«انرژی هسته ای»
مقدمه
انرژی هسته ای از عمده ترین مباحث علوم و تکنولوژی است و هم اکنون نقش عمده ای را در تامین انرژی کشورهای مختلف خصوصا کشورهای پیشرفته دارد.
اهمیت انرژی و منابع مختلف تهیه آن، در حال حاضر جزء رویکردهای اصلی دولتها قرار دارد. به عبارت بهتر از مسائل مهم هر کشور در جهت توسعه اقتصادی و اجتماعی بررسی، اصلاح و استفاده بهینه از منابع موجود انرژی در آن کشور است. امروزه بحرانهای سیاسی و اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت ذخایر فسیلی، نگرانیهای زیست محیطی، ازدیاد جمعیت، رشد اقتصادی، همگی مباحث جهان شمولی هستند که با گستردگی تمام فکر اندیشمندان را در یافتن راهکارهای مناسب در حل معضلات انرژی در جهان به خود مشغول داشته اند.
چکیده
دانش تبدیل اورانیوم طبیعی که در طبیعت وجود دارد از طریق شکاف اتمها به اورانیوم غنی شده که دارای انرژی بسیار زیاد است، فناوری هسته ای نام دارد. فرآیند تهیه سوخت هسته ای از اورانیوم، فرآیند بسیار پیچیده ای است و دانش انجام این کار از دانشهای پیشرفته بشری است. تبدیل اورانیوم به اورانیوم غنی شده، راههای مختلفی دارد که دو نوع رایج آن از طریق دستگاههای سانتریفوژ و از طریق لیرز می باشد.
چرخه سوخت هسته ای معمولا دارای 7 مرحله است که از استخراج اورانیوم تا تولید برق را شامل می شود استفاده های دیگری از انرژی هسته ای وجود دارد که به دو بخش نظامی و یا غیر نظامی یا صلح آمیز تقسیم می شود که از مهمترین استفاده های صلح آمیز از علوم و تکنولوژی هسته ای در صنایع غذایی است. پرتودهی مواد غذایی فرایندی است که طی آن اشعه یونیزان برای تازه نگه داشتن غذا و کشتن میکروبها مورد استفاده قرار می گیرد. فناوری پرتو دهی تاریخچه طولانی دراز مدت محصولات غیر غذایی دارد.
این فناوری چند دهه برای اتصال متقاطع پلیمرهای مورد استفاده در لاستیکهای اتومبیل عایق دار کردن سیمها، جوهرهای چاپ و محافظهای بسته بندی مواد غذایی بکار رفته است همچنین به منظور استریل کردن حدودا 50 درصد همه مواد عرضه شده در وسایل پزشکی مــانند بـانداژها، نخ بخیه و پـــارچه های جراحی استفاده می شود. از دیگر حوزه های کاربرد انرژی هسته ای، صنعت است. رادیوایزوتوپها، مواد رادیواکتیوی که طبیعی اند یا بطور مصنوعی ساخته می شوند، کاربرد وسیعی در ابزار، اندازه گیریها و دستگاه های تصویر برداری دارند.
مراحل هفت گانه چرخه سوخت هسته ای
1- استخراج سنگ معدن اورانیوم، جدا سازی و تخلیص: در این مرحله، ترکیب U308 از سنگ معدن اورانیوم جداسازی می شود. این ترکیب زرد رنگ، پس از تولید حالتی شبیه به کیک دارد؛ به همین دلیل «کیک زرد» نامیده می شود. این مرحله معمولا در معدن انجام می شود.
هم اکنون سه میلیون و هفتصد و سی و پنج هزار تن اورانیوم قابل استحصال از معادن دنیا وجود دارد. این در حالیست که مصرف سالیانه این فلز ارزشمند شصت و هشت هزار تن بوده و هر روز بر مقدار مصرف و تقاضای آن افزوده می گردد. لذا به نظر می رسد سرمایه گذاری در امر اکتشاف منابع معدنی اورانیوم امری ضروری و پر بازده باشد.
مهمترین روشهای اکتشاف منابع معدنی اورانیوم عبارتند از: روشهای ژئوشیمی، روشهای ژئوفیزیک هوایی مطالعات میکروسکپی، حفر تراشه و چاه های اکتشافی و مطالعات تحت الارضی. در دنیا استخراج سنگ معدن اورانیوم به سه روش صورت می گیرد: استخراج به روش روباز، استخراج به روش انحلال درجا و استخراج به روش زیرزمینی.
2- تبدیل کیک زرد به اورانیوم غنی شده: در مرحله غنیسازی پس از انجام مراحل شیمیایی، کیک زرد تبدیل به گاز گلزافلوراید اورانیوم (UF6) می شود. این ماده در دمای 30 درجه سانتیگراد مایع است، ولی در دمای 40 درجه تبدیل به بخار شده و برای غنی سازی آمــــــاده می گردد. همانطور که گفته شد اورانیوم در طبیعت دارای سه ایزوتوپ است که فقط یکی از آنها قابل استفاده در نیروگاه هسته ای است. در واقع غنی سازی عبارتست از بالا بردن غلظت ایزوتوپ اورانیوم 235 در اورانیوم طبیعی.
قدرت انرژی هسته ای
روشهای استفاده از انرژی هسته ای کاملا تازه تکامل یافته اند، اما نخستین نتایج بدست آمده از به کــارگیری این روشها مهم اند. بدون تردید، تکــامل بیشتر روشهای تولید و کاربرد انرژی هسته ای فرصتهای بی سابقه جدید را در پیش روی دانش، فن و صنعت فراهم خواهد آورد. تجسم این فرصتها در مرحله نوین دشوار است. آزادی انرژی هسته ای قدرت بیکرانی را در اختیار انسان گذاشته است مشروط به این که این انرژی در راه هدفهای صلح آمیز به کار گرفته شود.
باید این را نیز به خاطر داشت که طراحی راکتورهای هسته ای یکی از نتایج بسیار مهم ساختار درونی ماده است. تابش گسیلی از اتمها و هسته های اتمی نامرئی و نامحسوس به نتیجه علمی کاملا مرئی، یعنی آزاد سازی و استفاده از انرژی هسته ای نهان در اورانیوم منتهی شده است.
تشخیص بیماریها و انجام آزمایش در طب هسته ای
طب هسته ای از جمله گرایشهای تخصصی در شاخه های پزشکی است و دارای اهمیت و نقش قابل ملاحظه ای در بهبودی بیماران و مطمئن ترین روشها و سبکهای تشخیص اشعه ای برای تشخیص بیماریها و علاج آنها در عصر امروزی است.
این شاخه از علم که کاربرد آن در پزشکی از اهمیت بالایی برخوردار است دارای کارایی و تواناییهای فوق العاده در تشخیص عضو مصدوم و کم کاری یا نقش و ضعف در انجام وظیفه توسط هر کدام از اعضای جسم انسان که به واسطه تغییرات شیمیایی معین در عضو مورد بررسی قرار می گیرد. به وسیله این روش و سبک پزشکی می توان بیماری را در مراحل اولیه و قبل از وارد شدن به مراحل مزمن و بدخیم و لاعلاج بهبودی به موقع و زود هنگام با تشخیص و جلوگیری از گسترش بیماری انجام داد.
البته کاربرد طب هسته ای تنها به مرحله تشخیص محدود نمی گردد بلکه دارای نقش اساسی در بهبودی بعضی از بیماریها دارد بدین شکل که با تزریق یا اعطای مقداری از ماده مخصوص و متفاوت با اشعه ای که در تشخیص به کار می رود و در مسیر و مراحل بهبودی بیمار کاربرد دارد.
بدین صورت این ماده در محلهای بیماری و مختل متمرکز گردیده و با تمرکز اشعه به محل و ریشه کنی بیماری و عامل بیماری و محدود و بسته نمودن بیمار از توسعه و گسترش و رسوخ بیماری و حمله به دیگر اعضاء و تسری به محلهای دیگر جسم بشر جلوگیری می نماید بدون اینکه اثر جانبی مضر و منفی بر قسمتهای دیگر جسم داشته باشد.
کاربرد و اهمیت طب هسته ای در تشخیص سریع و زود هنگام بیماری، تعیین مقدار نقص و اختلال در عضو بیمار، سهولت انجام آزمایش و بررسیهای لازم و عدم وجود هر گونه فشار و یا محدودیتها و شرایط خاص برای بیمار چه قبل یا در حین انجام آزمایش یا بعد از آزمایش و بررسی، کم بودن مقدار اثر تشعشع بر بیمار در هنگام بررسی و آزمایش نسبت به انواع اشعه های دیگر قابل لحاظ است .
در این کار یک تیم از متخصصین پزشکی اتمی متشکل از پزشکان متخصص و در کنار آنها گروهی از متخصصین فیزیک و ماهر با درایتی تمام در خصوص کیفیت راه اندازی و رستمال و کار دستگاههای مخصوص، بر آزمایش و بررسی در کار پزشکی اتمی و به تبع آنها دستگاههای کامپیوتر و برنامه های تحلیل و تغییر آزمایش و گزارش کامل می پردازند.
آزمایشهای طبی هسته ای
از امتیازات بارز و برجسته آزمایشات طب هسته ای آن است که احتیاج به هیچگونه مقدمات، زمینه ها و آمادگیهای اولیه بیمار جهت اجرای آزمایش قبل از انجام کار همچون عدم خوردن غذا و یا دادن ماده و داروی لازم و قبل و هنگام اجرای نمایش ندارد. در این روش مواد متشعشه مخصوص و مواد هدایت کننده خاص، بسته بر نوع آزمایش مربوط به بیماری، موجود می باشد. این ماده در آزمایشگاه خاص به وسیله یک کادر فنی و متخصص جهت تهیه مقدار لازم مربوط به آن آزمایش و بیماری تهیه می گردد
ضریب دقت و صحت آزمایشهای طب هسته ای
وقتی که کلمه اتم به گوش می رسد بلافاصله تعریف اولیه و معنایی که از این کلمه و لفظ به ذهن بیشتر و اکثریت قریب به اتفاق مردم خطور می کند همان معنای سند اول ماده اتمی است که در موارد نظامی و تسلیحاتی کاربرد دارد که از اثر منفی بالایی بر جسم انسان برخوردار است. مواد متشعشه اتمی که در طب هسته ای استفاده می شوند موادی خاص بوده که برای استعمال و استفاده بر روی انسان جهت تشخیص و علاج در امور پزشکی، هیچگونه اثر منفی تا به حال از آنها گزارش نگردیده است.
کاربرد روش نوترون متری در مدیریت آبیاری
استفاده از تکنیک های هسته ای در زمینه ارزیابی می توان تثبیت بیولوژیک ازت و تحقیقات میکروبیولوژی خاک
استفاده از کودهای میکروبی (میکوریز، تیرباسیلوس و …) به منظور کاهش مصرف کودهای شیمیایی و حفظ شدن شرایط زیست محیطی خاکها با استفاده از روشهای ایزوتوپی و رادیوایزوتوپی.
ردیابی مواد آلی و همچنین سرنوشت کودهای شیمیایی در خاک و آب شویی ازت با استفاده از تکنیکهای هسته ای.
ساخت بمب های هسته ای
برای ساخت یک بمب اتمی مانند همه بمبهای دیگر شما به ابزار زیر نیاز دارد.
یک سوخت یا خرج اصلی از هسته های شکستنی و یا جوش خوردنی، یک چاشنی یا ابزار چکاننده و یک ابزار کنترل کننده و یا نگهدارنده برای زمانی که بخواهید بمب را منفجر و یا آنرا خنثی کنید.
اولین بمب اتمی با روش فیسیون یا شکافت هسته ای ساخته شد. و بعدها استفاده از یک چاشنی فوزیونی ترجیح داده شده. در اینجا ما روشهای ساخت بمبهای هسته ای مختلفی را که تاکنون ساخته شده اند و مورد استفاده قرار گرفته اند را مختصراً توضیح می دهیم.
بمبهای فیسیونی که با چاشنی ماشهای کار می کنند
بمبهای فیسیونی از عناصری مانند اورانیوم 235 برای تولید انفجار هسته ای استفاده می کنند. اورانیوم 235 دارای خواص فوق العاده ای که هم در تولید انرژی هسته ای و هم در تولید بمبهای هسته ای کاربرد دارد. اورانیوم 235 یکی از معدود موادی است که تن به شکافته شدن می دهد. اگر یک نوترون آزاد به سمت هسته اورانیوم 235 پرتاب شود هسته اتم بی درنگ آنرا به سمت خود جذب کرده، تشکیل یک هسته ناپایدار داده و بیدرنگ شکسته می شود.
هسته اورانیوم 235 نوترونی را به سمت خود جذب می کند و در اثر این واکنش می شکند. در اثر این شکست دو هسته کوچکتر تشکیل شده و سه نوترون دیگر آزاد می شود. تعداد نوترونهای آزاد شده نشان می دهد که چه تعداد اتم اورانیوم 235 دیگر بر اثر این واکنش شکسته می شوند. در اتم جدید کوچکتر شروع به تابش اشعه گاما کرده و به مکــــانی دیگر برای واکنش دیـگری می روند. در اثر واکنش فیسیونی سه اتفاق مهم می افتد که بسیار جالب است.
یک هسته اورانیوم 235 به این دلیل نوترون را به سمت خود جذب می کند که در آن سنگینتر است و قدرت جذب کنندگی آن زیاد است. بسیاری از این نوترونهای آزاد شده باعث شکستن هسته ای بیشتر می شود. این حالت به نام نقطه ابر بحرانی معروف است و در اصل حالتی است که بمب منفجر شده است.
وضعیت برخورد نوترون با هسته اتم و شکسته شدن آن خیلی سریع اتفاق می افتد. دو اتمی که پس از شکسته شدن هسته اورانیوم 235 تشکیل می شوند مجموعاً جرم کمتری از هسته قبلی دارند و مابقی آنها در این واکنش به انرژی تبدیل شده است و مقدار باور نکردنی از انرژی در این واکنش به صورت گرما و نور آزاد می شود.
ارتباط بین جرم و انرژی آزاد شده در شکست هسته اورانیوم 235 از رابطه معروف E=MC2 بدست می آید. بر اساس این رابطه نیم کیلوگرم از اورانیوم غنی شده که در یک بمب اتمی بکار رفته قادر است نیرویی تقریبا برابر با انفجار 4 میلیون لیتر بنزین را فراهم کند. در اینجا ما در مورد نیم کلیوگرم اورانیوم غنی شده با حجمی کوچکتر از یک توپ بیس بال یا تنیس صحبت می کنیم. و جالب است بدانید 4 میلیون لیتر حجمی در حدود یک ساختمان 5 طبقه را اشغال می کند.
خوب، حتماً متوجه شدید که برای استفاده از این خواص در اتم اورانیوم 23 باید آنرا غنی سازی کرد. و حتماً برای استفاه در صلاح هسته ای درجه خلوص آن می بایست بالای 90 درصد باشد.
در بمبهای فیسیونی، سوخت اصلی را باید جدای از جرمهای بحرانی قرار داد. در غیر اینصورت انفجار زود هنگام و ناقص صورت می گیرد. جرمهای بحرانی موادی هستند که در هر حالت آمادگی شکست هسته ای را دارند و در اصل چاشنی اصلی بمب را تشکیل می دهند. این تکنیک سازی مهمترین مسئله در ساخت یک بمب هسته ایست که باید مدنظر قرار بگیرد.
دیدگاههای اقتصادی استفاده از برق هسته ای
امروزه کشورهای بسیاری بویژه کشورهای اروپایی سهم قابل توجهی از برق مورد نیاز خود را از انرژی هسته ای تامین می نمایند. بطوریکه آمار نشان می دهد از مجموع نیروگاههای هسته ای نصب شده جهت تامین برق در جهان به ترتیب 35 درصد به اروپای غربی، 33 درصد به آمریکای شمالی، 5/16 درصد به خاور دور، 13 درصد به اروپای شرقی و نهایتاً فقط 74/0 درصد به آسیای میانه اختصاص دارد.
بدون شک در توجیه ضرورت ایجاد تنوع در سیستم عرضه انرژی کشورهای مذکور، انرژی هسته ای به عنوان یک گزینه مهم اقتصادی مطرح است. بنابراین ابعاد اقتصادی جایگزین نیروگاههای هسته ای با توجه به تحلیل هزینه تولید برق در سیستمهیا مختلف نیرو قابل تامل و بررسی است. از این رو در اغلب کشورها، نیروگاههای هسته ای با عملکرد مناسب اقتصادی خود از هر لحاظ با نیروگاههای سوخت فسیلی قابل رقابت می باشند.
دیدگاههای زیست محیطی استفاده از برق هسته ای
افزایش روند روز افزون مصرف سوختهای فسیلی طی دو دهه اخیر و ایجاد انواع آلاینده های خطرناک و سمی و انتشار آن در محیط زیست انسان، نگرانیهای جدی و مهمی برای بشر در حال و آینده به دنبال دارد، بدیهی است که این روند به دلیل اثرات مخرب و مرگبار آن در آینده تداوم چندانی نخواهد داشت.
از اینرو به جهت افزایش خطرات و نگرانیها تدریجی در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از کاربرد فزاینده انرژیهای فسیلی واضح است که از کاربرد انرژی هسته ای به عنوان یکی از رهیافتهای زیست محیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیط زیست یاد می شود، همچنانکه آمار نشان می دهد در حال حاضر نیروگاههای هسته ای جهان با ظرفیت نصب شده فعلی توانسته اند سالانه از انتشار 8 درصد از گازهای دی اکسید کربن در فضا جلوگیری کنند که در این راستا تقریباً مشابه نقش نیروگاهای آبی عمل کرده اند.
نقش انرژی هسته ای در صنعت نفت
کارشناسان اقتصادی به خصوص آنهایی که در حوزه انرژی فعالیت می کنند بر این باورند که جهان به سمت استفاده از انرژیهای تجدید پذیر و یا همان انرژیهای پاک در حال حرکت است، بنابراین استفاده از انرژیهای تجدید پذیر و یا همان انرژهای پاک در حال حرکت است. بنابراین استفاده از انرژی هسته ای را که خود از گسترده ترین و به صرفه ترین انرژیهای تجدید پذیر به شمار می رود، برای کشورهای متکی به سوخت فسیلی تاکید می کنند.
بر خلاف انرژیهای فسیلی که برای تولید آنها نیاز به مطالعات زلزله شناسی، لرزه نگاری، حفاری، اکتشاف، استخراج، انتقال و توزیع است، تولید انرژی هسته ای خیلی به صرفه تر انجام می شود.
در صنعت نفت نیز مانند سایر صنایع، انرژی عامل محرکه شناخته می شود به طوریکه می توان برای تمام مراحلی که در بالا گفته شد به جای سوخت فسیلی از سوخت هسته ای استفاده کرد.
تهیه بخشی از مقاله از سایت: www.wikipedia.org
فهرست مطالب
مقدمه 1
چکیده 3
فصل اول
فرآوری انرژی هسته ای
مراحل هفت گانه چرخه سوخت هسته ای 6
قدرت انرژی هسته ای 9
فصل دوم
کاربرد انرژی هسته ای در پزشکی و امور بهداشتی
تشخیص بیماریها و انجام آزمایش در طب هسته ای 11
آزمایشهای طبی هسته ای 12
ضریب دقت و صحت آزمایشهای طب هسته ای 13
تصویر برداری در پزشکی هسته ای 16
توموگرافی تابش پوزیترون (PET) در پزشکی هسته ای 17
(SPECT) توموروگرافی با استفاده از تابش تک فوتون در پزشکی هسته ای 18
تصویر برداری قلبی ـ عروقی در پزشکی هسته ای 18
اسکن استخوان در پزشکی هسته ای 19
پزشکی هسته ای و درمان بیماریها 19
فصل سوم
کاربرد انرژی هسته ای در کشاورزی و صنایع غذایی
استفاده از انرژی هسته ای در حفظ سلامت و نگهداری محصولات کشاورزی 23
دفع آفات کشاورزی با استفاده از انرژی هسته ای 26
کاربرد فناوری هسته ای در اصلاح نباتات 28
کاربرد فناوری هسته ای در مدیریت خاک و آب و تغذیه گیاه 31
کاربرد روش نوترون متری در مدیریت آبیاری 31
کاربرد فناوری هسته ای در علوم زمین و آبخیزداری 32
استفاده از انرژی هسته ای در صنایع غذایی 35
فصل چهارم
انرژی هسته ای و ساخت بمب
ساخت بمب های هسته ای 37
بمبهای فیسیونی که با چاشنی ماشهای کار می کنند 38
بمبهای فیسیونی که با چاشنی درونی کار می کنند 40
فصل پنجم
انرژی هسته ای و تولید برق هسته ای
سهم برق هسته ای در تولید برق کشورها 44
راکتور اتمی و برق هسته ای 44
دیدگاههای اقتصادی استفاده از برق هسته ای 45
دیدگاههای زیست محیطی استفاده از برق هسته ای 47
مقایسه هزینه های اجتماعی تولید برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی 49
فصل ششم
کاربرد انرژی هسته ای در صنعت نفت
تشخیص نشتی لوله های نفت 52
نقش انرژی هسته ای در صنعت نفت 54
مواردی از کاربرد انرژی هسته ای در صنعت نفت 55
فصل هفتم
کاربردهای دیگر انرژی هسته ای
دسترسی به منابع آب 58
دامپزشکی و دامپروری 58
صنعت 58
مشکلات 60
نتیجه گیری 61
پیشنهادات 62
منابع 63
مقاله فوق دارای صفحه مشخصات، فصل بندی شده، فهرست مطالب و 63 صفحه متن (در قالب word 
) با رعایت کامل صفحه بندی می باشد. همچنین فونت های کار شده برای متن مقاله B Nazanin(15) و برای تیترهای داخل مقاله B Titr می باشند.
قیمت این مقاله ۵۹۰۰ تومان می باشد، جهت پرداخت و دریافت کامل متن مقاله روی تصویر زیر کلیک کنید
مشاهده فهرست مقالات علمی 
نوشته شده در 16 تیر 1400