انرژي هسته اي

دانشمندان دريافتند که به سه طريق مي­توان به انرژي عظيم درون هسته دست يافت:

۱)شکافت هسته اي ۲)همجوشي هسته اي ۳)ساخت  هسته اتمي


۱ـ شکافت هسته اي(fission):براي شکافت هسته اي از هسته هاي سنگين استفاده مي شوددر شکل زيربا شليک يک نوترون به  هسته اورانيم  ۲۳۵پديده شکافت اتفاق ميافتد که علاوه بر آزاد شدن دو نوترون ودوهسته جديدحدود ۲۰۰مگاولت انرژي آزاد مي شود.نوترونهاي ازاد شده نيز مي­توانند هسته هاي جديدتر بوجود آورند. 

 نوترون

ژروتون

 ۲- همجوشي هسته اي: براي اين پديده به هسته هاي سبک احتياج داريم همانطور که در شکل زير مي بينيم دو هسته دو تريم و تريتيم با يکديگر ترکيب شده و هليم توليد مي کنند اگر يک کيلو گرم هليم توليد شود حدود ۲۰۰ کيلو وات ساعت انرژي توليد مي شود.                     نوترون    

                                              پروتون

 

راکتورهاي هسته اي

مقدمه

در نيروگاهها ي برق ابتداآب را گرم مي کنند تا به بخار تبديل گردد وازفشار بخار آببراي بکار انداختن توربين هاي ژنراتورهاي مولد برق استفاده ميشود .

گرماي لازم  در نيروگاههاي فسيلي با سوزاندن زغال سنگ يا نفت  بدست مي آيد ولي در نيروگاههاي اتمي اين گرما با ايجاد پديده شکافت در هسته اورانيم بدست مي آيد. و از آنجاييکه انرژي حاصل از يک کيلوگرم اورانيم معادل انرژي يک ميليون ليتر نفت يا ده هزار تن زغال سنگ است . استفاده از انرژي اتمي بسيار جذابتر به نظر مي رسد.

 

راکتورهاي هسته اي

امروزه دو نوع راکتور متداولند راکتورهاي  با فشار آب و  راکتورهاي آب جوشان اجزاي ساختمان يک راکتور با فشارآب pwr عبارتند از:

۱- راکتورreactor:د ستگاهي که در آن شکافت هسته اي رخ مي دهد

۲-ماده سوخت اورانيم غني شده ۲ تا ۳٪ nuclear fuel:

از انجاييکه اورانيم طبيعي شامل ۳/۹۹٪ اورانيم ۲۳۸ و ۷/. ٪ اورانيم ۲۳۵ است اورانيم طبيعي را بايد غني سازي نموديعني  ۲ تا ۳٪ايزوتوپ اورانيم۲۳۵در آن بايدوجود داشته باشد. ماده سوخت مورد استفاده در راکتور ممکن است شامل صدها ميله سوخت  باشد که درون اين ميله ها اورانيم غني شده بصورت قرص هايي قراردارند وامادهاند مه با برخورد نوترونهاي کند پديده زنجيره اي شکافت را انجام دهند.

۳- منبع آب: 

اورانيم غني شده مطابق شکل زير بصورت ميله هاي سوخت در يک منبع آب قرار داده مي شود. . ازانجاييکه هر چقدر نوترونهاي شکافنده کند با شند احتمال شکافت هم زيادتر خواهد بود   آب نه تنها کار انتقال گرماي حاصل از شکافت را برعهده دارد بلکه نقش کند  ساز نوترونهاي توليد شده را هم انجام مي دهد و انرژي انها را کاهش مي دهد

۳- ميله هاي تنظيم  control rod:


ميله هايي هستند از جنس کادميم يا بر که براي کنترل زنجيره شکافت استفاده مي شود که  بطور خودکار وارد راکتور مي شوند  و مقدار زيادي از نوترونها را جذب ميکتتد و ضريب تکثير نوترونها تا يک تنزل مي دهند يعني تنها يک نوترون حاصل از شکافت در شکافت بعدي شرکت کند.هر گاه بخواهيم سرعت شکافت را بيشتر کنيم کافي است ميله را از راکتور خارج سازيم.