آشنایی با اجزای رآکتورهای هستهای
در حالی که تولید انرژی با استفاده از سوختهای فسیلی در جهان روزبه روز گرانتر میشود، برق هستهای که در نیروگاههای هستهای و با استفاده از واکنش شکافت هستهای تولید میشود، منبع بسیار خوبی برای تولید انرژی و جایگزینی آن با برق فسیلی به شمار میرود. تولید برق به روش هستهای ضمن آنکه پایان ناپذیر است، گازهای گلخانهای هم تولید نمیکند. تنها مشکل آن، زبالههای هستهای هستند که در صورتی که از آنها درست محافظت شود، عملاً هیچ ضرری برای محیط زیست ندارند.
- رآکتورهای شکافت
در اثر شکافت هستههای سنگین مثل اورانیوم و تبدیل آن به هستههای سبکتر و اشعه آلفا یا بتا و نوترون، مقداری انرژی جنبشی هم آزاد میشود. اگر جرم محصولات شکافت را از جرم ماده اولیه کم کنیم مقدار ناچیزی باقی میماند. این مقدار ناچیز طبق معادله معروف اینشتین E=mc2 تبدیل به انرژی جنبشی میشود. گرمای تولید شده توسط شکافت، در قلب رآکتور توسط میلههایی کنترل میشود. نوترونها تحریککننده شکافت هستند.
با قرار دادن جذبکنندههای نوترونی بین اورانیوم میتوان میزان فرآیند شکافت و سرعت آن و در نتیجه شدت گرمای تولیدشده را کنترل کرد. گرمای حاصل توسط آب به بیرون از رآکتور منتقل میشود. دمای آب درون چرخه تحت فشار، گاهی به چندین برابر نقطه جوش میرسد. در بیرون از رآکتور این گرما آب موجود در منبع دیگر را بخار میکند و بخار آب تولید شده، با انرژی زیادی که دارد، توربینهای بخار را به حرکت درمی آورد و برق تولید میشود.
- قلب رآکتور
فرآیند شکافت معمولاً نوترونهای سریع تولید میکند. اما برای اینکه یک هسته اورانیوم شکافته شود، به یک نوترون کند نیاز است. برای این کار از کندکنندههای نوترونی استفاده میشود. گرافیت و آب سنگین، توان این کار را دارند.
- واکنش زنجیرهای
یک نوترون کند، اورانیوم را میشکافد حاصل علاوه بر هستههای کوچکتر تعدادی نوترون است که خود هستههای اورانیوم دیگر را میشکافد. به این فرآیند واکنش زنجیرهای میگویند که اساس کار رآکتور است.
- نخستین رآکتورهای هستهای
فرمی و زیلارد نخستین کسانی بودند که توانستند یک واکنش زنجیرهای کامل را در یک رآکتور هستهای انجام دهند. آنها در دهه ۱۹۴۰ که بر روی پروژه ساخت بمب هستهای برای ایالات متحده (منهتن) کار میکردند، در دانشگاه شیکاگو و در آزمایشگاهشان این کار را انجام دادند. اما در سال ۱۹۵۵ که ایده اقتصادی شدن انرژی هستهای رواج یافت، آنها این کشف را در اداره اختراعات و اکتشافات ایالات متحده ثبت کردند.
152742.jpg
- انواع رآکتورها
رآکتورها از لحاظ سرعت عملشان به دو دسته تقسیم میشوند:
۱- رآکتورهای گرمایی: که سرعت کمی دارند و فرآیند شکافت و تولید گرما در آنها به آرامی انجام میشود. اکثر این رآکتورها استفاده صلحآمیز دارند.
۲- رآکتورهای سریع: هدف اصلی این رآکتورها تولید سوخت لازم برای سلاحهای هستهای است. پلوتونیوم و اورانیوم ۲۳۵ از محصولات این رآکتورها هستند.
شنبه ۲۱ آبان ۱۳۸۴ – شرق
مطالب مرتبط
