| تبليغات | X |
در امید اینده |
 |
|
پيام مدير وبلاگ
منوی اصلی
آرشیو مطالب
جستجو
لوگو
"> لوگو دوستان
پیوندها
آمار وبلاگ
افراد آنلاين:
تعداد بازديدها:
امكانات
|
همه چيز راجع به انرژي هسته اي
منبع:همه چيز راجع به انرژي هسته اي
استفاده اصلي از انرژي هستهاي، توليد انرژي الكتريسته است. اين راهي ساده و كارآمد براي جوشاندن آب و ايجاد بخار براي راهاندازي توربينهاي مولد است. بدون راكتورهاي موجود در نيروگاههاي هستهاي، اين نيروگاهها شبيه ديگر نيروگاهها زغالسنگي و سوختي ميشود. انرژي هستهاي بهترين كاربرد براي توليد مقياس متوسط يا بزرگي از انرژي الكتريكي بهطور مداوم است. سوخت اينگونه ايستگاهها را اوانيوم تشكيل ميدهد.
چرخه سوخت هستهاي تعدادي عمليات صنعتي است كه توليد الكتريسته را با اورانيوم در راكتورهاي هستهاي ممكن ميكند. اورانيوم عنصري نسبتاً معمولي و عادي است كه در تمام دنيا يافت ميشود. اين عنصر بهصورت معدني در بعضي از كشورها وجود دارد كه حتماً بايد قبل از مصرف به صورت سوخت در راكتورهاي هستهاي، فرآوري شود. الكتريسته با استفاده از گرماي توليد شده در راكتورهاي هستهاي و با ايجاد بخار براي بهكار انداختن توربينهايي كه به مولد متصلاند توليد ميشود. سوختي كه از راكتور خارج شده، بعداز اين كه به پايان عمر مفيد خود رسيد ميتواند به عنوان سوختي جديد استفاده شود. فعاليتهاي مختلفي كه با توليد الكتريسيته از واكنشهاي هستهاي همراهند مرتبط به چرخه سوخت هستهاي هستند. چرخه سوختي انرژي هستهاي با اورانيوم آغاز ميشود و با انهدام پسماندههاي هستهاي پايان مييابد. دوبار عملآوري سوختهاي خرج شده به مرحلههاي چرخه سوخت هستهاي شكلي صحيح ميدهد. اورانيوم اورانيوم فلزي راديواكتيو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمين موجود است. اين فلز حدوداً 500 بار از طلا فراوانتر و به اندازه قوطي حلبي معمولي و عادي است. اورانيوم اكنون به اندازهاي در صخرهها و خاك و زمين وجود دارد كه در آب رودخانهها، درياها و اقيانوسها موجود است. براي مثال اين فلز با غلظتي در حدود 4 قسمت در هر ميليون (ppm4) در گرانيت وجود دارد كه 60 درصد از كره زمين را شامل ميشود، در كودها با غلظتي بالغ بر ppm400 و در تهمانده زغالسنگ با غلظتي بيش از ppm100 موجود است. اكثر راديو اكتيويته مربوط به اورانيوم در طبيعت در حقيقت ناشي از معدنهاي ديگري است كه با عمليات راديواكتيو به وجود آمدهاند و در هنگام استخراج از معدن و آسياب كردن به جا ماندهاند. چند منطقه در سراسر دنيا وجود دارد كه غلظت اورانيوم موجود در آنها به قدر كافي است كه استخراج آن براي استفاده از نظر اقتصادي به صرفه و امكانپذير است. اين نوع مواد غليظ، سنگ معدن يا كانه ناميده ميشوند. - چرخه سوخت هستهاي (شكل هندسي) (عكس) استخراج اورانيوم هر دو نوع حفاري و تكنيكهاي موقعيتي براي كشف كردن اورانيوم به كار ميروند، حفاري ممكن است به صورت زيرزميني يا چالهاي باز و روي زمين انجام شود. در كل، حفاريهاي روزميني در جاهايي استفاده ميشود كه ذخيره معدني نزديك به سطح زمين و حفاريهاي زيرزميني براي ذخيرههاي معدني عميقتر به كار ميرود. بهطور نمونه براي حفاري روزميني بيشتر از 120 متر عمق، نياز به گودالهاي بزرگي بر سطح زمين است؛ اندازه گودالها بايد بزرگتر از اندازه ذخيره معدني باشد تا زماني كه ديوارههاي گودال محكم شوند تا مانع ريزش آنها شود. در نتيجه، تعداد موادي كه بايد به بيرون از معدن انتقال داده شود تا به كانه دسترسي پيدا كند زياد است. حفاريهاي زيرزميني داراي خرابي و اخلالهاي كمتري در سطح زمين هستند و تعداد موادي كه بايد براي دسترسي به سنگ معدن يا كانه به بيرون از معدن انتقال داده شوند بهطور قابل ملاحظهاي كمتر از حفاري نوع روزميني است. مقدار زيادي از اورانيوم جهاني از (ISL) (In Sitaleding) ميآيد. جايي كه آبهاي اكسيژنه زيرزميني در معدنهاي كانهاي پرمنفذ به گردش ميافتند تا اورانيوم موجود در معدن را در خود حل كنند و آن را به سطح زمين آورند. (ISL) شايد با اسيد رقيق يا با محلولهاي قليايي همراه باشد تا اورانيوم را محلول نگهدارد، سپس اورانيوم در كارخانههاي آسيابسازي اورانيوم، از محلول خود جدا ميشود. در نتيجه انتخاب روش حفاري براي تهنشين كردن اورانيوم بستگي به جنس ديواره معدن كانه سنگ، امنيت و ملاحظات اقتصادي دارد. در غالب معدنهاي زيرزميني اورانيوم، پيشگيريهاي مخصوصي كه شامل افزايش تهويه هوا ميشود، لازم است تا از پرتوافشاني جلوگيري شود. آسياب كردن اورانيوم محل آسياب كردن معمولاً به معدن استخراج اورانيوم نزديك است. بيشتر امكانات استخراجي شامل يك آسياب ميشود. هرچه جايي كه معدنها قرار دارند به هم نزديكتر باشند يك آسياب ميتواند عمل آسيابسازي چند معدن را انجام دهد. عمل آسيابسازي اكسيد اورانيوم غليظي توليد ميكند كه از آسياب حمل ميشود. گاهي اوقات به اين اكسيدها كيك زرد ميگويند كه شامل 80 درصد اورانيوم ميباشد. سنگ معدن اصل شايد داراي چيزي در حدود 1/0 درصد اورانيوم باشد. در يك آسياب، اورانيوم با عمل سنگشويي از سنگهاي معدني خرد شده جدا ميشود كه يا با اسيد قوي و يا با محلول قليايي قوي حل ميشود و به صورت محلول در ميآيد. سپس اورانيوم با تهنشين كردن از محلول جدا ميشود و بعداز خشك كردن و معمولاً حرارت دادن به صورت اشباع شده و غليظ در استوانههاي 200 ليتري بستهبندي ميشود. باقيمانده سنگ معدن كه بيشتر شامل مواد پرتوزا و سنگ معدن ميشود در محلي معين به دور از محيط معدن در امكانات مهندسي نگهداري ميشود. (معمولاً در گودالهايي روي زمين). پسماندههاي داراي مواد راديواكتيو عمري طولاني دارند و غلظت آنها كم خاصيتي سمي دارند. هرچند مقدار كلي عناصر پرتوزا كمتر از سنگ معدن اصلي است و نيمه عمر آنها كوتاه خواهد بود اما اين مواد بايد از محيط زيست دور بمانند. تبديل و تغيير محلول آسياب شده اورانيوم مستقيماً قابل استفاده بهعنوان سوخت در راكتورهاي هستهاي نيست. پردازش اضافي به غنيسازي اورانيوم مربوط است كه براي تمام راكتورها لازم است. اين عمل اورانيوم را به نوع گازي تبديل ميكند و راه بهدست آوردن آن تبديل كردن به هگزا فلوريد (Hexa Fluoride) است كه در دماي نسبتاً پايين گاز است. در وسيلهاي تبديلگر، اورانيوم به اورانيوم دياكسيد تبديل ميشود كه در راكتورهايي كه نياز به اورانيوم غني شده ندارند استفاده ميشود. بيشتر آنها بعداز آن كه به هگزافلوريد تبديل شدند براي غنيسازي در كارخانه آماده هستند و در كانتينرهايي كه از جنس فلز مقاوم و محكم است حمل ميشوند. خطر اصلي اين طبقه از چرخه سوختي اثر هيدروژن فلوريد (Hydrogen Fluoride) است |+| نوشته شده توسط حسین در دوشنبه دوازدهم شهریور 1386 | موضوع:  شكافت هسته اي
منبع:انرژي هسته اي
در واکنشهای شکافت هستهای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد میگردد (در حدود 200Mev)، اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته 235U ، آزادی دو نوترون است که میتواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را میشکند. چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون میکنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم میباشند. سپس شکست هستهای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه مییابد. در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر میشود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هستهای شروع میگردد. در واکنشهای کنترل شده هستهای تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی بتدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته میشود.
انرژی شکافت هستهایکشف انرژی هستهای در جریان جنگ جهانی دوم صورت گرفت و اکنون برای شبکه برق بسیاری از کشورها هزاران کیلو وات تهیه می کند (نیرو گاه هسته ای). بحران انرژی بر اثر بالارفتن قیمت نفت در سال 1973 استفاده از انرژی شکافت هستهای بیشتر وارد صحنه کرد. در حال حاضر ممالک اروپایی انرژی هستهای را تنها انرژی میداند. که میتواند در اکثر موارد جایگزین نفت شود. استفاده از انرژی شکافت هستهای که بر روی یک ماده قابل احتراق کانی که بصورت محدود پایه گذاری میشود. برای سایر کشورها خطرات بسیار دارد در حال حاضر تولید الکتریسته با استفاده از شکافت هستهای کنترل شده به میزان زیادی توسعه یافته و مورد قبول واقع شده است. تولید انرژی هستهای در کشورهای توسعه یافته بخش مهمی از طرح انرژی ملی را تشکیل میدهد. انرژی بستگی هستهایمیتوان تصور کرد که جرم هسته ، M ، با جمع کردن Z (تعداد پروتونها) ضربدر جرم پروتون و N تعداد نوترونها ضربدر جرم نوترون بدست میآید. M = Z×Mp + N×Mn
|
 |
استفاده از نیروی هستهای از 40 سال پیش آغاز شد و اینک این نیرو همان اندازه از برق جهان را تأمین میکند که 40 سال پیش بوسیله تمام منابع انرژی تأمین میشد. حدود دو سوم از جمعیت جهان در کشورهایی زندگی میکنند که نیروگاههای هستهای آنها در زمینه تولید برق و زیر ساختهای صنعتی نقش مکمل را ایفا میکنند. نیمی از مردم جهان در کشورهایی زندگی میکنند که نیروگاههای هستهای در آنها در حال برنامهریزی و یا در دست ساخت هستند.
به این ترتیب ، توسعه سریع نیروی هستهای جهان مستلزم بروز هیچ تغییر بنیادینی نیست و تنها نیازمند تسریع راهبردهای موجود است. امروزه حدود 440 نیروگاه هستهای در 31 کشور جهان برق تولید میکنند. بیش از 15 کشور از مجموع این تعداد در زمینه تأمین برق خود تا 25 درصد یا بیشتر ، متکی به نیروی هستهای هستند. در اروپا و ژاپن سهم نیروی هستهای در تأمین برق بیش از 30 درصد است، در آمریکا نیروی هستهای 20 درصد از برق را تأمین میکند. در سرتاسر جهان ، دانشمندان بیش از 50 کشور از حدود 300 راکتور تحقیقاتی استفاده میکنند تا: درباره فناوریهای هستهای تحقیق کرده و برای تشخیص بیماری و درمان سرطان ، رادیوایزوتوپ تولید کنند.
همچنین در اقیانوسهای جهان راکتورهای هستهای نیروی محرکه بیش از 400 کشتی را بدون اینکه به خدمه آن و یا محیط زیست آسیبی برسانند، تأمین میکنند. دوره پس از جنگ سرد ، فعالیت جدیدی برای حذف مواد هستهای از تسلیحات و تبدیل آن به سوخت هستهای غیر نظامی آغاز شد. انرژی هستهای کاربردهای زیاد در پزشکی در علوم و صنعت و کشاورزی و ... دارد. لازم به ذکر است انرژی هستهای به تمامی انرژیهای دیگر قابل تبدیل است، ولی هیچ انرژی به انرژی هستهای تبدیل نمیشود. موارد زیادی از کاربردهای انرژی هستهای در زیر آورده میشود.
نیروگاه هستهای (Nuclear Power Stotion) یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده میکند. اولین جایگاه از این نوع در 27 ژوئن سال 1958 در شوروی سابق ساخته شد. که قدرت آن 5000 کیلو وات است. چون شکست سوخت هستهای اساسا گرما تولید میکند، از گرمای تولید شده راکتورهای هستهای برای تولید بخار استفاده میشود. از بخار تولید شده برای به حرکت در آوردن توربینها و ژنراتورها که نهایتا برای تولید برق استفاده میشود.
این نوع بمبها تا حالا قویترین بمبهای و مخربترینهای جهان محسوب میشود. دارندگان این نوع بمبها جزو قدرتهای هستهای جهان محسوب میشود.
پیل هستهای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است، سادهترین پیلها) شامل دو صفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم 90 و یک هادی مثل سیلسیوم.
جریان الکترونهای سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر میشود ازمیان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون اضافی را از نیم هادی جدا میکند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 میباشد.
در پزشکی تشعشعات هستهای کاربردهای زیادی دارند که اهم آنها عبارتند از:
استرلیزه کردن هستهای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتوهای هستهای
رادیو بیولوژی
تشعشعات هستهای کاربردهای زیادی در کشاورزی دارد که مهمترین آنها عبارتست از:
موتاسیون هستهای ژنها در کشاورزی
کنترل حشرات با تشعشعات هستهای
جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما
انبار کردن میوهها
دیرینه شناسی (باستان شناسی) و صخره شناسی (زمین شناسی) که عمر یابی صخرهها با C14 در باستان شناسی خیلی مشهور است.
در صنعت کاربردهای زیادی دارد، از جمله مهمترین آنها عبارتند از:
نشت یابی با اشعه
دبی سنجی پرتویی(سنجش شدت تشعشعات ، نور و فیزیک امواج)
سنجش پرتویی میزان سائیدگی قطعات در حین کار
سنجش پرتویی میزان خوردگی قطعات
چگالی سنج موادمعدنی با اشعه
کشف عناصر نایاب در معادن
دید کلی
راکتورهای هستهای دستگاههایی هستند که در آنها شکافت هستهای کنترل شده رخ میدهد. راکتورها برای تولید انرژی الکتریکی و نیز تولید نوترونها بکار میروند. اندازه و طرح راکتور بر حسب کار آن متغیر است. فرآیند شکافت که یک نوترون بوسیله یک هسته سنگین (با جرم زیاد) جذب شده و به دنبال آن به دو هسته کوچکتر همراه با آزاد سازی انرژی و چند نوترون دیگر شکافته میشود.
اولین انرژی کنترل شده ناشی از شکافت هسته در دسامبر 1942 بدست آمد. با رهبری فرمی ساخت و راه اندازی یک پیل از آجرهای گرافیتی ، اورانیوم و سوخت اکسید اورانیوم با موفقیت به نتیجه رسید. این پیل هستهای ، در زیر میدان فوتبال دانشگاه شیکاگو ساخته شد و اولین راکتور هستهای فعال بود.
با وجود تنوع در راکتورها ، تقریبا همه آنها از اجزای یکسانی تشکیل شدهاند. این اجزا شامل سوخت ، پوشش برای سوخت ، کند کننده نوترونهای حاصله از شکافت ، خنک کنندهای برای حمل انرژی حرارتی حاصله از فرآیند شکافت ماده کنترل کننده برای کنترل نمودن میزان شکافت میباشد.
سوخت راکتورهای هستهای باید به گونهای باشد که متحمل شکافت حاصله از نوترون بشود. پنج نوکلئید شکافت پذیر وجود دارند که در حال حاضر در راکتورها بکار میروند. 232Th ، 233U ، 235U ، 238U ، 239Pu . برخی از این نوکلئیدها برای شکافت حاصله از نوترونهای حرارتی و برخی نیز برای شکافت حاصل از نوترونهای سریع میباشند. تفاوت بین سوخت یک خاصیت در دستهبندی راکتورها است.
در کنار قابلیت شکافت ، سوخت بکار رفته در راکتور هستهای باید بتواند نیازهای دیگری را نیز تأمین کند. سوخت باید از نظر مکانیکی قوی ، از نظر شیمیایی پایدار و در مقابل تخریب تشعشعی مقاوم باشد، تا تحت تغییرات فیزیکی و شیمیایی محیط راکتور قرار نگیرد. هدایت حرارتی ماده باید بالا باشد بطوری که بتواند حرارت را خیلی راحت جابجا کند. همچنین امکان بدست آوردن ، ساخت راحت ، هزینه نسبتا پایین و خطرناک نبودن از نظر شیمیایی از دیگر فایدههای سوخت است.
سوختهای هستهای مستقیما در داخل راکتور قرار داده نمیشوند، بلکه همواره بصورت پوشیده شده مورد استفاده قرار میگیرند. پوشش یا غلاف سوخت ، کند کننده و یا خنک کننده از آن جدا میسازد. این امر از خوردگی سوخت محافظت کرده و از گسترش محصولات شکافت حاصل از سوخت پرتو دیده به محیط اطراف جلوگیری میکند. همچنین این غلاف میتواند پشتیبان ساختاری سوخت بوده و در انتقال حرارت به آن کمک کند. ماده غلاف همانند خود سوخت باید دارای خواص خوب حرارتی و مکانیکی بوده و از نظر شیمیایی نسبت به برهمکنش با سوخت و مواد محیط پایدار باشد. همچنین لازم است غلاف دارای سطح مقطع پایینی نسبت به بر همکنشهای هستهای حاصل از نوترون بوده و در مقابل تشعشع مقاوم باشد.
یک کند کننده مادهای است که برای کند یا حرارتی کردن نوترونهای سریع بکار میرود. هستههایی که دارای جرمی نزدیک به جرم نوترون هستند بهترین کند کننده میباشند. کند کننده برای آنکه بتواند در راکتور مورد استفاده قرار گیرد بایستی سطح مقطع جذبی پایینی نسبت به نوترون باشد. با توجه به خواص اشاره شده برای کند کننده ، چند ماده هستند که میتوان از آنها استفاده کرد. هیدروژن ، دوتریم ، بریلیوم و کربن چند نمونه از کند کنندهها میباشند. از آنجا که بریلیوم سمی است، این ماده خیلی کم به عنوان کند کننده در راکتور مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین ایزوتوپهای هیدروژن ، به شکل آب و آب سنگین و کربن ، به شکل گرافیت به عنوان مواد کند کننده استفاده میشوند.
گرمای حاصله از شکافت در محیط راکتور یا باید از سوخت زدوده شود و یا در نهایت این گرما بقدری زیاد شود که میلههای سوخت را ذوب کند. حرارتی که از سوخت گرفته میشود ممکن است در راکتور قدرت برای تولید برق بکار رود. از ویژگیهایی که ماده خنک کننده باید داشته باشد، هدایت حرارتی آن است تا اینکه بتواند در انتقال حرارت مؤثر باشد. همچنین پایداری شیمیایی و سطح مقطع جذب پایینتر از نوترون دو خاصیت عمده ماده خنک کننده است. نکته دیگری که باید به آن اشاره شود این است که این ماده نباید در اثر واکنشهای گاما دهنده رادیواکتیو شوند.
از مایعات و گازها به عنوان خنک کننده استفاده شده است، مانند گازهای دی اکسید کربن و هلیوم. هلیوم ایدهآل است ولی پر هزینه بوده و تهیه مقادیر زیاد آن مشکل است. خنک کنندههای مایع شامل آب ، آب سنگین و فلزات مایع هستند. از آنجا که برای جلوگیری از جوشیدن آب فشار زیادی لازم است خنک کننده ایدهآلی نیست.
برای دستیابی به فرآیند شکافت کنترل شده و یا متوقف کردن یک سیستم شکافت پس از شروع ، لازم است که موادی قابل دسترس باشند که بتوانند نوترونهای اضافی را جذب کنند. مواد جاذب نوترون بر خلاف مواد دیگر مورد استفاده در محیط راکتور باید سطح مقطع جذب بالایی نسبت به نوترون داشته باشند. مواد زیادی وجود دارند که سطح مقطع جذب آنها نسبت به نوترون بالاست، ولی ماده مورد استفاده باید دارای چند خاصیت مکانیکی و شیمیایی باشد که برای این کار مفید واقع شود.
راکتورها بر حسب نوع فرآیند شکافت به راکتورهای حرارتی ، ریع و میانی (واسطه) ، بر حسب مصرف سوخت به راکتورهای سوزاننده ، مبدل و زاینده ، بر حسب نوع سوخت به راکتورهای اورانیوم طبیعی ، راکتورهای اورانیوم غنی شده با 235U (راکتور مخلوطی Be) ، بر حسب خنک کننده به راکتورهای گاز (CO2مایع (آب ، فلز) ، بر حسب فاز سوخت کند کنندهها به راکتورهای همگن ، ناهمگن و بالاخره بر حسب کاربرد به راکتورهای قدرت ، تولید نوکلید و تحقیقاتی تقسیم میشوند.
راکتورها انواع مختلف دارند برخی از آنها در تحقیقات ، بعضی از آنها برای تولید رادیو ایزتوپهای پر انرژی برخی برای راندن کشتیها و برخی برای تولید برق بکار میروند.
دوگروه اصلی راکتورهای هستهای بر اساس تقسیم بندی کاربرد آنها. راکتورهای قدرت و راکتورهای تحقیقاتی هستند. راکتورهای قدرت مولد برق بوده و راکتورهای تحقیقاتی برای تحقیقات هستهای پایه ، مطالعات کاربردی تجزیهای و تولید ایزوتوپها مورد استفاده قرار می گیرند
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.
انرژی گرمایی تولید شده از واکنشهای هستهای در مقایسه با گرمای حاصل از سوختن زغال سنگ در چه مرتبه بزرگی قرار دارد؟
منابع تولید انرژی هستهای که بر اثر سیلابها و رودخانه از صخره شسته شده و به بستر دریا میرود، چقدر برق میتواند تولید کند؟
کشورهایی که بیشترین استفاده را از انرژی هستهای را میبرند، کدامند؟ و ... .
میدانیم که هسته از پروتون (با بار مثبت) و نوترون (بدون بار الکتریکی) تشکیل شده است. بنابراین بار الکتریکی آن مثبت است. اگر بتوانیم هسته را به طریقی به دو تکه تقسیم کنیم، تکهها در اثر نیروی دافعه الکتریکی خیلی سریع از هم فاصله گرفته و انرژی جنبشی فوق العادهای پیدا میکنند. در کنار این تکهها ذرات دیگری مثل نوترون و اشعههای گاما و بتا نیز تولید میشود. انرژی جنبشی تکهها و انرژی ذرات و پرتوهای بوجود آمده ، در اثر برهمکنش ذرات با مواد اطراف ، سرانجام به انرژی گرمایی تبدیل میشود. مثلا در واکنش هستهای که در طی آن 235U به دو تکه تبدیل میشود، انرژی کلی معادل با 200MeV را آزاد میکند. این مقدار انرژی میتواند حدود 20 میلیارد کیلوگالری گرما را در ازای هر کیلوگرم سوخت تولید کند. این مقدار گرما 2800000 بار برگتر از حدود 7000 کیلوگالری گرمایی است که از سوختن هر کیلوگرم زغال سنگ حاصل میشود.
 |
گرمای حاصل از واکنش هستهای در محیط راکتور هستهای تولید و پرداخته میشود. بعبارتی در طی مراحلی در راکتور این گرما پس از مهارشدن انرژی آزاد شده واکنش هستهای تولید و پس از خنک سازی کافی با آهنگ مناسبی به خارج منتقل میشود. گرمای حاصله آبی را که در مرحله خنک سازی بعنوان خنک کننده بکار میرود را به بخار آب تبدیل میکند. بخار آب تولید شده ، همانند آنچه در تولید برق از زعال سنگ ، نفت یا گاز متداول است، بسوی توربین فرستاده میشود تا با راه اندازی مولد ، توان الکتریکی مورد نیاز را تولید کند. در واقع ، راکتور همراه با مولد بخار ، جانشین دیگ بخار در نیروگاههای معمولی شده است.
مادهای که به عنوان سوخت در راکتورهای هستهای مورد استفاده قرار میگیرد باید شکاف پذیر باشد یا به طریقی شکاف پذیر شود.235U شکاف پذیر است ولی اکثر هستههای اورانیوم در سوخت از انواع 238U است. این اورانیوم بر اثر واکنشهایی که به ترتیب با تولید پرتوهای گاما و بتا به 239Pu تبدیل میشود. پلوتونیوم هم مثل 235U شکافت پذیر است. به علت پلوتونیوم اضافی که در سطح جهان وجود دارد نخستین مخلوطهای مورد استفاده آنهایی هستند که مصرف در آنها منحصر به پلوتونیوم است.
میزان اورانیومی که از صخرهها شسته میشود و از طریق رودخانهها به دریا حمل میشود، به اندازهای است که میتواند 25 برابر کل مصرف برق کنونی جهان را تأمین کند. با استفاده از این نوع موضوع ، راکتورهای زایندهای که بر اساس استخراج اورانیوم از آب دریاها راه اندازی شوند قادر خواهند بود تمام انرژی مورد نیاز بشر را برای همیشه تأمین کنند، بی آنکه قیمت برق به علت هزینه سوخت خام آن حتی به اندازه یک درصد هم افزایش یابد.
بر خلاف آنچه که رسانههای گروهی در مورد خطرات مربوط به حوادث راکتورها و دفن پسماندهای پرتوزا مطرح میکند از نظر آماری مرگ ناشی ازخطرات تکنولوژی هستهای از 1 درصد مرگهای ناشی از سوختن زغال سنگ جهت تولید برق کمتر است. در سرتاسر جهان تعداد نیروگاههای هستهای فعال بیش از 419 میباشد که قادر به تولید بیش از 322 هزار مگاوات توان الکتریکی هستند. بالای 70 درصد این نیروگاهها در کشور فرانسه و بالای 20 درصد آنها در کشور آمریکا قرار دارد
|
مواد شکافتنی