چرخه سوخت هسته اى

تحقیق با موضوع چرخه سوخت هسته اى 

قالب فایل ورد ، تعداد صفحه 90  ، قابل ویرایش ، شامل:

فهرست

…………………………………26
تبدیل اورانیوم ……………………………………………………………27
غنى سازى ……………………………………………………………… 27
بمب اورانیومى ……………………………………………………………28
راکتورهاى هسته اى ………………………………………………………  29
بازپردازش ………………………………………………………………  30
بمب پلوتونیوم ……………………………………………………………30
بمب اتمی …………………………………………………………………31
لیزه میتنر ( مادر انرژی اتمی)………………………………………………   33
بمب هسته ای چگونه کار می‌کند؟……………………………………………  34
طراحی بمب‌های هسته‌ای: …………………………………………………   36
بمب‌ شکافت هسته‌ای :……………………………………………………    36
بمب گداخت هسته‌ای : ……………………………………………………   36
بمب‌های شکافت هسته‌ای: …………………………………………………  36
روش انفجار از داخل………………………………………………………  38
بمب‌ گداخت هسته‌ای:………………………………………………………39
اثر بمب‌های هسته‌ای: ………………………………………………………40
زیانهای ناشی از انفجار بمب هسته‌ای عبارتند از : ……………………………   40
دید کلی …………………………………………………………………  41
آیا می‌دانید که …………………………………………………………… 42  
نحوه آزاد شدن انرژی هسته‌ای ……………………………………………  42
سوخت راکتورهای هسته‌ای ………………………………………………  44
مزیتهای انرژی هسته‌ای بر سایر انرژیها ……………………………………   44   
چرا سقف نیروگاه  های  اتمی گنبدی شکل است؟……………………………    45
ساساکی! شجاع باش!……………………………………………………    51
شمار تلفات انفجار نیروگاه چرنوبیل………………………………………… 72
دید کلی …………………………………………………………………  73
ساختار نیروگاه اتمی ………………………………………………………74
طرز کار نیروگاه اتمی ………………………………………………………75
نمونه عملی ………………………………………………………………  76
افشاگری افشاگر برنامه هسته ای تل آویو؛……………………………………77
ساختار نیروگاه های اتمی جهان ……………………………………………  81 ایزوتوپ های اورانیوم ……………………………………………………   82
ساختار نیروگاه اتمی ………………………………………………………83
غنی سازی اورانیم …………………………………………………………86
سالگرد این حادثه………………………………………………………… 87

حالتهای برهمکنش 
تابش با ماده به پنج حالت اساسی برهمکنش می‌دهد: یونیزاسیون ، انتقال انرژی جنبشی ، برانگیختگی مولکولی و اتمی ، ‌واکنش‌های هسته ای و فرآیندهای تشعشعی.
یونیزاسیون:
یونیزاسیون عبارت است از جدا نمودن یک الکترون اتمی ‌از یک اتم جذب کننده برای تشکیل یک جفت یون حاوی یک الکترون منفی و یک یون مثبت با جرم بالاتر. یونیزاسیون اولیه مستقیما بوسیله تشعشع فرودی شروع می‌شود. یونیزاسیون ثانویه متعاقبا بوسیله یونهای تولید شده در پدیده یونیزاسیون اولیه بوجود می‌آیند. مقدار انرژی مورد نیاز برای تشکیل یک جفت یون بسته به نوع ماده جذب کننده تغییر می‌کند. 
انتقال انرژی جنبشی:
انتقالات انرژی جنبشی برهمکنش‌هایی هستند که انرژی را بیشتر از مقدار مورد نیاز برای تشکیل جفت به جفت یون می‌رسانند. انتقالات انرژی جنبشی همچنین ممکن است به دلیل برخوردهای الاستیک بین تشعشع ورودی و هسته‌های جذب‌کننده رخ دهد. 
برانگیختگی مولکولی و اتمی:
برانگیختگی مولکولی و برانگیختگی اتمی‌ حالتهای برهمکنشی هستند که ممکن است حتی زمانی که انرژی انتقال یافته کمتر از انرژی یونیزاسیون جذب کننده باشد، نیز رخ دهد. با برگشتن الکترونهای اتمی ‌به ترازهای انرژی پایین‌‌تر ، اشعه ایکس و الکترونهای اوژه منتشر می‌شوند. 
برانگیختگی مولکولی در حین فرآیندهای انتقالی ، چرخشی و ارتعاشی و نیز در حین برانگیختگی الکترونی رخ می‌دهد. انرژی برانگیختگی مولکولی در حقیقت بوسیله شکستن پیوند ، لومینسانس یا ایجاد حرارت پراکنده می‌شود. 
واکنش‌های هسته‌ای:
واکنش‌های هسته‌ای تشعشعات ورودی ، هسته‌های اتم‌های جذب‌کننده می‌توانند حالتهای مهمی ‌از برهمکنش باشد. این امر مخصوصا برای ذرات باردار و نوترونهای با انرژی بالا صحیح است. 
فرآیندهای تشعشعی:
فرآیندهای تشعشعی ، فرآیندهایی هستند که در آنها انرژی الکترومغناطیسی از طریق کند شدن ذرات با انرژی بالا آزاد می‌شود. این فرآیندهای مورد نظر عبارتند از: تولید تشعشع چرنکو و تولید تابش ترمزی. 
تشعشعات باردار:
تشعشعات باردار ابتدا با الکترونهای اتم در ماده جذب کننده و از طریق یک سری از پدیده‌های متعدد با اتلاف انرژی کم برهمکنش می‌دهند. این پدیده‌ها منجر به تشکیل جفت یونها ، انتقالات انرژی جنبشی و برانگیختگی اتمی‌ یا مولکولی می‌شوند. بنابراین این تشعشعات به یک شیوه افزایشی و نسبتا قابل پیش‌بینی انرژی از دست می‌دهند. 
تشعشعات بدون بار:
برعکس تشعشعات باردار ، تشعشعات بدون بار هنگام از دست دادن انرژی بندرت با الکترونهای جذب کننده برهمکنش می‌دهند و یا اصلا واکنش نمی‌دهند. بجای یک سری برهمکنش‌های پی‌در‌پی کوچک ، تشعشعات بدون بار غالبا و یا حتی فقط متحمل برهمکنش‌هایی می‌گردند که در آنها انرژی خود را کلا از دست می‌دهند
این برهمکنش‌ها به اندازه حالت تشعشعات باردار ، قابل پیش بینی نیستند. ممکن است تشعشعات بدون بار با احتمال کم برهمکنش از میان مقدار زیادی از ماده عبور نمایند. این حالت برای ذرات باردار وجود ندارد. خلاصه تشعشعات بدون بار دارای نفوذ بیشتری نسبت به ذرات باردار با انرژی یکسان هستند. 
چگونه یک بمب هسته ای بسازیم ؟ 

بمب های اتمی شامل نیروهای قوی و ضعیفی اند که این نیروها هسته یک اتم را به ویژه اتم هایی که هسته های ناپایداری دارند، در جای خود نگه می دارند. اساسا دو شیوه بنیادی برای آزادسازی انرژی از یک اتم وجود دارد: 

1- شکافت هسته ای: می توان هسته یک اتم را با یک نوترون به دو جزء کوچک تر تقسیم کرد. این همان شیوه ای است که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم 235 و اورانیوم 233) به کار می رود. 

- همجوشی هسته ای: می توان با استفاده از دو اتم کوچک تر که معمولا هیدروژن یا ایزوتوپ های هیدروژن (مانند دوتریوم و تریتیوم) هستند، یک اتم بزرگ تر مثل هلیوم یا ایزوتوپ های آن را تشکیل داد. این همان شیوه ای است که در خورشید برای تولید انرژی به کار می رود. در هر دو شیوه یاد شده میزان عظیمی انرژی گرمایی و تشعشع به دست می آید. 

برای تولید یک بمب اتمی موارد زیر نیاز است: 
- یک منبع سوخت که قابلیت شکافت یا همجوشی را داشته باشد. 
- دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد. 
- راهی که به کمک آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت یا همجوشی کرد. 
در اولین بمب های اتمی از روش شکافت استفاده می شد. اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می کنند. 
بمب های شکافتی (فیزیونی): یک بمب شکافتی از ماده ای مانند اورانیوم 235 برای خلق یک انفجار هسته ای استفاده می کند. اورانیوم 235 ویژگی منحصر به فردی دارد که آن را برای تولید هم انرژی هسته ای و هم بمب هسته ای مناسب می کند. اورانیوم 235 یکی از نادر موادی است که می تواند زیر شکافت القایی قرار بگیرد.اگر یک نوترون آزاد به هسته اورانیوم 235 برود،هسته بی درنگ نوترون را جذب کرده و بی ثبات شده در یک چشم به هم زدن شکسته می شود. این باعث پدید آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازی دو یا سه عدد نوترون می شود که تعداد این نوترون ها بستگی به چگونگی شکسته شدن هسته اتم اولیه اورانیوم 235 دارد. دو اتم جدید به محض اینکه در وضعیت جدید تثبیت شدند از خود پرتو گاما ساطع می کنند. درباره این نحوه شکافت القایی سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب می کند. 

- احتمال اینکه اتم اورانیوم 235 نوترونی را که به سمتش است، جذب کند، بسیار بالا است. در بمبی که به خوبی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر فرآیند فیزیون به دست می آید که خود این نوترون ها سبب وقوع فرآیندهای شکافت بعدی اند. این وضعیت اصطلاحا «ورای آستانه بحران» نامیده می شود. 
2 - فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسیار سریع و در حد پیکو ثانیه (12-10 ثانیه) رخ می دهد. 
3 - حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد می شود. 
انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتری از اتم اورانیوم 235 دارند. این تفاوت وزن نمایان گر تبدیل ماده به انرژی است که به واسطه فرمول معروف E=mc2 محاسبه می شود. حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده به کار رفته در یک بمب هسته ای برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده انداز ه ای معادل یک توپ تنیس دارد. در حالی که یک میلیون گالن بنزین در مکعبی که هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع یک ساختمان 5 طبقه) است، جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار کمی اورانیوم 235 را متصور شد.برای اینکه این ویژگی های اروانیوم 235 به کار آید باید اورانیوم را غنی کرد. اورانیوم به کار رفته در سلاح های هسته ای حداقل باید شامل نود درصد اورانیوم 235 باشد.در یک بمب شکافتی، سوخت به کار رفته را باید در توده هایی که وضعیت «زیر آستانه بحران» دارند، نگه داشت. این کار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. تعریف توده ای که در وضعیت «آستانه بحران» قرار داد چنین است: حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای لازم است. این جداسازی مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه می آورد که باید حل شود.