هر اتم از یک هسته و یک یا چند الکترون (e) تشکیل شده است . الکترون ها در اطراف هسته بر روی مدارهای مشخصی در حرکتند . هسته اتم از ذره های بنیادی به نام های پروتون (p) و نوترون (n) ساخته شده است . هسته اتم هیدروژن (H) فقط از یک پروتون ساخته شده است . بار الکتریکی پروتون مثبت و بار الکتریکی الکترون منفی است . نوترون بار الکتریکی ندارد و خنثی است . در واکنش های شیمیایی الکترون اتم ها موثر هستند و هسته دخالتی ندارد . نیرویی که سبب می شود الکترون ها به دور هسته حرکت کنند نیروی جاذبه الکتریکی و مغناطیسی است .

درون هسته بین پروتون ها و نوترون ها نیروی جاذبه بسیار قوی وجود دارد و همین نیرو است که سبب پایداری هسته می شود . هسته اتم های سبک پایدارند . اما هسته های خیلی سنگین چندان پایدار نیستند ؛ زیرا نیروی دافعه ای که میان پروتون ها وجود دارد ، سبب می شود که پایداری هسته کاهش یافته و به طور طبیعی و به خودی خود ، هسته ی این گونه اتم ها انرژی تولید کنند . متلاشی شده و به هسته های سبک تر تبدیل شوند . این گونه عنصرها که تعداد پروتون های هسته آن ها یعنی عدداتمی آن ها از 83 بیشتر است ناپایدارند و عنصرهای رادیو اکتیو نامیده می شوند .

واکنش زنجیری

رادیوم با عدد اتمی 88 (88Ra) ، اورانیوم با عدد اتمی 92 (92U) و توریوم با عدد اتمی 90 (90Th) رادیواکتیو طبیعی هستند . سرعت واکنش مواد رادیواکتیو را می توان به طور مصنوعی افزایش داد . برای این کار هسته اتم سنگین را با نوترون بمباران می کنند . مثلاً اگر یک نوترون با یک هسته اتم اورانیوم 235 برخورد کند ، این هسته به ارتعاش در می آید و ممکن است دامنه ارتعاش آنقدر زیاد شده که هسته به چند قسمت تقسیم شود و تولید هسته ای جدید کند . این عمل را شکافت هسته ای (فیسیون) می نامند . هر هسته اورانیوم (92U) به یک هسته باریم (56Ba) کریپتون (36Kr) تقسیم شده و دو عدد نوترون آزاد می شود . عناصر تولید شده را محصولات شکافت می نامند .

energy 56Ba + 36Kr +2n +  ‹--- 1n +92U

نوترون های به وجود آمده می توانند دو هسته جدید را بشکافند و چهار نوترون به وجود آورند و به همین ترتیب 4 نوترون ، 8 نوترون جدید و ... تولید خواهند کرد . این نوع واکنش که در هسته صورت می گیرد ، واکنش هسته ای زنجیره ای نامیده می شود . در اثر این واکنش انرژی تابشی به صورت پرتوهای گاما و مقدار زیادی گرما تولید می شود . انرژی تولید شده را انرژی هسته ای می گویند . چنانچه عمل واکنش زنجیری ادامه یابد ، مقدار بسیار زیادی انرژی در مدت بسیار کم آزاد می شود که معمولاً قابل کنترل نیست و موجب تخریب خواهد شد . در بمب اتمی واکنش زنجیری صورت می گیرد .

راکتور اتمی

راکتور اتمی دستگاهی است که در آن واکنش های هسته ای به صورت کنترل شده صورت می گیرد و الکتریسیته تولید می شود . برای ان که در واکنش زنجیری ، انرژی فوق العاده زیادی در مدت کمی تولید نشود ، لازم است نوترون های اضافی تولید شده ، جذب شوند .  برای این کار از میله های کنترل کننده و آب استفاده می شود . سوخت راکتور هسته ای اورانیوم غنی شده می باشد . اورانیوم را به شکل میله های فلزی ، درون ظرفی که از آب پرشده قرار می دهند . هنگامی که این میله ها در مسیر نوترون ها قرار می گیرند ، شکافت در اورانیوم انجام شده و نوترون های جدیدی به وجود می آید . سرعت این نوترون ها بسیار زیاد است و در آب پخش می شوند . در نتیجه برخورد نوترون ها اتم های سبک هیدروزن و اکسیژن مقداری از سرعت آن ها کم شده و نوترون های کند نامیده می شوند . بخشی از این نوترون های کند ، توسط میله هایی از زغال گرافیت که درون آب قرار دارند ، جذب می شوند و مقداری هم به میله های اورانیوم برخورد کرده ، شکافت بعدی را به وجود می آورند . در اثر شکافت اتم های اورانیوم انرژی گرمایی تولید می شود . گرمای تولید شده آب را بخار کرده ، این بخار وارد توربین بخار می شود و آن را به حرکت در می آورد . در نتیجه ژنراتور مولد به کار افتاده و برق تولید می کند .

اجزای تشکیل دهنده راکنور اتمی

به طور کلی هر محیطی که واکنش های هسته ای در ان خود نگهدار حفظ شود راکتور است.

علی رغم وجود راکتورهای گوناگون ، جنبه هایی وجود دارد که در همه ی راکتور ها کم و بیش مشترک اند . از جمله این مشترکات قلب راکتور یا هسته مرکزی راکتور(core) نامیده می شود .

قلب راکتور شامل اجزای مختلفی است . در یک راکتور حرارتی ، سوخت ، کند کننده و خنک کننده از اجزای قلب راکتورند .

سوخت معمولاً اولین جز تشکیل دهنده راکتور است  و به صورت میله هایی در داخل قلب راکتور قرار می گیرد و آن ها را به صورت مجموعه ای در داخل قلب راکتور قرار می دهند .

میله های سوخت را معمولاً لایه نازکی از فلز شکافت ناپذیر در برگرفته که از خروج پاره های شکافت از میله سوخت جلوگیری می کند . به این لایه پوشش سوخت یا علاف سوخت می گویند . پاره های شکافت با سرعت زیاد از شکافت آزاد می شوند و دارای برد کم هستند و چون دارای جرم و بار زیادی هستند تمام انرژی جنبشی اولیه خود را به میله های سوخت می دهند و باعث بالا رفتن درجه حرارت ان می شوند . ضخامت غلاف سوخت باید بیش از برد پارهای شکافت باشد تا از نفوذ آن ها به داخل کندکننده و خنک کننده جلوگیری کند . فولاد زنگ نزن از بهترین غلاف های سوخت است .

نوترون هایی که از شکافت ایجاد می شوند بسیار سریع هستند . برای کند کردن نوترون های شکافت از انرژی های بالاتر تا انرژی های کم از کند کننده استفاده می کنند . برای کند کردن نوترون های شکافت از آب ، آب سنگین ، کربن و اکسیدبرلیم استفاده می شود که استفاده از آب هم مقرون به صرفه است و هم قدرت کند کنندگی آن بالاتر از سایر مواد است .

برای انتقال حرارت از داخل قلب راکتور به خارج از خنک کننده استفاده می شود . به عنوان خنک کننده می توان از آب ، آب سنگین ، سدیم مایع ، کربن دی اکسید ، هوا و هلیم استفاده کرد .

میله های کنترل از دیگر اجزای قلب راکتور هستند . قدرت کنترل و یا اهنگی که با آن واکنش های شکافت در راکتور رخ می دهد را می توان با قرار دادن میله های کنترل ، کنترل کرد . کادیم به این منظور بسیار مناسب است . میله های کنترل را به شکل میله های سوخت می سازند .

کاربرد انرژی هسته ای در از بین بردن سلول های سرطانی

انرژی هسته ای کاربرد ها و موارد مصرف گوناگونی در صنایع مخلتف دارند . یکی از مهمترین کاربرد های این انرژی ارزشمند استفاده در پزشکی می باشد که ما در این جا شما را با یکی از این کاربرد های آن که در درمان سلول های سرطانی مورد استفاده قرار می گیرد آشنا می کنیم .

در درمان سلول های سرطانی دارویی با مقدار مشخصی بور (B ) به سلول های سرطانی تزریق می شود و توسط نوترون ها بمباران می شود . در اثر این بمباران واکنش هسته ای زیر انجام می شود:

energy+ 3Li + 2He  +  ‹--- 1n +5B

انرژی جنبشی بین لیتیم (Li) و هلیم (He) تقسیم می شود . این ذرات با انرژی زیاد حرکت می کنند و دیواره سلول های سرطانی را از بین می برند . البته داروی شامل B فقط به سلول های سرطانی تزریق می شود .

 

برچسب ها: , | موضوع : | بازدید : 496

[ شنبه 15 بهمن 1390 ] [ 16:24 ] [ محمدقاسمی ] [ ]
درباره وبلاگ

راي ما دكتر حسن روحاني
جعبه پیام
خبرنامه
جستجو در وبلاگ

نظرسنجی
نظر شما درباره ی کلاس 6 چیست
آمار بازدید
آنلاین : 1
بازدید امروز : 49
بازدید دیروز : 39
بازدید هفته گذشته : 137
بازدید ماه گذشته : 778
بازدید سال گذشته : 9542
کل بازدید : 65050
امکانات وب

امارگیر حرفه ای سایت