تمهای ناپایدار تا اوایال قرن بیستم، تصور می‌شد تمامی اتم‌ها پایدار هستند، اما با کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل مشخص شد برخی عناصر خاص دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو هستند. رادیواکتیو بدان معنی است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع می‌کند که به آنها اتمهای ناپایدار گویند.
مواد رادیو اکتیو اورانیم اورانیم یکی از عناصر شیمیایی است که عدد اتمی آن ۹۲ و نشانه آن U است. اورانیم به طور طبیعی فلزی است سخت، سنگین، نقره‌ای رنگ و یکی از چگالترین فلزات پرتوزا است.ایزوتوپ ۲۳۵U اورانیم در نیروگاه‌های انرژی هسته‌ای به عنوان سوخت و در سلاح‌های‌اتمی به عنوان ماده منفجره استفاده می‌شود.
ایزوتوپ های اورانیم
اورانیم شانزده ایزوتوپ دارد. حدود ۹۹/۳ درصد از اورانیمی که در طبیعت یافت می‌شود ایزوتوپ ۲۳۸ (U-۲۳۸) است و حدود ۰/۷ درصد ایزوتوپ ۲۳۵ (U-۲۳۵). دیگر ایزوتوپ‌های اورانیم بسیار نادر هستند. در این میان ایزوتوپ ۲۳۵ برای بدست آوردن انرژی از نوع ۲۳۸ آن بسیار مهم‌تر است چرا که U-۲۳۵ (با فراوانی تنها ۰/۷ درصد) آمادگی آن را دارد که در شرایط خاص شکافته شود و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند.
فناوری هسته ای فناوری هسته ای، به توانایی تبدیل اورانیوم موجود در طبیعت به اورانیوم غنی شده می گویند که از طریق شکافت اتم ها صورت گرفته وطی آن انرژی بسیار زیادی به دست می آید. با شکافت هسته یا اتم اورانیوم، انرژی هسته ای به صورت حرارت انرژی گرمایی آزاد می شود که از آن می توان برای تولید بخار آب و گرداندان توربین های تولید برق استفاده کرد.
نحوه آزاد شدن انرژي هسته‌اي
مي‌دانيم كه هسته از پروتون (بار مثبت) و نوترون (بدون بار الكتريكي) تشكيل شده است. بنابراين بار الكتريكي آن مثبت است. اگر بتوانيم هسته را به طريقي به دو تكه تقسيم كنيم، تكه‌ها در اثر نيروي دافعه الكتريكي خيلي سريع از هم فاصله گرفته و انرژي جنبشي فوق العاده‌اي پيدا مي‌كنند. در كنار اين تكه‌ها ذرات ديگري مثل نوترون و اشعه‌هاي گاما و بتا نيز توليد مي‌شود. انرژي جنبشي تكه‌ها و ذرات و پرتوهاي بوجود آمده ، در اثر برهمكنش ذرات با مواد اطراف ، سرانجام به انرژي گرمايي تبديل می شوند.
راکتور هسته ای
گرماي حاصل از واكنش هسته‌اي در محيطی به نام راكتور هسته‌اي توليد و پرداخته مي‌شود. سپس طي مراحلي در راكتور اين گرما پس از خنك سازي كافي با آهنگ مناسبي به خارج منتقل مي‌شود. گرماي حاصله آبي را كه در مرحله خنك سازي بعنوان خنك كننده بكار رفته به بخار آب تبديل مي‌كند. بخار آب توليد شده ، همانند آنچه در توليد برق از سوختهای فسیلی متداول است، بسوي توربين فرستاده مي‌شود تا با راه اندازي مولد ، توان الكتريكي مورد نياز را توليد كند.
شکاف هسته ای اورانیوم
ماده‌اي كه به عنوان سوخت در راكتورهاي هسته‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرد بايد شكاف پذير باشد.235U شكاف پذير است. این نوع از اتم اورانیوم دارای 92 پروتون و 143 نوترون است (بنابراین جمعآ 235 ذره در هسته خود دارد و به همین دلیل 235U نامیده می شود)، کافی است یک نوترون دریافت کند تا بتواند به دو اتم دیگر تبدیل شود.
زنجیره ای از واکنشهای اتمی
این عمل با بمباران نوترونی هسته انجام می گیرد، در این حالت یک اتم U-235 به دو اتم دیگر تقسیم می شود و دو ، سه و یا بیشتر نوترون آزاد می شود. نوترون های آزاد شده خود با اتم های دیگر235Uترکیب می شوند و آنها را تقسیم کرده و به همین منوال یک واکنش زنجیره ای از تقسیم اتم های 235U تشکیل می شود.
محصولات حاصل از واپاشی مواد رادیواکتیو
اتم یک ایزوتوپ رادیواکتیو طی یک واکنش خودبخودی به یک عنصر دیگر تبدیل می‌شود. در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید می‌شود 1-پرتو آلفا 2- پرتو بتا 3-پرتو گاما 4-پرتوهای نوترون
کاربردهای انرژی هسته ای انرژی هسته ای در بهداشت
در سترون سازی وسایل یکبارمصرف پزشکی از پرتوهای رادیواکتیو استفاده می شود. هم چنین در صورتی که مواد اولیه داروها و مواد بهداشتی یا محصولات استریل پزشکی آلودگی داشته باشند، این آلودگی با کمک مواد رادیو اکتیو قابل اندازه گیری است.
انرژی هسته ای در کشاورزی
از طریق روش های هسته ای اصلاح بذر، بذرگیاهانی مثل گندم ، برنج ، جو و پنبه به نحوی تغییر داده می شوند که در برابر بیماری های قارچی، سرما، خوابیدگی و مقاوم باشند. هم چنین با استفاده از این روش بذر و نهال گیاهان شورپسند با هدف پرورش و برداشت محصول در شرایط نامناسب وبرای جلوگیری از افزایش بیابانی شدن اراضی تولید می شود .
انرژی هسته ای در دامپزشکی و دامپروری
در تشخیص و درمان بیماریهای دام، تولید مثل دام، اصلاح نژاد دام در جهت بازدهی بیشتر مثل اصلاح نژاد گاوها به صورتی که گوشت قابل استفاده آنها به حداکثر برسد، از روش های هسته ای استفاده می شود.درخصوص بهداشت وایمن سازیخوراکدام ازپرتوهای رادیواکتیو،میتوان بهره جست
انرژی هسته ای در صنعت چشمه های رادیواکتیو در صنعت برای بررسی جوشکاری های صنعتی ، جوش لوله های نفت و گاز و نشت یابی لوله های انتقال به کار می رود. از میکروسکوپ های الکترونی می توان در اندازه گیری لایه های اپتیکی ، کالیبره کردن دستگاه های اندازه گیری ، تعیین خواص مکانیکی مواد ، سطح سنجی و ضخامت سنجی استفاده می شود. در سازمان انرژی اتمی دستگاه هایی وجود دارند که بررسی خوردگی فلزات ، تعیین کیفیت فرآورده های صنعتی ، مواد اولیه و آلیاژها را انجام می دهند انرژی هسته ای در امنیت
کشف مین های ضد نفرو حتی بررسی تراکم گلوله ها و خمپاره ها از دستگاه هایی که بر مبنای فیزیک هسته ای کار می کنند ، امکان پذیر است .
انرژی هسته ای در باستان شناسی
کارهایی از قبیل بررسی نمونه های باستان شناسی مانند سکه ، سفال و غیره جهت عمرسنجی و تجزیه و تحلیل آنها از طریق علم هسته ای امکان پذیر است . برای تشخیص نمونه های تقلبی آثار باستانی و فسیل ها و عمرسنجی آنها ، میزان کربن رادیواکتیو موجود در نمونه ها اندازه گیری می شود
انرژی هسته ای در تولید برق
اگرچه ایران یکی از کشورهای غنی از لحاظ ذخایر نفت و گاز به شمار می رود اما باید پذیرفت که این منابع دائمی نیستند. بنابراین اگر نسل امروز هم چنان به امید سوخت های فسیلی دست روی دست بگذارد، نسل های آینده با بحران انرژی روبرو خواهند شد. بهترین و مطمئن ترین راه حل ، ساخت نیروگاه های هسته ای و استفاده از سوخت هسته ای است. مقدار انرژی تولید شده توسط نیروگاه های هسته ای قابل مقایسه با نیروگاه های آبی یا گازی نیست. در یک واکنش سوخت هسته ای ، بیست هزار برابر سوخت فسیلی انرژی تولید می شود .
استفاده های صلح آمیز انرژی هسته ای کاربرد انرژی اتمی در بخش پزشکی و بهداشتی
مهمترین کاربرد فناوری هسته ای در پزشکی است. با استفاده از تابش و رادیو ایزوتوپ می توان بیماری را در مراحل اولیه تشخیص و با استفاده از همین فناوری اقدام به در مان بموقع کرد. به گزارش سازمان های تحقیقاتی، ایزوتوپ های مختلف خاصیت درمانی دارند. با استفاده از منبع کبالت 60 می توان به رشد سلول های سرطانی خاتمه داد. ید 131 برای درمان سرطان تیروئید مورد استفاده قرار می گیرد
کاربرد انرژی اتمی در بخش پزشکی و بهداشتی
رادیوگرافی، عکسبرداری از بدن با پرتوهای ایکس و رادیوسکوپی، مشاهده مستقیم بدن با آن پرتوها است. در عکاسی معمولی از نوری که از اجسام بازتابش می شود و بر فیلم عکاسی اثر می کند استفاده می شوند در صورتی که در رادیوگرافی پرتوهایی را که از بدن می گذرند به کار می برند.
مصادیق کاربرد تکنیک های هسته‌ای در حوزۀ پزشکی
تهیه و تولکنترل کیفی رادیوداروهای خوراکی و تزریقی برای تشخیص و درمان بیماری ها
ید کیت های هورمونی
بررسی مراکز عفونی در بدن
شناخت محل تومورهای سرطانی و بررسی ناراحتی های ریوی
تصویرگیری بیماری های قلبی، تشخیص عفونت ها و التهاب مفصلی، آمبولی و لخته های وریدی
تشخیص کم خونی ها یا سندرم اختلال در جذب ویتامین ب 12
استریلیزاسیون لوازم پزشکی یک بار مصرف.
فناوری هسته ای و اثرات زیست محیطی آن
مهمترین معضل زیست محیطی استفاده از انرژی هسته ای،دفن پسمان های هسته ای جامد حاصل از نیروگاه های هسته ای است که شدیدا رادیواکتیو هستند، این پسمان هارا ممکن است به مدت 40 تا 50 سال نگهداری کنند تا اکتیویته آنها به کمتر از یک در صد میزان اولیه کاهش یابد و در این مدت پسمان ها به شدت محیط زیست را آلوده می نمایند.
استفاده های ضد بشری از انرژی هسته ای
بمب اتمی نام رایج وسایل انفجاری است که در آنها از انرژی آزاد شده در فرایند شکافت هسته ای، یا گداخت هسته ای برای تخریب استفاده می‌شود. گرچه اولین تلاش‌ها در جهت ساخت بمب اتمی در آلمان نازی آغاز گشت امامحققان آلمانی موفق به تولید بمب اتمی نشدند بلکه یک تیم آمریکایی به سرپرستی فیزیکدان برجسته، جی آر اوپنهایمر موفق به ساخت عملی اولین بمب هسته‌ای شد که در ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵ در ناحیه‌ای موسوم به ترینیتی در نیومکزیکو آزمایش شد.
بمباران هیروشیما
در۶ آگوست ۱۹۴۵، بمب افکن اسکادران ۵۰۹ نیروی هوایی آمریکا از پایگاهی در جنوب اقیانوس آرام به پرواز در آمد و در ساعت ۸:۱۵ دقیقه به وقت محلی، بمب موسوم به پسر کوچک را بر شهر هیروشیما ژاپن منفجر ساخت و بدین ترتیب نام کشور ایالات متحده آمریکا را برای همیشه در تاریخ، به عنوان تنها کشور استفاده کننده از سلاح کشتار جمعی در تاریخ بشریت ثبت نمود.
بمباران ناکازاکی
در۹ آگوست انفجار بمب مرد چاق در شهر ناگازاکی ژاپن موجب کشتار ۷۴۰۰۰ نفر انسان دیگر شد. این بمب که از پلوتونیوم به عنوان ماده شکافت پذیر استفاده می‌کرد، انفجاری به شدت ۲۱ کیلوتن TNT ایجاد کرد.
هشدارها
تمام ترکیبات اورانیوم سمی و رادیو اکتیو هستند. سمی بودن این عنصر می‌تواند کشنده باشد. در مقادیر بسیار کم خاصیت سمی بودن این عنصر به کلیه آسیب می‌رساند فرادی که در کنار تاسیسات هسته‌ای دولت و یا معادن استخراج اورانیوم زندگی می‌کنند، بیشتر در معرض این عنصر قرار می‌گیرند.اورانیوم ممکن است که درطریق تنفس یا بلع و یا در موارد استثنایی از طریق شکافی روی پوست وارد بدن شود.
بحث ونتیجه گیری
به جهت افزایش خطرات و نگرانیها تدریجی در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از مصرف سوختهای فسیلی، واضح است که از انرژی هسته ای بعنوان یکی از رهیافتهای زیست محیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیط زیست یاد می شود. انرژی هسته ای با وجود اینکه در حل بحران انرژی تاثیراتی دارد. ولی اکنون پس از گذشت نیم قرن ذخیره سازی نامناسب زباله ها همچنان ادامه دارد و هنوز راه حل جدیدی برای مشکلات آن ارائه نشده است.
پیشنهادها وراهکارها
1 - سپردن مسئوليت به افرادآگاه.تحصيلكرده ومتخصص
2- احداث نيروگاههاي هسته اي دورازمناطق مسكوني
3- جلوگيري ازدفع ورهاسازي زباله هاي هسته اي در محيط زيست.
4_ دفع زباله هاي هسته اي در گنبدهاي نمكي.
5_استفاده از جلبكها وباكتري هاجهت حذف بيولوژيك ضايعات هسته اي
برچسب‌ها:
نظرات شما عزیزان:
برچسب‌ها:
خبرنامه وب سایت:
آمار
وب سایت: