برقِ هسته ای
برقِ هسته ای _ واکنش روی یک کیلو اُورانیوم ۲۳۵U انجام شود انرژی اِلکتریکی (برق) به دست آمده معادل kwH 20×۱۰۶ (کیلو وات در ساعت)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته: در نیروگاه هسته ای یا فیوژن، در عمل هستۀ یک عنصر سنگین برای نمونه اُورانیوم ۲۳۵U توسط نوترون های شتاب داده شده بمباران می شود، در این صورت به ازای هر نوکلئون اورانیوم یک Mev انرژی اتصالی آزاد می شود. حال اگر این واکنش روی یک کیلو ۲۳۵U انجام شود انرژی به دست آمده معادل kwH 20×۱۰۶ خواهد بود، اگر بخواهیم این مقدار انرژی را از سوخت های فسیلی به دست آوریم مقدار ۱/۷ میلیون لیتر با ۵/۲ میلیون کیلو ذغال سنگ نیاز داریم.
در قسمت غنی سازی، اورانیوم را تا حدود ۴-۵ ٪ غنی سازی می کنند. زیرا این درصد برای تولید انرژی کافی خواهد بود. (انرژی صلح آمیز) چون از نظر خواص شیمیایی اورانیوم های ۲۳۸ و ۲۳۵ یکسانند، بنابراین از راه فرآیندهای شیمیایی نمی توانیم آن ها را از هم جدا کنیم. اما چون اورانیوم ۲۳۸ از اورانیوم ۲۳۵ قدری سنگین تر است. از این خاصیت برای جدا کردن این دو نوع اورانیوم از هم استفاده می کنیم. اورانیوم ۲۳۵ قابلیت شکستن دارد و ۲۳۸ این قابلیت را ندارد. اورانیوم ۲۳۵ خود به خود تجزیه می شود ولی دارای طول عمر زیادی است (یک میلیون سال). اگر در صد اورانیوم ۲۳۵ از حدی بیشتر شود امکان واکنش زنجیره ای وجود دارد. از هر سه نوترون آزاد شده یکی مصرف می شود.و دو نوترون دیگر آزاد می شوند که برای واکنش های بعدی به کار می روند. باز هم شش نوترون به وجود می آید که دو نوترون استفاده می شود و چهار نوترون دیگر برای واکنش های دیگر به کار می روند و به این ترتیب ادامه می یابد.
در واکنشهای شکافت هسته ای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد (در حدود 200 Mev)، اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته اورانیوم-۲۳۵، آزادی دو نوترون است که می تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته اورانیوم-۲۳۵ را می شکند. چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می باشند، سپس شکست هسته ای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می یابد.
کار جداسازی» یا سو-Separative work unit- میزان جداسازی که در یک فرایند غنی سازی را گویند که تابعی از غلظت مادهٔ غنی نشده، غنی شده و تفاله است و با واحد هایی متناسب با ورودی کل (انرژی/ زمان عملکرد ماشین) و جرم بیان می شود. کار جداسازی همان انرژی نیست؛ و برای یک مقدار مشابه واحد کار بسته به کارایی روش جداسازی انرژی متفاوتی نیاز دارد.سانتریفیوژ گردش سریع سیلندر، نیروی گریز از مرکز بسیار قوی تولید می کند و طی آن مولکولهای سنگینتر (آنهایی که شامل ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۸ هستند) از مرکز محور گردش دورتر می گردند و برعکس آن‌ها که مولکولهای سبکتری دارند (حاوی ایزوتوپ (اورانیوم ۲۳۵) بیشتر حول محور سانتریفیوژ قرار می گیرند.
نتیجه گیری:
در نیروگاه هسته ای یا فیوژن، در عمل هستۀ یک عنصر سنگین برای نمونه اُورانیوم ۲۳۵U توسط نوترون های شتاب داده شده بمباران می شود، در این صورت به ازای هر نوکلئون اورانیوم یک Mev انرژی اتصالی آزاد می شود. حال اگر این واکنش روی یک کیلو ۲۳۵U انجام شود انرژی به دست آمده معادل kwH 20×۱۰۶ خواهد بود، اگر بخواهیم این مقدار انرژی را از سوخت های فسیلی به دست آوریم مقدار ۱/۷ میلیون لیتر با ۵/۲ میلیون کیلو ذغال سنگ نیاز داریم.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک