پاورپوینت منابع و روش های نوین در تولید برق، راکتور های هسته ای
پاورپوینت منابع و روش های نوین در تولید برق
+ راکتور های هسته ای
درس کارگاه اجزاء مکانیکی نیروگاه
فرمت فایل: پاورپوینت
تعداد اسلاید:32
فهرست مطالب:
انرژی زمین گرمایی
انرژِِی هیدروژنی (زیست توده ای)
انرژی خورشیدی
انرژی باد و امواج
راکتور هسته ای به عنوان چشمه تولید انرژی
درباره انرژی زمین گرمایی
مرکز زمین (به عمق تقریبی 6400 کیلومتر) که در حدود 4000 درجه سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت 650 تا 1200 درجه سانتیگراد در اعماق 80 تا 100 کیلومتری از سطح زمین می گردد. بطورمیانگین میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرآیندی مستمر است معادل 82 میلی وات در واحد سطح است که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمین(10*1/5 متر مربع) ، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با 42 ملیون مگاوات است. در واقع این میزان حرارت غیر عادی، عامل اصلی پدیده های زمین شناسی از جمله فعالیتهای آتشفشانی، ایجاد زمین لرزه ها، پیدایش رشته کوه ها (فعالیتهای کوه زایی) و همچنین جابجایی صفحات
تکتونیکی می باشد که کره زمین را به یک سیستم
دینامیک تبدیل نموده و پیوسته آن را تحت تغییرات
گوناگون قرار می دهد.
پاورپوینت کامل و جامع با عنوان فیزیک هسته ای 2 در 268 اسلاید
در جهان همه چیز از اتم ساخته شده است. اتمهای مختلف در کنار هم قرار می‌گیرند و مولکول‌های مختلف را تشکیل می‌دهند. هر اتمی که در طبیعت پیدا می‌شود، یکی از 92 نوع اتمی است که به نام عناصر طبیعی شناخته شده اند؛ پس هر چه روی زمین وجود دارد، از فلز، پلاستیک،لباس، شیشه گرفته تا مو و غیره، همه ترکیباتی از 92 عنصر طبیعی هستند.جدول تناوبی عناصر، فهرست عناصری است که می‌توان در طبیعت پیدا کرد به اضافه عناصری که به دست بشر ساخته شده است.
درون هر اتم می‌توان سه ذره ریز پیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.
پروتون‌ها در کنار هم قرار می‌گیرند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند، در حالی که الکترون‌ها به دور هسته می‌چرخند.
پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف، یکدیگر را جذب می‌کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می‌کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترون‌ها در حرکت به دور هسته می‌گردد. در اغلب حالت‌ها تعداد پروتون‌ها و الکترونهای درون اتم یکسان است، بنابراین اتم درحالت عادی و طبیعی، خنثی است.
نوترون، بار خنثی دارد و وظیفه اش در هسته، کنار هم نگاه داشتن پروتون‌های هم بار است.می دانیم که ذرات با بار یکسان یکدیگر را دفع می‌کنند .در نتیجه وظیفه نوترون‌ها این است که با فراهم آوردن شرایط بهتر، پروتون‌ها را کنار هم نگاه دارند. ( این کار توسط نیروی هسته ای قوی صورت می‌گیرد )
تعداد پروتون‌های هسته، نوع اتم را مشخص می‌کند. برای مثال اگر 13 پروتون و 14 نوترون، یک هسته را تشکیل دهند و 13 الکترون هم به دور آن بچرخند، یک اتم آلومینیوم خواهید داشت و اگر یک میلیون میلیارد میلیارد اتم آلومینیوم را در کنار هم قرار دهید، آنگاه نزدیک به پنجاه گرم آلومینیوم خواهید داشت! همه آلومینیوم هایی که در طبیعت یافت می‌شوند،AL27 یا آلومینیوم 27 نامیده می‌شوند. عدد 27 نشان دهنده جرم اتمی است که مجموع تعداد پروتون‌ها و نوترون‌های هسته را نشان می‌دهد.
اگر یک اتم آلومینیوم را درون یک بطری قرار دهید و میلیون‌ها سال بعد برگردید، باز هم همان اتم آلومینیوم را خواهید یافت. بنابراین آلومینیوم 27 یک اتم پایدار نامیده می‌شود.
بسیاری از اتم‌ها در شکل های مختلفی وجود دارند. مثلاً مس دو شکل دارد: مس 63 که 70 درصد کل مس موجود در طبیعت است و مس 65 که 30 درصد بقیه را تشکیل می‌دهد. شکل های مختلف اتم، ایزوتوپ نامیده می‌شوند. هر دو اتم مس 63 و مس 65 دارای 29 پروتون هستند، ولی مس 63 دارای 34 نوترون و مس 65 دارای 36 نوترون است. هر دو ایزوتوپ از لحاظ فیزیکی خصوصیات یکسانی دارند و هر دو پایدارند ولی از لحاظ شیمیایی متفاوتند.
اتمهای ناپایدار
تا اوایل قرن بیستم، تصور می‌شد تمامی اتم‌ها پایدار هستند، اما با کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل مشخص شد برخی عناصر خاص دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو هستند و برخی دیگر، تمام ایزوتوپ هایشان رادیواکتیو است.
رادیواکتیوبدان معنی است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع می‌کند.
هیدورژن مثال خوبی برای عنصری است که ایزوتوپ های متعددی دارد و فقط یکی از آنها رادیو اکتیو است.
هیدروژن طبیعی ( همان هیدروژنی که ما می‌شناسیم) در هسته خود دارای یک پروتون است و هیچ نوترونی ندارد. ( البته چون فقط یک پروتون درهسته وجود دارد نیازی به نوترون نیست ) ایزوتوپ دیگر هیدروژن، هیدروژن 2 یا دو تریوم است که یک پروتون و یک نوترون در هسته خود جای داده است. دوتریوم، فقط 015/0 درصد کل هیدروژن را تشکیل می‌دهد و در طبیعت بسیار کمیاب است، با این حال مانند هیدورژن طبیعی رفتار می‌کند. البته از یک جهت با آن تفاوت دارد و آن، سمی بودن دوتریوم در غلظت های بالاست. دوتریوم هم ایزوتوپ پایداری است، ولی ایزوتوپ بعدی که تریتیوم خوانده می‌شود، ناپایدار است.
تریتیوم که هیدروژن 3 نیز خوانده می‌شود، در هسته خود یک پروتون و دو نوترون دارد و طی یک واپاشی رادیواکتیو به هلیوم 3 تبدیل می‌شود. این بدان معنی است که اگر ظرفی پر از تریتیوم داشته باشید و آن را بگذارید و یک میلیون سال بعد برگردید، ظرف شما پر از هلیوم 3 است. هلیوم 3 از 2 پروتون و یک نوترون ساخته شده وعنصری پایدار است ).
در برخی عناصر مشخص، به طور طبیعی همه ایزوتوپها رادیواکتیو هستند.
اورانیومبهترین مثال برای چنین عناصری است که علاوه بر رادیواکتیویته زیاد سنگین ترین عنصر رادیواکتیو هم هست که به طور طبیعی یافت می‌شود. علاوه بر آن، هشت عنصر رادیواکتیو طبیعی هم وجود دارند که عبارتند از پولوتونیوم، استا تین، رادون، فرانسیم، رادیوم، اکتینیوم، توریم و پروتاکتسینانیوم. عناصر سنگین تر از اورانیوم که به دست بشر در آزمایشگاه ساخته شده اند، همگی رادیواکتیو هستند.
واپاشی رادیو اکتیو
وحشت نکنید بر خلاف اسمش، این فرایند بسیار ساده است! اتم یک ایزوتوپ رادیواکتیو طی یک واکنش خودبهخودی به یک عنصر دیگر تبدیل می‌شود. این واپاشی معمولاً از سه راه زیر انجام می‌شود:
1- واپاشی آلفا
2- واپاشی بتا
3- شکافت خودبه خودی
توضیح تفاوت این سه راه کمی مشکل است اما بدون اینکه بدانید این سه راه چه فرقی با هم می‌کنند هم می‌توانید از ادامه مطلب سر در آورید!
در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید می‌شود:
1- پرتو آلفا
2- پرتو بتا
3- پرتو گاما
4- پرتوهای نوترون
برای اینکه بدانید چگونه، اینجا را بخوانید!
تابش های طبیعی خطرناک
درست است که واپاشی رادیواکتیو، یک فرآیند طبیعی است و عناصر رادیواکتیو هم بخشی از طبیعت هستند، ولی این تابش های رادیواکتیو برای موجودات زنده زیان آور هستند. ذرات پر انرژی آلفا، بتا، نوترون‌ها، پرتوهای گاما و پرتوهای کیهانی، همگی به تابش های یون ساز معروفند، بدین معنی که بر همکنش آنها با اتم‌ها منجر به جداسازی الکترون‌ها از لایه ظرفیتشان می‌شود. از دست دادن الکترون‌ها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول‌ها و جهش های ژنتیکی را برای موجودات زنده به دنبال دارد. جالب است بدانید جهش ژنتیکی عامل بروز سرطان است.
درات آلفا، اندازه بزرگتری دارند و از این رو توانایی نفوذ زیادی در مواد ندارند، مثلاً حتی نمی توانند از یک ورق کاغذ عبور کنند. از این رو تا زمانی که در خارج بدن هستند تأثیری روی افراد ندارند. ولی اگر مواد غذایی آلوده به مواد تابنده ذرات آلفا بخورید، این ذرات می‌توانند آسیب مختصری درون بدن ایجاد کنند.
ذرات بتا توانایی نفوذ بیشتری دارند که البته آن هم خیلی زیاد نیست، ولی در صورت خورده شدن خطر بسیار بیشتری دارند. ذرات بتا را می‌توان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.
پرتوهای گاما همانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می‌شوند. نوترون‌ها هم به دلیلی بی یار بودن، قدرت نفوذ بسیار بالایی دارند و فقط با لایه های بسیار ضخیم بتن یا مایعاتی چون آب و نفت متوقف می‌شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همین قدرت نفوذ بالا می‌توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند، تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت.
فهرست مطالب:
مقدمه
اتم و هسته
ایزوتوپ ها
یکاهای فیزیک هسته ای
جرم های اتمی (u) بعضی از ایزوتوپها
جرم و بار پروتون ، نوترون و الکترون
کاستی جرم و انرژی بستگی
نیروهای هسته ای و ترازهای انرژی
و...
فصل اول: نیروی بین نوکلئون ها
بعضی از خواص نیروی نوکلئون – نوکلئون
دوترون
انرژی بستگی دوترون روش تجزیه فوتونی پتانسیل نوکلئون-نوکلئون گشتاور دوقطبی مغناطیسی دوترون گشتاور چهار قطبی الکتریکی دوترون خواص نیروی هسته ای و... فصل دوم: واکنش های هسته ای طبقه بندی واکنش ها از لحاظ انرژی طبقه بندی واکنش ها از لحاظ نوع ذرات طبقه بندی واکنشها بر اساس سازوکار حاکم بر فرایند مشاهده پذیرها قوانین پایستگی انرژی واکنشهای هسته ای ایزواسپین سطح مقطع های واکنش روش های تجربی پراکندگی کولنی پراکندگی هسته ای و... فصل سوم: شکافت هسته ای کشف و چگونگی آن شکافت اورانیوم 235 متوسط انرژی نوترون های شکافت واکنش زنجیره ای و کنترل آن به وسیله راکتور اورانیوم غنی سازی شده انواع راکتورها راکتورهای قدرت راکتورهای تحقیقاتی راکتور مبدل راکتور آب سبک راکتور آب تحت فشار اجزای راکتور آب تحت فشار راکتور آب جوش و... فصل چهارم: اسپین و گشتاور هسته ای اسپین هسته گشتاور مغناطیسی ساختار فوق ریز شکافتگی ترازهای انرژی برای اثر عادی زیمان و...