مقاله بررسی کشف و گسترش انرژی هسته‌ای در 27 صفحه ورد قابل ویرایش

مقاله بررسی کشف و گسترش انرژی هسته‌ای در 27 صفحه ورد قابل ویرایش

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.

شکل 2-5 واپاشی برم 87- یک فراوردة شکافت

لذا این چشمة، اگر چه کوچک، دیگری است از نوترون‌هایی که گسیل آنها حدود 80 ثانیه (عمر متوسط ) نسبت به رویداد شکافت، که منشأ اصلی آنها است، تأخیر دارد. تعداد نسبی نوترون‌های تأخیری ( در مورد ) فقط حدود 65ر0 درصد بهرة کل نوترون است، اما، همان طور که بعداً خواهیم دید، این نوترون‌ها در کنترل رآکتورها نقشی اساسی ایفا می‌کند.

اگر در یک وضعیت محتمل‌تر نوترون‌ها دارای طیفی از مقادیر سرعت باشند به طوری که n(v)dv تعداد نوترون‌هایی بر واحد حجم باشد که مقدار سرعت آنها در گسترة v تا v+dv است، در آن صورت:

برای موردی که نوترون‌ها در تمام جهات حرکت می‌کنند شار نوترون را می‌توان به صورت طول رد کل تمام نوترون‌ها در واحد حجم بر واحد زمان تعریف کرد. این تعریف با تعریفی که قبلاً برای باریکة موازی نوترون کردیم سازگار است، اما به آن شرط بستگی ندارد. قابل اعمال بودن شار نوترون بر همة نوترون‌هایی که به طور کتره‌ای در تمام جهات حرکت می‌کنند، صرفنظر از جهت حرکت آنها، تأکیدی است بر طبیعت اسکالر (در تقابل با بردار) بودن آن.

به تجربه ثابت شده است که آهنگ بر هم کنش یک باریکة نوترون با هسته‌های موجود در مادة هدف متناسب است با (الف) شار نوترون، و (ب) تعداد اتم‌های موجود در هدف، که فرض می‌شود از یک ایزوتوپ تشکیل شده است.

یک باریکه از نوترون‌هایی را در نظر بگیرید، همه با مقدار سرعت v cm/s و چگالی / نوترون n، که بر هدفی به سطح A و ضخامت dx cm که شامل / هسته N است فرود می‌آید، رک شکل 2-7.

شکل 2-7 آهنگ برهم کنش نوترون‌ها

اکنون با استفاده از عبارت پیش می‌توان آهنگ برهم کنش F را در مادة هدف به صورت زیر بیان کرد:

یا:

(2-14)

که درآن V=A dx، حجم هدف، و NV تعداد کل اتم‌های ایزوتوپ داخل هدف است که برهم کنش در آن انجام می‌شود.

ثابت در معادلة (2-14) سطح مقطع میکروسکوپی ایزوتوپ مورد نظر است. یکای این پارامتر برهسته است، و می‌توان آن را برابر مساحتی که هر هسته در مقابل نوترون‌ها، برای ایجاد یک واکنش، «علم» می‌کند تلقی نمود. ( این مساحت برابر اندازة سطح واقعی هسته نیست، در بعضی موارد ممکن است بزرگتر از آن باشد، حال آنکه در مواردی دیگر کوچک‌تر از آن است.) مقدار برای اغلب ایزوتوپ‌ها بین تا است، و واحد متداول آن بارن است:

بارن1

سطح مقطع کل همة هسته‌های موجود در واحد حجم ماده را سطح مقطع ماکروسکوپی، ، می‌نامیم و واحد آن /یا است،

خرید فایل

مقاله نحوه آزاد شدن انرژی هسته‌ای

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*   فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)   تعداد صفحه:10 فهرست و توضیحات: مقدمه نحوه آزاد شدن انرژی هسته‌ایکاربرد حرارتیانرژی هسته‌ای ت راکتورهای هسته‌ ی هسته‌ای بر سایر انرژیه  ********** کاربردهای انرژی هسته ای بمب های هسته ای: پیل برق هسته ای Nuelear Electric battery: پیل هسته ای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است ساده ترین پیل ها شامل دو صفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم 90 و یک هادی مثل سیلسیوم. جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود ازمیان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون ها اضافی را از نیم هادی جدامی کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 می باشد . ...

دانلود مقاله چرا جهان فردا به انرژی هسته‌ای نیاز دارد؟

لینک و پرداخت دانلود*پایین مطلب* فرمت فایل: Word(قابل ویرایش) تعداد صفحه:18   فهرست  روند بشریت بیوسفر(موجودات کره زمین) در خطر واقع‌نگری درباره انرژی پاکیزه ضرورت استفاده از نیروی هسته‌ای انرژی هسته‌ای امروز سیاست‌های قدرتمند هسته‌ای واقعیات مربوط به تشعشع چرنوبیل: از شایعه تا واقعیت سابقه درخشان نیروی هسته‌ای مدیریت پسمان هسته‌ای مراقبت‌هایی در برابر تسلیحات امنیت نیروگاه‌های هسته‌ای قابلیت رقابت نیروی هسته‌ای آینده هسته‌ای فراگیر نیروی هسته‌ای و توسعه پایدار یک بحران که نیازمند هدایت و حل شدن است انجمن جهانی هسته‌ای(WNA) منشور اخلاقی WNA مقدمه  به اتو اسی(AutoEssay)  انجمن جهانی هسته ای (WNA) در باره نقش نیروی هسته‌ای خوش آمدید. این اتواسی 50 «صفحه» کوتاه را عرضه می&z ...

دانلود مقاله چرا جهان فردا به انرژی هسته‌ای نیاز دارد؟

لینک و پرداخت دانلود * پایین مطلب *   فرمت فایل : word ( قابل ویرایش )   تعداد صفحه : 16      فهرست: روند بشریت پیشگیری از تغییر فاجعه‌آمیز آب و هوا واقع‌نگری درباره انرژی پاکیزه انرژی هسته‌ای امروز سیاست‌های قدرتمند هسته‌ای واقعیات مربوط به تشعشع چرنوبیل: از شایعه تا واقعیت سابقه درخشان نیروی هسته‌ای پسمان هسته‌ای مراقبت‌هایی در برابر تسلیحات آینده هسته‌ای فراگیر نیروی هسته‌ای و توسعه پایدار مقدمه: 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 شتابزده‌ ...

مقاله در مورد قدرت هسته‌ای

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب *   فرمت فایل :Word ( قابل ویرایش و آماده پرینت )    تعداد صفحه:23        فهرست مطالب     قدرت هسته‌ای   تاریخ   منابع   سالهای اولیه   توسعه   آینده صنعت هسته‌ای   وانو : انجمن جهانی بهره‌برداری هسته‌ای   تکنولوژی راکتور هسته‌ای   ایمنی   موضوعات مربوط به ایمنی هسته‌ای:   اقتصادی   مقاله اصلی: اقتصاد نیروگاههای هسته‌ای جدید   چرخه حیات   چرخه سوخت هسته‌ای   منابع سوخت   تجارت اورانیوم   توسعه انرژی در آینده – نیروی هسته‌ای   پسمان جامد   باز فراوری   اثرات زیست محیطی   آلودگی هوا   اتلاف گرما در سیستم‌ه ...

مقاله انرژی هسته‌ای از معدن تا نیروگاه

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب *   فرمت فایل :Word ( قابل ویرایش و آماده پرینت )    تعداد صفحه:13        فهرست مطالب     انرژی هسته‌ای از معدن تا نیروگاه   چرخه سوخت هسته‌ ای   روش‌های مختلف غنی‌سازی           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 مخ ...

دانلود مقاله انرژی هسته‌ای

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، ...

دانلود مقاله کشف و گسترش انرژی هسته‌ای

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، ...

دانلود مقاله چرا جهان فردا به انرژی هسته‌ای نیاز دارد؟

لینک و پرداخت دانلود*پایین مطلب* فرمت فایل: Word(قابل ویرایش) تعداد صفحه:18   فهرست  روند بشریت بیوسفر(موجودات کره زمین) در خطر واقع‌نگری درباره انرژی پاکیزه ضرورت استفاده از نیروی هسته‌ای انرژی هسته‌ای امروز سیاست‌های قدرتمند هسته‌ای واقعیات مربوط به تشعشع چرنوبیل: از شایعه تا واقعیت سابقه درخشان نیروی هسته‌ای مدیریت پسمان هسته‌ای مراقبت‌هایی در برابر تسلیحات امنیت نیروگاه‌های هسته‌ای قابلیت رقابت نیروی هسته‌ای آینده هسته‌ای فراگیر نیروی هسته‌ای و توسعه پایدار یک بحران که نیازمند هدایت و حل شدن است انجمن جهانی هسته‌ای(WNA) منشور اخلاقی WNA مقدمه  به اتو اسی(AutoEssay)  انجمن جهانی هسته ای (WNA) در باره نقش نیروی هسته‌ای خوش آمدید. این اتواسی 50 «صفحه» کوتاه را عرضه می&z ...

دانلود مقاله چرا جهان فردا به انرژی هسته‌ای نیاز دارد؟

لینک و پرداخت دانلود*پایین مطلب* فرمت فایل: Word(قابل ویرایش) تعداد صفحه:18   فهرست  روند بشریت بیوسفر(موجودات کره زمین) در خطر واقع‌نگری درباره انرژی پاکیزه ضرورت استفاده از نیروی هسته‌ای انرژی هسته‌ای امروز سیاست‌های قدرتمند هسته‌ای واقعیات مربوط به تشعشع چرنوبیل: از شایعه تا واقعیت سابقه درخشان نیروی هسته‌ای مدیریت پسمان هسته‌ای مراقبت‌هایی در برابر تسلیحات امنیت نیروگاه‌های هسته‌ای قابلیت رقابت نیروی هسته‌ای آینده هسته‌ای فراگیر نیروی هسته‌ای و توسعه پایدار یک بحران که نیازمند هدایت و حل شدن است انجمن جهانی هسته‌ای(WNA) منشور اخلاقی WNA مقدمه  به اتو اسی(AutoEssay)  انجمن جهانی هسته ای (WNA) در باره نقش نیروی هسته‌ای خوش آمدید. این اتواسی 50 «صفحه» کوتاه را عرضه می&z ...