پروژه نیروگاه و رآکتور هسته ای

اختصاصی از یارا فایل پروژه نیروگاه و رآکتور هسته ای دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:92

فهرست مطالب:
عنوان                                                                                                                صفحه
پیشگفتار       1
چکیده       2
  مقدمه    6
فصل اول (هسته)  
هسته     8
نیمه عمر      9
  درون هسته     10
اسپین     11
ایزواسپین و نیروى هسته اى      12
نیروى هسته اى قوى      13
نیروى هسته اى ضعیف      14
شکافت     15
گداخت       16
شکافت هسته ای    17
  انرژی هسته ای      18
  چرخه سوخت هسته ای     20

عنوان                                                                                                                صفحه
 فصل دوم ( راکتورهای هسته ای )
 ساختمان راکتور    33
سوخت هسته‌ای      33
غلاف سوخت راکتور    34
مواد کند کننده نوترون     35
خنک کننده‌ها      35
مواد کنترل کننده شکافت    36
راکتور های شکافت هسته ای     36
اجزای اصلی راکتور    38
راکتورهای هسته ای طبیعی     42
راکتورهای حرارتی    43
راکتور آب جوش      44
راکتور آب تحت فشار     46
راکتور های سریع     47
راکتورهای سریع LMFR     47
راکتورهای  BFR       48
راکتور خود سوخت زا     48
راکتور های هسته ای قدرت      50
عنوان                                                                                                                صفحه
انواع راکتور های قدرت    51
 کاربردهای راکتورهای هسته‌ای    56
سیستم های ایمنی در راکتور      57
حفاظت راکتور     58
فصل سوم ( نیروگاه اتمی )
نیروگاه اتمی     61
تاریخچه ای از نیروگاه اتمی      62
 نگاهی به نیروگاه اتمی بوشهر     64
انواع گوناگون نیروگاه های هسته ای     68
مقایسه نیروگاه های هسته ای مختلف     70
فصل چهارم (انواع سوخت هسته ای )
انواع سوخت هسته ای     74
اورانیوم ( U92)      75
پلوتونیوم (PU94 (    76
  توریوم (TH90  (    77


عنوان                                                                                                                صفحه
فصل پنجم ( توان هسته ای )
توان هسته ای      79
برق هسته ای       80
سهم برق هسته‌ای در تولید برق کشورها    82
دیدگاه اقتصادی استفاده از برق هسته‌ای     84
دیدگاه زیست محیطی استفاده از برق هسته‌ای     85
نتیجه گیری     90
منابع و مأخذ    92

پیشگفتار:
استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق روشی پیچیده اما کارآمد برای تامین انرژی مورد نیاز بشر است. به طور کلی برای بهره‌برداری از انرژی هسته‌ای در نیروگاه‌های هسته‌ای، از عنصر اورانیوم غنی شده به عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود که ماحصل عملکرد نیروگاه، انرژی الکتریسته است. عنصر اورانیوم که از معادن استخراج می‌شود به صورت طبیعی در راکتورهای نیروگاه‌ها قابل استفاده نیست و به همین منظور باید آن را به روشهای مختلف به شرایط ایده عال برای قرار گرفتن درون راکتور آماده کرد. اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ‪ U‬و عدد اتمی آن۹۲ است. این عنصر دارای دمای ذوب 1450‬درجه سانتیگراد بوده و به رنگ سفید مایل به نقره‌ای، سنگین، فلزی و رادیواکتیو است و به رغم تصور عام، فراوانی آن در طبیعت حتی از عناصری از قبیل جیوه، طلا و نقره نیز بیشتر است.
 
    

چکیده :
هسته ی بعضی از اتم ها ی سنگین مانند اورانیوم و توریم می تواند بر اثر واکنش شکافت هسته ای انرژی قابل ملاحظه ای تولید کند، در این نوع واکنش که معمولاً در یک راکتور هسته ای انجام می شود، هسته ی اتم های سنگین بر اثر واکنش با نوترون، به دو هسته ی سبک تر شکافته می شود و تولید گرمای بسیار زیادی می کند.راکتور هسته ای در واقع کوره ای است که سوخت آن به جای ذغال سنگ، نفت یا گاز ، ماده ی شکافت پذیر است، در نتیجه می تواند یک توربین بخار معمولی مولد برق را به کار اندازد.هر چند سوخت هسته ای آلاینده هایی چون CO2 و SO2 تولید نمی کنند، امّا استفاده از این سوخت ها با مسائل و مشکلات بزرگی همراه است. که عبارتند از:

-    مقدار عناصر شکافت پذیر که سوخت راکتورهای هسته ای را تشکیل می دهند محدود و تمام شدنی است.

-    هسته ی اتم های شکافت پذیر نیز پرتو زا هستند و کار کردن با آن ها زیان بار است.

-    آماده سازی این عناصر برای فرایند شکافت در راکتورهای هسته ای، فرایندی مشکل و پر هزینه است.

طی سال های گذشته اغلب کشورها به استفاده از این نوع انرژی هسته ای تمایل داشتند و حتی دولت ایران 15 نیروگاه اتمی به کشورهای آمریکا، فرانسه و آلمان سفارش داده بود. ولی خوشبختانه بعد از وقوع دو حادثه مهم تری میل آیلند (Three Mile Island) در 28 مارس 1979 و فاجعه چرنوبیل (Tchernobyl) در روسیه در 26 آوریل 1986، نظر افکار عمومی نسبت به کاربرد اتم برای تولید انرژی تغییر کرد و ترس و وحشت از جنگ اتمی و به خصوص امکان تهیه بمب اتمی در جهان سوم، کشورهای غربی را موقتاً مجبور به تجدیدنظر در برنامه های اتمی خود کرد .
نیروگاه اتمی در واقع یک بمب اتمی است که به کمک میله های مهارکننده و خروج دمای درونی به وسیله مواد خنک کننده مثل آب و گاز، تحت کنترل درآمده است. اگر روزی این میله ها و یا پمپ های انتقال دهنده مواد خنک کننده وظیفه خود را درست انجام ندهند، سوانح متعددی به وجود می آید و حتی ممکن است نیروگاه نیز منفجر شود، مانند فاجعه نیروگاه چرنوبیل شوروی.
 یک نیروگاه اتمی متشکل از مواد مختلفی است که همه آنها نقش اساسی و مهم در تعادل و ادامه حیات آن را دارند. این مواد عبارت اند از :
  1. ماده سوخت متشکل از اورانیوم طبیعی، اورانیوم غنی شده، اورانیوم و پلوتونیم است عمل سوختن اورانیوم در داخل نیروگاه اتمی متفاوت از سوختن زغال یا هر نوع سوخت فسیلی دیگر است. در این پدیده با ورود یک نوترون کم انرژی به داخل هسته ایزوتوپ اورانیوم 235 عمل شکست انجام می گیرد و انرژی فراوانی تولید می کند. بعد از ورود نوترون به درون هسته اتم، ناپایداری در هسته به وجود آمده و بعد از لحظه بسیار کوتاهی هسته اتم شکسته شده و تبدیل به دوتکه شکست و تعدادی نوترون می شود. تعداد متوسط نوترون ها به ازای هر 100 اتم شکسته شده 247 عدد است و این نوترون ها اتم های دیگر را می شکنند و اگر کنترلی در مهار کردن تعداد آنها نباشد واکنش شکست در داخل توده اورانیوم به صورت زنجیره ای انجام می شود که در زمانی بسیار کوتاه منجر به انفجار شدیدی خواهد شد . در واقع ورود نوترون به درون هسته اتم اورانیوم و شکسته شدن آن توام با انتشار انرژی معادل با 200 میلیون الکترون ولت است این مقدار انرژی در سطح اتمی بسیار ناچیز ولی در مورد یک گرم از اورانیوم در حدود صدها هزار مگاوات است. که اگر به صورت زنجیره ای انجام شود، در کمتر از هزارم ثانیه مشابه بمب اتمی عمل خواهد کرد. اما اگر تعداد شکست ها را در توده اورانیوم و طی زمان محدود کرده به نحوی که به ازای هر شکست، اتم بعدی شکست حاصل کند شرایط یک نیروگاه اتمی به وجود می آید. به عنوان مثال نیروگاهی که دارای 10 تن اورانیوم طبیعی است قدرتی معادل با 100 مگاوات خواهد داشت و به طور متوسط 105 گرم اورانیوم 235 در روز در این نیروگاه شکسته می شود و همان طور که قبلاً گفته شد در اثر جذب نوترون به وسیله ایزوتوپ اورانیوم 238 اورانیوم 239 به وجود می آمد که بعد از دو بار انتشار پرتوهای بتا (یا الکترون) به پلوتونیم 239 تبدیل می شود که خود مانند اورانیوم 235 شکست پذیر است. در این عمل 70 گرم پلوتونیم حاصل می شود. ولی اگر نیروگاه سورژنراتور باشد و تعداد نوترون های موجود در نیروگاه زیاد باشند مقدار جذب به مراتب بیشتر از این خواهد بودو مقدار پلوتونیم های به وجود آمده از مقدار آنهایی که شکسته می شوند بیشتر خواهند بود. در چنین حالتی بعد از پیاده کردن میله های سوخت می توان پلوتونیم به وجود آمده را از اورانیوم و فرآورده های شکست را به کمک واکنش های شیمیایی بسیار ساده جدا و به منظور تهیه بمب اتمی ذخیره کرد .
2. کند کننده ها موادی هستند که برخورد نوترون های حاصل از شکست با آنها الزامی است و برای کم کردن انرژی این نوترون ها به کار می روند. زیرا احتمال واکنش شکست پی در پی به ازای نوترون های کم انرژی بیشتر می شود. آب سنگین (D2O) یا زغال سنگ (گرافیت) به عنوان کند کننده نوترون به کار برده می شوند .
3. میله های مهارکننده: این میله ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود آنها در داخل رآکتور اتمی الزامی است و مانع افزایش ناگهانی تعداد نوترون ها در قلب رآکتور می شوند. اگر این میله ها کار اصلی خود را انجام ندهند، در زمانی کمتر از چند هزارم ثانیه قدرت رآکتور چند برابر شده و حالت انفجاری یا دیورژانس رآکتور پیش می آید. این میله ها می توانند از جنس عنصر کادمیم و یا بور باشند .
4. مواد خنک کننده یا انتقال دهنده انرژی حرارتی: این مواد انرژی حاصل از شکست اورانیوم را به خارج از رآکتور انتقال داده و توربین های مولد برق را به حرکت در می آورند و پس از خنک شدن مجدداً به داخل رآکتور برمی گردند. البته مواد در مدار بسته و محدودی عمل می کنند و با خارج از محیط رآکتور تماسی ندارند. این مواد می توانند گاز   CO2، آب، آب سنگین، هلیم گازی و یا سدیم مذاب باشند .



مقدمه
دل هر ذره را که بشکافى…
اتم در زبان یونانى به معنى تقسیم ناپذیر است. این ایده، زاده تفکر دموکریتوس فیلسوف یونانى در ۲۳۰۰ سال پیش است. براى او این تصور محال بود که اجسام مادى بتوانند بى حد و حصر تقسیم شوند. اما «جان دالتون» شیمیدان بود که نخستین نظریه اتمى نوین را ارائه کرد. دالتون که کارش پژوهش در مورد هواشناسى بود، به ترکیب گازها علاقه مند شد و خیلى زود ایده تشکیل گازها از واحدهاى کوچک غیرقابل تقسیم در ذهنش شکل گرفت. او این نظریه را در سال ۱۸۰۸ تحت عنوان «سیستم جدید فلسفه شیمى» منتشر کرد. تا دهه پایانى قرن نوزدهم دو جنبه اساسى فیزیک کلاسیک یعنى مکانیک کلاسیک و الکترومغناطیس به خوبى شناخته شده بود و دانشمندان گمان مى کردند که طبیعت براساس دو نیروى گرانشى و الکترومغناطیسى ساخته شده است. درست در همین زمان بود که پدیده هایى مشاهده شد که طى دهه هاى ابتدایى قرن بیستم منجر به بزرگترین انقلاب هاى تاریخ علم یعنى نسبیت عام و مکانیک کوانتومى شدند.