انرژي هسته‌اي چيست؟

براي پاسخ به اين سؤال مطالب كتاب فيزيك هاليدي (بخش حرارت) كه در دانشگاهها تدريس مي‌شود مناسب است امّا براي بيان ساده‌تر مطلب، سازمان ملي مدارس (رشد) اطلاعات خوبي را در سايت خود راجع به تعريف و كاربردهاي انرژي هسته‌اي براي استفاده عمومي درج نموده كه خلاصه‌اي از آن در ذيل آورده مي‌شود. تعريف انرژي: كار ذخيره شده يا توانايي انجام كار كه همواره از صورتي به صورت ديگر تبديل مي‌شود. به عنوان مثال غذا بصورت انرژي در ماهيچه‌هاي بدن انسان ذخيره مي‌شود و در موقع نياز استفاده مي‌گردد. با پيشرفت و انقلاب تكنولوژيك در جهان، تمام دستگاهها از انرژيهاي مختلف استفاده مي‌كنند. به عنوان نمونه خودرو از بنزين و يخچال از انرژي الكتريكي استفاده مي‌كند. سه گروه انرژي براي تأمين انرژي مورد نياز بشر وجود دارد. 1. گروه مواد سوختي فسيلي از قبيل زغال سنگ، نفت و گاز طبيعي كه باز مانده گياهان و جانوراني مي‌باشند كه در گذشته مي‌زيسته‌اند. 2. انرژي هايي مانند انرژي خورشيد، باد، جزر و مدّ، نيروي آب و گرماي محيط كه بدون دخالت انسان خودبخود تجديد مي‌شوند. 3. مواد سوختي هسته‌اي مانند اورانيوم و پلوتونيوم كه انرژي عظيم و شگفت آوري را براي ما به ارمغان مي‌آورند. قبل از تعريف انرژي هسته‌اي بايد بدانيم در طبيعت عناصر مختلفي از جمله آهن، سديم، منيزيم، فسفر، اورانيوم و ... وجود دارند كه هر كدام از آنها از اجزاء كوچكتر بنام مولكول و هر مولكول از اجزاي كوچكتري بنام اتم تشكيل شده‌اند. هسته بخشي از يك اتم است و انرژي هسته‌اي از آن بوجود مي‌آيد. انرژي هسته‌اي: هسته با وجود جرم بسيار كم، امروزه از منابع بسيار قوي انرژي محسوب مي‌شود كه طبق رابطه انيشتن mc^2 = E با تبديل جرم به انرژي، انرژي هسته‌اي را بوجود مي‌آورد. اين انرژي به دو روش شكافت و همجوشي حاصل مي‌شود. در شكافت هسته‌اي يك هسته سنگين طي واكنشي به دو هسته با جرم كمتر تبديل مي‌شود و طي آن مقدار زيادي انرژي آزاد مي‌شود. در همجوشي هسته‌اي، دو هسته سبك با هم تركيب شده و يك هسته سنگين ايجاد مي‌كنند كه اين واكنش هم با آزاد سازي انرژي هسته‌اي همراه است. نحوه آزاد شدن انرژي هسته‌اي: هسته از دو جزء پروتون (با بار الكتريكي مثبت) و نوترون (بدون بار الكتريكي) تشكيل شده است. اگر بتوانيم هسته‌اي را بطريقي به دو تكه تقسيم كنيم. تكه‌ها در اثر نيروي دافعه الكتريكي خيلي سريع از هم فاصله مي‌گيرند و انرژي جنبشي فوق العاده‌اي پيدا مي‌كنند. در كنار اين تكه‌ها ذرات ديگري مثل نوترون و اشعه‌هاي گاما و بتا نيز توليد مي‌شوند. انرژي جنبشي تكه‌ها و انرژي ذرات و پرتوهاي بوجود آمده در اثر بر همكنشي ذرات با مواد اطراف. سرانجام به انرژي گرمايي تبديل مي‌شود و مثلاً در واكنش هسته‌اي كه در طي آن اورانيوم به دو تكه تبديل مي‌شود. انرژيي معادل با 200 مگا وات آزاد مي‌كند كه اين مقدار انرژي مي‌تواند حدود 10 ميليارد كيلوكالري گرما را در ازاي هر كيلوگرم سوخت توليد كند. اين مقدار گرما 2800000 بار بزرگتر از حدود 7000 كيلوكالري گرمايي است كه از سوختن هر كيلوگرم زغال سنگ حاصل مي‌شود. كاربردهاي انرژي هسته‌اي: 1. نيروگاه هسته‌اي: تأسيساتي است كه از انرژي توليدي شكست هسته اتم اورانيوم يا پلوتونيوم استفاده مي‌كند. اولين بار در سال 1958 ميلادي در شوروي سابق ساخته شد كه قدرت آن 5000 كيلو وات بود. شكست سوخت هسته‌اي اساساً گرما توليد مي‌كند. از اين گرما، راكتورهاي اتمي براي توليد بخار استفاده مي‌كنند و از بخار توليد شده براي به حركت در آوردن توربين‌ها و ژنراتورها استفاده مي‌شودو سرانجام با به حركت در آمدن آنها انرژي برق توليد مي‌شود. اكنون 440 نيروگاه هسته‌اي در 31 كشور جهان برق توليد مي كنند و اين كشورها تا 25 درصد و بيشتر از آن براي تأمين برق مورد نياز به اين نيروگاهها وابسته هستند. اين وابستگي در اروپا بيش از 30 درصد و در آمريكا 20 درصد است. 2. كاربردهاي پزشكي: از انرژي هسته‌اي در تشخيص و معالجه برخي بيماريها (مانند تيروئيد) استفاده مي‌شود. همچنين در توليد برخي داروها، راديو گرافي، گاما اسكن، راديو بيولوژي، استرليزه كردن و ميكروب زدايي وسايل پزشكي با پرتوهاي هسته‌اي و ...بکارمی رود. 3. كاربردهاي كشاورزي: اصلاح ژنها در محصولات كشاورزي، كنترل حشرات با تشعشعات هسته‌اي، انبار كردن ميوه‌ها، جلوگيري از جوانه زدن سيب زميني‌ها، توليد گياهان جديد براي رفع مشكل تغذيه، تهيه سموم گياهي بي خطر، شيرين كردن آب و رفع آلودگي آن. 4. كاربردهاي صنعتي: در نيروي محركه كشتي‌ها بدون آلودگي محيط زيست ـ نشت يابي با اشعه، دبي سنجي پرتويي (سنجش شدت تشعشعات)،‌سنجش پرتوئي ميزان سائيدگي قطعات در كار، چگالي سنجي مواد معدني توسط اشعه، كشف عناصر ناياب در معادن، ساخت هواپيما و ماشينها. از ديگر كاربردهاي انرژي هسته‌اي در زمينه باستان شناسي و زمين شناسي مي‌باشد، كه مي‌توان توسط آن به اطلاعات جديدي در مورد كره زمين، گذشته اسرار آميز آن و ساكنين آن دست يافت. بنابراين با كاربردهاي انرژي هسته‌اي ،كه ذكر شد، ضرورت جايگزيني هسته‌اي بجاي انرژيهاي فسيلي مشخص مي‌شود. انرژی هسته ای علاوه بر صرفه جويي درمصرف انرژی، از آلودگي محيط زيست نيز جلوگيري مي‌کند. بطورکلی انرژي هسته‌اي كاربردهاي صلح آميزي در علوم و صنايع پزشكي، كشاورزي، غذايي، دامپزشكي و دامپروري، هواپيمايي، دسترسي به منابع آب، بهداشتي و ... دارد. كه به برخی از آنها اشاره شد. .

مرجع:

ایجاد شده در 1400/10/19

لینک کوتاه