(برقِ هسته ای)

برقِ هسته ای _ 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

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)



نکته : در عمل هستۀ یک عنصر سنگین برای نمونه 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.



میله های فرمان راکتور هسته ای از جنس کادمیوم یا بور هستند و وظیفۀ آن ها جذب نوترون های اضافی است تا شکافت هسته های بعدی در کنترل باشد. به عبارت دیگر در مواقع لزوم، واکنش زنجیره ای را کاهش می دهند. در بعضی موارد برای استفاده از نوترون های آزاد شده در اثر شکافت، میله های کنترل از مادۀ بور ساخته می شود. مادۀ بارور، ماده ای است که در اثر جذب نوترون و فروپاشی به نمونه های قابل شکافت تبدیل می شود.از میله های فرمان برای خاموش کردن راکتور هم استفاده می شود . این عمل با وارد کردن میله های قابل کنترل تا انتهای هسته ی راکتور صورت می گیرد. در مواقع اضطراری و بروز خطر هم، این میله ها به صورت اتوماتیک و خیلی سریع تا انتهای هستۀ راکتور نفوذ می کنند. با جذب نوترون ها باعث توقف واکنش زنجیره ای و خاموش شدن راکتور می شوند.



نیروگاه اتمی در صورتی که کنترل نشود مانند بمب منفجر نخواهد شد. چون در بمب های هسته ای واکنش زنجیره ای به طور مداوم انجام می شود، اما در راکتور اگر کنترلی صورت نگیرد حرارت بالا می رود و اورانیوم موجود در راکتور که از نوع ۲۳۸ می باشد، مانع از افزایش واکنش زنجیره ای می شود. همچنین حرارت زیاد سبب افزایش سرعت نوترون ها می شود که نوترون ها با سرعت بالا در واکنش شرکت نمی کنند و همچنین باریم و کریپتون، نوترون ها را جذب می کنند.اما حرارت بالا سبب ذوب شدن راکتور و لوله های خنک کننده می شود که این عمل باعث بروز مشکلات زیادی روی جان و مال بشر می شود که این پیامدها هم کمتر از مشکلات بمب های هسته ای نیست. علت این که در معادن اورانیوم انفجار رخ نمی دهد این است که در معادن، اورانیوم ۲۳۵ مقدارش خیلی کم و احتمال برخورد نوترون به اورانیوم ۲۳۵ کم است و به همین دلیل انفجار روی نمی دهد.



نتیجه گیری: 

در عمل هستۀ یک عنصر سنگین برای نمونه 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. 

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک