تحقیق در مورد چرخه سوخت هسته ای

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .docx ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 8 صفحه

 قسمتی از متن .docx : 

مقدمه

انرژى هسته‌اى با توجه به ویژگىهاى حیرت انگیزش در آزاد سازى حجم بالایى از انرژى در قبال از میان رفتن مقادیر ناچیزى از جرم ، به عنوان جایگزین سوختهاى پیر فسیلى که ناجوانمردانه در حال بلعیده شدن هستند، مطرح شده است. ایران نیز با وجود منابع گسترده نفت و گاز به دلیل کاربردهاى بهترى که سوختهاى فسیلى نسبت به سوزانده شدن در کوره‌ها و براى تولید حرارت دارند، براى دستیابى به این نوع از انرژى تلاشهایى را از سالهاى دور داشته است و در سالهاى پس از انقلاب همواره مورد اتهام واقع شده که هدف اصلیش نه فناورى صلح آمیز که رسیدن به فناورى تسلیحات هسته‌اى است.چرخه سوخت هسته‌اى شامل مراحل استخراج ، آسیاب ، تبدیل ، غنى سازى ، ساخت سوخت باز تولید و راکتور هسته‌اى است و به یک معنا کشورى که در چرخه بالا به حد کاملى از خودکفایى و توسعه رسیده باشد با فناورى تولید سلاحهاى هسته‌اى فاصله چندانى ندارد.

استخراج

در فناورى هسته‌اى ، خواه صلح آمیز باشد یا نظامى ، ماده بنیادى مورد نیاز، اورانیوم است. اورانیوم از معادن زیر زمینى و همچنین حفاریهاى روباز قابل استحصال است. این ماده به رغم آنکه در تمام جهان قابل دستیابى است، اما سنگ معدن تغلیظ شده آن به مقدار بسیار کمى قابل دستیابى است. زمانى که اتمهاى مشخصى از اورانیوم در یک واکنش زنجیره‌اى دنباله دار که به دفعات متعدد تکرار شده ، شکافته مى‌شود، مقادیر متنابهى انرژى آزاد مى‌شود، به این فرآیند شکافت هسته‌اى مى‌گویند.فرآیند شکاف در یک نیروگاه هسته‌اى به آهستگى و در یک سلاح هسته‌اى با سرعت بسیار روى مى‌دهد، اما در هر دو حالت باید به دقت کنترل شوند. مناسبترین حالت اورانیوم براى شکافت هسته‌اى ایزوتوپهاى خاصى از 235U (یا 239Pu) است. ایزوتوپ ها ، اتمهاى یکسان با تعداد نوترونهاى متفاوت هستند. به هرحال 235U به دلیل تمایل باطنى به شکافت در واکنشهاى زنجیرى و تولید انرژى حرارتى به عنوان «ایزوتوپ شکافت» شناخته شده است.

هنگامى که اتم 235U شکافته مى‌شود دو یا سه نوترون آزاد مى‌کند. این نوترونها با سایر اتمهاى 235U برخورد کرده و باعث شکاف آنها و تولید نوترونهاى جدید مى‌شود. براى روى دادن یک واکنش هسته‌اى به تعداد کافى از اتمهاى 235U براى امکان ادامه یافتن این واکنشها بصورت زنجیرى و البته خودکار نیاز است. این جرم مورد نیاز به عنوان «جرم بحرانى» شناخته مى‌شود. باید توجه داشت که هر 1000 اتم طبیعى اورانیوم شامل تنها حدود هفت اتم 235U ، یعنی (0.7 درصد) بوده و 993 اتم دیگر از نوع 238U هستند که اصولا کاربردى در فرآیندهاى هسته‌اى ندارند.

تبدیل اورانیوم

سنگ معدن اورانیوم استخراج شده در آسیاب خرد و ریز شده و به پودر بسیار ریزى تبدیل مى‌شود. پس از آن طى فرآیند شیمیایى خاصى خالص سازى شده و بصورت یک حالت جامد به هم پیوسته که از آن به عنوان «کیک زرد» (yellow cake) یاد مى‌شود، درمى‌آید. کیک زرد شامل 70 درصد اورانیوم بوده و داراى خواص پرتوزایى (radioactive) است. هدف پایه‌اى دانشمندان هسته‌اى از فرآیند غنى سازى افزایش میزان اتمهاى 235U است که براى این هدف اورانیوم باید اول به گاز تبدیل شود.با گرم کردن اورانیوم تا دماى 64 درجه سانتیگراد حالت جامد به گاز هگزا فلوئورید اورانیوم (UFG) تبدیل مى‌شود. هگزافلوئورید اورانیوم خورنده و پرتوزا است و باید با دقت جابجا شود، لوله‌ها و پمپها در کارخانه‌هاى تبدیل کننده بصورت ویژه‌اى از آلیاژ آلومینیوم و نیکل ساخته مى‌شوند. گاز تولیدى همچنین باید از نفت و روغنهاى گریس به جهت جلوگیرى از واکنشهاى ناخواسته شیمیایى دور نگه داشته شود.

غنى سازى اورانیوم

هدف غنى سازى مشخصا افزایش میزان 235U _ ایزوتوپ شکافت _ است. اورانیوم مورد نیاز در مصارف صلح آمیز نظیر راکتورهاى هسته‌اى نیروگاهها باید شامل دو تا سه درصد 235U باشد، اما اورانیوم مورد نیاز در تسلیحات اتمى باید شامل بیش از نود درصد 235U باشد. شیوه متداول غنى سازى اورانیوم سانتریفوژ کردن گاز است. در این روش هگزافلوئورید اورانیوم در یک محفظه استوانه‌اى با سرعت بالا در شرایط گریز از مرکز قرار مى‌گیرد. این کار باعث جدا شدن ایزوتوپهاى با جرم حجمى بالاتر از 235U مى‌شود (238U). 238U در طى فرآیند گریز از مرکز به سمت پائین محفظه کشیده شده و خارج مى‌شود، اتمهاى سبکتر 235U از بخش میانى محفظه جمع آورى و جدا مى شود.

235U تجمع یافته پس از آن به محفظه‌هاى گریز از مرکز بعدى هدایت مى‌شود. این فرآیند بارها در میان زنجیرى از دستگاههاى گریز از مرکز در کنار هم چیده شده تکرار مى‌شود تا خالصترین میزان اورانیوم بسته به کاربرد آن به دست آید. از اورانیوم غنى شده در دو نوع سلاح هسته‌اى استفاده مى‌شود، یا بصورت مستقیم در بمبهاى اورانیومى و یا طى چند مرحله در بمبهاى پلوتونیومى مورد استفاده قرار مى گیرد.

بمب اورانیومى

هدف نهایى طراحان بمبهاى هسته‌اى رسیدن به یک جرم «فوق بحرانى» است که باعث ایجاد یک سرى واکنشهاى زنجیره‌اى به همراه تولید حجم بالایى از حرارت

تحقیق درباره راکتورهای هسته ای

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 27

2-1- تاریخچه راکتورهای VVER

اولین نیروگاه هسته ای با راکتور آب تحت فشار شوروی سابق، در شهر Novovoronezh در سال 1963 وارد مرحله بهره برداری شد. این نیروگاه VVER-210 نامیده شد و قدرت الکتریکی آن 265 مگاوات بود. این طرح در تکنولوژی وستینگهاوس الهام گرفته شده بود و نسبت به آن تفاوتها و کمبودهای زیادی داشت. دومین راکتور از همین نوع به قدرت 336 مگاوات در همان شهر یعنی Novovoronezh ساخته شد. در این دو نیروگاه که اولین نسل از نیروگاههای VVER بود پوشش ایمن برای راکتور در نظر گرفته نشده بود. در واقع این دو نیروگاه را می‎توان به عنوان نیروگاههای آزمایشی برای جمع آوری اطلاعات فنی و تجربیات اولیه جهت توسعه نیروگاههای VVER بعدی در نظر گرفت.

براساس تجربیاتی که از این راکتورهای نوع اول بدست آمد طرح استاندارد یک نیروگاه جدید به قدرت 440 مگاوات با راکتور آب تحت فشار از نوع VVER-230 ریخته شد و دو واحد از این نیروگاه در سال 1972 و 1973 در همان شهر Novovoronezh وارد مرحله بهره برداری شدند.

براساس تجربیاتی که از نسل اول و دوم نیروگاههای VVER بدست آمد طرح راکتورهای V-213 تهیه شد و بخشی از کمبودهای مدل V230 جبران شد.

دو واحد 440 مگاواتی از نوع V-213 که در شهر Lovisa فنلاند ساخته شده بخصوص از نظر تکامل نیروگاههای VVER جالب توجه بود. این دو واحد که از طرف شوروی سابق ساخته می‌شد با تکنولوژی پیشرفته کشورهای غربی بهبود یافت. انجام این تغییرات در تحول بعدی نیروگاههای VVER کاملاً مشهود بود.

از سال 1970 طراحی نیروگاههای VVER به قدرت 1000 مگاوات شروع شد و چند سال بعد ساخت اولین نمونه آن آغاز شد.

اولین نیروگاه 100 مگاواتی شوروری سابق در سال 1980 Novovoronezh به بهره برداری رسید. با اعمال تغییراتی در طراحی نیروگاه که در دوران توسعه راکتورهای 440 مگاواتی بدست آمده بود، منجر به بهبودهای اساسی در طراحی راکتور VVER-1000 شد. از جمله نوآوریهایی که در این نوع راکتورها اعمال شده که در مدلهای جدید راکتورهای 440 مگاواتی نیز به کار رفته است می‎توان به موارد زیر اشاره کرد.

ایجاد یک پوشش ایمنی دوجداره که جدار خارجی آن از بتن پیش فشرده می‎باشد.

پوشانیدن جدار داخلی دیگ فشار از یک لایه فولاد ضد زنگ برای جلوگیری از خوردگی

افزایش چگالی قدرت قلب راکتور با یکنواخت تر کردن انتقال حرارت در حجم قلب و افزایش سرعت آب خنک کننده.

بکارگیری مکانیسم های الکترومغناطیسی برای حرکت دادن چنگک های کنترل

استفاده از اسید بوریک علاوه بر میله های کنترل برای کنترل راکتور

استفاده از یک توربین واحد 1000 مگاواتی یا دو توربین موازی.

توربین ژنراتورهای هر راکتور در ساختمانی جداگانه و به صورت یک مجموعه مجزا در کنار ساختمان راکتور قرار می گیرند.

این تغییرات به تدریج در مدلهای V-302 , V-187 و مدل جدید V-3205 انجام شده است. در طرحهای جدید نیروگاه 1000 مگاواتی روسی، از اواخر دهه 80 از طرح راکتورهای جدید V-410 و V-392 استفاده شد و طرحهای مربوط به آنها به ترتیب NPP-92 , NPP-91 نام گرفته اند. [3]

2-3-3- دیگ فشار

دیگ فشار قسمتی از راکتور هسته ای است که شامل قلب راکتور، بازتابنده های نوترون، لوله های عبور دهنده آب خنک کننده و موارد دیگر می‎باشد. برای ساخت دیگ فشار از آلیاژهای فولاد با ترکیب معینی از منگنز- نیکل و مولیبدن استفاده می‎شود.

دیگ فشار به صورت استوانه ها و قطعاتی که بعداً به یکدیگر جوش داده می‎شوند ساخته می‎شود. این دیگ از دو قسمت بالا و پائین تشکیل شده است. قسمت بالا یا سرپوش

نقش و کاربرد انرژی هسته ای در کشاورزی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 117

تحقیقات کشاورزی

تزاید روزافزون جمعیت و کمبود مواد غذایی در دنیا موجب توجه دانشمندان به ازدیاد محصولات کشاورزی و همچنین بهبود کیفیت آنها گردیده است. در این راستا مواد رادیواکتیو به کمک بررسی‎های کشاورزی شتافت و انقلاب عظیمی در کشاورزی به وجود آورد به طوری که عناصر رادیواکتیو یا نشاندار در اکثر رشته‎های کشاورزی از جمله مدیریت آب و خاک و تغذیه گیاهی، اصلاح نباتات و ژنتیک، دامپروری، کنترل آفات، صنایع غذایی و محیط زیست مورد استفاده قرار گرفته‎اند.

نیل به سوی کشاورزی پایدار بستگی به تعامل بین مواد غذایی خاک و منابع آبی موجود جهت تولید عملکرد مناسب دارد. در این خصوص با استفاده از ایزوتوپ‎ها می‎توان میزان مطلوب کاربرد کودهای شیمیایی، بهترین زمان مصرف آنها،‌ مکان و مقدار آنها در خاک، بررسی فعالیت میکروارگانیسم‎های خاکزی و همچنین نحوة‌ انتقال عناصر غذایی در خاک و گیاه را بررسی نمود.

استفاده از روش ایجاد موتاسیون به منظور تنوع بخشیدن به محتویات ژنتیکی با هدف ارتقاء صفات کمی و کیفی در گیاهان زراعی مورد توجه خاص قرار گرفته است. از طرف دیگر با توجه به اینکه مصرف مواد شیمیایی به منظور حفظ و نگهداری مواد غذایی نه تنها برای مصرف‎کنندگان بلکه برای محیط زیست مضر می‎باشد، استفاده از پرتودهی محصولات کشاورزی به عنوان یک روش بی‎خطر استریلیزه کردن در اکثر کشورهای جهان متداول شده است. در رابطه با کنترل آفات از طریق پرتودهی و عقیم نمودن حشرات نیز گام‎های بسیار مثبتی در نقاط مختلف دنیا برداشته شده است.

مبانی فیزیک هسته‎ای

ایزوتوپ‎ها (ویژگی‎ها و کاربرد)

اتم‎های یک عنصر را که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند، ایزوتوپ‎های آن عنصر می‎نامند (بارهای مثبت که همان تعداد پروتون‎ها می‎باشند را عدد اتمی و مجموع تعداد پروتون‎ها و نوترون‎های هستة یک اتم را عدد جرمی آن می‎گویند).

ایزوتوپ‎های یک عنصر، اتم‎هایی هستند که تعداد بارهای مثبت موجود در هسته و نیز تعداد الکترون‎هایشان یکسان ولی تعداد نوترون‎های موجود در هستة آنها با هم متفاوت است. اغلب عناصر چند ایزوتوپ دارند و چون ساختار الکترونی ایزوتوپ‎ها یکسان است، واکنش‎های شیمیایی آنها نیز مشابه می‎شود (شکل 4-1). برای تشخیص هویت یک ایزوتوپ، عدد اتمی آن به صورت شاخص در پایین و سمت چپ نماد شیمیایی آن، و عدد جرمی یا تعداد کل نوکلئون‎های آن به صورت شاخص در بالای نماد شیمیایی آورده می‎شود. برای مثال سه ایزوتوپ اکسین را می‎توان به صورت ، و نشان داد. اما از آنجا که عدد اتمی مترادف با نماد شیمیایی است معمولاً شاخص پایین حذف می‎گردد. بنابراین به عنوان مثال ایزوتوپ اکسیژن به صورت O16 نمایش داده می‎شود. باید توجه داشت که فراوانی همة ایزوتوپ‎ها با هم برابر نیست به عنوان مثال در مورد اکسیژن، 975/99 درصد اتم‎های طبیعی از نوع ‎O16 می‎باشند. در حالی که انواع ‎O17 و ‎O18 به ترتیب 037/0 درصد و 204/0 درصد از اکسیژن طبیعی را تشکیل می‎دهند. در بین عناصر شیمیایی، تعداد محدودی از آنها در مطالعات بیولوژیک مورد استفاده قرار می‎گیرند و هر کدام از آنها حداقل دارای دو ایزوتوپ پایدار هستند.

تابش گاما ‎)

پرتوهای گاما عبارتند از تابش‎های الکترومغناطیسی تک انرژی که از هسته‎های برانگیخته حاصل از تبدیل پرتوزا گسیل می‎شوند. به عبارت دیگر هرگاه هسته‎ای به هر علت در حالت تهییج قرار گیرد، انرژی تهییج خود را به صورت فوتون گاما ساطع می‎کند. در اغلب واپاشی‎های و ، هستة دختر به حالت تحریک شده قرار می‎گیرد که این انرژی تحریکی هسته به صورت فوتون‎های گاما از هسته تابش می‎شود تا هسته به تراز انرژی پایین‎تر یا پایدار برگردد. نمایش عمومی تولید گاما را می‎توان به صورت ‎ نشان داد. مانند:

اکتیویتة ویژه

یکی از مشخصه‎های مهم رادیو ایزوتوپها، اکتیویتة ویژة آنها یعنی میزان اکتیویته در هر گرم از عنصر یا ماده است که برحسب واحدهای مختلفی از جمله بکرل بر گرم ‎(Bq/g)، میکروکوری بر گرم ‎، واپاشی بر میلی‎گرم در ثانیه ‎(dps/mg) و یا واپاشی بر میلی‎گرم در دقیقه ‎(dpm/mg) بیان می‎شود.

نیمه عمر

مدت زمان لازم برای کاهش هر ایزوتوپ

مهندسی هسته ای و پرتوپزشکی کلاهک هسته‌ای

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 215

تحقیق درباره آشنایى با اجزاى رآکتورهاى هسته اى

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 2

آشنایى با اجزاى رآکتورهاى هسته اى

مهدى صارمى فردر حالى که تولید انرژى با استفاده از سوخت هاى فسیلى در جهان روزبه روز گران تر مى شود، برق هسته اى که در نیروگاه هاى هسته اى و با استفاده از واکنش شکافت هسته اى تولید مى شود، منبع بسیار خوبى براى تولید انرژى و جایگزینى آن با برق فسیلى به شمار مى رود. تولید برق به روش هسته اى ضمن آنکه پایان ناپذیر است، گازهاى گلخانه اى هم تولید نمى کند. تنها مشکل آن، زباله هاى هسته اى هستند که در صورتى که از آنها درست محافظت شود، عملاً هیچ ضررى براى محیط زیست ندارند.• رآکتورهاى شکافتدر اثر شکافت هسته هاى سنگین مثل اورانیوم و تبدیل آن به هسته هاى سبک تر و اشعه آلفا یا بتا و نوترون، مقدارى انرژى جنبشى هم آزاد مى شود. اگر جرم محصولات شکافت را از جرم ماده اولیه کم کنیم مقدار ناچیزى باقى مى ماند. این مقدار ناچیز طبق معادله معروف اینشتین E=mc2 تبدیل به انرژى جنبشى مى شود. گرماى تولید شده توسط شکافت، در قلب رآکتور توسط میله هایى کنترل مى شود. نوترون ها تحریک کننده شکافت هستند. با قرار دادن جذب کننده هاى نوترونى بین اورانیوم مى توان میزان فرآیند شکافت و سرعت آن و در نتیجه شدت گرماى تولیدشده را کنترل کرد. گرماى حاصل توسط آب به بیرون از رآکتور منتقل مى شود. دماى آب درون چرخه تحت فشار، گاهى به چندین برابر نقطه جوش مى رسد. در بیرون از رآکتور این گرما آب موجود در منبع دیگر را بخار مى کند و بخار آب تولید شده، با انرژى زیادى که دارد، توربین هاى بخار را به حرکت درمى آورد و برق تولید مى شود.• قلب رآکتورفرآیند شکافت معمولاً نوترون هاى سریع تولید مى کند. اما براى اینکه یک هسته اورانیوم شکافته شود، به یک نوترون کند نیاز است. براى این کار از کندکننده هاى نوترونى استفاده مى شود. گرافیت و آب سنگین، توان این کار را دارند. • واکنش زنجیره اىیک نوترون کند، اورانیوم را مى شکافد حاصل علاوه بر هسته هاى کوچک تر تعدادى نوترون است که خود هسته هاى اورانیوم دیگر را مى شکافد. به این فرآیند واکنش زنجیره اى مى گویند که اساس کار رآکتور است.• نخستین رآکتورهاى هسته اىفرمى و زیلارد نخستین کسانى بودند که توانستند یک واکنش زنجیره اى کامل را در یک رآکتور هسته اى انجام دهند. آنها در دهه ۱۹۴۰ که بر روى پروژه ساخت بمب هسته اى براى ایالات متحده (منهتن) کار مى کردند، در دانشگاه شیکاگو و در آزمایشگاه شان این کار را انجام دادند. اما در سال ۱۹۵۵ که ایده اقتصادى شدن انرژى هسته اى رواج یافت، آنها این کشف را در اداره اختراعات و اکتشافات ایالات متحده ثبت کردند.• انواع رآکتورهارآکتورها از لحاظ سرعت عمل شان به دو دسته تقسیم مى شوند:۱- رآکتورهاى گرمایى: که سرعت کمى دارند و فرآیند شکافت و تولید گرما در آنها به آرامى انجام مى شود. اکثر این رآکتورها استفاده صلح آمیز دارند.۲- رآکتورهاى سریع: هدف اصلى این رآکتورها تولید سوخت لازم براى سلاح هاى هسته اى است. پلوتونیوم و اورانیوم ۲۳۵ از محصولات این رآکتورها هستند.

روزنامه شرق