ایمنی در برق

انواع نیروگاه‌هایی که در سطح جهان به امر تولید برق اشتغال دارند عبارتند از:

1. نیروگاههای بخاری   
2. نیروگاههای آبی      
3. نیروگاههای گازی     
4. نیروگاههای سیکل ترکیبی    
5. نیروگاههای اتمی     
6. نیروگاههای خورشیدی        
7. نیروگاههای بادی     
8. نیروگاههای پمپ ذخیره ای  
9. نیروگاههای جذر و مدی دریا
10. نیروگاههای زمین گرمایی ( ژئوترمال)         
11. نیروگاههای موجی ( موج دریا )      
12. نیروگاههای دیزلی  
13. نیروگاههای مگینتوهیدرودینامیکMHD    
14. نیروگاههای بیوماس         
15. و…

به طوری که از نام این نیروگاهها بر می‌آید هریک ازآنها برای تولید برق، فن آوری ویژه ای دارند که درجای خود توضیح خواهیم داد. در حال حاضر انواع نیروگاههایی که در کشور ما ایران دردست بهره برداری قراردارند عبارتند از: نیروگاههای آبی، گازی، دیزلی، بادی، خورشیدی، سیکل ترکیبی و به زودی نوع اتمی آن نیز شروع به کارخواهد کرد.

 ولی قبل ازاینکه وارد بحث نیروگاهها، تولید، انتقال و توزیع برق شویم، بهتراست کمی درباره کاربردهای گوناگون انرژی ها و تبدیل آنها به انرژی برق و روشهای تولید آن سخن بگوییم.

استفاده از انرژیهای خدادادی موجود درطبیعت، همیشه مورد نظربوده است. مطالعات گوناگونی برای تغییر شکل انرژی، به طوری که به کارگیری آن ساده باشد، صورت گرفته است. حاصل این کوشش ها، انرژی الکتریکی است که ازتبدیل سایر انرژی ها به دست می آید.         

امروزه یکی ازمهم ترین شکل های انرژی که درتمام جهان مود استفاده قرار می گیرد ، انرژی برق است. همان طور که درکتاب های علوم خوانده ایم، انرژیها قابل تبدیل به یکدیگرند. مثلاً انرژی مکانیکی را می توان به انرژی الکتریکی تبدیل کرد. به همین ترتیب انرژی شیمیایی و حرارتی را و برعکس.

عوامل زیرسبب می شوند که استفاده ازبرق ساده تر و راحت تر از سایر انرژیها باشد:
1. برق را می توان به سهولت از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال داد. به عنوان مثال توسط دو رشته سیم انرژی الکتریکی به خانه ما راه می یابد.

2. کارکردن با برق ساده تر است.          
3. دستگاههای متعددی می توان ساخت که با برق کار کنند.      
4. درتبدیل انرژی الکتریکی به انرژیهای دیگرمواد زاید ایجاد نمی شودو…
انرژی الکتریکی کاربردهای گوناگونی دارد که اهم آنها عبارتند از:

مصارف صنعتی : 
تقریباً بیش از نصف برق تولیدی برای رفع احنیاجات صنعتی به کار می رود. موتورهای الکتریکی در اندازه های کوچک و بزرگ چرخ صنایع را به حرکت درمی آورند. الکترومغناطیس های بزرگ در جرثقیل ها کار جابه‌جا کردن قطعات بزرگ فلزی را به عهده دارند.  

کاربرد در کشاورزی :   
اگر شما فرزند یک کشاورز باشید می توانید بسیاری از کاربردهای برق درمزارع را نام ببرید. می دانیم تا چندی قبل بسیاری از کارهای مزرعه توسط کشاورزان و خانواده های آنان با کمک حیواناتی مثل اسب انجام می شد. اینک چه تغییری پیدا شده است؟ مواد غذایی با بهای کمتری از نظرهزینه نیروی انسانی تهیه می شود، کشاورزان از وسایل زندگی بهتر استفاده می کنند و انرژی برق در کشاورزی به کار گرفته شده است.     
برق ـ البته توع خاصی از آن ـ تراکتور کشاورز را راه می اندازد. باراو را حمل می کند. آب را به مزارع و محل مسکونی می رساند. بادبزن های الکتریکی هوای گرم تابستان را خنک می کنند. برق، گرمابخش زمستان سرد است. مانع فاسد شدن مواد غذایی می شود. صنایع غذایی را گسترش می دهد.
کاربرد در شهرها :        
شهرها معمولاً 10 درصد برق تولیدی را مصرف می کنند. فروشگاهها، خانه ها ،‌ هتلها، مساجد، بیمارستانها،‌ ادارات و دیگرمراکز شهری برق مصرف می کنند. درشهر سیستم هوای مطبوع، هوای ادارات، بیمارستانها، هتل ها و آپارتمان ها را درتابستان خنک و سالم نگه می دارد. یک بیمارستان خوب بدون داشتن دستگاههای برقی نظیر اشعة ایکس، آسانسورها،‌ تخت های جراحی‌، دستگاههای استرلیزه کردن‌، لامپ های مخصوص و دیگر وسایل نمی تواند خدمت لازم را در اختیار بیماران قرار دهد.         
روشنایی اماکن و معابر در شب، که نعمت بزرگی است فراموش نشود.      

کاربرد درحمل و نقل:   
حمل و نقل زمینی، دریایی، هوایی به صورت پیشرفته امروزی فقط با استفاده از نیروی برق مقدور است. ماشین های سواری، اتوبوس ها، لکوموتیوها، مستقیم یا غیر مستقیم از انرژی برق استفاده می کنند. در خطوط کشتیرانی از پختن غذا گرفته تا تهویه هوای کشتی از برق استفاده می شود.
هواپیما های مسافربری یا نظامی، روشنایی، گرما، تهویه، کنترل فشار وقدرت خود را توسط نیروی برق تأمین می کنند.        

کاربرد ارتباطاتی ( مخابرات ) :        
تلگراف، تلفن، رادیو و برنامه های فضایی قدرت خود را از برق دریافت می کنند. بدون برق نفوذ به داخل فضا و شناخت نادیده های فضایی و ارتباط با کرات آسمانی امکان پذیر نیست. امروزه کشورهای جهان توسط دستگاههای مخابراتی به هم وصل هستند. از ایستگاههای رادیویی مختلف می توان اخبار را شنید.      
فکر می کنیم همین مختصر توضیح دربارة اهمیت صنعت برق و شناخت آن کافی باشد و حال به سروقت روش های تولید برق می رویم و سپس به درون نیروگاه گاه برمی داریم.         
به طوری که می دانیم، انرژی الکتریکی قابل دیدن نیست. با وجود این اطراف ما را پوشانیده است. می توان گفت الکتریسیته همه جا هست. در حقیقت قسمتی از ساختمان تمام مواد طبیعی الکتریسیته است. تنها کاری که باید انجام دهیم این است که الکتریسیته را از درون مواد بیرون بیاوریم و به کارگیریم.

همان طور که گفتیم برق شکلی از انرژی است که از تبدیل سایر انرژی ها به وجود می آید. دستگاهی را که سایر انرژی ها را به انرژی برق تبدیل می کند، مولد می نامند.         
پیل، یک مول برق است. این مولد، انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. درباره پیل ( باتری ) درکتاب های علوم به طور مفصل بحث شده است. پیل به دو صورت،‌ پیل خشک و پیل تر موجود است. هریک از شما برای یک بار هم که شده پیل را به کار برده اید. پیل خشک برای به کار انداختن وسایل بازی، رادیوها، چراغ قوه ها و ضبط صوت ها و گروه دیگری از وسایل الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. پیل های مزبور در اندازه و شکل های مختلف ساخته می شوند. این پیل ها پس از مدتی برق آنها تمام می‌شود و دیگر نمی‌توان از آنها استقاده کرد.
یکی دیگر از انواع مولدهای شیمیایی، انباره یا باتری اتومبیل است که آن را باتری تر نیز می نامند. از این باتری های تر امروزه علاوه بر اتومبیل، درمراکز صنعتی و از جمله در داخل نیروگاهها نیز برای موارد اضطراری استفاده می کنند. این باتری ها طوری طراحی شده اند که می توانند در دفعات زیاد پر و خالی شوند.     
برقی که به روشهای مختلف تولید می شود به نام برق جریان مستقیم یا برق D.C و برق جریان متناوب A.C نامگذاری شده است . برق D.C مانند یک خیابان یک طرفه است. الکترون ها مانند وسایط نقلیه فقط دریک جهت حرکت دارند. برق A.C یا برق جریان متناوب در صنعت و مصارف خانگی مورد استفاده قرارمی گیرد.      
دستگاهی را که برق A.C تولید می کند، مولد یا ژنراتور می نامند. برحسب اینکه انرژی لازم برای به حرکت درآوردن مولد از چه منبعی دریافت شود،‌ مولد را با آن نام می خوانند. مانند نیروگاههایی که قبلاً انواع آنها را نام برده ایم. به عنوان مثال اگر برای گرداندن مولد، از انرژی حرارتی استفاده شود، مولد را توربوژنراتور حرارتی می گویند که از جمله آنها توربوژنراتورهای بخاری است.          
طرز کار این نوع مولد به این ترتیب است که ابتدا آب را به وسیله سوختی مانند زغال سنگ، گاز و مواد نفتی مانند مازوت به بخارتبدیل می کنند. بخارتولید شده پس از عبور از لوله های مخصوص با فشارزیاد به پره های توربین برخورد می کند و آن را به گردش درمی آورد. چون محور توربین و محور ژنراتور به هم متصلند، درنتیجه ژنراتور شروع به چرخیدن کرده و برق تولید می کند.    
مولد برقی که به وسیلة موتور دیزلی به گردش درمی آید به نام دیزل ژنراتور نامیده می شود. به همین ترتیب می توان برای تولید برق از انرژی باد، خورشید، آب و همچنین از انرژی هسته ای استفاده کرد که دراین باره، هنگام توضیح دربارة کار این نوع نیروگاهها مفصل تر صحبت خواهیم داشت.        
یادمان نرود که دینام دوچرخه هم یک ژنراتور کوچک برق است که محور آن توسط انرژی پاهایمان هنگام رکاب زدن به حرکت درمی آید و مقداری از انرژی ما به برق تبدیل می شود و ما می توانیم در روشنایی لامپ دوچرخه، به حرکت خود در شب ادامه دهیم.

 

دنیای هسته اتم

اتم  چیست؟

بیش  از 2000 سال پیش انسان با واژه «اتم» آشنا بود .

«دیمقراطیس»- یکی از بزرگترین دانشمندان یونان باستان –عقیده داشت  که تمام  مواد از ذرات بسیار کوچک غیر قابل تقسیمی تشکیل شده اند . او این ذرات را«اتم» نامید. فرضیه او به نحو شگفت انگیزی به حقیقت نزدیک بود . در آن زمان بسیاری از فلاسفه ودانشمندان یونان در مورد ماده وکاینات بررسی وتحقیق میکردند . انسان در آن زمان اندازه محیط زمین  را با دقت زیاد مشخص  کرده  بود ومیدانست که زمین  ازماه  چقدرفاصله  دارد واز گردش سیاره زمین به دور خورشید نیز آگاه  بود. تقریباً تمام این علوم وآگاهیها به طرز عجیبی فراموش شدند. مردم پس از این دوران بیشتر نسبت به امپراتوریها جهانی، جنگها، کلیسا های بزرگ و روشهای  جادوگری  وخرافی علاقه نشان دادند.

در حدود سال 1800 میلادی  (1179 هـ.ش) دوباره به فرضیه قدیمی اتمی توجه شد .انسان دریافت که باید انواع گوناگونی  از اتمها وجود داشته باشد،  تا تمام مواد وپدیده های موجود  در طبیعت را بتوان  به وسیله آنها توجیه کرد .  در سال 1803(1182 هـ .ش) یک معلم انگلسی به نام «جان دالتون» کشف کرد که موادی وجود دارند که فق ازیک نوع اتم تشکیل شده اند. هر یک از این مواد عنصر  شیمیایی نامیده میشود . طلا، آهن واکسیژن به این دسته تعلق دارند .بنابراین آهن خالص  فقط از اتمها آهن وطلای  خالص تنها از اتمهای طلا تشکیل شده است. اتم آهن کوچکترین ذره  عنصر آهن است. البته میتوان آن را ویران کرد،  اما  درآن صورت  ذرات  ایجاد شده دیگر آهن نیستند . مین  قاعده  برایب طلا وعناصر شیمیایی دیگر نیز وجود دارد. به همین سبب در بسیاری از کتابهای  شیمی واژه  اتم  به شرح زیر تعریف شده  است:  « اتم کوچکترین  سنگ بنای  یک عنصر شیمیایی است  که درصورت  تقسیم  به ذرات کوچکتر، دیگر خواص  ان عنصر را دارا  نخواهد بود».

اتمهای مختلف، جرمهای متفاوتی دارند .سبکترین آنها اتم هیدروژن است . اتم آهن بسیار سنگین واتم اورانیم (که  اهمیت ویژه ای دربحث  ما دارد) از آن هم سنگینتر است. اتمها در مقایسه با اشیای زندگی روز مره  ما،  ناچیز وکوچکند.اگر انسانها به اندازه  اتمها بودند،  100 میلیون نفر ازآنها به راحتی  در سر یک سوزن ته گرد جا  می گرفتند . در آن صورت  اگر تمام  مردم دنیا(پنج میلیارد نفر ) پشت سر هم می ایستادند، زنجیره ی به طول  50 سانتی متر می ساختند .

ساختار اتم چیست؟

«نیلزبوهر»، فیزیکدان بزرگ دانمارکی، درسال 1913 مدل اتمی معروف خود را- که هنوز هم دقیق ترین مدل شناخته شه وکاربرد دارد انتشار داد. براساس این مدل، اتم مانند یک منظومه شمسی کوچک است. درمنظومه شمسی، سیاره ها( از قبیل، عطاره، ناهید،زمین ومریخ) به دور خورشید، که جرم زیادی دارد،  درگردشند. در اتم نیز چنین است. درمرکز اتم، هسته آن که کوچکی اما پر جرم است، قرار دارد. ذرات سبک بسیار کوچکی به نام الکترون در فواصل بسیار دوری نسبت به هسته درگردشند . هسته از نظر الکتریکی دارای  بار مثبت است والکترونها بار منفی دارند . الکترونها به وسیله نیروی جاذبه الکتریکی هسته بر مدار خود باقی می مانند. درست مانند خورشید که با نیروی جاذبه اش سیاره ها را به دور خود نگاه می دارد. برای اینکه  تصویر دقیقی از اتم داشته باشید،  خوب است بدانید که به طور مثال یک قطره آب تقریباً از 21 10×6 اتم اکسیژن وهیدروژن تشکیل شده است. اتمی که خود تا این حد کوچک است،  هسته ای به مراتب کوچکتر دارد. هسته اتم فقط فضای مختص به یک اتم را اشغال میکند. اگر چه هسته فقط یک میلیاردم فضای اتم را اشغال میکند،  ولی تقریباً تمام جرم اتم به آن تعلق دارد. ماده در هسته اتم فوق العاده فشرده ومتمرکز است. اگر انسان می توانست هسته اتمی به انداه یک گیلاس بسازد،  وزن  این هسته حدود 30 میلیون تن می شد .

هسته اتم از چه  تشکیل شده است؟

هسته اتم از دو نوع ذره  پروتون ونوترون تشکیل شده  است. هر دوی آنهاتقریباً به یک اندازه جرم دارند وحدود 2000 بار سنگینتر از الکترونند . مقدار بار الکتریکی پروتون یا الکترون رابا مبنا می نامند .پروتونها ونوترونها اغلب درم مجموع با نام نوکلئونها مشخص می شوند .این ذرات به نوبه خود از ذرات کوچکتری به نام « کوارک» تشکیل یافته اند.

چگونه اتمهای عناصر گوناگون را از هم تشخیص میدهند؟

تعداد پروتونها هسته هر اتم مخص می سازد، که این هسته به کدام عنر متعلق است. مثلا اتم هدورژن 1،اتم هلیم2، اتم کربن6 واتم اورانیم 92 پروتون در هسته خود دارد. وقتی هسته یک اتم دارای 6 پروتون مثبت است، 6 الکرون منفی به دور آن در گردشند به طوری که کل اتم از نظر الکتریکی خنثی است. اگر این اتم یک الکترون ز ست بدهد، در برابر 6 پروتون، 5 الکترون قرار می گیرد. در این صورت  اتم مورد نظر یک بارمثبت پیدا می کند. چنین اتمهای بار داری را« یون» می نامند.

ایزوتوپ چیست ؟

با وجود اینکه تمام اتمهای یک عنصر از نظر تعدد الکترونها وهمچنین پروتونها، وضعیتی مشابه ارند، ولی  گاهی اختلافهایی نیز بین آنها دیده می شود. این اختلافها ناشی از متفاوت بودن تعداد نوترونهای آنهاست . سبکترین وساده ترین عنصر شیمیایی، هیدوژن است که به سه شکل گوناگون یافت می شود. در هسته این سه نوع به ترتیب 2،1،0  نوترون وجود دار . هیدوژن معمول یک پروتون دارد وفاقد نوترون است .

نوع دوم هیدروژن  «دوتریم» نامیده می شود ودر هسته خود یک پروتون ویک نوترون دارد. تریتیم علاوه بر تنها پروتونی که علامت مشخصه هیدوژن است، دارای 2 نوترون است. ان سه گونه متفاوت هیدروژن را را « ایزونوپها عنصر هیدروژن » می نامند.

اتمهای یک عنصر که تعداد پروتونهای برابر و نوترونهای نا برابر دارند،  ایزوتوپهای آنها عنصر نامیده می شوند. مثلا اورانیم در طبیعت با 234 ، 235و 238 نوکلئون یافت می شود . همان طور که مشاهده شد، هسته تمام اتمهای اورانیم 92 پروتون دارد. بنابراین سه ایزوتوپ اورانیم دارای 142(92-234) ، 143و146 نوترون در هسته های خودند . این ایزوتوپها با علامتهای اختصاری 234-u ، 235-U و238 –U مشخص می شوند. تعداد نوکلئونهای یک ایزوتوپ اغلب اوقات به عنوان «عدد جرمی» وتعداد پروتونهای آن به عنوان « عدد اتمی»یا « عدد بار هسته ای » شناخته می شوند . بنابراین 235-U دارای عدد جرمی 235 وعدد اتمی 92 است. ایزوتوپ هیدروژن – دو تریم – دارای عدد جرمی 2 وعدد اتمی 1 است.

چرا هسته اتمها متلاشی نمی شوند؟

همان طور که می دانید دوبار الکتریکی مثبت یکدیگر را دفع می کنند . همین قاعده درباره دوبار الکتریکی منفی نیز وجود دارد . در حالی که یک بار الکتریکی منفی را به خود جذب می کند. بنابراین هسته اتم که بار الکتریکی مثبت دارد، الکترونهای منفی رادر اطراف خود نگاه می دارد و آنها رابه گردش بر روی مدار های ویژه ای وادار می کند. شاهده کردیم که هسته از نوترونهای خنثی وپروتونهای مثبت تشکیل شده است . در نگاه اول متلاشی شدن آن منطقی به نظر می رسد؛ زیرا بارهای مثبت یکدیگر را دفع می کنند .پس چگونه ممکن است مثلا در هسته کربن 6 پروتون مثبت در فضایی بسیار تنگ در کنار یکدیگر باقی بمانند؟ علت این است که بین نوکلئونهای هسته نیرویی بسیار بزرگتر- که اصطلاحاً نیروی هسته ای نامیده می شود- اثر می گذارد. البته این نیرو فقط هنگامی که نوکلئونها در فواصل بسیار کم از یکدیگر قرار دارند، کارگر است .

رادیواکتیویته چیست؟

هسته تمام اتمها مانند هسته هیدروژن پایدار نیستند  .

بسیاری از هسته ها، ناگهان در هم می شکنند، به این ترتیب که با شدت وفشار زیاد زذرات کوچکتری رابه خارج پرتاب می کننذد وبه این طریق تغییر شکل می یابند وتبدیل به مواد دگری می شوند . این پدیده را « رادیواکتیویته»می نامند. این پدیده توسط فیزیکدان فرانسوی، «هانری بکرل» کشف شد وبه وسیله زوج دانشمند، «پی یر وماری کوری» دقیقتر مورد بررسی قرار گزفت. برای مدتی طولانی هیچ کس به طور دقیق نمی دانست، که رادیواکتیویته واقعاً چیست. البته عناصر شیمیایی زیادی کشف شدند که از خود پرتوهای اسرار آمیزی ساطع می کردند . اینپرتوها می توانستند شیشه های فیلم را سیاه کنند، اما ماهیت واقعی آنها سالهای طولانی از نظر بشر پوشیده بود.

امروزه ما میدانیم که سه نوع پرتو رادیواکتیو وجود دارد. پرتو آلفا که از هسته اتم هلیم تشکیل می شود. پرتو بتا که از جنس الکترون است وپرتو گاما که از پرتو ذره های بدون جرم یا کوانتها به وجود می آید . کوانتها مانند پرتو ذره هایی اند که در نور ودر پر توهای رونتکن (اشعه ایکس) یافت می شوند. البته کوانتهای گاما بسیار پر انرژی تر از پر تو ذره های رونتگن یا نورند.

چگونه هسته اتمها فرو می پاشند ؟

همان طور که مشاهده کردیم، هسته بسیاری از اتمها، به ویژه آنهایی که خیلی سنگین و بزرگند، پایدار نیستند ومانند ساختمان بیش از حد بزرگی که دیوارهای مقاومی ندارد، فرو می پاشند. مثلاً هسته اتم عنصر رادیم می تواند یک بسته را که شامل دو پرتون ودونوترون است( یابه عبارت دیگر یک ذره آلفارا) از خود براند چون هسته باقی مانده در حال حاضر 2 پروتون کمتر دارد، دیگر هسته اتم رادیم، بلکه به هسته عنصر دیگری، یعنی رادون تبدیل شده است.

هسته های دیگر با خروج یک الکترون یا ذره بتا فرو می پاشند .این عمل به این شکل صورت می پذیرد که یک نوترون تبدیل به یک پروتون ویک الکترون می گردد. والکترون حاصله می شود. اکنون هسته یک پروتون دفع می شود. اکنون هسته یک پروتون بیشتر از قبل دارد .در اینجا نیز یک تبدیل عنصر واقع شده است. اغلب اوقات اتم تازه ساخته شده نیز ناپایدار است ودوباره فرو می پاشد .به این ترتیب دور کاملی از فروپاشیهای زنجیره ای صورت می گیرد. تا بالاخره این روند با ایجاد یک عنصر پایدار پایان می یابد. مثلا اورانیم طی 13 مرحله به عنصر سرب تبدیل می شود.

«نیمه عمر  ماده رادیواکتیو» یعنی چه؟

هیچ کس نمی تواند زمان فروپاشی هسته اتم به خصوصی راپیش بینی کند. مثلا فروپاشی یک هسته به خصوص رادیم می تواند یک ثانیه دیگر، فردا یا 10.000 سال دیگر صورت گیرد. البته یک چیز را می توان با اطمینان خاطر پیش بینی کرد. از 100.000 هسته اردیم پس از 1620 سال دقیقا 50.000 هسته(50% از آنها) فرو می پاشند. فروپاشی نیمی از هسته ها، در یک قطعه اورانیم 238 ، 5/4 میلیارد سال طول می کشد . زمانی را که در آن هسته نیمی از اتمهای یک ایزوتوپ رادیواکتیو فرئ می پاشد، «نیمه عمر» آن ایزوتوپ می نامند . همان طورکه مشاهده کردیم، این زمان در اورانیم 238، 5/4 میلیارد سال طول می کشد. پولونیم«نیم عمر» بسیار کوتاهتری دارد. این زمان 138 روز است.

«اکتیویته» یا «پرتوزایی» یعنی چه؟

اکتیویته یک ماده رادیواکتیو به معنای تعداد هسته هایی از آن است  که در یک ثانیه فرو می پاشند .واحد اندازه گیری اکتیویته (بکرل) (Bq) نام دارد ( به مناسبت نام کاشف پدیده رادیواکتیویته).

اگر در یک ماده برای مثال 403 هسته در ثانیه فرو پاشند، این جسم دارای اکتیویته Bq 403 است. قبلا کوری (ci) به عنوان واحد اندازه گیری رادیواکتیویته به کار می رفت .

پرتوهای ایجاد شده به هنگام تبدیلهای هسته ای نوعی جریان انرژی دار تولید می کنند که تمام یا قسمتی از آن به وسیله ماده ای که پرتو به آن می تابد جذب می شود. آن مقدار انرژی که مواد مورد تابش در هر کیلوگرم جذب می کنند جذب یا پرتو نامیده می شود و واحد اندازه گیری آن گری (Gy)(Gray) است .

0001/0 سانتی گراد می شود. ولی همین مقدار اشعه اگر در کوتاه مدت رتاثیر بگذارد، می تواند صدما تشعشعی فراوانی رابه موجودات زنده وارد کند؛ زیرا این پرتوها می توانند مولکولهای مهم وحیاتی بدن را منهدم سازند . به هر حال اثر بیولوژیکی (اثرات وابسته به علوم زیست شناسی)پرتو ها فقط وابسته به میزان انرژی جذب شده در هر کیلوگرم از وزن بدن نیست . مثلا 1 گری پرتو آلفا 20 بار خطر ناک تر از 1 گری پرتوبنا یا گاماست .به همین اصطلاح دیگری بنام«جذب پرتومعادل»به فرهنگ عبارات مربوط به پرتوزایی افزوده شده است، که میزان خطر انواع گوناگون پرتوها راد ر رابطه با موجودات زنده در نظر می گیرد.

احد اندازه گیری « جذب پرتو معادل» زیورت Sievert=SV) نام دارد . تا سال 1985(1364 هـ .ش واحد رم  نیز متداول بود. این واحد اغلب در کتابهای قدیمی مشاهده می شود 20 زیورت پرتو آلفا برابر یک گری پرتوآلفا و20 گری پر تو بتا یا گاماست.

آیا می توان هسته اتمها را شکافت؟

هسته اتمهایی که در صفحات قبل با آنها آشنا شدیم، خود به خود فرو می پاشیدند. در سال 1938(1317هـ.ش) دو دانشمند آلمانی، به نامهای «اتوهان» و«فریتساشتراسمن» پدیده هیجان آور دیگری را کشف کردند. آنها هسته های اتم اورانیم رابا نوترونها بمباران کردند وبه این نتیجه رسیدند که تعدادی زاز این هسته ها به دو قطعه هم اندازه شکافته می شوند ر. جزئیات تکنیکی این امر در اینجا مورد ذنظر نیست وتنها این نکته اهمیت دارد، که در این روند رهسته های رادیواکتیو خود به خود نمی پاشند، بلکه نوترونهای نفوذ کننده مانند بمبهای کوچکی هسته اتمهای بزرگتر را در هم می شکنند .

چرا تنها نوتر ونها برای بمباران هسته اتمها مناسبند؟

از آنجایی که نوترونها از لحاظ الکتریکی خنثی اند، می توان به خوبی از آنها برای بمباران کردن هسته استفاده کرد. پروتون مثبت برای ایم کار نامناسب است، زیرا از سوی پروتونهای هسته- که آنها مثبتند- پس زده ومنحرف می شود . بدیهی است که الکترونها سبکتر از آنند که بتوانند بر هسته هر جم تاثیر بگذارند وضمناًاز سوی الکترونهای مدارهای اتمی نیز دفع می شوند. نوترون که از نظر الکتریکی خنثی است هیچ یک از معایب را ندارد.

نوترون از مسیر خود منحرف نمی شود ودارای جرم کافی برای خرد کردن هسته اتمهاست.

این نکته خیلی زود مشخص شد، که احتمال بر خورد و نفود نوترونهای کم سرعت با هسته اتمها، به مراتب بیشتر از نوترونها سریع است. یکی از فیزیکدان زمانی در این باره گفته بود:«نوترونهای سریع اغلب بدون آنکه هسته ها را ببینند با شتاب از کنار آنها رد می شوند .لیکن نوترونهای آرام، یابه عبارت دیگر، نوترونهای حرارتی، مدت زمان بیشتری در نزدیکی هسته ها باقی می مانند و فرصت بیشتری دارند تا نسبت به آنها کنش نشان دهند» البته با مقیاسها و معیارهای ما آنها باز هم خیلی سرعت دارند. سرعت آنها تقریبا2/2 کیلومتر زبر ثانیه (Km/s ) است.

علاوه بر شکافت هسته میتوان ازنوترون برای تغییر هسته اتم وتبدیل آن به عنصری دیگر استفاده کرد. در این حالت ونوترونها جزو ساختمان هسته می شوند.

در جریان شکافت اتم اورانیم چه روی میدهد؟

اورانیم طبیعی سه ایزوتوپ (234-U 235-U و 238-U ) دارد . از هز 1000 اتم اورانیم 993 اتم هسته 238-U و7 اتم هسته 235-U دارند. مقدار 234- U آن قدر کم است که لازم نیست در نظر گرفته شود. نوترونهای آرام فقط هسته های 235-U را می شکافند . در جریان این عمل، نخست یک هسته واسطه – یعنی 236-U ایجاد می شود. این هسته پایدار نیست و به یک هسته باریم 144، یک هسته کریپتون 90 و2 نوترون جدید تبدیل می شود. اکنون زبا پدیده ای آشنا می شویم که کشف آن باعث اختراع بب اتمی و نیروگاههای هسته ای شد وجهان را تغییر داد. قطعات ایجاد شده به هنگام شکافت دارای جرم کمتری نسبت به مجموع جرمهای هسته وگلوله نوترانی اند .به عبارت دیگر جرم از دست می رود .

جرم از دست رفته مطابق معادله اینشتین به مقدار عظیمی انرزی (انرژی اتمی) تبدیل می شود. می توان گفت که در این جریان آن بخش از انرژی که صرف یکپارچه نگاه داشتن اتم بزرگتر شده بود، آزاد می شود و امکان دور شدن قطعات جدید را از یکدیگر فراهم می آورد . قطعات جدید با سرعت بسیار زیاد به اتمهای همجوار خود برخورد می کنند وآنها نیز به نوبه خود در اثر این بر خورد نوسازنهای شدیدی پیدا می کنند وبه یکدیگر ساییده می شوند .به این ترتیب انرژی جنبشی قطعات به  گرما تبدیل می شود.

در شکافت هسته ای مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. از یک گرم اورانیم 235 می توان 23.000 کیلووات ساعت انرژی به دست آورد . اغلب به هنگام شکافت هسته ای 3 نوترون جدید نیز ایجاد می شود. هسته واسطه 236 –U مثلا می تواند به باریم 144، کریپتون 89و3 نوترون تبدیل شود. متاسفانه هسته های نیمه سنگین جدید بر حسب قاهده، خود، رادیواکتیوند وپرتوهای خطر ناک منتشر می کنند. ما دوباره هنگام بررسی مشکل اصلی نیروگاههای اتمی(یعنی تخلیه زباله های اتمی) در این باره صحبت خواهیم کرد.

برای شکافت هسته های 238-U باید نوترونهای بسیار سریع داشته باشیم . البته نوترونهای آرام نیز در این هسته ها نفوذ می کنند، ولی در داخل هسته گرفتار می شوند و239-U را مسی سازند. این هسته نیز طی یک مرحله میانی به پلوتونیم 239 تبدیل می شود، که به نوبه خود  می تواند به خوبی به وسیله نوترونهای آرام شکافته شود.  

واکنش زنجیره ای چیست؟

هنگامی که یک قطعه بزرگ 235-U (ویا پلوتونیم) در زمانی کوتاه بمباران نوترونی می شود، روند زیر اتفاق می افتد: نخستین هسته شکافته می شود . این هسته 2 یا 3 نوترون رابه خارج پرتاب می کند. این نوترونها،در مثال ما، 2 هسته دیگر را می شکافند ودر مجموع به طور متوسط 5 نوترون آزاد می شود. وقتی چهار تا از این نوترونها به هسته های همجوار بر خورد کنند وآنها را بشکافند ، 8 تا 12 نوترون جدید به وجود می آید . این نوترونها با چشمپوشی از درصد ضایعاتشان، دوباره هسته های دیگری را می شکافند وبا هر شکافت مقدار عظیمی انرژی رها می شود. دراین ضمن حدود 20 نوترون جدید ایجاد می شود، که آنها نیز دوباره هسته هایی را مورد اصابت قرار می دهند وخلاصه در کسر بسیار کوچکی از ثانیه تعداد هسته های شکافته شده ومقدار انرژی آزاد شده بهمن آسا افزایش می یابد. این جریان را «واکنش زنجیره ای» می نامند.

روش غیر قابل کنترلی که در بالا بیان شد در بمب اتمی به کارگرفته می شود. حداقل جرم سوخت هسته ای که برای انجام یک واکنش زنجیره ای مورد نیاز است، «جرم حیاتی»نامیده می شود. در اورانیم 235، این جرم تقریبا 23 کیلوگرم است . یک گلوله اورانیم به قطر 13 سانتی متر همین جرم را دارد . اگر کمتر از این حد سوخت به کار گرفته شود، تعداد بسیار زیادی نوترون از دست می رود. این نوترونها بدون بر خورد با هسته ای از محدوده توده اورانیم خارج می شوند. خوشبختانه «واکنش زنجیره ای » را می توان کنترل کرد، به این ترتیب که درهر ثانیه امکان انجام تعداد معینی شکافت را فراهم آورد. دقیقاً همین تکنیک در نیروگاههای اتمی- که فصل بعدی کتاب به آن اختصاص یافته است- به کار گرفته می شود.

«غنی سازی» چیست؟

در اورانیم طبیعی معمولا« واکنش زنجیره ای » اتفا نمی افتد. بیش از 99% از اورانیم یافت شده در طبیعت از نوع 238-u است. 2 تا 3 نوترونی که در اثر یک شکافت هسته ای ایجاد می شوند، اغلب پرشتاب تر از آنند که بتوانند هسته های تادر 235-u را بشکافند . از طرف دیگر آنها کندتر از آن حرکت می کنند که قادر باشند 238-u را خرد کنند و 238-U را افزایش داد، تا مواد قابل شکافت بیشتری به دست آید- 2- باید سرعتنوترونهای ایجادشده در اثر شکافت را، کندتر کرد. مثلا سوخت هسته ای مطلوب بعضی نیروگاههای هسته ای، در صورتی فراهم می آید که میزان235-U از 7/0 % به 3% افزایش یابد . این روش را «غنی سازی» می نامند.

مدراتور یا شنابگیر چیست ؟

اگر مواد سوختی تا 3% غنی شده باشند، به تنهایی برای ما فایده چندانی ندارند، زیرا نوترونهای ایجاد شده در جریان شکافت، بیش از حد شتاب دارند وباز هم توسط هسته های 238-U که به وفور وجود دارند- گرفتار می شوند ونمی تواننداین هسته ها را بشکافند واز کنار هسته های 235-U نیز با شتاب می گذرند. برای شکافت این هسته ها ما نیاز به نوترونهای شتاب نوترونها را کاهش دهد. این مواد را » مدراتور» یا «شتابگیر» می نامند .کربن برای این منظور عنصر مناسبی است . اگر کربن به شکل گرافیت، بین قطعات یابلوکهای اورانیم قرار گیرد، به نحوی که آنها در صورت تماس مجدد با اورانیم 235 توانایی شکافت هسته ها را پیدا می کنند. آب و بریلیم نیز شتابگیرهای مناسبیند .

«همجوشی» یا «ذوب هسته ای » یعنی چه ؟

برای بدست آوردن انرژی اتمی ، روش دیگری نیز وجود دارد .مثلا اگر هسته های دوتریم، و«تریتیم» تحت فشار وحرارت فوق العاده زیاد در هم بجوشند، هر بار یک هسته هلیم ویک نوترون ایجاد می شود . این دو ذره جدید در مجموع جرم کمتری نسبت به هسته های اولیه دارند. جرم از دست رفته ، مانند آنچه هنگام بحث درباره شکافت هسته فراگرفتیم، به مقدار عظیمی انرژی زتبدیل رمی شود. این روش را همجوشی یا ذوب هسته ای می نامند . تمام ستارگان ، خورشید وهمچمین بمب هیدروژنی ، انرژی خود را از این راه به دست می آورند.

چگونه خورشید انرژی خود را به دست می آورند؟

در داخل خورشید، روند زیر اتفاق می افتد . در حرارت 15 میلیون درجه سانتی گراد وتحت فشار غیر قابل تصوری که بیش از 200 میلیارد اتمسفر است، از هر 4 هسته هیدروژن یک هسته هلیم ساخته می شود. این هسته از چهار هسته سازنده خود کمی سبکتر است . جرم از دست رفته به مقدار بسیار زیادی انرژی تبدیل می شود. خورشید در هر ثانیه 564 میلیون تن هیدروژن مصرف می کند و از آن 560 میلیون تن هلیم به دست می آورد  . 4 میلین تن جرم از دست رفته(که 7/0% از کل مواد سوختی اولیه است ) به انرژی خورشیدی تبدیل می شود. ظرفیت پرنوزایی کل خورشید  حدود  کیلووات است. هر متر مربع از سطح خورشید 62900 کیلو وات پرتو تولید می کند. این مقدار تقریباً برابر ظرفیت 62000 بخاری برقی یا یک میلیون لامپ روشنایی است .

نیروگاههای هسته ای ، امروز و فردا

نیروگاه چیست ؟

نیروگاهها، وظیفه تولید جریان الکتریکی رابه عهده دارند. در اغلب موارد نخست گرما ایجاد می شود، که بخشی از این گرما می تواند به انرژی الکتریکی تبدیل  گردد. در یک نیروگاه سوخت فسیلی نفت، زغال سنگ یا گاز در یک دیگ بسیار بزرگ که حدود 100 متر ارتفاع دارد می سوزد . گرمای حاصل از آن، آب را داغ وبخار می شود، فشاری حدود 170 اتمسفر وحرارتی 350 درجه سانتی گراد دارد. این بخار به سمت یک توربین هدایت می شود. توربین ماشین بزرگی است که برروی محور آن رباله های بیل مانندی(پره) ساخته شده است . بخار حاصله با نیروی زیاد براین زبانه ها فشار وارد می آورد. این محور ، مانند یک آسیاب بادی- که باد پره های آن را به چرخش در می آورد- شروع به چرخش می کند ویک دینام بزرگ، یعنی ژنراتور رابه حرکت در می آورد . این ماشین ، مانند دینام دوچرخه جریان الکتریکی تولید می کند .البته ظرفیت آن به مراتب بیشتر وحدود 1000 مگاوات است وبرای تامین نیروی برق کی شهر بزرگ کاملا کافی است .سپس انرژی ااکتریکی از طریق ترانسفور ماتورها ودستگاههای قطع و وصل جریان الکتریکی وارد شبکه سراسری می شود .

هنگامی که بخار، انرژی خود رابه  توربین منتقل یمکند، خنک میشود وفشار خود را ازدست میدهد. . برای به کارگیری مجدد بخار، باید دوباره آن رابه آب  تبدیل کرد.

این عمل در کند ناتور یا چگالنده انجام می شود. بخار در آنجا با لوله هایی که آب سرد در آنها جریان دارد تماس می یابد وبه صورت قطره های آب روی این لوله ها متراکم می شود. سپس این آب دوباره به داخل دیگ بر میگردد. البته بدیهی است که آب خنک داخل لوله ها حدود 25 الی 35درجه سانتی گراد گرم می شود. این آب برای سرد دن مجدد به داخل برجهای خنک کننده هدایت می شود ودر آنجا به صورت قطره های بسیار ریزی از لوله ها خارج می شود. این قطره های کوچک، پایین می ریزند وهنگام ریزش خنک می شوند و هوای داخل برج خنک کننده را گرم می کنند. به این ترتیب جریان هوای شدیدی به وجود می آید که به جریان هوای داخل دودکش شباهت دارد.آب خنک، جمع آوری  ودوباره به داخل دیگ بر می گردد. البته بدیهی است که آب خنک داخل لوله ها حدود 25 الی 35 درجه سانتی گراد گرم می شود. این آب  برای سرد شدن مجدد به داخل برجهای خنک کننده هدایت می شود و در آنجا به صورت قطره های بسیار ریزی از لوله ها خارج می شود. این قطره های کوچک، پایین می ریزند وهنگام ریزش خنک می شوند وهوای داخل برج خنک کننده را گرم می کنند .به این ترتیب جریان هوای شدیدی به وجود می آید که به جریان هوای داخل دودکش شباهت دارد.آب خنک، جمع آوری و دوباره به داخل کند نساتور پمپ می شود. به هر حال بخشی از این آب در اثر تبخیر از دست میرود وهمراه جریان هوای بالا رونده از برج خارج می شود و می تواند بر فراز برج خنک کننده تکه ابرهای کوچکی به وجود آورد . مقدار آبی که در یک نیروگاه 1300 مگاواتی از دست میرود، تقریبا یک متر مکعب در هر ثانیه است . آب مورد نیاز اعلب از یک رودخانه تامین می شود. در شرایط کاملا مناسب می توان از تمام یا بخشی از برجهای خنک کننده چشمپوشی کرد، به این ترتیب که مستقیماً از آب ردخانه یا دریا برای خنک کردن آب استفاده کرد.

نیروگاه اتمی چیست؟

در یک نیروگاه اتمی ، انرژی مورد نیاز برای تولید بخار، نه با سوزاندن سوخت فسیلی ، بلکه با انجام شکافت هسته ای به دست می آید  در این نیروگاه،راکتور هسته ای یعنی تاسیساتی که درآن انرژی هسته ای تولید می شود جایگزین دیگ می شود .در راکتور واکشهای زنجیره ای کنترل شده ای روی میدهد و طی آنها تعداد هسته هایی که برای تولید جریان الکتریکی لازم است، شکافته می شوند.

راکتور آب جوش چگونه کار میکند؟

در راکتور آب جوش، دریک « دیگ فشار»، که جایگزین دیگ جوش نیروگاه زغال سنگی شده است، با استفاده از انرژی اتمی، آب تبخیر می شود. این بخار ، فشاری حدود 70«بار» (معادل یک اتمسفر) دارد وتوربینی رابه حرکت در می آورد . این توربین  به نوبه خود انرژی لازم رابه یک ژنراتور منتقل می کند. ودر ژنراتور برق تولید می شود. در دیک فشار راکتور، که ضخامت جداره آن 16 سانتی متر است، هسته راکتور قرار دارد. آبی که باید تبخیر شود در میان این دیگ جریان دارد. هسته راکتور تقریبا از 800 عنصر سوختی تشکیل شده است .هر یک از این عناصر سوختی ،در محفظه ای فلزی محصورند در زیر هر محفظه روزنه ای برای ورود آب وجود دارد. آب به طرف بالا جریان پیدا می کند و64 میله سوختی را بر می گیرد. میله های سوختی لوله هایی فلزیند که باقرصهای مواد سوختی پر شده اند. ترکیب این قرصها اکثرا ازاورانیم غنی شده وبه صورت دی اسید اورانیم (UO2) است. با شکافت هسته های اورانیم انرژی تولید می شود گرما به آب خنک انتقال می یابد وبه این ترتیب آب می تواند تبخیر شود. ازاین آب به عنوان شتابگیرهم استفاده می شود، بنابراین در هرشکافت هسته ای، آب، نوترونهای پرشتاب را تا حدی آرام می کندکه آنها بتوانند هسته های دیگر را بشکافند.

وقتی راکتوری تازه به کار می افتد،  نخستین نوترونهای مورد نیاز را باید به کمک منابع ویژه نوترونی ایجاد کرد . ولی پس از خاموش کردن موقت راکتور این عمل لازم نیست . در این هنگام عناصر سوختی ه اندازه کافی نوترون منتشر می کنند ومی توان واکنش زنجیره ای را دوباره با خارج کردن میله های فرمان انجام پذیر ساخت.

رادکتور آب تحت فشار چیست ؟

در راکتور آب جوش، بخاری که توربینها رابه کار می اندازد، مستقیما در راکتور تولید می شود. در «راکتور آب تحت فشار» آبی که با راکتور در تماس است، جوش نمی آید. فشار این آب به حدی زیاد است (150بار) ، که با وجود حرارت بسیار بالا همواره به صورت مایع باقی می ماند . این آب ، که « آب اولیه » نامیده  می شود، به وسیل شبکه ای از لوله ها وبه طور غیر مستقیم آب موجود در دستگاه تولید بخار را که «آب ثانویه » نام دارد، داغ می کند ضمن این جریان حرارت آب اولیه از 330 درجه  سانتی گراد به 290 درجه سانتی گراد کاهش  می یابد .

به این ترتیب آب ثانویه  به جوش  می آید وبا بخار خود توربین وژنراتور رابه حرکت در می آورد . آب اولیه که همواره به صورت مایع است، دوباره به وسیله پمپهایی به داخل راکتور رانده می شود ومجددا از طریق شکافتهای هسته ای تا حدود 330 درجه سانتی گراد داغ می گردد. یک دیگ تنظیم فشا ر،  همیشه فشار آب اولیه رادر سطحی بکنواخت نگاه می دارد.

در یک راکتور آب تحت فشار، که ظرفیتی معادل 1300 مگاوات دارد، هسته راکتور دارای 200 عنصر سوختی است وهر عنصر 300 میله سوختی دارد. کنترل راکتور، هم از طریق غنی سازی کم شدت یا پرشدت آب اولیه با محلول بور(که بلعنده نوترونهاست) وهم به وسیله میله های فرمان کادمیم دارد ( که از بالای راکتور می توانند وارد یا خارج شوند) صورت می پذیرد .

آب داخل این راکتور  نیز مانند راکتور آب جوش ، به عنوان مدراتور به کار میرود. ضمناً این آب مسئولیت تنظیم حرارت رانیز بر عهده دارد. اگر راکتور بیش از زحد گرم شود، غلظت آب اولیه کاهش می یابد . به این ترتیب سرعت ونوترونهای شتاندار به اندازه کافی کم می شود ودر نتیجه شمار شکافتهای انرژی زا کاهش می یابد . وتمام سیستم دوباره خنک می شود. راکتور آب جوش وراکتور آب تحت فشار رادر مجموع راکتورهای آب سبک نیز می نامند ، زیرا در آنها از آب سبک (H2O) ، نه آب سنگین (D2O) برای خنک کردن استفاده می شود.

راکتور خود سوخت زا چیست؟

 قبلا مشاهده کردیم، که هسته اتمهای 238-U می توانند به وسیله گرفتار ساختن نوترونها، خود را به پلوتونیم تبدیل کنند. هسته های پلوتونیم نیز به راحتی شکافته می شوند وانرژی آزاد می کنند. در « راکتورهای خود سوخت زا» از این خاصیت استفاده می شود . دراین نوع راکتور پلوتونیم 239 به عنوان ماده قابل شکافت به کارمیرود. در هرشکافت 2 تا 3 نوترون آزاد می شود. یکی از این نوترونها برای حفظ ونگهداری واکنش زنجیره ای لازم است . تعداد دیگری از نوترونها جذب هسته های 238-U می شوند، واین هسته ها رابه پلوتونیم، 239 (یا به عبارت دیگر به سوخت تازه) تبدیل می کنند. راکتور به ترتیب سوخت تازه تولید می کند. در شرایط مناسب این سوخت حتی بیشتر از سوخت مصرفی راکتور است .

لازم به یادآوری است که این جریان سوخت زایی، در سطحی محدود در سایر انواع راکتورها نیز یافت می شود. از آنجا که منابع عظیمی از 238-U در دسترس است با وجود مشکلات تکنیکی عمده ای که در حال حاضر در به کارگیری راکتورهای «خود سوخت زا» وجود دارد، می توان به نقش مهم این نوع راکتورها در سده های آینده امیدوار بود. البته این در صورتی است که بشر تا آن زمان موفق به کشف روشها کم خطرتری برای به دست آوردن انرژی نشده باشد.انسان باکاربردتکنیک «سوخت زایی »می تواندبخش عمده ای ازهسته های 238-U را(که درغیراین صورت بی ارزشند)به موادقابل شکافت تبدیل کندوبه این ترتیب ازاورانیوم 60باربهترازروشهای متداول امروزبهره برداری کند.تبدیل 238-U به پلوتونیم به وسیله نوترونهای پرشتاب بهترازنوترونهای آرام انجام می شود.درراکتورهای«خودسوخت زای سریع»،درجریان سوخت زایی ازنوترونهای پرشتاب برای شکافت استفاده می شود.البته اگرمیزان پلوتونیوم کم باشد،این عمل بخوبی صورت نمی گیرد.به همین دلیل عناصرسوختی راکتورهای «خودسوخت زای سریع»20تا30درصدپلونیوم و70تا80درصد238-Uدارند.به عبارت دیگراین نوع راکتورهاده برابرراکتورهایی که تاکنون راجع به آنهاصحبت شد،موادقابل شکافت احتیاج دارندوبدیهی است که این امرمشکلات وخطرات زیادی همراه دارد.

باکمک توضیحات بالا،اکنون به سادگی می توان راکتور«خودساخت های سریع»راشرح داد،راکتوراصلی،ازعناصرسوختی (که ازآنهاانرژی تولیدمی شود)وعناصرسوخت زایی (که ازآنهاموادسوختی جدیدتولیدمی شود)تشکیل شده است.گرمازایی عناصرسوختی ،به خاطردرصدبالای موادقابل شکافت،بسیارزیاداست.به این دلیل این راکتورراتوسط سدیم مایع (که ازظرفیت گرمایی بالایی برخورداراست وبرخلاف آب ازشتاب نوترونهانمی کاهد)خنک می کنندوبه این ترتیب ،نوترونهانیزهمان گونه که موردنظراست پرشتاب باقی می مانند. مدارسدیم اولیه،مدارسدیم ثانویه راداغ می کند.مدارثانویه به نوبه خودآب رابهارمی کندواین بخارتوربینهارابرای تولیدبرق به حرکت درمی آورد.

راکتور حرارت زیاد چگونه کار می کند ؟

نوع دیگرراکتور،که احتمالا آینده درخشانی خواهدداشت ،«راکتورحرارت زیاد»است.دراین نوع راکتورعلاوه براورانیوم ،توریم 232نیزبه عنوان ماده خام انرژی زابه کارمی رود.این ماده ازطریق جذب نوترون به اورانیوم 233(که قابل شکافت است)تبدیل می شود.موادسوختی دراین نوع راکتوربه صورت قطعات پوشش دارکوچکی است ودرون گلوله های گرافیتی قرارگرفته است.این گلوله هابه اندازه توپ تنیسند.ازگرافیت به عنوان مدراتوراستفاده می شود.انرژی تولیدشده درراکتوربه گازی مثل هلیم منتقل می شودواین گازراتاحدود900درجه سانتی گرادداغ می کند.این گازآب رابه بخارتیدیل می کندوبخارتوربینهارابه حرکت درمی آورد.راکتورحرارت زیادمزایای فراوانی دارد.بازده این راکتوربالاست وحرارت بسیارزیادآن می توانددرصنایع شیمیایی (مثلادرتبدیل کردن به گاز)به کارگرفته شود.

آیا« همجوشی هسته ای » منبع اصلی انرژی سده بیست ویکم خواهد بود؟

راکتورهای آب تحت فشاروآب جوش ،امروزه مثل اتومبیل وهواپیما،ازوسایل تکنولوژیک متداول وپذیرفته شده به شمارمی آیند.راکتورهای خودسوخت زاوحرارت زیادنیزنخستین آزمایشهای ارزشیابی خودراباموفقیت پشت سرگذارده اند.

دراین میان بهره برداری ازراکتور«ذوب یاهم جوشی هسته ای »تنهادرآینده ای دورممکن است .مشکلات تکنیکی این امربسیارزیاداست.برای این کارموادسوختی ،مثلاایزوتوپ های هیدرروژن (یعنی دوتریم وتریتیم )بایدتا100میلیون درجه سانتی گرادحرارت بببند.البته درصورت انجام این کارتمام مشکلات مربوط به انرژی حل خواهدشد.زیرابامصرف 1کیلوگرم دوتریم حدود 24میلیون کیلووات ساعت انرژی به دست می آید.این انرژی معادل انرژی 3میلیون کیلوگرم زغال سنگ است.بدیهی است که هیچ دیگی تحمل چنین درجه حرارت بالایی راندارد.به همین دلیل تلاش می کنندکه موادسوختی رابامیدانهای مغناطیسی بزرگ به هم پیونددهندیاگلوله های کوچکترموادسوختی رادرکوتاه مدت باپرتوهای لیزری حرارت دهندتاآنهاخودبتواننداز طریقی همجوشی (فوزیون )انرژی تولیدکنند.همچنین روشهای «سرد»باکمک «میونها»(یابه عبارت دیگر ذرات کوچک) مورد آزمایش قرار گرفته است، که توضیح آن در این جا به درازا خواهد کشید .

در حال حاضر برای ما استفاده از تکنیک « همجوشی یا ذوب هسته ای » ( به استثنای کاربرد آن در بمب هیدروژنی ) ممکن نیست . به هر حال با توجه به اینکه پیشرفتهای تکنیکی همواره شتاب بیشتری می یابند، امکان دارد که در سده آینده « همجوشی یا ذوب هسته ای » در تولید انرژی، ونیز در سفرهای فضایی، نقش بسیار مهمی بازی کند

 

.

گردش  مواد سوختی

استخراج اورانیم – تخلیه  زباله  ها  دوباره  غنی سازی

«گردش  مواد سوختی هسته ای » یعنی  چه ؟

نیروگاههای اتمی، برای ادامه  فعالیت خود،  باید از مواد سوختی  استفاده  کنند. این  موادپس ازسوختن نیاز به  تخلیه  وانتقال دارند. هسته های شکافت پذیری که هنوز در عناصر سوختی  مصرف  شده  موجود است،  باید بازیافت شود وزباله  های غیر مفید و خطر ناک باید .ازبین برود .تمام این مراحل  رادر مجموع تحت عنوان«گردش  مواد سوختی» شرح میدهند .

این  چرخه  با استخراج اورانیم  وتوریم  ازمعادن سطحی یا زیر سطحی آغاز می شود . آماده  سازی سنگ معدن واجرای  روشهای تبدیل وغنی سازی ،  پیش  از فراهم آوردن عناصر سوختی فراهم شده  بهراکتورها حمل می شوند. تخلیه  مواد زاید اتمی  دقیقاً  به اندازه  تدارک مواد سوختی اتمی برای نیروگاه  هسته ای اهمیت  دارد. عمل تخلیه  با برداشت عناصر سوختی  مصرف  شده آغاز می شود . این  مواد پس از برداشت  از راکتور، نخست  در یک« استخرکاهش  پرتوزایی» ( که  آب آن  را خنک میک ند )  انبار میشوند،  ان گاه  به یک انبار میانی  انتقال می یابند وسپس به«تاسیسات دوباره غنی سازی»  منتقل می شوند. درآنجا،  مواد دوباره قابل استفاده  وزباله های اتمی ازیکدیگر جدا می شوند از مواد سوختی بازیافتی، عناصر سوختی جدید فراهم میشود . زباله ها ی رادیواکتیو در کارگاهی به نام  « تاسیسات ایمن سازی ومحدود سازی» بسته بندی وپس از آن بهانبارهای نهایی زیر زمینی منتقل میشود .

اورانیم چگونه  به دست می آید .

اورانیم  فلزی سنگین است ،  که  از سنگ معدن اورانیم به دست میآید . معروفترین سنگ معدن اورانیم ظاهراً نوعی اورانینیت است  که  از 95 درصد اکسیداورانیم تشکیل شده است وگاهی به صورت صخره  های  چند تنی  یافت می شود ( این  نوع اورانینیت معمولا دارای  رنگ قهوه ای  تا سیاه براق است)  متاسفانه  اغلب سنگ معدنهای دیگر هنگامی  مقرون به صرفه  است که  حداقل یک کلیوگرم  اورانیم  از هرتن سنگ معدن به دست  آید.  سنگ معدن استخراج شده  از معادن زیر زمینی  یا سطحی،  باید نخست  اماده  شود.  این سنگها خرد،  آسیاب وبا آب قلیایی شستشو می وشند. پس از طی دیگر مراحل  آماده  سازی  ، اورانیم  متراکمیا« کنسانتره اورانیم»  که بیش از 70  درصد اورانیم  درخود دارد و  «  کیک زرد» نامیده  میشود،  به دست  می آید . این  محصول برای آماده  سازی بیشتر به محل  دیگری  حمل  میشود .

 

 

 

 

اورانیم  غنی  شده  چگونه  تولید میشود ؟ 

اورانیم  خالص طبیعی برای استفاده  در نیروگاههای اتمی مناسب نیست،  زیرا  نوع 7/0 درصد آن  از نوع شکافت  پذیر 235-u و3/99 درصد آن  از  نوع  سنگینتر وشکافت ناپذیر 238-U است.

سوخت اتمی بیشتر نیروگاههای اتمی،  باید حدود 3 درصد 235-U داشته  باشد. بنابراین اورانیم از نظر شیمیایی از یکدیگر قابل تشخیص نیستند،  برای غنی سازی از تفاوت وزنی آنها استفاده می شود. نخست اورانیم  با کمک فلوئور به گاز هگزا فلوئورید اورانیم (به عبارت دیگر به ترکیبی از اورانیم وفلوئور) تبدیل می شود. در این مرحله  برای جداسازی دو ایزوتوپ اورانیم  از یکدیگر روشهای متفاوتی وجود دارد .

در «روش لوله  های  جدا  کننده»  گاز UF6 در لوله  لهای کوچکی که انحنایی نیم  دایره کای دارند باشتاب وارد میوشد . نیروی گریزامرکز ایجاد شده،  گاز دارای  238-U را با شدت  بیشتر به خارج می راندف  به نحوی  که این  گاز  می تواند ازگ از سبکتر 235-U جدا شود. بدیهی  است  که با این  روش ،  جداسازی کامل دو ایزوتوپ ممکن  نیست،  ولی اگر تعداد بیشتری از این  واحدهای  جدا کننده  رابه صورت  زنجیره ای  به یکدیگر مربوط کنند،  یالاخره  گازی به دست  میآید که در آن اتمهای  235-U به حد کافی وجود دارد.

در « روش گاز افشانی» گاز UF6 با فشار از غشای ( دیافراگم)  عبور داده  می شود . دراین عمل گاز سبکتر 235-U سریعتر از گاز سنگینتر 238-U از منفذهای دیافراگم عبور می کند. این روش  نیز تا حدودی موجب جداسازی  ایزوتوپها از یکدیگر میشود .

در« روش سانتریفوژ» ( روش استفاده  از دستگاه  گریزاز مرکز)  گاز به داخل یک سانتریفوژ بسیار سریع وارد می شود . نیروی گریز از مرکز، اورانیم  سنگینتر رابه سمت  دیواره  های  دستگاه  می راند،  به نحوی  که تمرکز 235-U درمرکز دستگاه  افزایش  می یابد . به این  ترتیب جدا سازی 235-U و238 –U انجام میشود .  دراین روش  نیز برای غنی  سازیمناسب،  واحد های سانتریفوژ  متعدد ومرتبط با هم  لازم  است .  در حال حاضر  ، روشهای  دیگری که  بتوان  درآنها غنی  سازی لازم  رادریک مرحله  انجام داد ،  در دست  پژوهش  وتوسعه  است.

عناصر سوختی چگونه ساخته میشود ؟ 

همان  گونه  که مشاهده  کردیم،  میله  های  سوختی در نیروگاههای هسته ای از قرصها یا گلوله  های  استوانه  ای  دی  اکسید اورانیم  فشرده (UO2)  تشکیل می شود .  دی  اکسید اورانیم  نخست  ازگاز هگزا  فلوئورید اورانیم  (UF6) غنی شده  به  دست  می آید وسپس به صورت  قرصهایی به ضخامت تقریباً  5/1  سانتی متر وقطره 1 سانتی متر فشرده  میشود . البته  این اندازه  ها می توانند در نیروگاهها وکشورهای مختلف، متفاوت باشند ومقادیر ذکر شدهف  تنها اندازه  میانگین  را نشان  میدهند. قرصهای فشرده  خام  تا 1700 درجه سانتی گراد حرارت  داده  میشوند .به این ترتیب استحکام  وتراکم  لازم  رابه دست  می آورند . آن گاه  با دقت                میلی متر در اندازه  هایی برابر تراش داده  میوشند ودر داخل لوله  پوشش  قرار می گیرند . البته  لوله ها به  طور کامل با گلوله  های  سوختی پر نمی شوند . برای انتقال بهتر گرما گاز هلیم  به داخل لوله ها رانده  میشود .

لوله ها به این دلیل به طور کامل با قرصهای سوختی پر نمی شود که هنگام  فروپاشی هسته  ها گازهایی ایجاد میشود که فضای معینی  را اشغال می کند. این فضا را «  فضای گاز حاصل  ازشکافت»  می نامند.

این  لوله  های  پرشده  وعایق  بندی شده  از نظر نشت گاز،  میله های  سوختی  را می سازند .  این  ملیه  ها سوختی همراه  با میله  های سوختی را می سازند. این  میله های سوختی  همراه  با میله های تنظیم به صورت  عناصر سوختی در ی آیند . ساخت عناصر سوختی بسته  به مورد متفاوت است. مثلا در راکتورهای آب جوش، اغلب میله  های سوختی به صورت 7× 7 وبه شکل یک عنصر سوختی بسته بندی شده اند. در راکتورهای آب تحت فشارمیله  های  15×15یا 20×20 عناصر سوختی را تشکیل  می دهند . وضعیت  میله های تنظیم نیز میتواند در راکتورهای  مختلف  بسیار متفاوت باشد .

 

با عناصر سوختی مصرف شده  چه می کنند؟

در یک  نیروگاه  هسته ای  سالانه  حدود یک  سوم عناصر سوختی با عناصر سوختی تازه تتعویض می شود.

از راکتویک  نیروگاه  بزرگ با ظرفیت  1300 مگاوات،  سالانه  30 تن اورانیم  خارج می شود. بنابراین  تا سال 2000 میلادی دریک کشور صنعتی- مثلا  آلمان فدرال- حدود 11000 تن اورانیم  انباشته  خواهد شد . این مواد از سویی به دلیل  دارا بودن  تولیدات  قابل شکافت وخطر ناک،  آلوده  کننده اند،  واز سوی دیگر هسته  های شکافت پذیر وقابل استفاده  هم در آنها یافت می شود. بنابراین  تخلیه  وآماده  سازی  مجدد عناصر سوختی مصرف  شده،  چه  از نظر بهداشت  محیط زیست  وچه  از نظر صرفه  اقتصادی ،  اهمیت  ویژه  ای  دارد . این کار به ترتیب زیر انجام  می شود.

عناصر سوختی پس  از نخستین  توقف یک ساله  خود در استخرهای کاهش  پرتوزایی، به  انبار موقت منتقل می شوند . به  عنوان مثال،  یک  چنین  انباری  در شهر گورلبن در ایالت  نیدرزاکس آلمان وجود دارد . عناصر سوختی در این  مرحله  در تانکرهای حمل  ونقل باقی می مانند. البته  عناصر سوختی قبلا دراین  تانکرها در نهایت  دقت  با رعایت  ایمنی  کامل انبار شده اند وپرتوهای  خطر ناک نمی  تواند ازآنها انتشار یابد . سپس  میله  های  سوختی  دوباره  بازیافت  میشوند.  دذراین عمل  مواد سوختی  قابل  استفاده  دوباره  غنی  می شوند. ودر تولید  عناصر  سوختی جدید بهک ار می روند . مواد زاید قابل شکافت وخطر ناک جدا شده،  برای همیشه  در مکانهایی موسوم به  « انبارنهایی»  کنار گذاشته  می شوند . 

بدیهی  است  که میتوان عناصر سوختی مصرف شده را  بدون  دوباره  غنی  سازی  نیز در انبارهایی نگهداری  کرد. 

تاسیسات « دوباره  غنی  سازی»  چیست؟

تاسیسات دوباره  غنی سازی  یا دوباره  امده سازی،  کارگاههایی اند که درآنها برروی عناصر سوختی مصرف  شده عملیات جداسازی انجام میشود . در این تاسیسات به ویژه باید زباله های اتمی  جدا  شوند ومواد سوختی اورانیم  وپلوتونیم  دوباره  به دست  آیند.  میله های  سوختی  در واقع  علاوه  بر  هسته  های  شکافته  نشده  235-U ،  پلوتونیم  239  نیز دارند که  از 238-U به دست  می آید وبه عنوان مواد سوختی هسته  ای  قابل استفاده  اند. عناصر سوختی مصرف  شده پس از توقف در استخر کاهش  پرتوزایی وانبار موقت در تانکرهای حمل و نقل به تاسیسات دوباره  غنی  سازی  انتقال می یابند . آنها در این هنگام  هنوز هم  به شدت  رادیواکتیوند وباید به وسیله  دیوارهای بتونی ضخیم  یا  پنجره  های  شیشه  ایسربی از پرسنل کارگاهها دور نگه  داشته  شوند وکار روی آنها کاملا اتوماتیک انجام شود . میله  های سوختی نخست به قطعه  های  کوچک بریده  می شود .  این قطعات دراسید نیتریک  (به  فرمول HNO3 -  م)  حل  می گردد. اورانیم  پلوتونیم  وتولیدات  شکافتی،  دراین عمل تقریباً  به طور کامل حل  میشوند وپوسته  های تکه  تکه شده میله  های  سوختی  باقی می مانند که در قابلهای بتونی  با ایمنی  کامل انبار میشوند . سپس طی یک سلسله  فعل وانغعالات شیمیایی اورانیم،پلوتونیم وتولیدات شکافتی به سه بخش تقسیم شده،  از هم  جدا  می شوند .  اورانیم  وپلوتونیم  پس از تکمیل روند جدا سازی وخالص سازی برای  ایجاد عناصر سوختی جدید به کارخانه  منتقل می شوند. زباله  های اتم  برای  انبارهایی آماده  وبسته بندی می شوند .

سرنوشت زباله  های اتمی چیست؟

تاسیسات اتمی،  شامل موسسه  های پژوهشی ،  نیروگاههای  هسته  ای  و تاسیسات دوباره  غنی سازی است. میزان خطر زباله  های ایجاد شده  در هر یک ازاین  تاسیسات متفاوت است. آن دسته  از زباله  های اتمی  که درجه  پرتوزایی آنها ضعیف است وبه صورت  جامد یا مایعند،  نخست از طریق تبخیر،  فشردن یا سوزاندن به حداقل حجم ممکن  میرسند . آن گاه  در بشکه  هایی  گذاشته  می شوند وبا بشکه  به صورت  قالبهای بتونی  درمیآِند. زباله  های اتمی  نیمه  فعالی مثل پوششهای فلزی قطعه  قطعه  شده  میله  های سوختن را نیز همراه  بشکه  ها یشان  به صورت  قالبهای  بتونی  درمی آورند.  

در مورد زباله  های  اتمی بسیار فعال باید نهایت  دقت  واحتیاط رابه عمل آورد.  این زباله  ها  به ویژه  شامل  تولیدات شکافتی محلول در اسید نیتریکند. 99 دبرصد از پرتوزایی تمام  زباله  های اتمی  به این دسته  اختصاص  دارد.  برای این  مواد خطر ناک،«روش  شیشه  ای  کردن» ابداع  شده است  .  محلولهای رادیواکتیو بسیار فعال نخست تغلیظ میشود وطی واکنشهای  شیمیایی به مواد دیگری  تبدیل  می گردد.  آن گاه  این زباله  ها در حرارت  1150  درجه  سانتی گراد همراه  با پ ودر  شیشه  ذوب  میوشند وبه این  ترتیب به صورت  جزء  جدا نشدنی  شیشه  در می آیند  شیشه  مذاب  ، در محفظه  هایی فولادی با  درجه  مقاومت بالا  ریخته  میشود . 

این محفظه  ها،  دیواره  های  ضخمیی  دارند. در تاسیسات دوباره  غنی  سازی  از هر تن  اورانیم ، حدود 130  لیتر زباله  رادیواکتیو بسیار فعال به صورت  یک بلوک  شیشه ای 5 شبکه  ( هر شبکه  400 لیتر ظرفیت  دارد)  زباله  نیمه  فعال و15  بشکه  زباله  اتمی  ضعیف  حاصل میشود .  این مواد باید برای همیشه  با ایمنی  کامل  انبار وند،  زیرا  حتی  برای  نسلهای آینده  نیز خطر بزرگی  محسوب می شوند.

انرژی  هسته ای  ومحیط زیست 

آیا نیروگاههای هسته  ای  خطر ناکند ؟ 

وقتی یک نیروگاه  هسته ای  فعال است،  در میله  های سوختی همواره  تولیدات شکافتی  وهسته  های  پلوتونیم  بیشتری  ایجاد می شود که  شدیداً  باید  از ورود  آنها به  محیط خارج جلوگیری  کرد.

برای  این  منظور در بیشتر نیروگاههای اتمی  شش مانع ایجاد شده است،  که در شرایط عادی این هسته  های  اتمی  مرگ اور قادر به  عبور ازآنها نیستند.

1-قرصهای  مواد سوختی  به نحوی  ساخته شده اند که  تولیدات  شکافتی  نمی توانند ازآنها  فرار کنند. 

2- لوله  های آب بندی شده  که از نشت  گاز میله های سوختی  جلوگیری  می کنند،  اجازه  نمی دهند هیچ ماده  خطرناکمی  خارج  شود. 

3- دیگ فشارراکتور،مانع دیگری در سر راه این  مواد مرگ آور است.

4- تمام  تجهیزات  وتاسیساتی که احتمال انتشار پرتوهای خطر ناک  ازآنها  می رود،  توسط دیوارهای بتونی قطور محصور شده اند .

5- یک دیگ یامحفظه  ایمنی فولادی  (CONTAINMENT نیز نامیده  میشود) تمام تجهیزات وتاسیساتی را که  تاکنون  ذکر شده  در بر میگیرد .

6-  آخرین  مانع،  یک پوشش بتونی  سراسری به قطر بیش از یک متر است،  که حتی  در اثر برخورد در هواپیماهای  درحال سقوط نیز آسیب نمی  بیند .

مواد رادیواکتیوتنها پس از عبور ازاین  6  مانع  می توانند اتادن  تمام  دستگاهها وسیستمهای خنک  کننده، امکان  وقوع  پیدا  می کند . البته  دراین  صورت  معمولا واکنش زنجیره  ای  بلافاصله  متوقف میشود،  ولی  به هرحال امکان  دفع  گرمای  حاصله  وجود ندارد واین  گرما  می تواند دیگ فشار راکتور ذوب کند. برای جلوگیری از این  امر،  در اکثر نیروگاههای  اتمی، چهار سیستم  خنک کننده اضطراری مستقل از یکدیگر ،  وجود دارد .

 بزرگترین حادثه  احتمالی در یک  نیروگاه، که در زبان آلمانی  به اختصار GAU نامیده  می شود،  بروز یک  شکاف ناگهانی در مدار خنک کننده  اولیه  است  .در این  صورت  بلافاصله  دیگ اطمینان  با بخار داغ  پر  می شود ،  ودر همان  لحظه  به طور خودکار اقدامات باز دارند متعددی صورت می گیرد.  میله های  فرمان  به سرعت داخل  راکتورها می شوند و واکنش  زنجیره  ای  را متوقف می سازند. یک مخزن  فشاری،  آب  را وارد  دیگ فشار راکتور می کند ویک آب  بیشتری از«  مخزنهای  لبریز شوند»  ه داخل  دیگ می ریزد .

  ساختمان راکتور ها باید علاوه  بر مقاومت در برابر ضربه  سقوط هواپیما، در برابر زلزله، امواج  طوفانی  دریا  وفشارهای انفجاری  معینی  نیز مقاوم باشند.  بدیهی  است  که  نیروگاهها را  نمی توان کاملاً در برابر حوداث وصدمات ناشی از جنگ ( به ویه  در برابر اصابت  مستقیم  راکتها و موشکها یابمبارانهایی هوایی)  حفاظت  کرد.

 

 

ایمنی  انبار نهایی زباله  های اتمی تا چه  حدودی  است ؟   

آرایشهای سنگ نمکی که برای انبارنهایی زباله  های رادیواکتیو در نظر گرفته شده، بنابردانش امروز ما از ایمنی بالایی بر خورددار است. در سنگ نمک به دلیل  غیر قابل تغییر بودن شکل آن،  هیچ شکافی که آب بتواند از آن جاری شود،  به  وجود نمی  آید. شکافهای ایجاد شده  نیز خیلی زود دوباره  بسته  می شوند. آرایش سنگ  نمک  همچنین  بسیار مقاوم  وپایدار است . آرایشهای سنگ  نمکی  که در آلمان  برای انبارنهایی انتخاب شده اند از 100 میلیون  سال پیش تا کنون هیچ گونه  ارتباطی  با لایه های آبخیز زمین  نداشته اند و به هیچ وجه  تحت تاثیر تغییرات شکل وضعیت زمین  ( از قبیل پدید آمدن  کوهستانهای گوناگون )  قرار نگرفته  اند .

علاوه  برآن  سنگ نمک  قابلیت  انتقال گرمای  زیادی دارد، که این  امر در سده  های اولیه  ذخیره  نهایی زباله های  اتمی  از اهمیت  زیادی بر خوردار است .  همان  گونه  که قبلا  شرح  داده شد،  آن دسته  از زباله  اتمی  که  از نظر رادیواکتیویته  بسیار فعالند،با شیشه  ذوب ومخلوط می شوند،  به نحوی  که نمی توان  آنها را از شیشه  جدا  کرد. ضمناً  آنها  با مواد ضد زنگ وضد پوسیدگی پوشانده می شوند. به همین  دلیل  حتی  اگر بر خلاف  انتظار  آب  به  داخل  آرایش  سنگ نمک  نفوذ کند،  باز هم مواد رادیواکتیو نمی تواند انتشار یابند. محیط زیست  تنها هنگامی  آسیب می بیند که آب  آلوده  به مواد رادیواکتیو  از میان  کوهی  که بالای  آرایش  سنگ  نمک  قرار گرفته  است صدها متر بالا بیاید و با آبهای سطحی  مخلوط شود.  این امر براساس  پژوهشهای امروزی  قابل تصور نیست. علاوه  برآن،  پرتوزایی وگرمازایی زباله  های اتمی  پس  از گذشت  هزار سال  به میزان  زیادی  کاهش  می یابد . 

بمب اتمی چیست ؟

در نیروگاهها، انرژی محبوس در هسته  اتمها را آزاد میکنند ولی انرژی  آزاد شده  بلافاصله زندانی میشود.  واکنشهای زنجیره  ای در این  نیروگاهها کاملا کنترل شده اند ومقدار انرژی  ثابتی  را تولید  میکنند.  دربمب اتمی  در اثر واکنشهای زنجیره ای  کنترل  نشده،  ناگهان  تعداد بی شماری  هسته شکافته می شود ومقدار عظیمی  انرژی درک سری  از ثانیه  رها  میشود وخرابیهای  گسترده  ای  به  بار می آورد  . 

برای ایجاد چنین  انفجاری، اورانیم  235 یا  پلوتونیم  239 خالص  لازم  است .  اورانیم  238 غیر فعال ، که  از بروز فاجعه  جلوگیری  میکند،  در تاسیسات جدا سازی ایزوتوپها تصفیه  میشود. علاوه برآن،  باید مقدار حداقلی از مواد شکافت  پذیر که «  جرم بحرانی»  نامیده  میشود،  دردسترس باشد،  تا به  وسیله  آن،  نوترونهای  زیادی،  بدون  ترک منطقه  انفجار ،به هسته  های  جدید اصابت کنند جرم بحرانی  در اورانیم 235،23 کیلوگرم  ودرپلوتونیم  239 ،  6/5 کیلوگرم  ( یعنی  به بزرگی  یک توپ تنیس) است.

اکنون انواع  بسیار متفاوتی ازبمبهای اتمی  وجود دارد. مثلا می توان دریک بمب ،دو یا چند قطعه اورانیم  کوچ زیر جرم  بحرانی  راکه  به تنهایی بی خطرند،  همزمان  به  سمت  یک نقطه  سلیک کرد.  آنها درمجموع ه جرم  بحرانی  می رسند. یک منبع  نوترونی ایجاد اولین  شکافتهارابه عهده  دارد وپس  ازآن  جهنمی برپا می شود.  تقریبا هر نوترون، هسته جدیدی را می شکافد . 2تا3 نوترون شکافتهای جدیدی را موجب  می شوند .هیچ میله  تنظیم وکنترلی این  بهمن نوترونی افزاینده  را متوقف نمی کند.  از این رو در چند میلیاردم ثانیه  با ایجاد شکافتهای هست8ه  ای  بی شمار،  انرژی  عظیم  وغول آسایی،  ونیز تولیدات شکافتی رادیواکتیو مرگ آوری آزاد می شود. موادرادیواکتیو بسیار فعال که  معمولاً در شرایط عادی با شیشه مذاب مخلوط شده،  به داخل محفظه  های  فولادی  تزریق ودر عمق آرایشهای سنگهای  نمک زمین، ذخیره  ونگهداری می شوند،  برمزارع  ،  جنگلها وشهرها فرو می بارند . جرم  از دست رفته  بر اثر انفجاری ،در مقایسه  با آثار وپیامدهایی که دارد، ناپیزط است. به این  ترتیب بود که در بمب اتمی هیروشیما،  کاهش  1 گرم مادهه،  که به انرژی تبدیل شد، 200.000انسان رابه کام مرگ فرستاد.

بمب هیدروژنی چیست؟

وحشتناک تر از بمب اتمی  معمولی، بمب هیدروژنی است . دراین  نوع بمب ،با  ایجاد یک انفجار اورانیمی  یا  پلوتونیمی،  دمایی معادل چندین   میلیون  درجه  سانتی  گراد ایجاد می شود. 

ایزوتوپهای هیدوژنی که در بمب به کار رفته اند، تحت این شرایط با یکدیگر جوش  می خورند وبه هلیم  تبدیل می شوند  ودر  این  همجوشی،  انرژی  غیر قابل وصفی را آزاد می سازند .بنابراین  دراین نوع  بمب،  ترکیبی شیطانی  ازشکافت هسته ای  وهمجوشی هسته ای  به کار رفته  است .

بمب  اتمی  نسبتا کوچکی  که شهر ژاپنی  هیروشیما را نابود کرد،  قدرت  انفجاری  معادل 20000 تن تری  نیتروتولوئن  (TNT) که  یک ماده  انفجاری  عادی امروزی  است،  داشت  . در مقابل، بزرگترین  بمب  هیدروژنی  که تاکنون  برای  آزمایش  ،  منفجر شده  معادل 68 مگاتن  TNT قدرت  انفجاری داشته  است.  این قدرت  انفجاری  حدود 3000 برابر قدرت  انفجاری  بمب هیروشیماست  .

امروزه  آمریکایی ها و روسها در مجموع حدوداً  بیش  از 50000 کلباهک جنگی اتمی  در اندازه  های  مختلف  در اختیار دارند که جزئی  از آن  برای نابودی  تمام  زندگی  کره زمین  کافی است

دنیا  پس از وقوع  جنگ  اتمی  چگونه  خواهد شد ؟

جنگ اتمی  وحشتناکترین  سر نوشتی  است که  میتواند دامنگیر دنیا  شود.  چنین  جنگی بدتر از مجموع  تمام  بیماریهای  مسری  ،زمین  لرزه ها، آتشفشان ها و فاجعه  های  جهانی  حاصل  از مواد شیمیایی خواهد بود. البته  در حال  حاضر تمام  قدرتهای جهانی  تلاش  دارند  که  از  چنین برخوردی جلوگیری  کنند،  زیرا  بر خلاف  جنگهای  سلطه  جویانه  قبلی  با  جنگ اتمی  هیچ کس  نمی تواند برنده  شود،  بلکه  همه بازنده  خواهند بود.  ولی  با توجه  به زرادخانه های  جنگ افزارهای اتمی  روز افزون  وقوع  چنین  جنگی  صددر صد هم غیر ممکن نیست . زیرا  در اثر یک سهل انگاری تکنیکی یا اقدام دیکتاتورهای  دیوانه،چنین  جنگی می تواند  آغاز شود. در این  صورت  نه تنها میلیونها یا میلیارد ها قربانی  جنگ  خواهیم  داشت،  بلکه  باقیمانده  جهان، صدها سال به مواد رادیواکتیو آلوده خواهد بود،  وبه  خصوص  این  آلودگی  بر روی  نسل  گیاهان  ،  جلانوران وانسان، آثار خود راباقی خواهد گذاشت  ونسل  بسیاری  از انواع  گیاهان  وجانوران  منقرض  خواهد شد. زیرا  در صورت  انفجار اتمی،  گرد و خاک  وغباری که  به هوا بلند می شود،  حتی  بعدازدهها سال جلو تابش  قسمتی  از نور خورشید را می  گیرد  ودوران  جدیدی  ازیخبندان  رادر زمین  به  وجود می آورد . حتی اگر بر فرض انسان  زنده  ای هم در زمین  باقی مانده  باشد،  تمام  تمدن  بشری  ،  از وسایل  حمل ونقل گرفته  تا وسایل و تدارکات پزشکی، در هم خواهد ریخت .تنها پس از گذشت صدها سال،  در اولین گام،زمین خواهد توانست دوباره سلامت خود راباز یابد .