up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله شکافت هسته اي PDF
QR code - شکافت هسته اي

شکافت هسته اي

اگر نوترون منفردي به يک قطعه ايزوتوپ ۲۳۵U نفوذ کند، در اثربرخورد به هسته اتم ۲۳۵U ، اورانيوم به دو قسمت شکسته مي شود که اصطلاحا شکافت هسته اي ناميده مي شود.
در واکنشهاي شکافت هسته اي مقادير زيادي نيز انرژي آزاد مي گردد (در حدود ۲۰۰Mev)، اما مسئله مهمتر اينکه نتيجه شکستن هسته ۲۳۵U ، آزادي دو نوترون است که مي تواند دو هسته ديگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. اين چهار نوترون نيز چهار هسته ۲۳۵U را مي شکند. چهار هسته شکسته شده توليد هشت نوترون مي کنند که قادر به شکستن همين تعداد هسته اورانيوم مي باشند. سپس شکست هسته اي و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجيروار به سرعت تکثير و توسعه مي يابد. در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر مي شود، در يک لحظه واکنش زنجيري خود بخودي شکست هسته اي شروع مي گردد. در واکنشهاي کنترل شده هسته اي تعداد شکست در واحد زمان و نيز مقدار انرژي بتدريج افزايش يافته و پس از رسيدن به مقداري دلخواه ثابت نگهداشته مي شود.
● انرژي شکافت هسته اي
کشف انرژي هسته اي در جريان جنگ جهاني دوم صورت گرفت و اکنون براي شبکه برق بسياري از کشورها هزاران کيلو وات تهيه مي کند (نيروگاه هسته اي). بحران انرژي بر اثر بالارفتن قيمت نفت در سال ۱۹۷۳ استفاده از انرژي شکافت هسته اي بيشتر وارد صحنه کرد. در حال حاضر ممالک اروپايي انرژي هسته اي را تنها انرژي مي داند. که مي تواند در اکثر موارد جايگزين نفت شود. استفاده از انرژي شکافت هسته اي که بر روي يک ماده قابل احتراق کاني که بصورت محدود پايه گذاري مي شود. براي ساير کشورها خطرات بسيار دارد در حال حاضر توليد الکتريسته با استفاده از شکافت هسته اي کنترل شده به ميزان زيادي توسعه يافته و مورد قبول واقع شده است. توليد انرژي هسته اي در کشورهاي توسعه يافته بخش مهمي از طرح انرژي ملي را تشکيل مي دهد.
● انرژي بستگي هسته اي
مي توان تصور کرد که جرم هسته ، M ، با جمع کردن Z (تعداد پروتونها) ضربدر جرم پروتون و N تعداد نوترونها ضربدر جرم نوترون بدست مي آيد.
M = Z×Mp + N×Mn
از طرف ديگر M هميشه کمتر از مجموع جرمهاي تشکيل دهنده هاي منزوي هسته است. اين اختلاف به توسط فرمول انيشتين توضيح داده مي شود که رابطه بين جرم و انرژي هم ارزي جرم و انرژي را برقرار مي سازد. اگر يک دستگاه مادي داراي جرم باشد در اين صورت داراي انرژي کلي E است. E = M C۲ که در آن C سرعت نور در خلا و M جرم کل هسته مرکب از نوکلئونها و E مقدار انرژيي است که در اثر فروپاشي جرم M توليد مي شود. بنابر اين اصول انرژي هسته اي بر آزاد سازي انرژي پيوندي هسته استوار است. هر سيستمي که داراي انرژي پيوندي بيشتر باشد پايدار مي باشد. در واقع جرم مفقود شده در واکنشهاي هسته اي طبق فرمول E = M C۲ به انرژي تبديل مي شود. پس انرژي بستگي اختلاف جرم هسته و جرم نوکلئونهاي تشکيل دهنده آن است، که معرف کاري است که بايد انجام شود تا نوکلئونها از هم جدا شوند.
● مواد شکافتني
مواد ناپايدار براي اينکه به پايداري برسند، انرژي گسيل مي کنند تا به حالت پايدار برسد. معمولا عناصري شکافت پذير هستند که جرم اتمي آنها بالاي ۱۵۰ باشد ،۲۳۵U و ۲۳۸U در معادن يافت مي شود. ۹۹.۳ درصد اورانيوم معادن ۲۳۸U مي باشد.و تنها ۷% آن ۲۳۵U مي باشد. از طرفي ۲۳۵U با نوترونهاي کند پيشرو واکنش نشان مي دهد. ۲۳۸Uتنها با نوترونهاي تند کار مي کند، البته خوب جواب نمي دهد. بنابر اين در صنعت در نيروگاههاي هسته اي ۲۳۵U به عنوان سوخت محسوب مي شود. ولي به دلايل اينکه در طبيعت کم يافت مي شود. بايستي غني سازي اورانيوم شود، يعني اينکه از ۷ درصد به ۱ الي ۳ درصد برسانند.
شکافت ۲۳۵U
در اين واکنش هسته اي وقتي نوترون کند بر روي ۲۳۵U برخورد مي کند به ۲۳۶U تحريک شده تبديل مي شود. نهايتا تبديل به باريوم و کريپتون و ۳ تا نوترون تند و ۱۷۷ Mev انرژي آزاد مي شود. پس در واکنش اخير به ازاي هر نوکلئون حدود ۱ Mev انرژي آزاد مي شود. در واکنشهاي شيميايي مثل انفجار به ازاي هر مولکول حدود ۳۰ Mev انرژي ايجاد مي شود. لازم به ذکر است در راکتورهاي هسته اي که با نوترون کار مي کند، طبق واکنشهاي به عمل آمده ۲ الي۳ نوترون سريع توليد مي شود. حتما اين نوترونهاي سريع بايد کند شوند.

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تل ...

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تلف ...

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تل ...

انرژي هسته اي انرژي هسته اي از عمده ترين مباحث علوم و تکنولوژي هسته اي است و هم اکنون نقش عمده اي را در تأمين انرژي کشورهاي مختلف خصوصا کشورهاي پيشرفت ...

● مقدمه شکافت هسته اي اتم اورانيم ۲۳۵ در واقع در اثر نفوذ يک نوترون حرارتي به درون هسته يک اتم سنگين است که باعث شکافت آن به دوپاره از هسته هاي جديد و ...

ماده اي که به عنوان سوخت در راکتورهاي هسته اي مورد استفاده قرار مي گيرد بايد شکاف پذير باشد يا به طريقي شکاف پذير شود.۲۳۵U شکاف پذير است ولي اکثر هسته ...

تهيه غذاي سالم تر ، پيشرفت کيفيت ابزار و وسائل، استانداردهاي اندازه گيري و ماشين ها از جمله اين موارد هستند. در تشخيص ناهنجاري هاي متابوليسمي و درمان ...

نيروگاه اتمي بررسي شده در اين مقاله داراي ۲ رآكتور است كه ضخامت جداره فولادي هريك۲۰ سانتيمتر، قطر۴ ۸ و ارتفاع آنها۱۲ ۸ متر است. اين راكتورها درون سيلو ...

دانلود نسخه PDF - شکافت هسته اي