از دیرباز آرزوی بشر دستیابی به منبعی از انرژی بوده که علاوه بر آنکه بتواند مدت مدیدی از آن استفاده کند، تولید پسماندهای خطرناک نیز در پی نداشته باشد. اکنون در هزاره سوم میلادی این آرزوی به ظاهر دست نیافتنی کم کم به واقعیت میپیوندد. اکنون بشر خود را آماده میکند تا با ساخت اولین رآکتور گرما هستهای (همجوشی هستهای) آرزوی نیاکان خود را تحقق بخشد. سوختی پاک و ارزان به نام هیدروژن انرژی تولیدی سرشار و پسماندی بسیار پاک به نام هلیوم. اکنون به واکنشهای گرما هستهای و راهکارهای استفاده از آن میپردازیم.
خورشید و ستارگان
سالهاست که دانشمندان واکنشی را که در خورشید و ستارگان رخ داده و در آن انرژی تولید میکند کشف کردهاند. این واکنش عبارت است از ترکیب (برخورد) هستههای چهار اتم هیدروژن معمولی و تولید یک هسته اتم هلیوم. اما مشکلی سر راه این نظریه است. بالاترین دمایی که در خورشید وجود دارد مربوط به مرکز آن است که برابر 15ضرب در 10 به توان 6 میباشد. در حالی که در ستارگان بزرگتر این دما به 20 ضرب در ده به توان 6 میرسد. به همین خاطر تصور بر این است که آن واکنش معروف ترکیب چهار اتم هیدروژن معمولی و تولید یک اتم هلیوم در سایر ستارگان بزرگ نیست که باعث تولید انرژی میشود.
بلکه احتمالا چرخه کربن در آنها به کمک آمده و کوره آنها را روشن نگه میدارد. منظور از چرخه کربن آن چرخهای نیست که روی زمین اتفاق میافتد، بلکه به این صورت است که ابتدا یک اتم هیدروژن معمولی با یک اتم 12C ترکیب میشود (همجوشی) و یک اتم 13N به همراه یک واحد پرتو گاما را آزاد می کند. بعد این اتم با یک واپاشی به یک اتم 13C به علاوه یک پوزیترون و یک نوترینو تبدیل میشود. بعد این 13C دوباره با یک اتم هیدروژن ترکیب میشود و 14N و یک واحد گاما حاصل میشود.
دوباره در اثر ترکیب این نیتروژن با یک هیدروژن معمولی اتم 15O و یک واحد گاما تولید میشود و 12C واپاشی کرده و 15N به علاوه یک پوزیترون و یک نوترینو را بوجود میآورد. و دست آخر با ترکیب 15N با یک هیدروژن معمولی 12C به علاوه یک اتم هلیوم بدست میآید.
دیدید که در این چرخه 12C نه مصرف شد و نه بوجود آمد، بلکه فقط نقش کاتالیزگر را داشت. این واکنشها به ترتیب و پشت سر هم انجام میشوند. و واکنش اصلی همان تبدیل چهار اتم هیدروژن به یک اتم هلیوم است. مزیت چرخه کربن این است که سرعت کار را خیلی بالا میبرد. ولی اشکالی که دارد این است که در دمای حد اقل20 ضرب در ده به توان 6 شروع میشود. بنابراین احتمال زیادی میرود که در ستارههای بزرگتر چرخه کربن باعث تولید انرژی میشود.
در این مقاله سعی شده تا تکنولوژی که در این دو محصول استفاده شده و مقدار افزایش کارایی که شما می توانید از آنها انتظار داشته باشید بررسی گردد. در حال حاضر AMD فقط پروسورهای کلاس سرور opteron با دو هسته را بطور کامل به بازار عرضه کرده و بزودی۲*۶۴ Athlon برای کامپیوترهای رومیزی را نیز به بازار عرضه می کند. در طرف مقابل اینتل در حال حاضر پنتیوم۸۴۰ Extreme Edition رومیزی با دو هسته را به بازار عرضه نموده در حالی که خطهای تولید Pentium D و dual xeons هنوز متوقف نشده اند.
در چندین ماه گذشته پیشرفت های جدیدی در طراحی پروسسورها، بویژه از طرف شرکت AMD حاصل شد. این شرکت علاوه بر اینکه یک cpu با طراحی کاملا ً۶۴ بیتی عرضه کرد که باعث برتری یافتن این شرکت در بازار کامپیوترهای رومیزی پیشرفته گردید، همچنین در حذف کنترل کننده های حافظه (MCH) پیشقدم شد که در عملکرد۶۴ Athlon و چیپهای optron یک پیشرفت قابل ملاحظه نسبت به پروسسورهای intel به حساب می آید. اینتل به طور متقابل پروسسور سازگار ۶۴ بیتی را عرضه نمود. به تازگی نیز هر دو شرکت پردازشگرهای دوهسته ای را عرضه نموده اند، این پروسسورها بهتر از آن چیزی که شما انتظار دارید کار می کنند. پروسسورهای اینتل و AMD هر دو دارای دو هسته پروسسور، در حال کار در یک قالب می باشند که هر یک از هسته ها به صورت مستقل توابع و پردازشهای داده را انجام می دهند (در مورد اینتل این مورد کامل تر است) و هر دو این هسته ها توسط نرم افزار سیستم عامل هم آهنگ می گردند.
داستان کشف و گسترش انرژی هستهای، که در مفهوم این پژوهش انرژیای است که در اثر شکافت اوارنیم و احتمالاً عناصر سنگین دیگر آزاد میشود، به سال 1311/1932، که چادویک در آزمایشگاه کاوندیش، واقع در کمبریج، نوترون را شناسایی کرد، بر میگردد.
این کشف از چند نظر دارای اهمیت بود. اولاً، تشریح ساختار اتم به شکل قابل قبولتری امکان پذیر شد و نشان داده شد که هر عنصر بخصوص ممکن است چندین ایزوتوپ مختلف، یعنی گونههای مختلفی که تعداد نوترونهای آنها فرق میکند، داشته باشد. ثانیاً، نوترون ذرة جدیدی بود که برای بمباران هستة اتم و ایجاد واکنشهای مصنوعی در اختیار دانشمندان فیزیک اتمی قرار میگرفت. در سالهای قبل از آن، دانشمندان برای این منظور از ذرات پروتون و آلفا (هستة عنصر هلیم) استفاده میکردند، اما بلافاصله بعد از کشف نوترون این دانشمندان، بخصوص دانشمند ایتالیایی فرمی که در رم کار میکرد، دریافتند که این ذره به علت بیبار بودن (برخلاف پروتون و ذرة آلفا) آسانتر به درون سد پتاسیل هستة اتم نفوذ کرده با آن برهم کنش میکند.
چند سال بعد، فرمی و همکارانش در رم عناصر طبیعی زیادی را با نوترون بمباران کردند و فرآوردههای واکنشهای حاصل را مورد مطالعه قرار دادند. در بسیاری موارد فرمی دریافت که ایزوتوپهای پرتوازی عنصر اصلی تولید میشدند، و وقتی این ایزوتوپها وا میپاشیدند عناصر دیگری، کمی سنگینتر از عناصر اصلی است، تولید میشدند. با این روش اورانیم، سنگینترین عنصر طبیعی، در اثر بمباران با نوترون به عناصر سنگینتر فرا اوارنیم، که به صورت طبیعی روی زمین یافت نمیشدند، تبدیل شد. در این برهه، فرمی دو کشف بزرگ دیگر هم صورت داد، یکی اینکه نوترونهای کم انرژی بطور کلی برای تولید واکنشهای هستهای مؤثرند از نوترونهای پر انرژی هستند، و دیگر
اینکه مؤثرترین راه کند کردن نوترونهای پر انرژی پراکندگیهای متوالی آنها از عناصر سبک مثل هیدروژن در ترکیباتی مثل آب و پارافین است. نقش مهم این دو کشف در گسترش انرژی هستهای در سالهای بعد به ثبوت رسید.
آزمایشهای فرمی روی اورانیم توسط دو شیمیدان آلمانی به نامهای هان و استراسمن تکرار شد. این دو نفر در سال 1317/1938 کشف کردند که یکی از فراوردههای برهم کنش نوترون با اورانیم، باریم است که عنصری است در میانة جدول تناوبی. ظاهراً واکنشی رخ داده بود که در آن هستة سنگین اورانیوم، در اثر بمباران با نوترون، به دو هستة با جرم متوسط تقسیم شده بود. دو فیزیکدان، به نامهای مایتنر و فریش، با شنیدن خبر این کشف و بر مبنی مدل قطره ـ مایعی هستة اتم توضیحی برای این فرایند پیدا و محاسبه کردند که انرژی بسیار زیادی (خیلی بیش از آنچه که در فرایندهای شناخته شدة پیش از آن دیده شده بود) از این فرایند که نام شکافت بر آن گذاشته شد آزاد میشود.
جلوههای مهم دیگری از شکافت در ماههای بعد کشف شد. ژولیو و همکاران او در فرانسه نشان دادند که در فرایند شکافت چند نوترون هم گسیل میشود، و بعداً معلوم شد که این نوترونها انرژی خیلی بالایی دارند. به این ترتیب این امکان وجود داشت که فرایند شکافت، که با یک نوترون آغاز میشد و دو یا سه نوترون تولید میکرد، در صورت بروز شکافت دیگری توسط این نوترونهای جدید، ادامه پیدا کند. زنجیره ـ واکنش خود ـ نگهداری که به این ترتیب ایجاد میشد قادر بود مقدار فوقالعاده زیادی انرژی ایجاد کند.
شامل 27 صفحه فایل word
فرمت فایل : word(قابل ویرایش)
تعداد صفحات:33
فهرست مطالب:
انجمن جهانی هستهای (WNA)
بیوسفر(موجودات کره زمین) در خطر
پیشگیری از تغییر فاجعهآمیز آب و هوا
واقعنگری درباره انرژی پاکیزه
ضرورت استفاده از نیروی هستهای
انرژی هستهای امروز
سیاستهای قدرتمند هستهای
واقعیات مربوط به تشعشع
چرنوبیل: از شایعه تا واقعیت
سابقه درخشان نیروی هستهای
پسمانهای هستهای: نگهداری امن در برابر پراکندگی فاجعهبار
مدیریت پسمان هستهای
انبار کردن در زمین: یک راهحل طبیعی که علم هم از آن حمایت میکند
مراقبتهایی در برابر تسلیحات
امنیت نیروگاههای هستهای
قابلیت رقابت نیروی هستهای
آینده هستهای فراگیر
نیروی هستهای و توسعه پایدار
یک بحران که نیازمند هدایت و حل شدن است
انجمن جهانی هستهای(WNA)
انجمن جهانی هستهای (WNA)
چرا جهان فردا به انرژی هستهای نیاز دارد؟
به اتو اسی(AutoEssay) انجمن جهانی هسته ای (WNA) در باره نقش نیروی هستهای خوش آمدید.
این اتواسی 50 «صفحه» کوتاه را عرضه میکند که برای ارایه واقعیتها، شایعات و نهایتا تنویر افکار عمومی نسبت به انرژی هستهای طراحی شده است.
میتوانید اطلاعات بیشتری را در باره صنعت هستهای در صفحه اول سایت WNA ملاحظه کنید.
هدف ما ارتقاء اطلاعات دقیق اذهان عمومی در باره سیاست جهانی هستهای است ما از بازدیدکنندگان این سایت دعوت مینمائیم که ما را راهنمائی کنند.
روند بشریت
1- بشریت برای چندین هزار سال با کمترین اثرگذاری بر روی کره زمین زندگی کرد.
حتی پنج قرن پیش در زمان وقوع رنسانس در اروپا، خاندان مینگ در چین و اولین حکمران مغول در هند، جهان هنوز جمعیت کمی داشت.
از آن زمان، جمعیت جهان که بر اثر انقلابهای پیش آمده در زمینة کشاورزی، صنعت و دارو، رشد شتابزدهای پیدا کرده و در حدود 15 برابر شده است.
2- از شش میلیارد جمعیت امروز جهان، چندین میلیون آن در سطوح بسیار بالائی از استانداردها زندگی کرده و از زندگی خود لذت میبرند.
اما یک سوم از انسانها به برق دسترسی ندارند و یکسوم دیگر نیز دسترسی محدودی به آن دارند.
جمعیتهای زیادی نیز در فقر ملالتباری زندگی میکنند. بیش از یک میلیارد نفر آب پاکیزه در اختیار ندارند و دو میلیارد و 400 میلیون نفر از سیستم مناسب تخلیه فاضلاب محرومند.
همه روزه 40 هزار نفر – یعنی هر دقیقه 25 نفر – بر اثر بیماریها میمیرند که به سادگی با پیشرفت اولیه اقتصادی میتوان از آن پیشگیری کرد.
3- طی 50 سال آینده زمانی که جمعیت جهان به 9 میلیارد نفر برسد، نیازهای برآورده نشده امروزه بشری به شدت چند برابر خواهد شد.
برای کاهش مصیبتهای بشر نه تنها توسعه اقتصادی ضروری است بلکه ایجاد شرایط لازم نیز برای تثبیت جمعیت جهان لازم است.
امروزه تلاش روبهرشد برای رفع این نیازها در اکثر کشورهای در حال توسعه جهان، تقاضای بسیار زیادی برای استفاده از انرژی ایجاد کرده است.
تا سال 2050 مصرف جهانی انرژی دو برابر خواهد شد.
بیوسفر(موجودات کره زمین) در خطر
4- در روی کره زمین تاثیر گرم شدن «گازهای گلخانهای» یک پدیدة غیرقابل بحث است که بدون آن جهان از یخ پوشیده خواهد شد.
برای مدت هزاران سال، عدم تغییر تراکم گازهای گلخانهای محیط زیست معقولی را ایجاد کرد که تمدن توانست در آن رشد یابد.
در قرن بیست و یکم، فعالیت انسان موجب میگردد این گازهای گرماگیر دو برابر شوند.
این تغییر در عصر زمینشناسی ناگهانی و کمسابقه است.
5- امروزه بیشتر انرژی که برای تولید برق، کار کارخانهها، راهاندازی وسایل نقلیه و گرم کردن منازل مصرف میشود، از سوزاندن سوختهای فسیلی تأمین میشود.
منابع فسیلی، از جمله زغال، نفت و گاز طبیعی، آنچنان به سرعت مصرف میشوند که طی قرن آینده تا اندازه گستردهای از بین میروند.
ضایعات تمام سوختهای فسیلی به طور مستقیم در هوا پراکنده میشود. بخش اعظم این ضایعات به شکل گازهای گلخانههای مانند دیاکسید کربن است.
در هر سال ضایعات ناشی از سوختهای فسیلی 25 میلیارد تن دیاکسید کربن به جو زمین اضافه میکند. این مقدار برابر است با 70 میلیون تن در هر روز و یا 800 تن در هر ثانیه.
6- کارشناسان جهان به منظور تجزیه و تحلیل تأثیرات ناشی از تشکیل سریع گازهای گرماگیر، از طریق هیأتهای بین دول سازمان ملل در امر تغییر آب و هوا با یکدیگر همکاری میکنند.
مطالعه تغییرات آب و هوا، پیچیده و تابع تئوریهای رقابتی است. اما دانشمندان در این زمینه توافق دارند که افزایش گازهای گلخانهای باعث جذب بیشتر گرمای خورشیدی توسط کره زمین میشود.
بعقیده بیشتر دانشمندان علم هواشناسی، گازهای گلخانهای تولید شده بوسیله انسان موجب شده است که گرمترین 10 سال طول تاریخ در 15 سال اخیر رخ دهد.
7- کارشناسان علم هواشناسی به اتفاق آرا هشدار می دهند که تشکیل گازهای گلخانهای ممکن است در قرن آینده فاجعهآمیز باشند.
افزایش سطح آب دریاها، دمای شدید هوا، بروز طوفانهای سهمگین، خشکسالی ویرانگر و شیوع بیماری، تولید مواد غذایی، قابلیت اسکان بشر را در بسیاری از مناطق از بین میبرد.
این کارشناسان هشدار میدهند که تغییر شدید آب و هوا احتمالا میتواند موجب بیثباتی سرتاسر کره زمین شود.
8- همه کشورها در تغییر آب و هوا سهیم هستند. چه از نظر علت تغییر آب و هوا و چه از نظر تأثیر آن.
در کشورهای آمریکای شمالی هر شخص در هر روز 54 کیلوگرم یا 120 پوند دیاکسید کربن در جو زمین پخش میکند.
در اروپا و ژاپن سرانه انتشار این گاز در هر روز بیش از 23 کیلوگرم یا 50 پوند است.
در کشور چین با 3/1 میلیارد نفر جمعیت که بشدت در حال توسعه است، سطح نشر این گازها 6 کیلوگرم یا 13 پوند بر هر نفر در روز است.
9- اگر تاریخ را یک رودخانه تصور کنیم، بشریت به بخشهای خروشان و تندآب آن رسیده است.
در 50 سال آینده جمعیت جهان، بیشتر از مجموع انرژیی که در کل تاریخ تاکنون مصرف شده است را مصرف خواهد کرد.
بشریت با آیندهای از تغییرات شدید چه از نظر روش تولید انرژی و چه از نظر سلامت سیارة ما روبهرو میشود.
10- افزایش جمعیت جهان از زمانی که شما این اتواسی(AutoEssay) را ملاحظه کردهاید:
این رقم (که در نسخة خودکار نشان داده شده است) به اندازة کمی سریعتر از دو نفر در هر ثانیه افزایش مییابد.
میزان دیاکسید کربن تولید شده در اثر سوختن سوخت فسیلی(بر حسب تن) از زمانی که این اتواسی را ملاحظه کردهاید:
این رقم (که در نسخة خودکار نشان داده شده است) به مقدار حدود 50 هزار تن در هر دقیقه افزایش مییابد.
11- بشریت نمیتواند به عقب برگردد. جمعیت در حال رشد جهان به مقادیر معتنابهی از انرژی نیاز دارد تا:
- آب آشامیدنی تهیه کند.
- انرژی کارخانهها، منازل و حمل و نقل را تأمین نماید و
- از زیرساختهای لازم برای تأمین تغذیه، آموزش و بهداشت حمایت کند.
برآورده کردن این نیازها مستلزم تأمین انرژی از تمام منابع آن است. اما «ترکیب» انرژی جهان باید به دور از استفاده عنان گسیخته از سوختهای فسیلی، به سرعت توسعه یابد.
کاهش مصرف سوختهای فسیلی، محیط زیست و منابع غیرقابل جایگزین را برای نسلهای آینده حفظ میکند.
پیشگیری از تغییر فاجعهآمیز آب و هوا
12- تثبیت تراکم گازهای گلخانهای جوی مستلزم آن است که انتشار جهانی این گازها تا 50 درصد کاهش یابد.
این چالش با توجه به نیاز کشورهای فقیرتر به افزایش معیارهای زندگی عظیمتر خواهد شد.
حتی اگر کشورهای در حال توسعه از بحث ذخیرهسازی انرژی و فناوریهای انرژی پاکیزه استقبال کنند، جمعیت زیاد این کشورها به زودی بیش از جهان صنعتی حاضر، گازهای گلخانهای در فضا منتشر میکنند.
در حال حاضر کشورهای صنعتی باید برای «مواجه شده» با چنین انتشارات (جوی) فزاینده، و در عین حال کاستن از مجموع این انتشارات در سطح جهان، میزان آن را (در کشور خود) تا 75 درصد کاهش دهند.
13- جهان برای کاهش این انتشارات و در عین حال توسعه ذخایر انرژی به طور مبرم نیازمند معرفی گسترده فناوریهایی در زمینه انرژی است که میزان انتشار گازهای گلخانهای آن کم باشد.
به احتمال زیاد، شهرهای بسیار بزرگ در آینده میتوانند با انتشار مستقیم کمتر گازهای گلخانهای فعالیت کنند، یعنی با استفاده از نیروی برق، باتریهای برقی قابل شارژ و واحدهای سوختی که در آنها هیدروژن تولید شده از برق به کار رفته است، این مهم برآورده خواهدشد.
اما الکتریسیته تنها راه برای توزیع انرژی است.
مسأله مهم در اینجا، تولید منابع بسیار گسترده الکتریسیته بصورت پاکیزه میباشد.
واقعنگری درباره انرژی پاکیزه
14- تولید الکتریسیته پاکیزه از «منابع جدید جایگزین شونده» مانند خورشید، باد، تودههای زیستی و نیروی ناشی از حرارت مرکزی زمین، نیازمند حمایت شدید است.
اما ظرفیت جمعی این فناوریها برای تولید برق در دهههای آینده محدود است.
پیش بینیهای OECD نشان میدهد که حتی با 20 سال حمایت تحقیقاتی و یارانهای، این منابع جدید جایگزین شونده میتوانند کمتر از 3 درصد از برق جهان را تأمین کنند.
15- کارشناسان امور محیط زیست در زمینه هشدار نسبت به این که تغییرات فاجعهبار آب و هوایی یک خطر واقعی و حتمی است، نقش ارزشمندی ایفا کرده اند.
این مسأله نیز اهمیت حیاتی دارد که آنان باید برای یافتن راهحلهای این مشکل نیز به همین اندازه واقعگرا باشند.
ما حتی با حداکثر ذخیرهسازی انرژی و چشماندازی که پوشیده از صفحههای گیرنده انرژی خورشیدی و نیز آسیابهای بادی است، باز هم برای تأمین بیشتر نیازهای مربوط به انرژی خود به منابع معتنابهی از آن نیاز داریم که به طور 24 ساعته برق تولید کنند.
16- نیروی هستهای مانند انرژی خورشیدی، باد و آب، میتواند بدون تولید دیاکسید کربن یا انتشار سایر گازهای گلخانهای برق تولید کند.
تفاوت اساسی انرژی هستهای در آن است که این انرژی تنها گزینهای است که میتواند منابع گستردة الکتریسیته پاکیزه را در مقیاس جهانی تولید کند.
چنانچه بخواهیم نیاز بیکران جهان را به انرژی پاکیزه تأمین کنیم، باید نیروی هستهای و «منابع جدید جایگزینشونده» را اگر چه رقیب یکدیگر محسوب میشوند، به عنوان شریک یکدیگر در نظر بگیریم.
ضرورت استفاده از نیروی هستهای
17- مؤسسه بینالمللی انرژی OECD یک نهاد بین دولی است که تقاضای جهانی انرژی را تجزیه و تحلیل میکند.
در بخش خصوصی، این ارزیابی توسط «شورای جهانی انرژی» انجام میشود.
هر دوی این سازمانها به این نتیجه رسیدند که:
جهان ما بدون گسترش سریع انرژی هستهای نمیتواند نیازهای روبه افزایش خود را در زمینه انرژی به شکلی پاکیزه رفع کند.
انرژی هستهای امروز
18- استفاده از نیروی هستهای از 40 سال پیش آغاز شد و اینک این نیرو همان اندازه از برق جهان را تأمین میکند که 40 سال پیش به وسیله تمام منابع انرژی تأمین میشد.
حدود دوسوم از جمعیت جهان در کشورهایی زندگی میکنند که نیروگاههای هستهای آنها در زمینه تولید برق و زیرساختهای صنعتی نقش مکمل را ایفا میکنند.
نیمی از مردم جهان در کشورهایی زندگی میکنند که نیروگاههای انرژی هستهای در آنها در حال برنامهریزی و یا در دست ساخت هستند.
به این ترتیب، توسعه سریع نیروی هستهای جهان مستلزم بروز هیچ تغییر بنیادینی نیست و تنها نیازمند تسریع راهبردهای موجود است.
19- امروزه حدود 440 نیروگاه هستهای در 31 کشور جهان برق تولید میکنند.
بیش از 15 کشور از مجموع این تعداد در زمینه تأمین برق خود تا 25 درصد یا بیشتر، متکی به نیروی هستهای هستند.
در اروپا و ژاپن سهم نیروی هستهای در تأمین برق بیش از 30 درصد است.
در آمریکا نیروی هستهای 20 درصد از برق را تأمین میکند.