چه کسی رادیم را کشف کرد؟

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 ...

کنترل شکافت هسته ای

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 ...

راکتور اتمی چیست

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 . 

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 ...

بمب هیدروژنی ( قوی تر از بمب اتمی ) چیست

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 .

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 ...

بمب اتمی چیست

بمب اتمی چیست ؟ » بمب اتمی ، سلاحی هسته ای است . این بمب به حدی قوی است که انفجار آن می تواند شهری را به کلی ویران کند . بمب اتمی با استفاده از پدیده ی شکافت زنجیره ای هسته ی عناصر سنگینی همچون اورانیم 235 و پلوتونیم 239 ساخته می شود . هنگامی که این عناصر توسط نوترون های آزاد بمباران می شوند ، هسته ی آن ها شکافته شده ، هسته های کوچک تری به وجود می آید . شکافت هسته ای موجب آزاد شدن مقدار زیادی گرما و نوترون های جدید می شود . این نوترون ها به نوبه ی خود اتم های بیش تری را بمباران می کنند . در نتیجه عمل شکافت به صورت زنجیره ای در کل ماده گسترش می یابد و انفجاری عظیم رخ می دهد . 

نخستین بمب اتمی توسط گروهی از دانشمندان آمریکایی به سرپرستی رابرت اوپنهایمر ساخته شد . این گروه بر روی پروژه ی مانهاتان در لوس آلاموس نیومکزیکو کار می کردند . این پروژه یک طرح سری نظامی در مورد کاربرد اورانیم و پلوتونیم در ساخت بمب اتمی بود . آن ها نخستین بمب اتمی را در 16 ژوئیه ی سال 1945 میلادی در نیومکزیکو مورد آزمایش قرار دادند . یک ماه پس از آن ، نخستین بمب های اتمی در شهر های هیروشیما و ناکازاکی کشور ژاپن منفجر شدند و ویرانی های بسیار و خسارات جبران ناپذیری به بار آوردند  . پس از آن در کشور های روسیه ، انگلستان ، چین و فرانسه نیز بمب اتمی ساخته شد . بمب های اتمی امروزه قدرت های بسیاری دارند و می توانند تنها در چند لحظه میلیون ها نفر را به خاک و خون بکشند . 

ساز و کار یک بمب اتمی

نظر شما در مورد بمب اتمی چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

همجوشی هسته ای چیست

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 . 

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 ...

همه چیز درباره اورانیم

اورانیم چیست » اورانیم ( Uranium ) عنصر ی فلزی ، رادیواکتیو و نقره ای است . این عنصر به صورت اکسید اورانیم در سنگ پیچ بلاند یافت می شود .

اورانیم در سال 1789 میلادی توسط یک شیمیدان آلمانی کشف شد . هنری بکرل دانشمند فرانسوی ، در سال 1896 میلادی ضمن آزمایش هایی که بر روی ترکیبات اورانیم انجام می داد ، متوجه شد که این عنصر دارای خاصیت رادیواکتیوی ( Radioactive ) است .

اورانیم فلزی براق و سفید رنگ است ، ولی در مجاورت هوا تغییر رنگ می دهد و سیاه می شود . این فلز بسیار سنگین است ، به طوری که 0/028 متر مکعب از آن حدود نیم تن ( 500 کیلوگرم ) وزن دارد ! در گذشته از اورانیم برای رنگ آمیزی ابریشم و ظروف چینی استفاده می شد .

اورانیم طبیعی ترکیبی از دو ایزوتوپ 238 و 235 است . 99/27 درصد اورانیم موجود در طبیعت ، اورانیم 238 و 0/72 درصد آن ، اورانیم 235 است .

این فلز به دلیل داشتن دو ویژگی منحصر به فرد ، ماده ای بسیار گرانبها و با ارزش است . نخستین ویژگی آن ، داشتن خاصیت رادیواکتیوی است . اشعه ی رادیواکتیوی که از هسته ی اتم اورانیم خارج می شود ، کاربرد های بسیاری دارد . از این اشعه در کشاورزی ، صنایع مختلف ، زیست شناسی و تحقیقات پزشکی استفاده می شود . ویژگی دیگر اورانیم ، انرژی بسیار زیادی است که باشکافتن هسته ی این ماده به دست می آید . دانشمندان در سال 1938 میلادی پی بردند که اورانیم را می توان توسط ذرات نوترون بمباران کرد و هسته ی آن را شکافت . شکافت هسته ای روشی است که طی آن ، هسته ی اتم اورانیم 235 توسط ذرات نوترون بمباران شده ، به دو قسمت تقسیم می شود ، در نتیجه نیرو ( انرژی ) و گرمای بسیاری آزاد می شود . در سال 1945 میلادی بمب اتمی که با استفاده از همین روش ساخته شده بود ، در جنگ جهانی دوم علیه کشور ژاپن مورد استفاده قرار گرفت . پس از آن ، اورانیم ارزش و اهمیت روزافزونی یافت .

امروزه از انرژی حاصل از شکافت هسته ای برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود . جالب است بدانید که انرژی حاصل از یک کیلوگرم اورانیم با انرژی حاصل از سه میلیون کیلوگرم زغال سنگ برابر است . به همین جهت از اورانیم 235 به عنوان سوخت در راکتور های هسته ای استفاده می شود . انرژی حاصل از شکافت هسته ای در راکتور های اتمی ، برای حرارت دادن آب و تبدیل آن به بخار مورد استفاده قرار می گیرد . این بخار آب ، توربین های تولید برق را به حرکت در می آورد و موجب تولید نیروی الکتریسیته می شود .

از اورانیم برای جذی اشعه ی ایکس و اشعه ی گاما نیز استفاده می شود . از اکسید های اورانیم می توان به عنوان کاتالیزور در برخی فعل و انفعالات شیمیایی استفاده کرد .

چهار میلیونیم از پوسته ی زمین را اورانیم تشکیل داده است . ترکیبات اورانیم در سنگ ها نیز یافت می شوند . سنگ پیچ بلاند مهم ترین سنگ معدن اورانیم است . ذخایر اورانیم جهان بیش تر در انگلستان ، هند و آفریقا یافت می شوند . 

سنگ معدن اورانیم

نظر شما در مورد عنصر اورانیم چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

منبع چرا ؟ چطور ؟ چگونه؟ ( جلد 1 )

نوشته ی دکتر سونیتا گوپتا و دکتر نینا آگراوال

موسسه نشر و تحقیقات ذکر

تولید انرژی هسته ای

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 . 

واکنش شکافت هسته ای و تولید انرژی هسته ای

نظر شما در مورد این انرژی هسته ای چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

انواع منابع انرژی

منابع انرژی » قانون بقای انرژی می گوید که انرژی را نمی توان به وجود آورد . بنابراین انرژی لازم برای روشن کردن چراغ برق ، به حرکت درآوردن خودرو و راه اندازی دستگاه ها ، باید از جایی فراهم شود . ما این انرژی ها را از موادی که درون زمین کشف می کنیم ( سوخت های فسیلی )  و از محیط پیرامون خود به دست می آوریم .

منابع انرژی را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد : تجدیدپذیر و تجدید ناپذیر که در ادامه به برسی آن ها خواهیم پرداخت .

سوخت های فسیلی ( سنگواره ای )

نفت ، گاز و زغال سنگ در سنگ های پوسته ی زمین یافت می شوند . این سوخت ها به نام سوخت های فسیلی معروفند زیرا زمین شناسان معتقدند که سوخت های فسیلی از باقی مانده ی گیاهان و جانورانی تشکیل شده اند که میلیون ها سال پیش می زیسته اند و پس از مرگشان زیر لایه های رسوبی دفن شده اند و به صورت فسیل در آمده اند . انرژی موجود در سوخت های فسیلی از نوع انرژی شیمیایی است . وقتی این سوخت ها را می سوزانیم ، انرژی شیمیایی نهفته در درون آن ها به صورت انرژی انرژی های گرمایی و نورانی آزاد می شود . این گیاهان پیش از تاریخ ، با استفاده از انرژی خورشیدی رشد می کردند . جانوران نیز با خوردن این گیاهان و سایر جانوران ، رشد می کردند . بنابراین سرچشمه ی انرژی موجود در سوخت های فسیلی خورشید است . بین دو سوم تا سه چهارم انرژی مورد نیاز بیش تر کشور های جهان از راه سوزاندن سوخت های فسیلی فراهم می شود .

سوخت های فسیلی از سوخت های تجدید ناپذیر ( نو نشدنی ) هستند ، برای این که پس از مصرف جانشینی ندارند . بعد از به پایان رسیدن ذخیره ی سوخت های فسیلی ، ناچاریم برای فراهم کردن انرژی مورد نیازمان به سراغ دیگر منابع انرژی برویم . ( در ادامه بیش تر به این نوع منابع می پردازیم )

منابع انرژی تجدید پذیر ( نو شدنی )

منابع تجدید پذیر یا نو شدنی به آن دسته از منابع انرژی گفته می شود که پس از مصرف شدن دوباره از نو به وجود می آیند . انرژی آب و باد ، انرژی خورشیدی ، انرژی جریان های جزر و مد آب دریا ( موج ) و انرژی زیستی از جمله مهم ترین منابع انرژی تجدیدپذیر به شمار می آیند . این نوع انرژی ها پایان ناپذیر یا به عبارتی تجدیدپذیر هستند ، چرا که به طور طبیعی و پیوسته فراهم می شوند و به پایان نمی رسند . مثلاً اگر برای تولید گرما چوب یک درخت را بسوزانیم ، دوباره می توانیم درخت دیگری را جای درخت پیشین بکاریم . انرژی گرمایی و نورانی خورشید سرچشمه ی همه ی انرژی های تجدیدپذیر است . هم چنین سنگ های داغ اعماق زمین ، سرچشمه ی انرژی گرمایی زمین است . انرژی گرمایی زمین را نوعی انرژی تجدیدپذیر در نظر می گیرند ، زیرا سرچشمه ی بی کرانی از انرژی در درون زمین نهفته است .

انرژی تجدیدناپذیر هسته ای

انرژی هسته ای ، نوعی انرژی است که درون هسته ی اتم ها ذخیره شده است و تنها زمانی آزاد می شود که هسته ی اتم را بشکافیم ، سوخت هسته ای از سنگ های پوسته ی زمین به دست می آید . ( اورانیم و ... ) هر چند سوخت های هسته ای تجدیدپذیر نیستند اما مقدار انرژی آزاد شده شان چنان زیاد است که انرژی ذخیره شده در آن ها بسیار زیاد است . 

نمایی از پایگاه دریایی استخراج سوخت های فسیلی - ایران
نفت و گاز از سنگ های زیر بستر دریا استخراج می شوند.
همه ی انواع سوخت های فسیلی از منابع انرژی تجدیدناپذیر و پایان پذیر به شمار می روند .

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...