این است که استفاده از بخار آب به عنوان منبع انرژی برای تولید الکتریسیته به درجه حرارت آب بستگی دارد.

درحقیقت برای بازدهی بیشتر رآکتور می بایست از درجه حرارت بالاتر آب استفاده نمود. این امر با مشکلاتی به همراه می باشد. بالاتر بردن درجه حرارت آب مستلزم آزاد گذاشتن فشار برای بالاتر رفتن درجه حرارت آب بدون بخار شدن آن می باشد.

برای این کار استفاده از لوله های فولادی بسیار قوی که بتواند فشار بالا را تحمل نماید لازم است. از طرف دیگر استفاده از این لوله های فولادی در نیروگاه ها سبب جذب نوترون ها شده و بدین ترتیب ضریب تکثیر نوترون از یک کمتر خواهد شد. و این بدان معناست که واکنش زنجیره ای شکافت متوقف شده و در حقیقت نیروگاه از کار می افتد.

پس همواره یکی از نکات قابل توجه در رآکتورهای آب سبک ایجاد توازن بین این دو موضوع می باشد.

رآکتور آب سنگین(HWR) :

در این نوع رآکتورها از آب سنگین به عنوان مدراتور و هم خنک کننده استفاده می شود. از ویژگی های این نوع رآکتورها نسبت به رآکتورهای آب سبک توانایی استفاده از اورانیوم طبیعی با ۷/۰ ٪ ایزوتوپ ۲۳۵ اورانیوم(بدون نیازبه غنی سازی ) به عنوان سوخت هسته ای می باشد.

یکی از محصولات این نوع رآکتورها ماده رادیواکتیو پلوتونیوم می باشد که می توان از آن به عنوان یک ماده بسیار ارزشمند جهت استفاده از آن به عنوان سوخت رآکتور هسته ای استفاده نمود.

رآکتور با خنک کننده گاز(GCR) :

مدراتور این رآکتورها گرافیت و گاز خنک کننده آنها گاز دی اکسید کربن می باشد و سوخت مصرفی آنها اورانیوم طبیعی است که با پوشش مگناکس(اکسید منیزیم) تهیه می گردد.

رآکتور با دمای بسیار بالا (HTGR) :

مدراتور این قبیل رآکتورها گرافیت، و خنک کننده آنها گاز هلیم می باشد. در این رآکتور ها از سوخت اورانیوم ۹۳٪ غنی شده استفاده می گردد.

رآکتور های زایای سریع(FBR) :

رآکتورهای زایای سریع به منظور تولید سوخت هسته ای طراحی شده است. هدف از به کارگیری این رآکتورها تولید انرژی برق نیست و در حقیقت این رآکتورها به سبب نوع ساختار خود بیشتر از سوخت مصرفیشان ماده شکافت پذیر تولید می کنند. که به همین دلیل به رآکتور زایا معروفند.

یعنی در این رآکتورها با گیر انداختن یک الکترون توسط ایزوتوپ ۲۳۸ اورانیوم تبدیل به اورانیوم ۲۳۹ شده و سپس با خارج نمودن دو ذره بتا از خود به پلوتونیوم۲۳۹ تبدیل می گردد.

سوخت این رآکتورها اورانیوم ۹۳٪ غنی شده و یا پلوتونیوم می باشد. این رآکتورها مدراتور ندارندو ماده خنک کننده آنها یک فلز مایع مانند سدیم می باشد.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

فناوری غنی سازی اورانیوم و روش های انجام آن

براساس مطالب بیان شده قبلی اورانیوم دارای چند ایزوتوپ متفاوت می باشد که

ایزوتوپ۲۳۵ آن بنا به توضیحات ارائه شده بیشترین کاربرد را در تکنولوژی هسته ای دارد. هسته ی این ایزوتوپ از سایر ایزوتوپ های اورانیوم ناپایدار تر بوده و برای شروع واکنش زنجیره ای شکافت به مظور آزاد سازی انرژی گرمایی مناسب تر می باشد. به طور طبیعی فقط ۷/۰ ٪ از سنگ معدن اورانیوم شامل این ایزوتوپ می باشد. بنا بر این در ادامه بحث ضمن تعریف غنی سازی اورانیوم به توضیح انواع روش های صنعتی غنی سازی می پردازیم.

تعریف غنی سازی اورانیوم

افزایش تراکم ایزوتوپ ۲۳۵

اورانیوم نسبت به سایر ایزوتوپ ها را غنی سازی اورانیوم می گویند.

روش های غنی سازی اورانیوم

۱- انتشار گازی:

در این فرایند اورانیوم به شکل گاز در آمده، از درون یک مجرای مشبک از جنسی خاص مثلاً نیکل عبور داده می شود. بدین ترتیب مولکول های گازی اورانیوم ۲۳۵ که در مقایسه با ایزوتوپ ۲۳۸ ازحجم کمتری برخوردار است با سرعت بیشتری از روزنه های مجرا عبور نموده و در صد آنها بیشتر می گردد.

۲- سانتریفیوژ ( نیروی گریز از مرکز):

در این فرایند گاز هگزا فلوراید اورانیوم با استفاده از نیروی گریز از مرکز از درون چندین دستگاه گریز از مرکز یا سیلندرهایی که با سرعت زیاد در حال گردش هستند، عبور داده می شود. در این روش که مبنای جدا سازی ایزوتوپ ها جرم اتمی می باشد ، در سرعت های خیلی بالا با توجه به اختلاف جرم اتمی ایزوتوپ ها از یکدیگر جدا می گردند.

سانتریفیوژ گازی

۳- بکر نوزل (جداسازی ایرودینامیک):

در این فرایند مخلوطی از گاز هگزافلورایداورانیوم و هیدروژن یا هلیم از درون دهانه ای عبور داده می شود و نیروی گریز از مرکز تولید شده بدان واسطه باعث جداسازی اورانیوم۲۳۵ از سایر ایزوتوپ ها می گردد.

۴- استفاده از لیزر :

در این فرایند از اشعه لیزر برای تفکیک ایزوتوپ های اورانیوم استفاده می شود. در حال حاضر این فرایند پیشرفته ترین راه برای غنی سازی اورانیوم در دنیا می باشد که سرعت فوق العاده ای دارد.

۵- استفاده از الکترو مغناطیس (EMIS):

در این روش جریان شدیدی از یون های کم انرژی از درون یک میدان مغناطیسی که با آهنربای بزرگ الکتریکی تولید شده است، عبور داده می شود و در نتیجه ایزوتوپ های سبک تر در میدان مغناطیسی بیشتر منحرف شده و از ایزوتوپ های سنگین تر جدا می شود.

۶- جدا سازی شیمیایی :

در این روش یون های ایزوتوپ های اورانیوم را از موانع شیمیائی عبور داده می شوند. در این روش به واسطه اختلاف جرم اتمی یون های اورانیوم، سرعت متفاوتی در عبور از موانع شیمیائی ایجاد شده پیدا می نمایند و بدین روش از یکدیگر جدا می شوند. رعایت نکات ایمنی و توجه به عدم پخش مواد پرتوزا در این روش حائز اهمیت می باشد.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

از معدن تا نیروگاه

براي بهره‌برداري از انرژي هسته‌اي در نيروگاه‌هاي هسته‌اي، از عنصر اورانيوم غني شده به عنوان سوخت در راكتورهاي هسته‌اي استفاده مي‌شود كه ماحصل عملكرد نيروگاه، انرژي الكتريسته است. عنصر اورانيوم كه از معادن استخراج مي‌شود به صورت طبيعي در راكتورهاي نيروگاه‌ها قابل استفاده نيست و به همين منظور بايد آن را به روشهاي مختلف به شرايط ايده ال براي قرار گرفتن درون راكتور آماده كرد.‪

عنصر اورانيوم در طبيعت داراي ايزوتوپهاي مختلف از جمله دو ايزوتوپ مهم و پايدار اورانیوم۲۳۵ و اورانیوم۲۳۸ است. تمامي ايزوتوپهاي عنصر اورانيوم در هسته خود،داراي۹۲ پروتون هستند اما ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۸ در هسته خود داراي ۱۴۶ نوترونو ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۵ داراي۱۴۳ نوتروندر هسته خود است. اورانيوم ۲۳۵ مهمترين ماده مورد نياز راكتورهاي هسته‌اي(براي شكافته شدن و توليد انرژي) است.

اما مشكل كار اينجاست كه اورانيوم استخراج شده از معدن تركيبي از ايزوتوپهاي ۲۳۵و۲۳۸ بوده كه در اين ميان سهم ايزوتوپ ۲۳۵ بسیار اندکاست و به همين علت بايد براي تهيه سوخت راكتورهاي هسته‌اي به روشهاي مختلف درصد اورانيوم ۲۳۵ رادر مقايسه با اورانيوم۲۳۸ بالا برده و بسته به نوع راكتور هسته‌اي به۲تا۵ درصد رساند و به اصطلاح اورانيوم را غني‌سازي كرد. درون راكتورهاي هسته‌اي، هسته اورانيوم ۲۳۵ به صورت كنترل شده شكسته شده كه در اين فرايند مقداري جرم به انرژي تبديل مي‌شود. همين انرژي سبب ايجاد حرارت(اغلب از اين حرارت براي تبخير آب استفاده مي‌شود) و در نتيجه چرخيدن توربينها و در نهايت چرخيدن ژنراتورهاي نيروگاه و توليد برق مي‌شود.

برنامه برق هسته ای

در نيروگاه‌هاي غير هسته‌اي، از سوزاندن سوختهاي فسيلي از قبيل نفت و يا زغال سنگ براي گرم كردن آب و توليد بخار استفاده مي‌شود كه يك مقايسه ساده ميان نيروگاه‌هاي هسته‌اي و غير هسته‌اي، صرفه اقتصادي قابل توجه نيروگاه‌هاي هسته‌اي را اثبات مي‌كند. به طور مثال، براي توليد۷۰۰۰ مگاوات برق حدود ۱۹۰ میلیون بشکه نفتساليانه ميلونها دلار صرفه جويي به دنبال دارد و به علاوه ميزان آلايندگي زيست محيطي آن نيز بسيار كمتر است. پس از آشنايي با مفاهيم كلي انرژي هسته‌اي و مزاياي آن، با مراحل چرخه ی سوخت هسته‌اي آشنا مي‌شويم .

چرخه ی سوخت هسته‌اي عبارت است از: ۱- فراوري سنگ معدن اورانيوم ، ۲- تبديل و غني‌سازي اورانيوم ‪، ۳- توليد سوخت هسته‌اي ، ۴- بازفرآوري سوخت مصرف شده.

توضیحات کامل تر درباره ی چرخه ی سوخت هسته ای در بخش چرخه ی سوخت هسته ای آمده است.

چرخه ی هسته ای

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

فیزیک هسته ای

فیزیک هسته ای به بررسی اتفاقاتی می پردازد که درون هسته ی اتم ها رخ می دهد. یکی از مهمترین جنبه های این علم، استفاده از انرژی ذخیره شده در مرکز اتم هاست. قطر هسته به سختی به یک هزار میلیون میلیونیم می رسد . این فاصله را یک فنتومتر(fm) می نامند. چون هسته بسیار کوچک تر از آن است که دیده شود، فیزیکدانان از طریق شکافتن هسته و مطا لعه آن چه روی می دهد، اطلا عاتی دربا ره ی هسته و ذرات درونش به دست می آورند .

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

انرژی هسته ای چیست؟

انرژی هسته ای یا انرژی اتمی، نام نوعی از انرژی و حاصلِ تغییراتی درهسته یا بخش مرکزی وکوچک وسنگینِ اتم هاست. انرژی هسته ای به دو روش تولید می شود. روش اول را«شکافت هسته ای» می نامند. در این روش، هسته ی سنگین یک عنصر رادیواکتیو نظیر اورانیوم یا پلوتونیم ، به دو بخش تقسیم می شود. این تقسیم یا شکافت، با آزاد شدنِ نوترون هایی همراه است که به هسته های دیگر برخورد می کنندو باعث شکافت آنها می شوند و در نتیجه، یک واکنش زنجیره ای را به وجود می آورند. به کمک ماده ای به نام «کُندکننده» ، سرعت تصادم نوترون ها را کاهش می دهند. به این ترتیب، هم نوترون ها در شکافتِ هسته های دیگر مؤثر تر عمل می کنند و هم دمای«کُند کننده» بالا می رود. گرمای حاصل را برای گرم کردن آب و تولید بخار به کار می گیرند. بخار، توربین ها را راه می اندازد و الکتریسیته تولید می شوند.

شکافت هسته ای

روش دوم تولید انرژی هسته ای، همجوشی نام دارد. دراین روش، هسته های سبک به هم می پیوندند و انرژی تولید می کنند. مزیت انرژی هسته ای آن است که از مقدار بسیار کمی سوخت، انرژی عظیم و مفیدی به دست می آید. علاوه بر آن، در این روش، گازهای زائد که پدیدآورنده ی اثر گلخانه ای هستند تولید نمی شوند. اما مشکلی که مطرح می شود، دشواری ذخیره سازی و نگهداری پسمانده ی اتمی است که هزینه ی سنگینی نیز دارد. تعمیر و نگهداری رآکتورهای اتمیِ قدیمی نیز بسیار دشوار و پر هزینه است و همواره احتمال کوچکی وجود دارد که اشتباهی رخ دهد و حادثه ای ناگوار و فاجعه ای عظیم به وجود آید.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

سیری بر تاریخ علم انرژی هسته ای

با صنعتی شدن زندگی بشر و رشد روز افزون جمعیت جهانی هر روز نیاز بشر به منابع انرژی بیشتر می شود و در این راستا بشر در این فکر بوده است که بتواند به منبعی سرشار از انرژی دسترسی پیدا کند . استفاده از انرژی هسته ای جهت تامین نیرو، یکی از راهکارهایی است که امروزه مورد توجه بسیاری از کشور های جهان قرار گرفته است .

به منظور آشنایی بیشتر با این مطلب به گذشته ی تاریخی انرژی هسته ای و چگونگی تکامل

آن می پردازیم .

در سال 1895 دانشمندی به نام«ویلیام رونتگن» متوجه شد پرتو هایی نامرئی بر روی صفحه عکاسی ظاهر می شود. سال بعد دانشمند دیگری به نام«هنری بکرل» ثابت نمود که بعضی عناصر این توانایی را دارند که خود به خود بدون محرک خارجی از خود تابش های نامرئی ساطع کنند. منشأ این تابش عنصر اورانیوم می باشد. بعد از آن دانشمندانی دیگر مانند : ماری کوری و پیری کوری عناصر دیگری را کشف کردند که ویژگی اورانیوم را داشت . این اکتشافات همزمان با تحقیقات فیزیکدانی آلمانی به نام«آلبرت اینشتین» بود که توانست تحولات زیادی در علوم هسته ای ایجاد نماید. اینشتین نظریه ی نسبیت خصوصی و سپس نظریه نسبیت عمومی خود را اعلام کرد. همچنین او در زمینه ی فیزیک تحقیقات زیادی را انجام داده است که امروزه در دنیا کاربرد زیادی دارد. از جمله آنها می توان بررسی فتو الکتریک و اثبات اینکه نور نیز بر اساس نظریه کوانتومی تابش، مانند گرما به صورت کوانتومی* نشر وجذب می شود را نام برد.

او در همان سال ها معادله معروف خود درباره تبدیل جرم به انرژی یعنی رابطه E=mc^۲ را ارائه داد که در آن E مقدار انرژی حاصل و m مقدار ماده ای که ازبین می رود و c سرعت سیر نور می باشد.

* نظریه ی کوانتومی : نظریه کوانتومی در اوایل قرن بیستم به دنبال تلاش برای توضیح دادنِپدیده های خاص که با قوانین کلاسیک فیزیک قابل توضیح نبودند ارائه شد. در سال۱۹۰۰ میلادی، «ماکس پلانک» ایده کوانتوم را برای توصیف نحوه ی گسیل یا ساطع شدن نور به وسیله اشیای داغ مطرح کرد. آلبرت اینشتین مطالبی را به نظریه پلانک افزود و ثابت کردکه نور از ذرات بسیار کوچکِ انرژی تشکیل شده است و شبیه موج ها رفتار می کند.

در اوایل قرن بیستم یک سری آزمایش با ذرات مختلف حاصل از مواد پرتوزا به فهم نسبتاً شفاف ساختار اتم و هسته منجر شد. از کار «رادرفورد» و «بوهر» نتیجه گیری شد که اتم خنثی از نظر الکتریکی از بار منفی به شکل الکترون های احاطه کننده یک هسته مرکزی مثبت که قسمت اعظم ماده اتم را شامل می شود، تشکیل شده است. اگرچه هسته از ذرات مقید به یکدیگر از طریق نیروهای قوی هسته ای تشکیل شده است، تبدیلات هسته ای می توانند القا شوند یعنی بمباران نیتروژن با هلیم منجر به تولید اکسیژن وهیدروژن می شود.

در سال ۱۹۳۰ «بوته» و« بکر» بریلیم را با ذرات آلفای حاصل از پولونیم بمباران کردند و آنچه را که فکر کردند پرتوهای گاماست کشف کردند اما "چادویک" در سال ۱۹۳۲نشان داد که باید نوترون ها باشند. در حال حاضر واکنش های مشابهی در رآکتورهای هسته ای به عنوان چشمه ی نوترون به کار می رود. پرتوزایی مصنوعی اولین بار توسط «کوری» و« ژولیو» گزارش شد.ذرات تزریق شده به داخل هسته های بور، منیزیوم و آلومینیوم ایزوتوپ های پرتوزای جدید عناصر متعددی را به وجود آورد. توسعه ماشین ها برایشتاب دادن ذرات باردار تا سرعت های بالا فرصت های جدیدی را برای مطالعه واکنش های هسته ای فراهم ساخت . سیکلوترون، طراحی و ساخته شده در سال۱۹۳۲ به وسیله "لارنس" اولین سری ازدستگاه های با توانمندی بالا بود.پس از استفاده بهینه از اختراعات دانشمندان مختلف به ویژه فیزیک دانان در دنیا، انرژی هسته ای به عنوان یک منبع بسیار عظیم انرژی وارد زندگی بشر گردید.ولی متأسفانه شاهد آن هستیم که انسان ها در طول حیات خود از آخرین دست آوردهای علمی در زمینه مسائل جنگ و کشتار دیگران استفاده نموده اند.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

پلوتونیم

نام این عنصر از نام سیاره ی پلوتون گرفته شده است، زیرا این عنصر درست بعد ازنپتونیم که ازنام سیاره ی نپتون گرفته شده است، کشف شد. پلوتونیم یک عنصر خاکی کمیاب، رادیو اکتیو و سمی از سری اکتینیدها است. این عنصر را گروه گلن سیبورگ در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، کشف کردند.

پلوتونیم به صورت مصنوعی و از بمباران اورانیوم با دوترون ها در رآکتورهای زایا تولید می شود. دوترون به هسته اتم دوتریم(هیدروژن سنگین) که ایزوتوپ هیدروژن است گفته می شود. به صورت طبیعی به مقادیر ناچیز در کانی های اورانیم مانند پیچبلند یافت میشودکه با فروپاشی به اورانیم تبدیل می شود.

ایزوتوپ ²³⁹Pu را می توان مورد شکافت

قراردادو به این خاطر از آن به عنوان سوخت رآکتورهای هسته ای استفاده می شود.

ازکابرد های شوم تر پلوتونیم، استفاده از آن دربمب های اتمی است که این کاربرد قبل از شروع بررسی وکار روی بمب هیدروژنی گسترش یافت.

بمب های اتمی براصلی به نام جرم بحرانی استوارند. اگر مقدار کافی از یک سوختشکافت پذیر، مثلاً پلوتونیم، فراهم شود یک واکنش زنجیره ای خودکفا آغاز می شود، زیرا شکافت هسته ای در اتم های پلوتونیم به صورت طبیعی و خودبه خود صورت می گیرد. در رآکتورهای هسته ای این واکنش کنترل می شودتا انرژی تولید شده به صورت بی خطری برای ایجاد الکتریسیته با توربین های بخار به کار رود. اما در بمب اتمی ، این واکنش کنترل نشده است و به انفجار هسته ای منجر می شود. هنگامی که اتم های پلوتونیم تکه تکه شوند و این تکه ها دوباره با عناصر دیگر ترکیب شوند، مقادیر فراوان انرژی به صورت حرارت، نور و تشعشع آزاد می کنند. این عنصر از لحاظ پرتو شناختی خطرناک محسوب می شود، زیرا مقدار فراوانی ذرات آلفا را که همان هسته های اتم های هلیم هستند، از خود گسیل می دهد. این ذرات قدرت نفوذی پایینی دارند اما به سرعت جذب استخوان ها وموجب یونیزاسیون شده و به پرتو زدگی و سرطان خون می انجامد.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

اورانیوم

نام این عنصر از سیاره ی اورانوس گرفته شده است. اورانیم و اورانوس تقریبا هم زمان کشف شدند.

اورانیم یک عنصر خاکی کمیاب ، و رادیواکتیو ازسری اکتینیدها

است. این عنصر واسطه سخت، اما چکش خوار وحالت پذیر است و جلای سفید – نقره ای دارد.

اصطلاح« فرا اورانیم»برای توصیف عناصری به کار می رودکه عدداتمی آنها از اورانیم بیشتر است. یعنی از نپتو نیم به بعد. اورانیم برای تولید مصنوعی عناصربالاتر از خود به کار می رود و به همین خاطر سنگین ترین عنصری است که درطبیعت یافت می شود.

این عنصررا مارتین کلاپروت، شیمی دان آلمانی ، کشف کرد. در حقیقت کلاپروت اکسید اورانیم را کشف کرده بود تا اینکه شیمی دان فرانسوی، اوژن پلیگو، به نمونه ی خالص آن دست یافت. اورانیم فراوان ترین عنصر رادیو اکتیو است که درکانی های مختلف ازجمله: پیچبلند، توربرنیت ، اوتنیت وکرنونیت یافت می شود.

اورانیوم – 238 تقریباًً دربرگیرنده ی تمام اورانیم طبیعی است، این ایزوتوپ با نیمه عمری بیش از 5/4 میلیارد سال پایدارترین ایزوتوپ اورانیم است. « سری اورانیم » مجموعه عناصری است که با فروپاشی رادیواکتیو اورانیوم به وجود می آیند وبه سرب ختم می شوند.

ایزوتوپ کم یاب اورانیم -۲۳۵(نیمه عمر۷۱۳ میلیون سال) یکی از سه عنصر شکافت

پذیر است، آن دو تای دیگرعبارتند از: پلوتونیم و توریم ؛ یعنی اینکه این ایزوتوپ یک

واکنش زنجیره ای نوترونی را شکل خواهد داد. ازآن همراه با پلوتونیم، که به صورت

مصنوعی از اورانیوم -۲۳۸ ساخته می شود، در بمب های اتمی و رآکتور های هسته ای

استفاده می شود.

اورانیم ضعیف شده که مقدارکاهش یافته اورانیم -۲۳۵ می باشد در سر گلوله های ضدزرهی به کار می رود. گرچه امروزه احتمال خطرناک بودن آن نگرانی هایی را به وجود آورده است. از هردو ایزوتوپ اورانیم در قدمت گذاری زمین شناختی استفاده می شود، این شیوه را قدمت گذاری « اورانیم، توریم – سرب» می نامند. با دانستن نیمه عمر اورانیم می توان قدمت یک کانی را با اندازه گیری نسبت اورانیمی که به توریم و سپس به سرب فرو پاشی کرده محاسبه کرد. ترکیب های اورانیم سمی هستند.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

آشنایی با ذرات زیر اتمی

همه چیزها ازاتم ساخته شده است. آنها آنقدر کوچک اندکه میلیون ها میلیون ازآنهادر نقطه انتهای جمله جا می گیرند. بیش از دوهزارسال قبل، یونانی ها درباره ساختمان ماده بحث و جدل می کردند. درآن زمان آنان معتقدبودند که اتم(واژه یونانی اتم هم به معنمای غیرقابل تقسیم است.) شکست ناپذیر است.

اما امروزه بازحمات دانشمندان بزرگی ازجمله : نیلز بوهر، ارنست رادرفورد،جان دالتون ، جمیز چادویک وجوزف تامسون می دانیم که اتم از ذرات کوچکتری به نام های الکترون وپروتون ونوترون ساخته شده است. همچنین می دانیم که هسته اتم فضای بسیار کمی از اتم را تشکیل می دهد وفضای آزاد اطراف را الکترون هایی تشکیل داده اندکه به دور هسته در حال چرخش هستند.

الکترون : الکترون یک ذره زیراتمی و حامل بار الکتریکی منفی است. الکترون ها به دور هسته می چرخند. تعداد آنان در بیرونی ترین لایه اتم ، رفتار اتم را تعیین می کند. جوزف جان تامسون فیزیکدان انگلیسی کسی بود که موفق به کشف الکترون شد.

پروتون : یک ذره زیر اتمی با بار مثبت است. پروتون ها در درون هسته و در مرکز اتم کنار نوترون ها قرار گرفته اند. تعداد پروتون های موجود در هسته را عدد اتمیمی نامند. با توجه به عدداتمی یک اتم می توان خواص شیمیایی آن را حدس زد.

نوترون : یکی از ذراتی است که هسته اتم را می سازند. نوترون از نظر جرم شباهت زیادی به پروتون دارد، اما فاقد بار الکتریکی است. اتم هایی را که تعداد نوترون های هسته های آنها متفاوت ولی تعداد پروتون هایشان یکسان است، ایزوتوپ یا هم مکان می نامند. این اتم ها، با وجودآنکه جرم هسته هایشان متفاوت است، اما ازخود خواص شیمیایی یکسانی به نمایش می گذارند. جمیز چادویک فیزیکدانی انگلیسی بودکه توانست نوترون را کشف کند.

ذرات زیر اتمی : ذرات زیر اتمی از اتم ها کوچکتر هستند و سه نوع ازآنها دراتم های اطراف ما وجوددارد: پروتون ، نوترون و الکترون که پیش از این به شرح آنها پرداخته شد. اتم ها می توانند ذرات زیر اتمی را بیرون دهندواین جریان ، رادیو اکتیویته نام دارد. ذرات زیر اتمی نیز مخالف وضد دارند که ضد ذره یا ضد ماده نامیده می شود. برای مثال ، جرم پوزیترون (که در ادامه به شرح آن پرداخته خواهدشد.) و الکترون مساوی، امابار الکتریکی آنها مخالف است. اگر یک الکترون ویک پوزیترون به هم برخورد کنند، یکدیگر را نابود می کنند و ذرات دیگری را بوجود می آورند.درشتاب دهنده ذره این برخوردهاوتصادم ها را می توان مشاهده کرد.

پوزیترون : پوزیترون یک ذره زیر اتمی بسیارکوچک است که با وجود اینکه جرمش باالکترون برابری می کند باری مخالف با الکترون دارد و به همین دلیل، پوزیترون نوعی ضد ماده (ذره ضد الکترون) به شمار می آید. پوزیترون ها هنگامی به وجود می آ یند که مواد رادیو اکتیو خاص تجزیه می شوند.

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

حق مسلم ایرانیان

+ نوشته شده در ساعت توسط مبین الدین واصف پور |

...::: انرژی هسته ای :::...

عکس و مقاله و آنچه مایلید پیرامون انرژی اتمی بدانید

حق مسلم ایرانیان

منابع

آرشیو موضوعی مطالب وبلاگ

منابع اطلاعات وبلاگ

کربن14- کلید راهنمای گذشته

اثر مفید پرتوها در رامسر

کاربرد های انرژی هسته ای

ادامه مباحث بمب اتم

بمب اتم؛ استفاده ناشایست از انرژی اتمی

لیزه میتنر مادر انرژی هسته ای

زباله ی هسته ای و مشکلات ناشی از آن

راه حل چیست؟

دفن زباله‌های هسته‌ای

دفع دائمی

چرخه ی سوخت هسته ای

سوخت و سوخت هسته ای

همجوشی هسته ای

شکافت هسته ای

کاربردهای رآکتورهای هسته ای

رادیواکتیویته

رآکتور هسته ای و انواع آن

فناوری غنی سازی اورانیوم و روش های انجام آن

از معدن تا نیروگاه

فیزیک هسته ای

انرژی هسته ای چیست؟

سیری بر تاریخ علم انرژی هسته ای

پلوتونیم

اورانیوم

آشنایی با ذرات زیر اتمی

حق مسلم ایرانیان

نوشته‌های پیشین

آرشیو موضوعی

پیوندها