تبلیغات
علوم مدرسه ی راهنمایی امام علی (ع) کرمان - انرژی هسته ای به زبان ساده

انرژی هسته ای به زبان ساده

 

اگر در گذشته بحران غذا و یا بحران آب آشامیدنی حیات بشر رابه خطر می‌انداخت، امروزه كارشناسان بر این اعتقادند كه بحران‌آینده كه حیات بشریت را تهدید می‌كند، بحران انرژی است.

حیات بشر امروزی به طور مستقیم و غیرمستقیم به‌منابع مختلف انرژی مانند نفت و گاز و زغال سنگ و ... وابسته است و تصور زندگی بدون دسترسی به این منابع، دشوار و حتی غیرممكن است.

از طرفی گذشت سریع زمان، این زنگ خطر را بلندتر و واضح تر به گوش می‌رساند كه منابع انرژی تجدیدناپذیر در حال پایان است، بنابر این ضرورت كشف واستفاده از منابع انرژی نو بیش از پیش اهمیت می‌یابد.

انرژی هسته‌ای از جمله مطمئن‌ترین و پاك‌ترین انرژی‌هایی است كه می‌تواند كمبود و حتی خلاء انرژی‌های فسیلی را جبران كند.

جمهوری اسلامی ایران نیز با درك ضرورت استفاده از این انرژی مدرن،در جهت دستیابی به آن برای تولید برق كوششی بی‌وقفه و خستگی ناپذیر را آغازكرده است.

برای تولیدبرق، روش‌های مختلفی وجوددارد كه ازآن جمله می‌توان نیروگاه‌های آبی، بادی، خورشیدی، جزر و مد، ژئوترمال ( زمین گرمایی ) حرارتی وهسته‌ای را نام برد.

در نیروگاه حرارتی از سوزاندن منابع اولیه انرژی مانند زغالسنگ،نفت یا گاز، حرارت تولید می‌شود و حرارت تولید شده در دیگ بخار، آب را تبخیرمی‌كند.بخارحاصله بعد از به چرخش در آوردن توربین در چكالنده، به آب تبدیل می‌شود ودوباره به دیگ بخار بر می‌گردد.چرخش توربین منجر به‌چرخش محور مولد برق شده و نیرویبرق تولید می‌شود.

 

اگر در گذشته بحران غذا و یا بحران آب آشامیدنی حیات بشر رابه خطر می‌انداخت، امروزه كارشناسان بر این اعتقادند كه بحران‌آینده كه حیات بشریت را تهدید می‌كند، بحران انرژی است.

حیات بشر امروزی به طور مستقیم و غیرمستقیم به‌منابع مختلف انرژی مانند نفت و گاز و زغال سنگ و ... وابسته است و تصور زندگی بدون دسترسی به این منابع، دشوار و حتی غیرممكن است.

از طرفی گذشت سریع زمان، این زنگ خطر را بلندتر و واضح تر به گوش می‌رساند كه منابع انرژی تجدیدناپذیر در حال پایان است، بنابر این ضرورت كشف واستفاده از منابع انرژی نو بیش از پیش اهمیت می‌یابد.

انرژی هسته‌ای از جمله مطمئن‌ترین و پاك‌ترین انرژی‌هایی است كه می‌تواند كمبود و حتی خلاء انرژی‌های فسیلی را جبران كند.

جمهوری اسلامی ایران نیز با درك ضرورت استفاده از این انرژی مدرن،در جهت دستیابی به آن برای تولید برق كوششی بی‌وقفه و خستگی ناپذیر را آغازكرده است.

برای تولیدبرق، روش‌های مختلفی وجوددارد كه ازآن جمله می‌توان نیروگاه‌های آبی، بادی، خورشیدی، جزر و مد، ژئوترمال ( زمین گرمایی ) حرارتی وهسته‌ای را نام برد.

در نیروگاه حرارتی از سوزاندن منابع اولیه انرژی مانند زغالسنگ،نفت یا گاز، حرارت تولید می‌شود و حرارت تولید شده در دیگ بخار، آب را تبخیرمی‌كند.بخارحاصله بعد از به چرخش در آوردن توربین در چكالنده، به آب تبدیل می‌شود ودوباره به دیگ بخار بر می‌گردد.چرخش توربین منجر به‌چرخش محور مولد برق شده و نیرویبرق تولید می‌شود.

تولید برق در نیروگاه هسته ای

در نیروگاه‌های هسته‌ای پس از شكاف هسته، انرژی هسته‌ای به صورت حرارت آزاد می‌شود. از حرارت حاصله همانند نیروگاه‌های حرارتی می‌توان برای تولیدبرق استفاده کرد  یك نیروگاه هسته‌ای در اصل مانند یك نیروگاه فسیلی (حرارتی) كارمی‌كند، با این تفاوت كه در نیروگاه اتمی ، حرارت از سوزاندن زغال سنگ، نفت و یاگاز ایجاد نمی‌شود، بلكه از راه شكاف هسته اتم تولید می‌شود

جریان آب، این حرارت را به مولد بخار كه درآن آب به‌بخار تبدیلمی‌شود، از مدار اول منتقل می‌كند و بخار حاصله، توربین و در نتیجه مولد برق را بهگردش در می‌آورد و سپس در چگالنده به آب تبدیل می‌شود.این آب در مدار دوم دوباره به مولد بخار برگردانده می‌شود و حرارت پس داده شده ، هنگام تبدیل بخار به آب درچگالنده، به وسیله آب خنك‌كننده در مدار سوم جذب و خارج می‌شود.

نیروگاه‌های اتمی انواع مختلفی دارند.یكی از پیشرفته‌ترین آنهانیروگاه اتمی با راكتور آب تحت فشار است.

برق تولید شده در نیروگاه اتمی پس ازافزایش ولتاژ، درترانس‌های افزاینده، توسط خطوط انتقال فشار قوی به محل‌های مصرف منتقل می‌شود، در آنجا بهوسیله ترانس‌های كاهنده، ولتاژ تا حد لازم كاهش می‌یابد و در اختیار مصرف‌كننده قرار می‌گیرد.این افزایش و كاهش ولتاژ به علت كم كردن تلفات در خطوط انتقال برق است.

 

نیروگاه هسته‌ای و شیرین‌سازی آب شور

 

نیروگاه اتمی علاوه بر تولید برق ، فواید و كاربردهای دیگری نیزدارد كه از جمله شیرین‌سازی آب شور دریا است.می توان به هر واحد نیروگاه اتمی هزارمگاواتی، یك واحد شیرین‌سازی آب شور به ظرفیت ۱۰۰هزار متر مكعب در روز متصل كردو آب شور از دریا به وسیله پمپ به واحد شیرین-سازی آب شور هدایت كرد.

در این واحد ، از حرارت تولید شده به وسیله راكتور برای تقطیركردن آب استفاده می‌شود. آب تقطیرشده پس از طی مراحلی به‌آب آشامیدنی تبدیل می‌شود.

مایعات زاید دوباره به دریا برگردانده شده،آب آشامیدنی وارد شبكه توزیع می‌شود.

آب شیرین حاصله برای مصارف كشاورزی، شهری و صنعتی قابل استفاده است.

هسته اتم از ذراتی به نام "پروتون" و "نوترون" تشكیل شده است. پروتون بارالكتریكی مثبت دارد و مقدار آن برابر با بار منفی الكترون است در حالی كه نوترون دارای بار الكترویكی نیست و به عبارت دیگر خنثی است.

 

اورانیوم و نقش آن در نیروگاه هسته‌ای 
 

پروتون‌ها و نوترون‌ها به وسیله نوعی انرژی اتصالی دركنار هم قرارگرفته، انرژی آزادشده به صورت حرارت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اورانیوم نیز ازعناصر سنگین به‌شمار می‌رود و دارای انرژی اتصالی بسیار زیادی است.مقدار انرژی آزاد شده هنگام شكافت هسته اورانیوم بسیار زیاد است وبه این منظور، از اورانیوم برای سوخت راكتور اتمی استفاده می‌شود.

برای مقایسه، مقدار انرژی اورانیوم موجود درراكتور نیروگاه اتمی بوشهر ( ۸۰تن) برابر است با مقدار انرژی موجود در ۱۷میلیون بشكه نفت خام.

در مقیاس كوچك ، انرژی حاصل از سوزاندن یك قرص سوخت ۱۲گرمی اورانیوم معادل انرژی حاصل از سوختن یك تن زغال سنگ، دو ونیم تن چوب و ۱۷هزارفوت مكعب گاز طبیعی است.

در نیروگاه اتمی بوشهر ، تعداد ۱۶۳مجتمع سوخت داخل محفظه تحت فشار راكتور قرار داده می‌شود كه هسته مركزی راكتور را تشكیل می‌دهد و حرارت ایجاد شده در نتیجه شكافت هسته ، آب را به بخار تبدیل می‌كند و بخار حاصله توربین را به حركت در می‌آورد و توربین مولد را می‌چرخاندو نیروی برق تولید می‌شود.

در اورانیوم كه سوخت نیروگاه اتمی است، انرژی به صورت مهار شده وجود دارد.این انرژی پس از شكافت هسته آزاد شده، به شكل انرژی حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این سووال برای برخی مطرح می‌شود كه چگونه می‌توان یك هسته اتم راكه بسیار كوچك تر از یك دانه شن است، شكافت؟
نوترون قادر به برخورد مستقیم باهسته اتم است و پس از جذب شدن به وسیله هسته اتم، آن را به دو قسمت تقسیم می‌كند. پاره‌های حاصل ازشكافت، با انرژی زیاد جدا شده،در نتیجه انرژی حرارتی آزاد می‌شود.

همچنین با شكافت هسته، حدود سه نوترون آزاد می‌شود كه هر كدام می‌تواند هسته دیگری را بشكافند.

با ازدیاد نوترون، هسته‌های بیشتری شكافته شده، نوترون‌های بیشتریآزاد می‌شوند و در نتیجه، واكنش زنجیره‌ای آغاز می‌شود. هرچه‌تعداد هسته‌ای شكافتهشده بیشتر باشد، به همان نسبت حرارت بیشتری آزاد می‌شود.

از حرارت تولید شده می‌توان برای تولید بخار و درنتیجه گردش توربین‌ها استفاده كرد.هنگام بهره برداری از یك نیروگاه اتمی، پسمان‌های پرتوزا به صورت گاز مایع و جامد به وجود می‌آیند.


     مهار پرتوهای هسته‌ای  

برای حفاظت محیط زیست بایستی مقدار مواد پرتوزایی كه وارد محیط می‌شود، كمتر از مقدار تعیین شده باشد.

در نیروگاه اتمی، ساختمان راكتور و تاسیسات جانبی آن تحت كنترل هستند و مواد پرتوزا فقط در قسمت‌های كنترل شده تولید می‌شوند.

به منظور كاهش مقدار پرتوزایی، مواد گازی شكل مانند گازهایی كه ازآب خنك‌كننده مدار اول متصاعد می‌شوند ، آن را از فیلترهای زغالی گذرانده، یا اینكه برای مدت طولانی در ظروف مخصوص نگهداری می‌كنند. علت آن این است كه گذشت زمان،اثر پرتوزایی را كاهش می‌دهد.

آب سنگین چیست؟

آیا می دانید آب سنگین كه این روزها درصدرخبرهاقرار گرفته است یعنی چه؟

آب سنگین یكی از مواد اصلی در راه اندازی راكتورهای تولید انرژی و تحقیقاتی موسوم به راكتورهای آب سنگین به شمار می‌رود.راكتورهای آب سنگین نیازی به اورانیوم غنی شده ندارد و از اكسید اورانیوم طبیعی به عنوان سوخت استفاده می كند.
این فرایند, نیاز به اورانیوم غنی شده را مرتفع می كند اما طراحی این راكتورها پیچیده و تولید آب سنگین نیز هزینه براست.بر اساس این گزارش آب سنگین از جدا سازی نوعی از مولكول های آب با غلظت
۱ در هر۷۰۰۰مولكول به دست می آید كه هیدروژن آن یك نوترون بیشتر از هیدروژن عادی دارد .
این نوترون اضافه موجب می شود تا عمل كند كنندگی نوترون های پر سرعت به اندازهای برسد كه واكنش های زنجیره ای تولید انرژی از میله های سوخت آغاز شود در حالی كه در راكتورهای قدرت آب سبك , اورانیوم غنی شده درحد سه و نیم درصد و بیش از آن برای انجام واكنش مورد نیاز است.
در راكتورهای آب سنگین , این ماده وظیفه خنك كردنمیله های سوخت , همزمان با كند كردن نوترون‌های پر انرژی را به عهده دارد.با نزدیك شدن راكتور تحقیقاتی تهران , كه حدود چهل سال پیش و با قدرت
۵ مگاوات راه اندازیشده است , به پایان عمر كاری خودو نیاز روز افزون كشور به انواع رادیو ایزوتوپ های صنعتی و همچنین رادیو داروها , راكتور تحقیقاتی آب سنگین اراك با قدرت ۴۰ مگاوات طراحی و مكان آن در نزدیكی شهر خنداب در شمال غربی شهرستان اراك تعیین شد.
ازآنجا كه این راكتور در زمان راه اندازی به مقدار زیادی آب سنگین نیازدارد مجتمع آب سنگین اراك هم زمان با پی گیری ساخت ساختمان و راكتور آماده شد و به بهره برداریرسید تا بتواند نیاز راكتور را در زمان راه‌اندازی فراهم كند.ساخت این تاسیسات همچنین موجب آموزش متخصصان و آشنایی شركت های داخلی با استاندارهای هسته ای می شودو می تواند راه را برای ساخت نیروگاه های قدرت آب سنگین در آینده فراهم كند

نوشته شده در تاریخ پنجشنبه 11 آذر 1389    | توسط: مهدی قاضی زاده    |    |
نظرات() 
Jack
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 06:30 ق.ظ
If you want to increase your know-how just keep visiting this web
page and be updated with the most recent gossip posted here.
شعاعی
سه شنبه 2 فروردین 1390 01:12 ب.ظ
متشكرم از توضیحاتتان استفاده كردم. موفق باشید
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر