مقاله درباره انرژی هسته‌ای

اختصاصی از فایلکو مقاله درباره انرژی هسته‌ای دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل :word (قابل ویرایش) تعداد صفحات :29  صفحه

پیشگفتار

وقتی که صحبت از مفهوم انرژی به میان می‌آید، نمونه‌های آشنای انرژی مثل انرژی گرمایی ، نور و یا انرژی مکانیکی و الکتریکی در شهودمان مرور می‌شود. اگر ما انرژی هسته‌ای و امکاناتی که این انرژی در اختیارش قرار می‌دهد، آشنا ‌شویم، شیفته آن خواهیم شد.

مفهوم انرژی هسته‌ای برای تمام مواردی که اجزایی ساده به وسیله نیرویی به هم ‏می‌پیوندند و یک سیستم ‏پیچیده به‌وجود می‌آورند، به کار می‌آید. مثلا زمین در مداری ‏به دور خورشید قرار گرفته و با جاذبه گرانشی ‏به آن متصل است و در این صورت برای ‏جدا شدن و گریز از خورشید باید مقداری انرژی جنبشی اضافی به ‏آن داده شود. ‏
در یک اتم هیدروژن ‏eV‏ ‏13 لازم است تا الکترون از قید هسته‌ای که با جاذبه الکتریکی ‏به آن اتصال ‏یافته خلاص شود. به عکس ، وقتی یک هسته ‏عریان‎11H ‎‏ الکترونی را گیر ‏می اندازد و به یک اتم هیدروژن ‏خنثای پایدار معمولی مبدل می‌شود. سیستم مقداری انرژی برابر با ‏eV‏ 13 ‏به وسیله ‏تابش از دست می‌دهد و این درست انرژی فوتون گسیل یافته‌ای است که در این ‏فرآیند یعنی ، فرآیند ‏گیراندازی الکترون ، مشاهده می‌شود. اما فقط انرژی‌های اتصال ‏هسته‌ای آن قدر بزرگ‌اند که تفاوت جرم ‏مربوط به آنها قابل اندازه‌گیری می‌شود.‏

تحقیق و بررسی در مورد دید کلی نیروگاه هسته

اختصاصی از فایلکو تحقیق و بررسی در مورد دید کلی نیروگاه هسته دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 5

دید کلی نیروگاه هسته‌ای مانند هر مرکز مولد برق با هدف تولید برق ایجاد می‌شود. تولید برق کار مشکلی به نظر نمی‌رسد. هر یک از شما احتمالا تکمه فلاش عکاسی یا استارت یک اتومبیل را زده است. در هر دوی اینها از انرژی الکتریکی ذخیره شده در یک باطری در موقع لزوم استفاده می‌شود. ولی یک ایستگاه مولد برق را نمی‌توان از تعداد زیادی باطری متصل به هم تشکیل داد.▪ دو دلیل بسیار مهم وجود دارد که چرا این کار نمی‌تواند صورت پذیرد:۱) اول اینکه باطریها مقدار انرژی الکتریکی محدودی دارند و نمی‌توانند بدون آنکه مرتب پر شوند مدت طولانی دوام داشته باشند، علاوه بر این برای پرکردن آنها نیاز به منبع انرژی الکتریکی دیگری است.۲) دوم اینکه باطریها نمی‌توانند انرژی الکتریکی به مقدار زیاد در زمان کوتاهی تهیه کنند.اگر باطری نمی‌تواند منظور یک یک مرکز تولید برق را برآورده سازد پس چه چیز می‌تواند؟ راههای تولید برق مردم سالهای متمادی است حرکت مکانیکی را برای تولید برق مورد نیاز خود بکار می‌برند.می‌دانید اساس کار یک دستگاه مولد برق (ژنراتور) ، اعم از مولد جریان مستقیم یا متفاوت ، حرکت نسبی یک‌ هادی در میدان مغناطیسی است. ولی مولد یک عیب دارد آن این است که مانند باطری نمی‌تواند انرژی الکتریکی ذخیره کند، به عبارت دیگر برقی که مولد تولید می‌کند باید در حین تولید مصرف شود. در همه مولد‌ها یک چیز مشترک است، همه آنها نیاز به منبع قدرت دارند تا استوانه حامل‌هادی‌ها را ، یا آهنربای مولد میدان مغناطیسی را بچرخاند یعنی حرکت مکانیکی سیم‌ها را در میدان مغناطیسی ثابت ( یا حرکت آهنربا را در مقابل سیم پیچ‌ها ثابت) تامین کند. منابع قدرت مورد استفاده انواع مختلف دارند.چهار نوع از آنها که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از توربین آبی ، توربین بخار ، توربین گازی و موتور‌های درون سوز. توربین آبی در نیروگاه‌های هیدرولیک برای چرخاندن مولد برق (ژنراتور) از توربین آبی استفاده می‌شود. این طریقه تولید برق از لحاظ اقتصاد با صرفه است ولی محدودیت جغرافیایی محل از لحاظ سد سازی دارد. توربین گازی استفاده از توربین گازی برای به کار انداختن مولد‌های برق روز افزون است. اساس کار توربین‌های گازی مانند کار موتور‌های جت است. سوخت می‌سوزد و گازهای حاصل از سوختن در توربین منبسط می‌شود.ساختن توربین‌های گازی کم خرج است ولی بهره برداری از آنها پرخرج می‌باشد، علاوه بر این ابعاد آنها محدود است. به همین جهت اغلب آنها را به عنوان واحد‌های اضافی برای تدارک الکتریسیته بیش از معمول ، بویژه هنگامی که مصارف اختصاصی مورد نیاز است ، بکار می‌روند. توربین بخار توربین بخار وسیله متداولتری برای تامین توان مکانیکی جهت چرخاندن القاء کن مولد برق از نیروگاه است. تفاوت یک نیروگاه بخار با نیروگاههای دیگر در چگونگی تولید بخار است. هر روشی که بکار می‌رود باید مقدار زیادی گرما برای تولید بخار لازم جهت بکار انداختن توربین‌های بخار تهیه شود. در نیروگاههای با سوخت فسیلی این گرما از سوختن زغال سنگ ، نفت ، یا گاز طبیعی حاصل می‌شود. در نیروگاه هسته‌ای گرما از شکافت اتمهای سوخت اورانیوم به دست می‌آید. نیروگاه با سوخت فسیلی نیروگاههای با سوخت فسیلی مدرن پیچیده و پراجزایند.تهیه سوخت و تزریق آن سوختن تولید بخار کارکردن توربین مولد چگالیدن بخار برگشت آب حاصل از چگالیدن بخار به دیگ مکانیسم مراحل نیروگاه با سوخت فسیلی در نیروگاه با سوخت فسیلی ، اول باید سوخت را آماده کرد.مثلا اگر سوخت زغال سنگ است باید به صورت گرد درآید، چنانچه نفت است باید گرم شود ، سپس سوخت آماده شده ، به داخل کوره تزریق یا پاشیده شود. در کوره سوخت با هوا مخلوط شده می‌سوزد و گرمای حاصل از سوختن آن برای تولید بخار بکار می‌رود و چرخه تولید بخار آغاز می‌شود، بخار در توربین منبسط شده و آن را می‌چرخاند و چون محور توربین به محور مولد برق اتصال دارد القاء کن مولد نیز به چرخش در می‌آید و برق تولید می‌شود، بخار پس از خروج از توربین باید متراکم شده دوباره به صورت آب در آید بطوریکه بتوان آن را بوسیله تلمبه به دیگ برگردانده دوباره از آن استفاده کرد. تبدیلات انرژی در مکانیسم کار نیروگاه با سوخت فسیلی در این شش مرحله که در نیروگاه با سوخت فسیلی جریان دارند، انرژی در مراحل پی‌درپی از یک صورت به صورت دیگر تبدیل می‌شود انرژی اولیه در سوخت ذخیره است، وقتی سوخت می‌سوزد مقداری از این انرژی به صورت گرما آزاد می‌شود. آب درون دیگ این انرژی گرمایی را جذب می‌کند و بخار می‌شود. بخار انرژی را به توربین انتقال می‌دهد، در توربین این انرژی به انرژی جنبشی چرخاننده توربین تبدیل می‌گردد که مستقیما به مولد برق انتقال یافته به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود و برق تولید می‌گردد. نیروگاه هسته‌ای در حال حاضر ، در همه نیروگاههای هسته‌ای از توربین بخار برای چرخاندن مولدهای برق استفاده می‌شود، ولی در این نوع نیروگاه ، یک راکتور هسته‌ای جای یک دیگ بخار نیروگاه با سوخت فسیلی را گرفته است.به جای تهیه دائمی‌سوخت فسیلی ، تزریق آن به کوره و سوختن آن به منظور‌ایجاد گرما ، سوخت هسته‌ای گرمای لازم را برای تولید بخار ایجاد می‌کند. و این سوخت فقط تقریبا در هر سال یک بار تعویض می‌شود. گرمای حاصل شده از سوخت هسته‌ای به سیالی به نام خنک کننده راکتور که در اطراف سوخت جریان دارد انتقال می‌یابد. اختلاف پتانسیل در علوم فیزیکی اختلاف پتانسیل اختلاف در پتانسیل بین دو نقطه در یک میدان برداری پایدار است. در مهندسی، این کمیت گاهاً به عنوان متغیرهای عرضی در برابر کمیت هایی مانند شار که متغیر عبوریاست، توصیف می شود. تولید نتیجه ی شار و اختلاف پتانسیل توان است که نرخ تغییرات کمیت پایدار انرژی است.در مایعات، اختلاف پتانسیل اختلاف در فشار است. در سیستم های دمایی اختلاف پتانسیل اختلاف در دما است. در مکانیک، اختلاف پتانسیل، اختلاف در پتانسیل گرانشی بین دو نقطه است. در مهندسی برق، اختلاف پتانسیل ولتاژ است، یعنی اختلاف بین نقاط ابتدایی و انتهایی یک پتانسیل الکترواستاتیک. تعاریف الکتریکی یک اختلاف پتانسیل بین دو نقطه منجر به ایجاد یک نیرو می شود که یک نیروی الکتروموتیو یا emf خوانده می شود. این نیرو مایل است تا الکترون ها یا دیگر بارهای حامل را از یک نقطه به نقطه دیگر انتقال دهد. اگر یک هادی الکتریکی در یک میدان مغناطیسی به صورت عمود بر میدان حرکت کند، بین دو سرش یک اختلاف پتانسیل ایجاد می شود.اختلاف پتانسیل بین دو نقطه یک مدار الکتریکی برابر اختلاف در پتانسیل های الکتریکی آن دو نقطه تعریف می شود. اختلاف پتانسیل به صورت مقدارکار انجام شده برای انتقال واحد بار الکتریکی از نقطه دوم به نقطه اول یا به طور برابر، مقدار کاری که واحد بار می تواند در انتقال از نقطه اول به نقطه دوم انجام دهد، است. در سیستم واحد های ««SI، اختلاف پتانسیل، پتانسیل الکتریکی و نیروی الکتروموتیو توسط ««ولت که نشان دهنده واژه معروف ولتاژ و نماد V است، اندازه گیری می شود. یک ولت که پس از الساندور ولتا نامگذاری شد، به صورت یک ژول از انرژی برای انجام کار روی یک کلمب از بار تعریف شده است.اختلاف پتانسیل بین دو نقطه a و b انتگرال خط میدان الکتریکی "E" است: Va- اگر یک مدار الکتریکی را به یک چرخه آب در یک شبکه لوله ها که در غیاب جاذبه زمین توسط پمپ ها به گردش در می آید، تشبیه کنیم، آنگاه اختلاف پتانسیل معادل فشار بین دو نقطه است. اگر اختلاف پتانسیلی بین دو نقطه وجود داشته باشد، آنگاه جریان آب از نقطه اول به نقطه دوم قادر به انجام کار خواهد بود، همانند راه اندازی یک توربین.ولتاژ دارای خاصیت جمع پذیری است، یعنی ولتاژ بین A و C برابر ولتاژ بین A و B به علاوه ولتاژ بین B و C است. دو نقطه در یک مدار الکتریکی که توسط یک هادی (ایده آل) بدون مقاومت به هم متصل

دانلود تحقیق کامل درباره انرژی هسته‌ای «نیاز آینده بشر» 18 ص

اختصاصی از فایلکو دانلود تحقیق کامل درباره انرژی هسته‌ای «نیاز آینده بشر» 18 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 18

چرا جهان فردا به انرژی هسته‌ای نیاز دارد؟

روند بشریت 

بشریت برای چندین هزار سال با کمترین اثرگذاری بر روی کره زمین زندگی کرد.

حتی پنج قرن پیش در زمان وقوع رنسانس در اروپا، خاندان مینگ در چین و اولین حکمران مغول در هند، جهان هنوز جمعیت کمی داشت.

از آن زمان، جمعیت جهان که بر اثر انقلاب‌های پیش آمده در زمینة کشاورزی، صنعت و دارو، رشد شتابزده‌ای پیدا کرده و در حدود 15 برابر شده است. 

از شش میلیارد جمعیت امروز جهان، چندین میلیون آن در سطوح بسیار بالائی ازاستانداردها زندگی کرده و از زندگی خود لذت می‌برند.

اما یک سوم از انسان‌ها به برق دسترسی ندارند و یک‌سوم دیگر نیز دسترسی محدودی به آن دارند.

جمعیت‌های زیادی نیز در فقر ملالت‌باری زندگی می‌کنند. بیش از یک میلیارد نفر آب پاکیزه در اختیار ندارند و دو میلیارد و 400 میلیون نفر از سیستم مناسب تخلیه فاضلاب محرومند.

همه روزه 40 هزار نفر – یعنی هر دقیقه 25 نفر – بر اثر بیماریها می‌میرند که به سادگی با پیشرفت اولیه اقتصادی می‌توان از آن پیشگیری کرد. 

طی 50 سال آینده زمانی که جمعیت جهان به 9 میلیارد نفر برسد، نیازهای برآورده نشده امروزه بشری به شدت چند برابر خواهد شد.

برای کاهش مصیبتهای بشر نه تنها توسعه اقتصادی ضروری است بلکه ایجاد شرایط لازم نیز برای تثبیت جمعیت جهان لازم است.

امروزه تلاش روبه‌رشد برای رفع این نیازها در اکثر کشورهای در حال توسعه جهان، تقاضای بسیار زیادی برای استفاده از انرژی ایجاد کرده است.

تا سال 2050 مصرف جهانی انرژی دو برابر خواهد شد.

بیوسفر(موجودات کره زمین) در خطر

در روی کره زمین تاثیر گرم شدن «گازهای گلخانه‌ای» یک پدیدة غیرقابل بحث است که بدون آن جهان از یخ پوشیده خواهد شد.

برای مدت هزاران سال، عدم تغییر تراکم گازهای گلخانه‌ای محیط زیست معقولی را ایجاد کرد که تمدن توانست در آن رشد یابد.

در قرن بیست و یکم، فعالیت انسان موجب می‌گردد این گازهای گرماگیر دو برابر شوند.

این تغییر در عصر زمین‌شناسی ناگهانی و کم‌سابقه است. 

امروزه بیشتر انرژی که برای تولید برق، کار کارخانه‌ها، راه‌اندازی وسایل نقلیه و گرم کردن منازل مصرف می‌شود، از سوزاندن سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود.

منابع فسیلی، از جمله زغال، نفت و گاز طبیعی، آنچنان به سرعت مصرف می‌شوند که طی قرن آینده تا اندازه گسترده‌ای از بین می‌روند.

ضایعات تمام سوخت‌های فسیلی به طور مستقیم در هوا پراکنده می‌شود. بخش اعظم این ضایعات به شکل گازهای گلخانه‌های مانند دی‌اکسید کربن است.

در هر سال ضایعات ناشی از سوخت‌های فسیلی 25 میلیارد تن دی‌اکسید کربن به جو زمین اضافه می‌کند. این مقدار برابر است با 70 میلیون تن در هر روز و یا 800 تن در هر ثانیه. 

کارشناسان جهان به منظور تجزیه و تحلیل تأثیرات ناشی از تشکیل سریع گازهای گرماگیر، از طریق هیأت‌های بین دول سازمان ملل در امر تغییر آب و هوا با یکدیگر همکاری می‌کنند.

مطالعه تغییرات آب و هوا، پیچیده و تابع تئوریهای رقابتی است. اما دانشمندان در این زمینه توافق دارند که افزایش گازهای گلخانه‌ای باعث جذب بیشتر گرمای خورشیدی توسط کره زمین می‌شود.

بعقیده بیشتر دانشمندان علم هواشناسی، گازهای گلخانه‌ای تولید شده بوسیله انسان موجب شده است که گرمترین 10 سال طول تاریخ در 15 سال اخیر رخ دهد. 

کارشناسان علم هواشناسی به اتفاق آرا هشدار می دهند که تشکیل گازهای گلخانه‌ای ممکن است در قرن آینده فاجعه‌آمیز باشند.

افزایش سطح آب دریاها، دمای شدید هوا، بروز طوفان‌های سهمگین، خشکسالی ویرانگر و شیوع بیماری، تولید مواد غذایی، قابلیت اسکان  بشر را در بسیاری از مناطق از بین می‌برد.

این کارشناسان هشدار می‌دهند که تغییر شدید آب و هوا احتمالا ‌می‌تواند موجب بی‌ثباتی سرتاسر کره زمین شود. 

همه‌کشورها در تغییرآب و هوا سهیم هستند. چه از نظر علت تغییرآب و هوا وچه از نظر تأثیر آن.

در کشورهای آمریکای شمالی هر شخص در هر روز 54 کیلوگرم یا 120 پوند دی‌اکسید کربن در جو زمین پخش می‌کند.

در اروپا و ژاپن سرانه انتشار این گاز در هر روز بیش از 23 کیلوگرم یا 50 پوند است.

در کشور چین با 3/1 میلیارد نفر جمعیت که بشدت در حال توسعه است، سطح نشر این گازها6 کیلوگرم یا 13 پوند بر هر نفر در روز است. 

اگر تاریخ را یک رودخانه تصور کنیم، بشریت به بخش‌های خروشان و تندآب آن رسیده است.

در 50 سال آینده جمعیت جهان، بیشتر از مجموع انرژیی که در کل تاریخ تاکنون مصرف شده است را مصرف خواهد کرد.

بشریت با آینده‌ای از تغییرات شدید چه از نظر روش تولید انرژی و چه از نظر سلامت سیارة ما روبه‌رو می‌شود. 

افزایش جمعیت جهان از زمانی که شما این اتواسی(AutoEssay) را ملاحظه کرده‌اید:

این رقم  به اندازة کمی سریع‌تر از دو نفر در هر ثانیه افزایش می‌یابد.

میزان دی‌اکسید کربن تولید شده در اثر سوختن سوخت فسیلی(بر حسب تن) از زمانی که این اتواسی را ملاحظه کرده‌اید:

این رقم به مقدار حدود 50 هزار تن در هر دقیقه افزایش می‌یابد. 

بشریت‌نمی‌تواند به عقب‌برگردد. جمعیت درحال رشد جهان به مقادیر متنابهی از‌انرژی نیاز دارد تا:

آب آشامیدنی تهیه کند.

انرژی کارخانه‌ها، منازل و حمل و نقل را تأمین نماید و

از زیرساخت‌های لازم برای تأمین تغذیه، آموزش و بهداشت حمایت کند.

 برآورده کردن این نیازها مستلزم تأمین انرژی از تمام منابع آن است. اما «ترکیب» انرژی جهان باید به دور از استفاده عنان گسیخته از سوخت‌های فسیلی، به سرعت توسعه یابد.

کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی، محیط زیست و منابع غیرقابل جایگزین را برای نسل‌های آینده حفظ می‌کند.

پیشگیری از تغییر فاجعه‌آمیز آب و هوا 

تثبیت تراکم گازهای گلخانه‌ای جوی مستلزم آن است که انتشار جهانی این گازها تا 50 درصد کاهش یابد.

این چالش با توجه به نیاز کشورهای فقیرتر به افزایش معیارهای زندگی عظیم‌تر خواهد شد.

حتی اگر کشورهای در حال توسعه از بحث ذخیره‌سازی انرژی و فناوری‌های انرژی پاکیزه استقبال کنند، جمعیت زیاد این کشورها به زودی بیش از جهان صنعتی حاضر، گازهای گلخانه‌ای در فضا منتشر می‌کنند.

در حال حاضر کشورهای صنعتی باید برای «مواجه شده» با چنین انتشارات (جوی) فزاینده، و در عین حال کاستن از مجموع این انتشارات در سطح جهان، میزان آن را (در کشور خود) تا 75 درصد کاهش دهند.

دانلود تحقیق کامل درمورد انرژی هسته ای

اختصاصی از فایلکو دانلود تحقیق کامل درمورد انرژی هسته ای دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

انرژی هسته‌ای از معدن تا نیروگاه

استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق روشی پیچیده اما کارامد برای تامین انرژی مورد نیاز بشر است. به طور کلی برای بهره‌برداری از انرژی هسته‌ای در نیروگاه‌های هسته‌ای، از عنصر اورانیوم غنی شده به عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود که ماحصل عملکرد نیروگاه، انرژی الکتریسته است. عنصر اورانیوم که از معادن استخراج می‌شود به صورت طبیعی در راکتورهای نیروگاه‌ها قابل استفاده نیست و به همین منظور باید آن را به روشهای مختلف به شرایط ایده عال برای قرار گرفتن درون راکتور آماده کرد. اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ‪ U‬و عدد اتمی آن ‪ ۹۲‬است. این عنصر دارای دمای ذوب هزار و ‪ ۴۵۰‬درجه سانتیگراد بوده و به رنگ سفید مایل به نقره‌ای، سنگین، فلزی و رادیواکتیو است و به رغم تصور عام، فراوانی آن در طبیعت حتی از عناصری از قبیل جیوه، طلا و نقره نیز بیشتر است.

عنصر اورانیوم در طبیعت دارای ایزوتوپهای مختلف از جمله دو ایزوتوپ مهم و پایدار اورانیوم ‪ ۲۳۵‬و اورانیوم ‪ ۲۳۸‬است. برای درک مفهوم ایزوتوپهای مختلف از هر عنصر باید بدانیم که اتم تمامی عناصر از سه ذره اصلی پروتون، الکترون و نوترون ساخته می‌شوند که در تمامی ایزوتوپهای مختلف یک عنصر، تعداد پروتونهای هسته اتمها با هم برابر است و تفاوتی که سبب بوجود آمدن ایزوتوپهای مختلف از یک عنصر می‌شود، اختلاف تعداد نوترونهای موجود در هسته اتم است. به طور مثال تمامی ایزوتوپهای عنصر اورانیوم در هسته خود دارای ‪۹۲‬ پروتون هستند اما ایزوتوپ اورانیوم ‪ ۲۳۸‬در هسته خود دارای ‪ ۱۴۶‬نوترون (‪ (۹۲+۱۴۶=۲۳۸‬و ایزوتوپ اورانیوم ‪ ۲۳۵‬دارای ‪ ۱۴۳‬نوترون(‪ (۹۲+۱۴۳=۲۳۵‬در هسته خود است.

اورانیوم ‪ ۲۳۵‬مهمترین ماده مورد نیاز راکتورهای هسته‌ای(برای شکافته شدن و تولید انرژی) است اما مشکل کار اینجاست که اورانیوم استخراج شده از معدن ترکیبی از ایزوتوپهای ‪ ۲۳۸‬و ‪ ۲۳۵‬بوده که در این میان سهم ایزوتوپ ‪ ۲۳۵‬بسیار اندک(حدود ‪ ۰/۷‬درصد) است و به همین علت باید برای تهیه سوخت راکتورهای هسته‌ای به روشهای مختلف درصد اوانیوم ‪ ۲۳۵‬را در مقایسه با اورانیوم ‪ ۲۳۸‬بالا برده و بسته به نوع راکتور هسته‌ای به ‪ ۲‬تا ‪ ۵‬درصد رساند و به اصطلاح اورانیوم را غنی‌سازی کرد.

درون راکتورهای هسته‌ای، هسته اورانیوم ‪ ۲۳۵‬به صورت کنترل شده شکسته شده که در این فرایند مقداری جرم به انرژی تبدیل می‌شود. همین انرژی سبب ایجاد حرارت(اغلب از این حرارت برای تبخیر آب استفاده می‌شود) و در نتیجه چرخیدن توربینها و در نهایت چرخیدن ژنراتورهای نیروگاه و تولید برق می‌شود.

در نیروگاه‌های غیر هسته‌ای، از سوزاندن سوختهای فسیلی از قبیل نفت و یا زغال سنگ برای گرم کردن آب و تولید بخار استفاده می‌شود که یک مقایسه ساده میان نیروگاه‌های هسته‌ای و غیر هسته‌ای، صرفه اقتصادی قابل توجه نیروگاه‌های هسته‌ای را اثبات می‌کند.

به طور مثال، برای تولید ‪ ۷۰۰۰‬مگاوات برق حدود ‪ ۱۹۰‬میلیون بشکه نفت خام مصرف می‌شود که استفاده از سوخت هسته‌ای برای تولید همین میزان انرژی سالیانه میلونها دلار صرفه جویی به دنبال دارد و به علاوه میزان آلایندگی زیست محیطی آن نیز بسیار کمتر است.

کافی است بدانیم که مصرف این ‪ ۱۹۰‬میلیون بشکه نفت خام برای تولید ‪ ۷۰۰۰‬مگاوات برق، ‪ ۱۵۷‬هزار تن گاز گلخانه‌ای دی اکسید کربن، ‪ ۱۵۰‬تن ذرات معلق در هوا، ‪ ۱۳۰‬تن گوگرد و ‪ ۵‬تن اکسید نیتروژن در محیط زیست پراکنده می‌کند که نیروگاههای هسته‌ای این آلودگی‌ها را ندارند. پس از آشنایی با مفاهیم کلی انرژی هسته‌ای و مزایای آن، ابتدا با مراحل مختلف چرخه سوخت هسته‌ای آشنا می‌شویم و سپس نحوه استفاده از سوخت هسته‌ای درون راکتور را مرور می‌کنیم.

چرخه سوخت هسته‌ای عبارت است از: ‪ -۱‬فراوری سنگ معدن اورانیوم ‪-۲‬ تبدیل و غنی‌سازی اورانیوم ‪ -۳‬تولید سوخت هسته‌ای ‪ -۴‬بازفرآوری سوخت مصرف شده.

در حال حاضر چند کشور صنعتی جهان هر کدام در یک، چند و یا همه چهار مرحله یاد شده از چرخه سوخت هسته‌ای فعالیت می‌کنند.

هم اکنون به لحاظ صنعتی، کشورهای فرانسه، ژاپن، روسیه، آمریکا و انگلیس دارای تمامی مراحل چرخه سوخت هسته‌ای در مقیاس صنعتی هستند و در مقیاس غیرصنعتی، کشورهای دیگری مثل هند نیز به لیست فوق اضافه می‌شوند.

کشورهای کانادا و فرانسه در مجموع دارای بزرگترین کارخانه‌های تبدیل اورانیوم(مرحله پیش از غنی‌سازی ) هستند که محصولات آنها شامل ‪UO3,UO2,UF6‬ غنی نشده می‌باشد و پس از آنها به ترتیب کشورهای آمریکا، روسیه و انگلستان قرار دارند. در زمینه غنی‌سازی نیز، دو کشور آمریکا و روسیه دارای بزرگترین شبکه غنی‌سازی جهان هستند.

آمریکا هم اکنون بزرگترین تولیدکننده سوخت هسته‌ای(مرحله بعد از غنی سازی) در جهان است و پس از آمریکا، کانادا تولیدکننده اصلی سوخت هسته‌ای در جهان محسوب می‌شود. پس از آمریکا و کانادا، کشورهای انگلیس، روسیه، ژاپن، فرانسه، آلمان، هند، کره جنوبی و سوئد از تولیدکنندگان اصلی سوخت هسته‌ای جهان هستند. آمریکا بیشترین سهم بازفراوری سوخت مصرف شده هسته‌ای در جهان را داراست و پس از آن فرانسه، انگلیس، روسیه، هند و ژاپن قرار دارند. درحال حاضر بین کشورهای جهان سوم، هندوستان پیشرفته‌ترین کشور در زمینه دانش فنی چرخه سوخت هسته‌ای است.

چرخه سوخت هسته‌ ای

‪-۱‬استخراج اوانیوم از معدن و تهیه کیک زرد(مرحله فراوری سنگ معدن اورانیوم) عنصر اورانیوم در طبیعت به صورت ترکیبات شیمیایی مختلف از جمله اکسید اورانیوم، سیلیکات اورانیوم و یا فسفات اورانیوم و به صورت مخلوط با ترکیباتی از عناصر دیگر یافت می‌شود.در میان کشورهای مختلف جهان، استرالیا دارای بزرگترین معادن اورانیوم است و کشورهای قزاقستان، کانادا، آفریقای جنوبی، نامیبیا، برزیل و روسیه نیز از معادن بزرگی برخوردارند.

مواد معدنی حاوی اورانیوم با استفاده از روشهای معدن‌کاوی زیرزمینی و یا روزمینی استخراج شده و سپس طی فرایندهای مکانیکی و شیمیایی موسوم به “آسیاب کردن” و “کوبیدن” از دیگر عناصر جدا می‌شوند.

تحقیقی در مورد انرژی هسته‌ای

اختصاصی از فایلکو تحقیقی در مورد انرژی هسته‌ای دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت وُرد

34 صفحه

مقدمة تاریخی
داستان کشف و گسترش انرژی هسته‌ای، که در مفهوم این پژوهش انرژی‌ای است که در اثر شکافت اوارنیم و احتمالاً عناصر سنگین دیگر آزاد می‌شود، به سال 1311/1932، که چادویک در آزمایشگاه کاوندیش، واقع در کمبریج، نوترون را شناسایی کرد، بر می‌گردد.
این کشف از چند نظر دارای اهمیت بود. اولاً، تشریح ساختار اتم به شکل قابل قبول‌تری امکان پذیر شد و نشان داده شد که هر عنصر بخصوص ممکن است چندین ایزوتوپ مختلف، یعنی گونه‌های مختلفی که تعداد نوترون‌های آنها فرق می‌کند، داشته باشد. ثانیاً، نوترون ذرة جدیدی بود که برای بمباران هستة اتم و ایجاد واکنشهای مصنوعی در اختیار دانشمندان فیزیک اتمی قرار می‌گرفت. در سالهای قبل از آن، دانشمندان برای این منظور از ذرات پروتون و آلفا (هستة عنصر هلیم) استفاده می‌کردند، اما بلافاصله بعد از کشف نوترون این دانشمندان، بخصوص دانشمند ایتالیایی فرمی که در رم کار می‌کرد، دریافتند که این ذره به علت بی‌بار بودن (برخلاف پروتون و ذرة آلفا) آسان‌تر به درون سد پتاسیل هستة اتم نفوذ کرده با آن برهم کنش می‌کند.
چند سال بعد، فرمی و همکارانش در رم عناصر طبیعی زیادی را با نوترون بمباران کردند و فرآورده‌های واکنشهای حاصل را مورد مطالعه قرار دادند. در بسیاری موارد فرمی دریافت که ایزوتوپ‌های پرتوازی عنصر اصلی تولید می‌شدند، و وقتی این ایزوتوپ‌ها  وا می‌پاشیدند عناصر دیگری، کمی سنگین‌تر از عناصر اصلی است، تولید می‌شدند. با این روش اورانیم، سنگین‌ترین عنصر طبیعی، در اثر بمباران با نوترون به عناصر سنگین‌تر فرا اوارنیم، که به صورت طبیعی روی زمین یافت نمی‌شدند، تبدیل شد. در این برهه، فرمی دو کشف بزرگ دیگر هم صورت داد، یکی اینکه نوترون‌های کم انرژی بطور کلی برای تولید واکنشهای هسته‌ای مؤثرند از نوترون‌های پر انرژی هستند، و دیگر
اینکه مؤثرترین راه کند کردن نوترون‌های پر انرژی پراکندگیهای متوالی آنها از عناصر سبک مثل هیدروژن در ترکیباتی مثل آب و پارافین است. نقش مهم این دو کشف در گسترش انرژی هسته‌ای در سالهای بعد به ثبوت رسید.
آزمایشهای فرمی روی اورانیم توسط دو شیمیدان آلمانی به نامهای هان و استراسمن تکرار شد. این دو نفر در سال 1317/1938 کشف کردند که یکی از فراورده‌های برهم کنش نوترون با اورانیم، باریم است که عنصری است در میانة جدول تناوبی. ظاهراً واکنشی رخ داده بود که در آن هستة سنگین اورانیوم، در اثر بمباران با نوترون، به دو هستة با جرم متوسط تقسیم شده بود. دو فیزیکدان، به نامهای مایتنر و فریش، با شنیدن خبر این کشف و بر مبنی مدل قطره ـ مایعی هستة اتم توضیحی برای این فرایند پیدا و محاسبه کردند که انرژی بسیار زیادی (خیلی بیش از آنچه که در فرایندهای شناخته شدة پیش از آن دیده شده بود) از این فرایند که نام شکافت بر آن گذاشته شد آزاد می‌شود.
جلوه‌های مهم دیگری از شکافت در ماههای بعد کشف شد. ژولیو و همکاران او در فرانسه نشان دادند که در فرایند شکافت چند نوترون هم گسیل می‌شود، و بعداً معلوم شد که این نوترون‌ها انرژی خیلی بالایی دارند. به این ترتیب این امکان وجود داشت که فرایند شکافت، که با یک نوترون آغاز می‌شد و دو یا سه نوترون تولید می‌کرد، در صورت بروز شکافت دیگری توسط این نوترون‌های جدید، ادامه پیدا کند. زنجیره ـ واکنش خود ـ نگهداری که به این ترتیب ایجاد می‌شد قادر بود مقدار فوق‌العاده زیادی انرژی ایجاد کند.
دو نوع واکنش زنجیره‌یا شکافت متمایز در پیش رو بود: یکی آنکه فرایند شکافت با آهنگ پایا و کنترل شده‌ای انجام می‌شد و به صورت پایا و پیوسته‌ای انرژی آزاد می‌کرد؛ و دیگر اینکه آهنگ شکافت به حدی سریع و کنترل نشده می‌بود که، واقعاً، یک انفجار هسته‌ای با توان تخریب خیلی زیاد تولید می‌کرد. با این همه، پیش از اینکه این ایده‌ها می‌توانستند به واقعیت حتی نزدیک بشوند، مجهولات و مشکلات زیادی باید حل می‌شد. در میان این مجهولات، سطح مقطع شکافت اوارنیم 235 (میزان احتمال انجام این نوع واکنش) بود، و تا این کمیت مشخص نمی‌شد هیچ راهی وجود نداشت که بگوییم آیا واکنش زنجیره‌ای ممکن هست یا خیر، و اگر امکان داشت جرم بحرانی اورانیم لازم چه مقدار بود. همچنین معلوم شده بود که برای دستیابی به یک واکنش زنجیره‌ای در انواع مشخصی از سیستم‌هایی که برای تولید پایا و پیوستة انرژی طراحی می‌شدند لازم بود انرژی نوترون‌هایی که توسط شکافت تولید می‌شدند به مشخص نمی‌شد هیچ راهی وجود نداشت که بگوییم آیا واکنش زنجیره‌ای ممکن هست یا خیر، و اگر امکان داشت جرم بحرانی اورانیم لازم چه مقدار بود. همچنین معلوم شده بود که برای دستیابی به یک واکنش زنجیره‌ای در انواع مشخصی از سیستم‌هایی که برای تولید پایا و پیوستة انرژی طراحی می‌شدند لازم بود انرژی نوترون‌هایی که توسط شکافت تولید می‌شدند به انرژی‌های خیلی پایین‌تری کاهش می‌یافتند تا، همان طور که فرمی نشان داده بود، شکافتهای بیشتر را آسان‌تر باعث می‌شدند. ماده‌ای که برای حصول این فرایند کند شدگی لازم بود کند کننده نام گرفت، و یکی از کند کننده‌های اولیه‌ای که در آزمایشها مورد استفاده قرار گرفت آب سنگین بود، که در زمان مورد بحث در اروپا فقط در یک جا پیدا می‌شد – شرکت هیدرو الکتریک (برق ـ آب= برقاب) نروژ، و تمام موجودی آن را در 1319/1940 فرانسه خریداری کرد.
کشف شکافت در 1317/ 1938 و پیشرفتهای بیشتر در سال 1318/1939، که درست پیش از شروع جنگ جهانی دوم رخ داد، نمی‌توانست در زمانی حساس‌تر از آن در تاریخ جهان اتفاق بیفتد. اگر هیتلر کاملاً به اهیمت این کشف پی برده و دانشمندانش را به توسعة آن تشویق کرده بود، به احتمال زیاد آلمان اولین کشوری می‌بود که سلاح هسته‌ای تولید می‌کرد و تاریخ جهان در سی یا چهل سال گذشته خیلی تفاوت می‌کرد. خوشبختانه، از دید انگلیسی‌ها، هیتلر قدر کشفیات دانشمندان اتمی خود را، که بسیاری از آنها یهودی و در حال مهاجرت به بریتانیا و آمریکا بودند، ندانست و تحقیقات شکافت در آلمان با امکانات و اولویت محدودی دنبال شد. تحقیقات شکافت در فرانسه هم در خرداد ـ تیر / ژوئن 1319/1940 ناگهان قطع شد و دو دانشمند پیشتاز فرانسوی، هالبان و کوارسکی، به همراه ذخیرة حیاتی آب سنگین فرانسه به بریتانیا آمدند.
به این ترتیب در تابستان 1319/1940 بریتانیا، که تا آن زمان دست تنها درگیر مقابله با آلمان بود، به کانون تحقیقات شکافت تبدیل گردید. در آن سال، اجتماع بزرگی از دانشمندان برجستة دنیا در بریتانیا وجود داشت، که تعداد زیادی از آنها پناهندگان اروپایی بودند. شرایط، فوق‌العاده حساس و اضطراری بود، چون مشخص شده بود که اولین کشور سازندة بمب اتمی به احتمال قوی برندة جنگ خواهد بود، و هیچکس دقیقاً نمی‌دانست آلمانها چه می‌کنند. در آن سال، دانمشندان حاضر در بریتانیا پیشرفت قابل ملاحظه‌ای کردند و بطور نظری نشان دادند که با استفاده از اورانیم 235 می‌توان یک بمب اتمی با توان انفجار ویران‌گری ساخت، که این خود حملات هوایی، این اقدامات غیر عملی به نظر می‌رسیدند. لذا تصمیم بر آن شد که تقریباً تمام کار تحقیقات، گسترش و تولید به ایالات متحدة آمریکا، که کار بر روی شکافت در حال پیشرفت بود، هر چند نه در سطح پیشرفته و درجة اضطرار بریتانیا، منتقل شود. زیرا آمریکا دارای منابع صنعتی لازم بود و، حتی پس از شروع جنگ با ژاپن،