(برق هسته ای)

برق هسته ای __ می توان چگالی ایزوتوپ های (اورانیوم ۲۳۵) را برای تولید برق در آن افزایش داد

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)



نکته: می توان چگالی ایزوتوپ های اورانیوم ۲۳۵ را در آن افزایش داد.واحد های هسته ای قدرت که با آب سبک کار می کنند معمو با ۲ تا ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مشغول به بهره برداری میباشند. در یک راکتور معمولاً ۳ نوع غنای مقاومت برای یکسان نمودن شارِ نوترون و نیز تولید حرارت و انرژی یکنواخت، بطور همزمان استفاده خواهد گردید.

بطوریکه در هنگام سوخت گذاری در حین کارکرد راکتور، سوخت با غنای بیشتر در طرف بیرونی مجموعه های سوخت قلب راکتور قرار میگیرد و پس از حدود ۱۲ تا ۱۸ماه، سوخت گیری بعدی انجام شده و با قرار دادن اورانیوم تازه مجموعة مصرف شده را از مرکز قلب راکتور خارج نموده و سوخت جدید از محیط بیرونی به وسط و سوخت با غنای متوسط جای سوخت با غنای کمتر را اشغال خواهد نمود. در ۲ نوترون ایجاد خواهد / طیّ هر شکافت حرارتی ۴۳ شد که اگر یکی از این نوترون ها برای شکافت ۱ نوترون باقی میماند که / بعدی به کار برده شود ۴۳ باید در راکتور های هسته ای از محیط حذف شود.اما نکته ای که حائز اهمیت است این م یباشد که نوترونهای تولید شده در اثر شکافت هست های، دارایMev ۲ ( انرژی متفاوتی بوده و متوسط انرژی آ نها ۲۱ /۶×۱۰- مگا الکترون ولت [هر الکترون ولت معادل ۱۹ ژول انرژی]) است حال آ نکه اورانیوم ۲۳۵ با نوترونهایی واکنش میدهد که انرژی آ نها بسیار پایین تر از این مقدار یعنی حدود ۲۵ هزارم الکترون ولت و سرعت آ نها ۲۲۰۰ متر بر ثانیه باشد و از آنجایی که سوخت عمده راکتو رهای هست های از نوع اورانیوم است، بنابراین باید انرژی نوترونها کاهش پیدا نماید. نوترونهای تولیدی در راکتور، پس از آزاد شدن، به مواد اطراف سوخت برخورد نموده و انرژی آنها در اثر این برخور دها کاهش پیدا خواهد نمود و چنانچه پس از کاهش انرژی، به هسته شکافت پذیر(اورانیوم ۲۳۵ ) برخورد نماید، سبب جذب آن شده و باعث میشود تا شکافت هسته ای بعدی رقم بخورد.البته در این مرحله ممکن است نوترون توسط سایر عناصر موجود در راکتور جذب شده و از چرخه واکنش حذف گردد. 




چنانچه که مواد اطراف سوخت را عناصر سبک تشکیل داده باشد، در نتیجهٔ برخورد نوترون با آن مواد، انرژی بیشتری از دست میرود که بهترین و در دسترس ترین مواد برای راکتور هایی است. (D۲O) و آب سنگین (H۲O) حرارتی، آب معمولی اگر از آب معمولی تقطیر شده در اطراف میله های سوخت راکتور هسته ای استفاده شده باشد،نوترونهای تولید شده پس از ۱۹ بار برخورد میتوانند به انرژی حرارتی برسند و این مقدار برایآب سنگین ۳۵ مرتبه خواهد بود، اما درعین حال آب معمولی به مقدار زیادی نسبت به آب سنگین نوترون را جذب مینماید که این کار از انجام واکنش های بعدی خواهد کاست و، چون تنها ایزوتوپهای ۲۳۵ا ورانیوم قادرند تا با نوترون حرارتی واکنش دهند.بنابراین جذب نوترون باعث میشود تا مقدار واکنش بعدی کاهش یافته و راکتور به سمت خاموشی پیش رود. برای این منظور باید میزان ایزوتوپ ۲۳۵ در سوخت هست های بالا رود تا نوترون حرارتی قبل از جذب شدن توسط آب، با آن برخورد کرده و واکنش هسته های انجام پذیرد. در نتیجه نیاز به غنی سازی اورانیوم میباشد. اما چون درصد جذب نوترون توسط آب سنگین بسیار کمتر از آب معمولی است. بنابراین چنانچه بخواهیم از اورانیوم معمولی در راکتور استفاده کنیم در نتیجه باید اطراف میله های سوخت، از آب سنگین انباشته شود تا ضمن کند کردن سرعت نوترونها و بدون جذب کردن آن،امکان برخورد و جذب نوترونهای حرارتی توسط اورانیوم ۲۳۵ مهیا گردد.



نتیجه گیری: 

می توان چگالی ایزوتوپ های اورانیوم ۲۳۵ را در آن افزایش داد.واحد های هسته ای قدرت که با آب سبک کار می کنند معمو با ۲ تا ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مشغول به بهره برداری میباشند. در یک راکتور معمولاً ۳ نوع غنای مقاومت برای یکسان نمودن شارِ نوترون و نیز تولید حرارت و انرژی یکنواخت، بطور همزمان استفاده خواهد گردید.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید )

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک