انرژی هسته ای به زبان ساده – 246 روز پیش

[محمد]

به نظر عجیب می رسد که یک نیروگاه هسته ای نزدیک نیروگاه بزرگ زغال سوز از توربینهای بخاری برای حرکت الترناتورها وتولیدالکتریسیته استفاده کند.در صورتی که تنها تفاوت در نوع منبع تولید حرارت انهاست.در مرکز هر نیروگاه هستهای یک راکتور قرار دارد.راکتور ظرف بزرگی است که در ان گرما به مقدار بسیار زیاد در اثر واکنشهایی به نام شکافت هسته تولید می شود.گرمای حاصل از شکافت هسته برای تولید بخار و حرکت تور بینها به کار می رود.

برای درک پدیده شکافت هسته لازم است که اطلاعاتی درباره خود اتم داشته باشیم.

اجسام از اتمهایی ساخته شده است . اتمها آن اندازه کوچکند که نمی توان آنها را دید. در یک قطره آب میلیونها اتم وجود دارد. مدتها دانشمندان بر این باور بودند که اتم کوچکترین جزئی است که وجود دارد واژه اتم یک کلمه یونانی است به معنی تجزیه ناپذیر که نمی توان آن را تقسیم کرد. بهرحال در سال 1905 آلبرت انیشتین نظریه مشهوری را اعلام کرد او گفت: که اگر اتمی را بتوانیم به روشی تغییر دهیم و یا بشکافیم مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد خواهد شد. اولین دانشمندی که توانست اتم را بشکافد و موفق به این کار شد ارنست رادرفورد بود. این آزمایش مشهور در آزمایشگاه کاوندیش در کمبریج در سال 1919 انجام شد. از این پس رادرفورد و دیگر دانشمندان به تحقیق پرداختند تا ثابت کنند که اتمها خود از ذره های کوچکتر و یا از ذرات بنیادی ساخته شده اند. ما اکنون می دانیم که قسمت عمده هر اتم را فضای خالی تشکیل می دهد در مرکز هر اتم هسته قرار دارد. در اطراف هسته یک یا چند الکترون کوچک و مشابه همواره در مدارهایی دوران می کنند. هسته ها از پروتونها و نوترونها ساخته شده اند. هیدروژن گاز بسیار سبک وزنی است و اتمها ی آن ساده ترین اتمها ست. هر اتم هیدروژن از یک پروتون که هسته اتم است و یک الکترون تشکیل شده است. در مقابل اورانیم فلز بسیار سنگینی است. هر اتم اورانیم دارای 92 پروتون و بیش از یکصد نوترون در هسته است و 92 الکترون در مدارهای آن حرکت می کنند. اورانیم تنها ماده طبیعی است که پدیده شکافت در آن به آسانی صورت می گیرد. هنگامی که یک نوترون به هسته یک اتم آن برخورد کند این هسته به دو جزء تقریبا" مساوی تقسیم می شود، این اجزاء با سرعت زیادی تقسیم می شوند و همزمان دو یا سه نوترون آزاد می شود و باعث شکسته شدن اتمهای دیگر اورانیم می شوند. هنگامی که این نوترونها با هسته اتمها برخورد کنند شکافتهایی جدید صورت می گیرد و مقدار بسیار زیادی گرماتولید می شود. این عمل را واکنش زنجیری می نامیم که در نتیجه انرژی آزاد می شود . همانطوری که در پدیده شکافت گرما تولید می شود، رادیو اکتیو نیز ظاهر می گردد پرتوهای مواد رادیو اکتیو خطرناک و قابلیت نفوذ زیادی دارند ورقه کلفت فولاد و دیواره های بتونی که در مرکز رآکتور به یکدیگر متصل شده اند قرار می دهند همانطور که باید بتوانیم میزان حرارتی را در اجاق گاز کم و زیاد کنیم لازم است که بتوانیم شکاف هسته را نیز کنترل کنیم این عمل نظارت و کنترل بوسیله میله هایی از جنس بر یا کادمیمم که درون راکتور قرار می گیرند انجام می شود. این میله ها نوترونها را جذب می کنند و سرعت واکنش زنجیری را کاهش می دهند اگر دمای رآکتور بالا رود و گرمای بیش از حد تولید شود میله ها کاملا" به طرف برده می شوند و واکنشهای رآکتور کاملا" متوقف می گردد باید بتوان گرمای حاصل از درون رآکتور را خارج کنیم و این خیلی مهم است برای انجام این کار مایع یا گازی را به درون رآکتور می فرستیم گرمای حاصله می تواند آب را در مبدلهای حرارتی بجوش آورد عمل آن نظیر آبگرمکن کوچک خانه شما است که آب گرم حمام شما را تامین می کند. در نیروگاهها مبدلهای حرارتی آب را به جوش می آورند و بخار حاصل از آن برای حرکت توربین استفاده می شود. توربین ها، آلترناتورها را به حرکت در می آورند و الکتریسیته تولید می شود نظیر همه نیروگاهها که مواد زائدی از سوختهای آنها حاصل می شود رآکتورها نیز مواد زائدی تولید می کنند و نظر به اینکه خاصیت رادیو اکتیویته این مواد برای سالهای سال باقی می ماند باید با نهایت مراقبت آنها را جابجا کرد.

دانشندان اکنون روی این برنامه کار می کنند که مواد زائد را بصور ت قالبهای شیشه ای درآورند و جمع آوری و نگهداری کنند. دانشمندان امیدوارند که در آینده واکنش همجوشی را جانشین واکنش شکافی نمایند. در واکنش هم جوشی اتمهای سبک مانند هیدروژن با یکدیگر ترکیب می شوند و مقدار بسیار زیادی انرژی تولید می کنند، در این نوع واکنش پس مانده بوجود نمی آید. شاید روزی دانشمندان این مسئله را حل کنند. هنگامی که آنها توفیق این کار را بیابند مردم جهان به یک منبع انرژی بی پایان دست خواهند یافت. اورانیم کمیاب است و استخراج آن گران تمام می شود ولیکن هیچگاه کمبود هیدروژن نخواهیم داشت و تا زمانی که آب که ترکیبی از اکسیژن و هیدروژن است موجود باشد مشکلی از نظر هیدروژن نداریم.