پایان نامه بررسی جامع انرژی هسته ای در 49 صفحه ورد قابل ویرایش
پژوهش بررسی جامع انرژی هسته ای در 49 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست مطالب مقدمه .......................................................................................................................4 فصل اول شکافتن اتم..............................................................................................................6 پیشرفتهای حاصله در دهه ی 90 ...................................................................... 6 ژئوفیزیک پرتوهای کیهانی و عناصر سنگین .................................................10 شکافتن اتم .............................................................................................................12 پروژه های مانهاتان.............................................................................................14 ساختار هسته ای اتم ..........................................................................................18 فصل دوم گردش مواد سوختنی هسته ای یعنی چه ؟ ....................................................21 سنگ اورانیوم خام ................................................................................................22 انواع اورانیوم ........................................................................................................22 اورانیوم چگونه به دست می آید ؟.....................................................................23 غنی سازی اورانیوم............................................................................................. 24 فصل سوم با عناصر سوختی مصرف شده چه می کنند ؟..............................................28 تاسیسات « دوباره غنی سازی » چیست ؟ .....................................................29 فصل چهارم سرنوشت زباله های اتمی چیست ؟ ...................................................................31 آیا می توان زباله های اتمی را با اطمینان و ایمنی کامل انبار کرد ؟ ........32 آیا انرژی اتمی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است ؟ .............................33 سهم انرژی اتمی در تولید برق ......................................................................... 35 انرژی هسته ای بیم ها و امید ها .......................................................................39 منابع ........................................................................................................................43 انـرژی اتمی نیـاز امـروز ضـرورت فردا مقدمه تصور امکان ادامه زندگی امروزه بشر بدون وجود برق غیر قابل باور به نظر می رسد . در جهان کنونی قطع کوتاه مدت جریان برق می تواند لطمات جبران ناپذیری به روند زندگی وارد نماید . از این روی نیاز انسان به جریان الکتریسیته با نیاز به اکسیژن مقایسه شده است . افزایش جمعیت ، توسعه صنایع و کارخانجات و تولید روز افزون محصولاتی که برای استفاده متکی به جریان الکتریسیته هستند . تولید روز افزون برق را اجتناب ناپذیر می سازد . این نیاز در کشورهای در حال توسعه به دلیل تمایل به رفع وابستگی و ایجاد اشتغال نمود بیشتری پیدا می نماید . توسعه فعالیت در بخش کشاورزی و صنعت مستلزم در اختیار داشتن نیروی الکتریسیته کافی است ، علاوه بر آن که تامین برق مصرفی در بخش خانگی و شهری ( روشنایی معابر و امکان تفریحی ) که هر روز گسترش می یابد حجم زیادی از نیروی الکتریسیته را طلب می نماید . استفاده از سوخت های فسیلی ، نیروی آب و انرژی اتمی سه روش اصلی در تولید الکتریسیته در جهان محسوب می شود و در کنار آن استفاده از نیروی باد و انرژی خورشیدی به عنوان روشهای مکمل در برخی از کشورها سهم ناچیزی از تولید برق را به خود اختصاص می دهد . براساس آخرین آمارها 105 کشور از جمله جمهوری اسلامی ایران تمام یا بیش از 80 درصد انرژی الکتریکی مورد نیاز خود را با استفاده از سوخت های فسیلی به دست می آورند . در مقابل تنها 28 کشور تمام یا بیش از 80 درصد انرژی الکتریسیته مورد نیاز را با استفاده از نیروی آب ایجاد می نماید . محدودیت منابع آبی یا عدم امکان احداث سد موجب گردیده تا تعداد کشورهای کمتری از نیروی آب برای تولید برق بهره گیرند . در مقابل بیشترین سهم در تولید الکتریسیته به سوخت های فسیلی اختصاص داده شده است که دسترسی به آن ساده تر به نظر می رسد به دنبال افزایش قیمت نفت از یک سو و کاهش تدریجی ذخایر نفتی از سوی دیگر و در کنار آن محدودیت منابع آبی برخی از کشورها که به دنبال پیدا کردن منبع جایگزین برای تولید الکتریسیته بودند استفاده از انرژی اتمی را به عنوان بهترین راه برای به دست آوردن نیروی برق ارزان و مطمئن شناسایی نمودند . براساس آخرین آمارها 31 کشور از انرژی اتمی به عنوان مولد بخشی از الکتریسیته مورد نیاز خود اقدام می نمایند . فصل اول شکافتن اتم به نظر عامة مردم موفقیت های برجسته سالهای جنگ در زمینة فیزیک اتمی ( که به ساختن بمب اتم و پدید آمدن نیروی اتمی انجامید ) تا اندازة زیادی سایر پیشرفت های حاصله در علوم فیزیکی را تحت الشعاع قرار داد . البته صاحب نظران معاصر تنها از زاویة فیزیک اتمی به قضیه نگاه نمی کردند . با این که کشفیات جدید در مورد اتم بسیار جالب بود و جاذبة قابل ملاحظه ای داشت ، اما به طور کلی به آنها به عنوان پدیده هایی می نگریستند که ارتباط چندانی با زندگی روزمرة مردم ندارند . واقعیت آن بود که پیشرفت در جبهة وسیعی ( از جمله در زمینه هایی مانند تکنیک های استخراج فلزات و ژئوفیزیک ، هواشناسی و اقیانوس نگاری ) ، چه در سطح نظری و چه در سطح عملی ، در شرف وقوع بود . پیشرفت های حاصله در دهة 1930 مطالعات کلاسیک در مورد الکتریسیته به جریان الکتریسیته در اجسام هادی مربوط می شد . اما با تحویل قرن بیستم ، وسایلی که به جریان الکترونها بستگی داشتند ( نمونة آن لامپ ترمیونیک اختراع جی . ای . فلمینگ است ) ، به طرز فزاینده ای اهمیت یافتند . در این زمینه پیشرفت عمده ، اختراع میکروسکوپ الکترونی بود که در آن شعاع الکترونی که به طریقة الکترومغناطیسی متمرکز شده ، جای اشعة نور و عدسی های شیشه ای میکروسکوپ های معمولی را می گیرد . این میکروسکوپ نقایصی دارد که بعضاً غیرقابل اجتناب است ، اما قدرت درشت نمایی بسیار زیاد آن نسبت به میکروسکوپ معمولی باعث می شود که بتوان از این عیوب چشم پوشید . نخستین میکروسکوپ الکترونی در سال 1932 توسط « نول » M: Knoll و « روسکا » E. Ruska در آلمان ساخته شد . در این میکروسکوپ شعاع الکترونی از میان بخش فوق العاده کوچکی از نمونة مورد مشاهده گذرانده شد . در سال 1932 یک میکروسکوپ الکترونی که تصویر کلی مورد نظر را به صورت تسلسلی از تصاویر جزیی به دست می داد ساخته شد که بررسی شکل نمونه های ضخیم را ممکن کرد . با پیچیده تر شدن وسایل الکترونی ، پیچیدگی مدار بندی مربوط به آن نیز افزایش یافت که خود مشکلات خاصی در رابطه با ظرافت و کوچکی آن به وجود آورد . یکی از بهترین پیشرفت های حاصله ، اختراع مدار چاپی به وسیله « آیلر » P . Aister در سال 1943 بود . در این روش ، چنان که از نام آن پیداست ، سیم کشی اجزاء عمدة مدار مورد نیاز به شیوه معمول چاپ ، با استفاده از یک مرکب هادی برق ، به صورت خطوط ظریفی که بر یک صفحة عایق نشانده می شوند ، صورت می گیرد . در دنیای علم و تکنولوژی این نکته جا افتاده است که اغلب سالیان متمادی به درازا می کشد تا اصول کشف شده به مرحلة عمل درآید . رادار یکی از این موارد است . مورد دیگر صفحة نمایش LCD « بلور مایع » (Liquid Crystql) است ، که در نهایت به شکل های بسیاری ـ مانند ساعت دیجیتال و دستگاه تلویزیون با صفحة مینیاتور ـ عرضه شد و مردم با آن آشنا هستند . اصول اولیه آن وسیلة الکترو ـ اپیتکال ( الکترونی ـ بصری) در سال 1934 به وسیلة « دریر » J.Dreyer در بریتانیا پرورانده و به روشنی بیان شد . البته استفاده وسیع از آن تا پس از پایان جنگ میسر نشد . به طور کلی در تاریخ علم و تکنولوژی ، نقش شیمی تا اندازه ای دست کم گرفته شده و به نظر می رسد که دو دلیل عمده در این کار دخیل بوده است . نخست آن که تعداد ترکیبات خاص شیمیایی حقیقتاً به میلیون ها می رسد که معدودی از آنها دارای اسامی شناخته شده و غیرعلمی هستند ، به طوری که تعداد ترکیبات آشنا برای مردم عادی ، بسیار کم است . از جمله نمونه هایی که به ذهن خطور می کنند ، ازون ، متان ، کلروفیل ، زاج ، دی ان . ای و کلروفرم را می توان نام برد . اما خود شیمدانان باید ضرورتاً به یک زبان فنی ویژه پناه ببرند که دقیقاً تعیین می کند چگونه اتم های مختلف در مولکول یک مادة خاص مرتب شده اند . این موضوع مشکلات بزرگی را در سطح عامه که با این زبان آشنایی ندارند ، به وجود می آورد . دلیل دوم آن است که شیمی علمی بسیار فراگیر است . بدین ترتیب که کمتر پیشرفتی است که به نوعی حاوی روابط شیمیایی نباشد . از این رو بیشتر مردم در برابر این دستاوردها شیمی را امری مهیا انگاشته ، توجه خود را به نوآوری علمی یا فنی ای که در نهایت فراهم آمده معطوف می کنند . اکثر اختراعات جدید را صرفاً به واسطة زمینه های می شناسند که آن اختراعات باعث بسط و توسعه آنها شده اند ، ولی از وسایلی که به کمک آنها اختراع تحقق یافته غافل می مانند . این نکته در مورد بسیاری از پیشرفت های پزشکی دهة 1930 و 1940 صادق است . سولفونامیدها فقط به آن دلیل ساخته شدند که شیمیدانان شرکت ای . گ . فاربن از مهارت حرفه ای کافی برای ساختن مصنوعی ( سنتز ) تعداد بی شماری از موادی که در طبیعت یافت نمی شوند ، برخوردار بودند . حتی پنی سیلین ( یعنی ماده ای که بیشتر یک کشف بود تا یک اختراع ، زیرا یک تولید طبیعی است ) بدون مساعدت و کمک شیمیدانان زبده چه در زمینه های تئوریک و چه در زمینه های کاربردی هرگز نمی توانست استخراج و تولید شود این نکته در مورد کلیه داروها ، از آسپرین گرفته تا کورتیزون و از پاراستامول تا واکسنها صدق می کند . همچون باید به خاطر داشت که کلیه مواد پلاستیکی تولیدات شیمیایی هستند . این مواد الیاف مصنوعی مانند پلی امیدها ، پلی استر و اکریلان و پلاستیک های قابل قالب گیری مانند پلیتن و پی . وی . سی و پرسپکس ( لوسیت ) را شامل می شوند . حتی لاستیک طبیعی باید به طرق شیمیایی عمل آورده شود ( مانند وولکانیزه کردن یا سخت کردن آن با ترکیبات گوگرد ) تا بتواند مورد استفادة مؤثر واقع شود . سایر تولیدات صنایع شیمیایی که امروزه تولید آنها اجتناب ناپذیر است ، شامل محدودة گسترده ای از رنگهای نساجی ، رنگها ، مواد شیمیایی کشاورزی و مواد منفجره برای مصارف نظامی و غیرنظامی می شود به قول معروف از هیچ چیزی به وجود نمی آید و صنایع شیمیایی با توجه به مواد اولیه مورد نیاز خود می بایست این نکته را مد نظر داشته باشد . اما صنایع سنگین شیمیایی ( که به طور سنتی محصولاتی مانند اسید سولفوریک ، سود و مواد سفید کننده یا رنگ بر تولید می کنند ) همچنان به استفاده روزافزون خود از مواد معدنی چون نمک ، سنگ آهک ، زغال سنگ و پیریت ( سولفید آهن ) به عنوان مواد اولیه ادامه دادند . در میان محصولات جدید ، محصولاتی که در زمینة شیمی آلی به دست آمدند ، جالب ترین آنها بودند . این محصولات معرف محدودة وسیع و بسیار متفاوتی هستند که جملگی در عین تنوع ویژگی مشترکی دارند و آن دارا بودن نسبت قابل ملاحظه ای از عنصر کربن است . هر محصول آلی الزاماً می بایست از یک مقدار مساوی مواد خام کربن دار ، مشتق شود . در آغاز ، ماده اولیه اصلی در اروپا قطران بود که به صورت تولیدات جانبی کارخانه های گاز زغال سنگ به وفور یافت می شد . قطران برای تولید انواع فرآورده های واسطه ای شیمیایی ( از جمله بنزن ، تولوئن ، گزیلن و نفتالین ) تقطیر می شد . وابستگی به قطران به عنوان ماده اولیه ، تا دهة 1950 همچنان بر جای بود . اما در آمریکا وضعیت بسیار متفاوت بود . در آنجا گاز طبیعی از دهة 1880 به مقادیر زیاد مورد استفاده قرار می گرفت و صنایع گاز زغال سنگ در مقام مقایسه با گاز طبیعی ، وجود نداشت . از دهه 1920 به بعد اندک اندک نفت خام به عنوان مادة اولیه عمده مصرف شد و تا زمان چنگ جهانی دوم به همین صورت باقی ماند . ژئوفیزیک ، پرتوهای کیهانی و عناصر سنگین دنیای علم نیز مانند احزاب سیاسی دائماً در حال انشعاب و تقسیم شدن به شاخه های کوچکتر است . در فیزیک ، یکی از جا افتاده ترین و ریشه دار ترین رشته ها ژئوفیزیک است که با پدیده های پوسته زمین مانند حرکت قاره ها سروکار دارد . در سال 1929 زمین شناس ( ژئولوژیست ) ژاپنی « موتونوری ماتویاما » Motonori Matuyama از روی پس ماندة خاصیت مغناطیسی در بعضی سنگها کشف کرد که در تاریخ ژئولوژیک زمین ، میدان مغناطیسی آن واژگون شده است . امروز ، معلوم شده است که این واژگونی در خلال 5 میلیون سال اخیر بارها رخ داده است این چرخشی کاملاً شمالی ـ جنوبی بوده است ، که با انحراف موضعی قطب مغناطیسی شمال ، که از قرن شانزدهم شناخته شده بود ، متفاوت است . دلیل این چرخش هنوز روشن نیست . اما ممکن است به دلیل نوسان های جریان های انتقال گرما در هستة مایع زمین بوده باشد ، که در مورد آن اطلاع چندانی در دست نیست . پیشرفت های حاصله در علم زلزله شناسی ، اطلاعات جدیدی در مورد قسمت های سهل الوصول تر پوستة زمین به دست داده است . تا سال 1935 شدت زمین لرزه ها بر حسب آثار کیفی آنها اندازه گیری می شد اما از آن سال به بعد « ریشتر » C.F.Richter معیاری مطلق برای آن اندیشید که نام وی را به خود گرفت . این واحد براساس لگاریتم دامنة مشاهده شده امواج تکان دهنده زلزله تعیین شده است . تاسیسات « دوباره غنی سازی » چیست ؟ تأسیسات دوباره غنی سازی یا دوباره آماده سازی ، کارگاههایی اند که در آنها بر روی عناصر سوختی مصرف شده عملیات جداسازی انجام می شود . در این تأسیسات به ویژه باید زباله های اتمی جدا شوند و مواد سوختی اورانیوم و پلوتونیم دوباره به دست آیند . میله های سوختی در واقع علاوه بر هسته های شکافته نشدة 235ـ U ، پلوتونیم 239 نیز دارند که از 238 ـ U به دست می آید و به عنوان مواد سوختی هسته ای قابل استفاده اند . عناصر سوختی مصرف شده پس از توقف در استخر کاهش پرتوزایی و انبار موقت در تانکرهای حمل و نقل به تأسیسات دوباره غنی سازی انتقال می یابند . آنها در این هنگام هنوز هم به شدت رادیواکتیوند و باید به وسیلة دیوارهای بتونی ضخیم یا پنجره های شیشه ای سربی از پرسنل کارگاهها دور نگه داشته شوند و کار روی آنها کاملاً اتوماتیک انجام شود . میله های سوختی نخست به قطعه های کوچک بریده می شود . این قطعات در اسید نیتریک ( به فرمول ـ م ) حل می گردد . اورانیوم ، پلوتونیم و تولیدات شکافتی در این عمل تقریباً به طور کامل حل می شوند و پوسته های تکه تکه شده میله های سوختی باقی می مانند که در قالب های بتونی با ایمنی کامل انبار می شوند . سپس طی یک سلسله فعل و انفعالات شیمیایی اورانیوم ، پلوتونیم و تولیدات شکافتی به سه بخش تقسیم شده ، از هم جدا می شوند . اورانیوم و پلوتونیم پس از تکمیل روند جداسازی و خالص سازی برای ایجاد عناصر سوختی جدید به کارخانه منتقل می شوند . زباله های اتمی برای انبار نهایی آماده و بسته بندی می شوند . فصل چهارم سرنوشت زباله های اتمی چیست ؟ تأسیسات اتمی ، شامل مؤسسه های پژوهشی ، نیروگاه های هسته ای و تأسیسات دوباره غنی سازی است . میزان خطر زباله های ایجاد شده در هر یک از این تأسیسات متفاوت است . آن دسته از زباله های اتمی که درجة پرتوزایی آنها ضعیف است و به صورت جامد یا مایعند ، نخست از طریق تبخیر ، فشردن یا سوزاندن به حداقل حجم ممکن می رسند . آنگاه در بشکه هایی گذاشته می شوند و با بشکه به صورت قالب های بتونی درمی آیند . زباله های اتمی نیمه فعالی مثل پوشش های فلزی قطعه قطعه شدة میله های سوختی را نیز همراه بشکه هایشان به صورت قالب های بتونی در می آورند . در مورد زباله های اتمی بسیار فعال باید نهایت دقت و احتیاط را به عمل آورد . این زباله ها به ویژه شامل تولیدات شکافتی محلول در اسید نیتریکند . 99 درصد از پرتوزایی تمام زباله های اتمی به این دسته اختصاص دارد . برای این مواد خطرناک ، « روش شیشه ای کردن » ابداع شده است . محلول های رادیواکتیو بسیار فعال نخست تغلیظ می شود و طی واکنش های شیمیایی به مواد دیگری تبدیل می گردد . آنگاه این زباله ها در حرارت 1150 درجة سانتیگراد همراه با پودر شیشه ذوب می شوند و به این ترتیب به صورت جزء جدا نشدنی شیشه درمی آیند . شیشه مذاب ، در محفظه هایی فولادی با درجة مقاومت بالا ریخته می شود . این محفظه ها دیواره های ضخیمی دارند . در تأسیسات دوباره غنی سازی از هر تن اورانیوم ، حدود 130 لیتر زبالة رادیواکتیو بسیار فعال به صورت یک بلوک شیشه ای ، 5 بشکه ( هر بشکه 400 لیتر ظرفیت دارد ) زباله نیمه فعال و 15 بشکه زبالة اتمی ضعیف حاصل می شود . این مواد باید برای همیشه با ایمنی کامل انبار شوند ، زیرا حتی برای نسل های آینده نیز خطر بزرگی محسوب می شوند . آیا می توان زباله های اتمی را با اطمینان و ایمنی کامل انبار کرد ؟ مطمئن ترین روش برای انبار کردن نهایی زباله های اتمی به مدت هزاران سال ، دفن این مواد بسیار خطرناک در گنبدهای نمکی زیرزمینی است . بشکه های دارای زباله های رادیواکتیو ضعیف به اتاقک هایی از سنگ نمک انتقال می یابند و در آنجا ردیف به ردیف دفن و با نمک پوشانده می شوند . هر اتاق پس از پر شدن ، مهر و موم می شود . در مورد مواد زاید نیمه فعال که در بشکه قرار دارند ، باید بیشتر احتیاط شود . برای این مواد اتاق مخصوصی در گنبد نمکی زیرزمینی در نظر گرفته می شود . ورود به این اتاق غیرممکن است و با دوربین های مدار بستة تلویزیونی از آن مراقبت می شود . زباله های اتمی همراه با محفظه های بتونی خود که پرتو را از خود عبور نمی دهند ، در این اتاق ها دفن می شوند انبار کردن نهایی زباله های اتمی بسیار فعال در گنبد نمکی باید به ترتیب زیر انجام شود . زباله های اتمی که به صورت شیشه درآمده و داخل پوشش های فولادی با درجه مقاومت بالا قرار گرفته اند ، در عمق 1000 متری ، داخل سوراخ هایی که مخصوص آنها حفر شده است ، دفن می شوند . سپس این سوراخ ها مسدود می شود . آرایش های سنگ نمکی برای انبار نهایی این مواد بسیار مناسب است ، زیرا بنابر آگاهی های امروز نمک کاملاً نفوذ ناپذیر است ، به نحوی که هیچ اثر رادیواکتیویته ای نمی تواند از آن به محیط زیست ( مثلاً به آبهای سطحی ) راه یابد . گنبد سنگ نمک زیرزمینی که در آلمان در نزدیکی شهر « گورلبن » واقع شده است و برای این منظور به کار می رود ، 15 کیلومتر طول و 4 کیلومتر عرض دارد و بین 300 تا 3000 متری زیرزمین قرار گرفته است . آرایش سنگ نمک در طول صدها میلیون سال به ندرت دستخوش تغییر و تحول می شود و انتظار می رود که این انبار طبیعی در آینده نیز پایدار بماند .
مشخصات فروشنده
نام و نام خانوادگی : علیرضا دهقان
شماره تماس : 09120592515 - 02634305707
ایمیل :iranshahrsaz@yahoo.com
سایت :urbanshop.ir
برای خرید و دانلود فایل و گزارش خرابی از لینک های روبرو اقدام کنید...
پرداخت و دانلودگزارش خرابی و شکایت از فایل