فیزیک برای زندگی

وبسایتی ویژه ی تمامی دوستاران فیزیک

فیزیک برای زندگی

وبسایتی ویژه ی تمامی دوستاران فیزیک

فیزیک برای زندگی

وبسایت فیزیک برای زندگی ، به جهت آموزش فیزیک ( برای علاقه مندان در تمامی گروه های سنی ) توسط موسسه ی آموزشی فرهنگی محمد راه اندازی شده است. این وبسایت برای کلیه ی علاقه مندان به فیزیک ، دانش آموزان و اساتید دانشگاه دارای مطالبی مفید و غنی شده می باشد که می تواند ضمن ارتقای سطح علمی شما ، برای زندگی بهتر به شما کمک کند. ما ، می کوشیم تا مطالب فیزیک را به روشی نوین آموزش دهیم و درک و فهم آن را ساده تر سازیم .
بی صبرانه منتظر نظرات ، انتقادات و پیشنهادات شما هستیم.
http://physics1.blog.ir

دیدگاه شما !
آخرین دیدگاه ها

۶ مطلب با کلمه‌ی کلیدی «فیزیک هسته ای» ثبت شده است

۰۳تیر

چه کسی رادیم را کشف کرد ؟ » رادیم عنصری است که همواره تشعشع ساطع می کند . چنین عناصری ، عناصر رادیواکنیو نامیده می شود . تشعشعی که توسط این عناصر منتشر می شود نیز اشعه ی رادیواکتیو نام دارد . رادیم در اثر انتشار اشعه ی رادیواکتیو ، به تدریج متلاشی شده ، به سرب تبدیل می شود . 1622 سال طول می کشد تا نیمی از این عنصر رادیواکتیو ، به تدریج به سرب تبدیل شود . این دوره را نیمه عمر رادیم می نامند . در 1622 سال بعد ، نیمه ی دیگر این عنصر هم از هم می پاشد و به سرب تبدیل می شود . اشعه ی رادیواکتیو ، بی اندازه قوی است . این اشعه از میان مواد مختلف از جمله بدن انسان عبور می کند . آیا می دانید چه کسی رادیم را کشف کرد ؟

رادیم در سال 1898 میلادی توسط ماری کوری و پی یر کوری کشف شد . داستان این کشف بسیار جالب است . در سال 1896 میلادی هانری بکرل ، پدیده ی رادیواکتیویته را گشف کرد . او متوجه شد که عنصر اورانیم ، نوعی اشعه ی نامریی منتشر می کند که از اشعه ی ایکس هم قوی تر است . در سال 1898 میلادی ماری کوری و پی یر کوری متوجه شدند که عنصر توریم نیز چنین تشعشعی ساطع می کند . آن ها آزمایش هایی بر روی سنگ پیچ بلاند انجام دادند . این سنگ ، سنگ معدن اورانیم است . آن ها می دانستند که در مقدار مشخصی از این سنگ ، چه مقدار اورانیم وجود دارد . اما شدت پرتوهایی که از این سنگ خارج می شد ، به مراتب بیشتر از شدت پرتوهایی بود که باید از اورانیم موجود در آن ساطع می شد .

ماری و پی یر کوری به این نتیجه رسیدند که عنصر ناشناخته ی دیگری در سنگ پیچ بلاند وجود دارد که خاصیت رادیواکتیویته ی آن به مراتب قوی تر از اورانیم است . آن ها برای استخراج این ماده چندین تن سنگ پیچ بلاند را تصفیه کردند و سرانجام صد میلی گرم رادیم بدست آوردند . رادیم خالص ، عنصری سنگین به رنگ سفید است . این عنصر هزاران برابر گران بها تر از طلاست ! مقدار رادیم خالص موجود در جهان بسیار اندک است . اشعه ی رادیواکتیو ، بی اندازه برای بدن خطرناک است . این اشعه می تواند پوست بدن را به شدت بسوزاند . عنصر رادیم دارای 16 ایزوتوپ ( اتم های یک عنصر را که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوتی دارند ، ایزوتوپ های آن عنصر می نامند . ) مختلف است . از ایزوتوپ شماره ی 226 رادیم برای جلوگیری از رشد غدد سرطانی استفاده می شود .

همچنین ببینید : تولید انرژی هسته ای - همه چیز درباره ی اورانیم - همجوشی هسته ای - بمب اتمی - بمب هیدروژنی - راکتور اتمی چیست - کنترل شکافت هسته ای

نظر شما در مورد کاشف رادیم چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۰۳تیر

چه کسی برای اولین بار شکافت هسته ای را کنترل کرد ؟ » انریکو فرمی یکی از بزرگ ترین فیزیک دانان قرن بیستم بود . او در 29 سپتامبر سال 1901 میلادی در شهر رم ، واقع در ایتالیا چشم به جهان گشود . فرمی تحصیلات خود را در دانشگاه پیزا به پایان رساند . او در حالی که فقط 21 سال داست مدرک دکترای خود را دریافت کرد . وی ابتدا در دانشگاه فلورانس و سپس از سال 1927 تا 1938 میلادی در دانشگاه رم مشغول تدریس شد . فرمی در سال 1934 میلادی به کشفی فوق العاده در زمینه ی فیزیک دست یافت . این کشف نتیجه ی ده سال تحقیق و تلاش طاقت فرسای او بود . او دریافت که وقتی مواد توسط نوترون های کند ( کم سرعت ) بمباران می شوند . خاصیت رادیواکتیوی می یابند و از خود تشعشع ساطع می کنند . در این فرایند ، ماده به مواد دیگری تبدیل می شود . برای مثال اگر آهن را از طریق بمباران با نوترون ها به طور مصنوعی رادیواکتیو سازیم ، به منگنز تبدیل می شود .

تقریباً در همین زمان ایتالیا تحت تسلط دولت فاشیست موسولینی در آمد . از آنجا که همسر فرمی ، یهودی بود ، او تصمیم گرفت ایتالیا را ترک کند . در سال 1938 میلادی فرمی به پاس تحقیقاتی که در رشته ی فیزیک و در زمینه ی بمباران نوترونی انجام داده بود ، برنده ی جایزه ی نوبل فیزیک شد . او همراه خانواده ی خود برای دریافت جایزه به سوئد رفت ، اما دیگر هرگز به ایتالیا باز نگشت . او پس از دریافت جایزه به ایالات متحده ی آمریکا رفت و مقیم این کشور شد . تقریباً در همین زمان ، چگونگی شکافت هسته ی اورانیم کشف شد و فرمی آزمایش هایی در این مورد در دانشگاه شیکاگو انجام داد . در سال 1942 میلادی فرمی و دستیارانش نخستین واکنش هسته ای زنجیره ای را کنترل کرد .

فرمی پس از آن ، در انستیتوی مطالعات هسته ای شیکاگو به عنوان استاد مشغول به کار شد . و تا هنگام مرگش در همین سمت باقی ماند . او نخستین دانشمندی بود که در رشته ی فیزیک اتمی ( هسته ای ) ، جایزه ی نوبل دریافت کرد .

نام عنصر شماره ی 100 جدول تناوبی عناصر به افتخار انریکو فرمی فرمیوم نام گرفته است ، انریکو فرمی نخستین کسی بود که واکنش هسته ای زنجیره ای را کنترل کرد . 

همچنین ببینید : تولید انرژی هسته ای - همه چیز درباره ی اورانیم - همجوشی هسته ای - بمب اتمی - بمب هیدروژنی - راکتور اتمی چیست

نظر شما در مورد کنترل شکافت هسته ای چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۰۳تیر

راکتور اتمی چیست » در سال 1942 میلادی گروهی از دانشمندان آمریکایی به سرپرستی فیزیکدان معروف ، انریکو فرمی ، شکافت هسته ای را کنترل کردند . آن ها موفق شدند نخستین راکتور اتمی ( Nuclear reactor ) را بسازند . آیا می دانید راکتور اتمی چیست ؟ اگر می خواهید با آن بیشتر آشنا شوید با فیزیک برای زندگی در ادامه همراه باشید .

راکتور اتمی ، دستگاهی است که به کمک آن می توان انرژی حاصل از شکافت هسته ای را کنترل کرد و مورد استفاده قرار داد . شکافت عبارت است از تقسیم هسته ی سنگین اتم به هسته های سبک تر . همان طور که می دانید هسته ی اتم دارای دو نوع ذره به نام های پروتون و نوترون است . پروتون ها دارای بار الکتریکی مثبت (+) هستند و نوترون ها بار الکتریکی ندارند یا به عبارت دیگر خنثی هستند . نیروی جاذبه ای که میان این ذرات وجود دارد ، آن ها را درون هسته ، اتم های سبک ، چندان پایدار نیستند ، زیرا نیروی دافعه ی میان پروتون های آن ها موجب سست شدن هسته می شود . چنین هسته هایی را می توان شکافت .

سوخت راکتور های اتمی ( هسته ای ) عنصر اورانیم است . اورانیم ، هسته ی سنگینی دارد . به همین جهت می توان آن را طی فرایندی شکافت . برای این منظور ، عنصر اورانیم را در راکتور اتمی تئوسط نوترون های آزاد بمباران می کنند . این عمل باعث ارتعاش هسته ی اورانیم و شکافت آن می شود ( شکافت هسته ای ) . در اثر شکافت هسته ی اورانیم ، هسته های جدیدی به وجود می آید . این هسته ها به سرعت به حرکت در می آیند و حرارت تولید می کنند . شکافت اورانیم علاوه بر تولید هسته های جدید و حرارت ، موجب آزاد شدن دو نوترون جدید نیز می شود . این نوترون ها می توانند اتم های اورانیم بیش تری را بشکافند . به این ترتیب ، این عمل در کل ماده به صورت زنجیره ای گسترش می یابد . راکتور اتمی ، شکافت زنجیره ای اورانیم را کنترل و انرژی اتمی را به انرژی گرمایی و الکتریکی تبدیل می کند .

مزیت های انرژی هسته ای در این است که می تواند مقدار بسیار اندکی ماده را به مقدار فوق العاده زیادی انرژی تبدیل کند . البته تولید انرژی باعث به وجود آمدن زباله ی هسته ای نیز می شود . این زباله ها بسیار خطرناک اند . به همین جهت کوچک ترین اشتباهی در دفع آن ها می تواند به شدت به محیط زیست آسیب برساند و سلامتی تمام موجودات زنده ی روی زمین را به خطر بیندازد . 


راکتور اتمی

ساز و کار یک راکتور اتمی ( هسته ای )


همچنین ببینید : تولید انرژی هسته ای - همه چیز درباره ی اورانیم - همجوشی هسته ای - بمب اتمی - بمب هیدروژنی

نظر شما در مورد راکتور اتمی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۰۲تیر

بمب هیدروژنی ( Hydrogen bomb ) چیست ؟ » پس از ساخت بمب اتمی در سال 1945 میلادی دانشمندان به فکر ساختن بمبی بسیار قوی تر افتادند . در نتیجه ، کار ساختن بمبی با قدرت تخریب فوق العاده زیاد به نام بمب هیدروژنی آغاز شد . نخستین بمب هیدروژنی در سال 1952 میلادی به وسیله ی یک دانشمند آمریکایی به نام ادوارد تلر و همکارانش مورد آزمایش قرار گرفت . قدرت این بمب ، 700 برابر بمبی بود که در هیروشیما منفجر شده بود .

بمب هیدروژنی با استفاده از پدیده ی همجوشی هسته ای ساخته می شود . در فرایند همجوشی ، چهار هسته ی هیدروژن در حرارت بسیار بالا ترکیب می شوند و یک هسته ی هلیم به وجود می آورند . در این واکنش ، مقدار فوق العاده زیادی انرژی گرمایی آزاد می شود . این واکنش درست شبیه واکنشی است که در خورشید و سایر ستارگان رخ می دهد و طی آن ، به طور دایمی مقدار بسیار زیادی انرژی گرمایی و نور تولید می شود . پوسته ی بمب هیدروژنی از آلیاژی بسیار قوی ساخته می شود . دو ایزوتوپ هیدروژن و همچنین یک بمب اتمی برای شروع واکنش همجوشی در داخل این پوسته قرار می گیرد . با انفجار بمب ، ابتدا بمب اتمی منفجر می شود . انفجار بمب اتمی میلیون ها درجه حرارت تولید می کند . این حرارت باعث ترکیب هسته های هیدروژن و ساخته شدن هسته ی هلیم و مقدار زیادی گرما می شود . این واکنش در یک میلیونیم ثانیه رخ می دهد . در همجوشی هسته ای علاوه بر هسته ی هلیم ، نوترون نیز ساخته می شود . نوترون ها موجب شکافت اورانیم موجود در بمب اتمی و تولید مجدد حرارت می شوند . به این ترتیب همجوشی هسته ای مرتب ادامه پیدا می کند . به همین جهت بمب هیدروژنی ، بمبی فوق العاده قوی است .

تاکنون بمب هیدروژنی توسط کشور های ایالات متحده ی آمریکا ، روسیه ، انگلیس ، فرانسه و چین ساخته شده است . روسیه در سال 1962 میلادی نخستین بمب هیدروژنی خود را مورد آزمایش قرار داد . قدرت این بمب معادل قدرت 62 مگاتن TNT بود .

بمب هیدروژنی

در بمب هیدروژنی دو پدیده ی شکافت هسته ای و همجوشی هسته ای با هم رخ می دهد .

شکافت هسته ای عنصر اورانیم موجود در بمب اتمی موجب آغاز واکنش همجوشی و ترکیب هسته های هیدروژن و ساخته شدن هسته ی هلیم می شود . انرژی حاصل از همجوشی موجب ادامه ی انفجار اتمی می شود و در نتیجه ویرانی عظیمی به بار می آورد . 


نظر شما درمورد بمب هیدروژنی چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۰۲تیر

همجوشی هسته ای » فرایند همجوشی هسته ای ( Nuclear fusion ) دقیقاً عکس فرایند شکافت هسته ای است . در این فرایند ، هسته ی اتم ها به یکدیگر جوش می خورند و مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می کنند . همجوشی هسته ای علاوه بر آن که آلاینده و خطری ندارد ، منبع بزرگی از انرژی پایان ناپذیری است که می تواند انرژی جهان آینده را فراهم کند . اما پیش از آن که بتوانیم از انرژی همجوشی هسته ای بهره برداری کنیم ، باید به مشکلاتی که بر سر راه پژوهشگران وجود دارد ، چیره شویم .

جوش خوردن هسته ی اتم ها

در واکنش همجوشی هسته ای ، دو هسته ی سبک به هم دیگر جوش می خورند و هسته ای بزرگ تر و سنگین تر را به وجود می آورند . در فرایند همجوشی هسته ای ، جرم فراورده ها اندکی از کل جرم هسته ی اتم هایی که با یکدیگر برخورد می کنند و به هم جوش می خورند ، کم تر است که همین مقدار جرم ناچیز از دست رفته ، به انرژی بسیار زیادی تبدیل می شود . برای آن که واکنش همجوشی هسته ای انجام شود ، الکترون ها باید از هسته ی اتم هایی که به هم جوش می خورند ، جدا شود . این ماده ی بدست آمده را پلاسما می نامند که از هسته ها و الکترون ها تشکیل شده است . سپس هسته ی اتم ها باید با سرعت بسیار زیادی با یکدیگر برخورد کنند تا به هم جوش بخورند . اما برای آن که هسته ی اتم ها به چنین سرعتی برسند ، باید دمایشان را به 100 میلیون درجه ی سانتی گراد رساند . این دما حتی از دمای مرکز خورشید هم بیش تر است و دستیابی به آن بسیار دشوار است.

پژوهش های همجوشی هسته ای

دانشمندان فرایند همجوشی هسته ای را به دو روش در آزمایشگاه انجام می دهند . در روش اول عنصر سوختی را با پرتوی لیزر قدرتمندی هدف قرار می دهند که با این کار در مرکز آن فشار و دمای بسیار زیادی پدید می آید که کم تر از یک ثانیه دوام دارد .

در روش دوم ، فرایند همجوشی هسته ای در یک اتاقک دونات شکل ( مانند شیرینی تو خالی ) به نام توکاماک انجام می شود . مقدار کمی از عنصر سوختی را که به حالت گاز است ، به این اتاقک وارد می کنند و سپس نیروی الکتریسیته بسیار قدرتمندی از درون آن می گذرد و سوخت را به قدری داغ می کند که به پلاسما تبدیل شود . اگر پلاسما با دیواره ی اتاقک مغناطیسی برخوردکند ، خودش سرد می شود ولی دیواره ی اتاقک را ذوب می کند . بنابراین از میدان های مغناطیسی قوی استفاده می کنند تا پلاسما به دیواره ی اتاقک مغناطیسی برخورد نکند  . با این که فرایند همجوشی هسته ای در توکاماک به طور آزمایشی انجام شده است ، اما انرژی مصرف شده برای حرارت دادن پلاسما و ایجاد میدان مغناطیسی ، از انرژی تولید شده در آن بیش تر است .

برتری های همجوشی هسته ای

اگر ساخت راکتور های همجوشی هسته ای در آینده واقعیت پیدا کند ، آن گاه برای راه اندازی آن ها به دو نوع اتم هیدروژن ( دوتریوم و تریتیم ) به عنوان سوخت این راکتور نیازمندیم . این دو نوع اتم در طبیعت یافت نمی شوند ، بلکه باید آن ها را از واکنش بین هسته های هیدروژن و لیتیم به دست آورد . اتم های هیدروژن و لیتیم نیز در طبیعت فراوانند . بزرگ ترین برتری استفاده از فرایند همجوشی هسته ای به جای شکافت هسته ای در تولید انرژی هسته ای این است که پس مانده های رادیو اکتیو تولید نمی شوند و به همین دلیل هم خطر ساز نیست .

خلاصه واکنش همجوشی هسته ای

از انواع دیگر اتم هیدروژن ، دوتریوم و تریتیوم هستند که به ترتیب دارای یک و دو نوترون اند . برای انجام یک واکنش همجوشی باید دو اتم واکنش همجوشی هسته ای ( یک اتم دوتریوم و یک اتم تریتیم ) با سرعت زیاد به یکدیگر برخورد کنند . در اثر این برخورد ، اتم ها با هم دیگر ترکیب می شوند و یک هسته ی هلیوم ، یک نوترون و مقدار زیادی انرژی به دست می آید . 

همجوشی هسته ای در خورشید

خورشید ، فرمانروای منظومه ی شمسی

در اثر همجوشی هسته ای که در مرکز خورشید روی می دهد ، انرژی گرمایی و نوری زیادی آزاد می شود . 


نظر شما در مورد همجوشی هسته ای چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۳۱خرداد

انرژی هسته ای » انرژی هسته ای نوعی انرژی است که در هسته ی اتم ها ذخیره شده است . زمانی که هسته ی اتم شکافته می شود ( شکافت هسته ای ) یا هسته ی اتم ها به یکدیگر جوش می خورند ( همجوشی هسته ای ) این انرژی به صورت گرما آزاد می شود . این فرایند ها را واکنش های هسته ای می نامند . از انرژی هسته ای می توان برای تولید الکتریسیته و تهیه ی نیروی محرکه ی زیردریایی ها و همچنین فراهم کردن نیروی الکتریسیته ی کاوشگر های فضایی و تولید سلاح های اتمی ویرانگر استفاده کرد .

شکافت هسته ای

هسته ی یک اتم از ذره های بسیار کوچکی به نام نوترون ها و پروتون ها تشکیل شده است . وقتی هسته ی یک اتم ناپایدار باشد ، هسته ی آن به هسته های کوچک تری شکسته و تعدادی نوترون آزاد می شود . این فرایند را شکافت هسته ای می نامند . جرم فراورده های حاصل از شکافت هسته ای اندکی کم تر از هسته ی اتم اولیه است . این کاهش جرم به انرژی تبدیل می شود . کاهش بسیار اندکی از جرم یک اتم ، به انرژی بسیار زیادی تبدیل می شود . یک گرم جرم ، برابر 90 میلیون میلیون ژول ( 90000000000000j ) انرژی آزاد می کند . این مقدار انرژی می تواند یک لامپ روشنایی را تا مدت سی هزار سال روشن نگه دارد ! انرژی یک کیلوگرم اورانیوم برابر انرژی 5 هزار تن زغال سنگ است .

رآکتور های هسته ای

در یک نیروگاه هسته ای ، برای جوشاندن آب و تبدیل آن به بخار آب از گرمای ناشی از واکنش های هسته ای استفاده می کنند . و فشار بخار آب مولد های برق را به کار می اندازد . واکنش های هسته ای در درون رآکتور های ( reactor ) هسته ای روی می دهد . ابتدا سوخت هسته ای را ( اورانیوم یا پلوتونیوم ) درون میله های سوختی جاسازی می کنند و سپس آن را در مرکز رآکتور قرار می دهند .

حدود شانزده درصد (16%) از نیروی الکتریسیته ی جهان در بیش از 400 نیروگاه هسته ای تولید می شود . کشور فرانسه هفتاد و پنج درصد (75%) نیروی الکتریسیته ی خود را از نیروگاه های هسته ای به دست می آورد .

سود ها و زیان های انرژی هسته ای

هنگام تولید الکتریسیته با استفاده از فناوری انرژی هسته ای ، گاز های اسیدی یا ذره های شیمیایی زیان بار ، در هوا منتشر نمی شوند . ذخیره ی اورانیوم پوسته ی زمین نیز تا هزاران سال دوام دارد . اما حمل و نقل و دفن پس مانده های هسته ای حاصل از فعالیت نیروگاه های هسته ای که خاصیت پرتوزایی مرگباری دارند ، خطر آفرین است . در سال 1986 میلادی نیز انفجاری در یکی از رآکتور های هسته ای چرنوبیل در اوکراین رخ داد و در اثر آن مواد پرتوزا در جوّ زمین آزاد شدند و مشکلات بسیاری به وجود آوردند .

واکنش هسته ای

شکافت هسته ای به ندرت در طبیعت روی می دهد . در نیروگاه های هسته ای فرایند شکافت هسته ای با شلیک کردن نوترون ها به سوخت اورانیوم یا پلوتونیوم انجام می شود . مقتی نوترون های دیگری آزاد می شوند و هسته های اتم های دیگر را هم می شکنند و در نتیجه انرژی گرمایی زیادی تولید می شود .

فقط هسته ی بعضی از اتم های اورانیوم ( هسته ی اورانیوم - 235 ) را می توان شکافت . اورانیوم 235 دارای 235 پروتون و نوترون است و می توان هسته ی بزرگ و ناپایدار آن را شکافت . 

شکافت هسته ای

واکنش شکافت هسته ای و تولید انرژی هسته ای


نظر شما در مورد این انرژی هسته ای چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک

پشتیبانی

360 رنگ
حمایت از ما
خانه
درباره ما
همکاری با ما