✅ در حال حاضر 5500 نیروگاه در دنیا کار میکنند که بین 30 تا 40 هزار میلیون وات ( #مگاوات ) برق را در سراسر دنیا تولید میکنند.
☑️ حدود 440 نیروگاه هسته ای در 31 کشور دنیا قرار دارد.
✔️ 30 تا از این نیروگاهها، مانند نیروگاه بوشهر، در حال ساخت هستند.
👈 16% برق دنیا از طریق این نیروگاهها تأمین میشود.
👈 حدود 351 میلیارد یابیلیون #وات ( #گیگاوات ) الکتریسته از طریق نیروگاههای هسته ای تولید میشود.
👈 بنابراین سهم نیروگاههای هسته ای در تولید برق اندک است.
✅ فرانسه در منطقه خودش بیشترین نیروگاههای هسته ای را دارد.
☑️ ژاپن تا قبل از #فوکوشیما جزو کشورهایی بود که در حال ساخت بیشتر نیروگاههای اتمی بود ولی تصمیم گرفته بعد از 2050 به بعد دیگر متکی به نیروی اتم نباشد و برق را از منابع دیگر تهیه کند.
💥 از نیروی هسته ای چگونه استفاده میکنیم❓
➖ معمولأ یک هسته سنگین و ناپایدار باید داشته باشید که با زدن ذره دیگر به این هسته ناپایدار به هستههای کوچکتر بشکند.
➖ بهطور کلی چیزی که اکنون در نیروگاههای هسته ای استفاده میکنیم نیرویی است که از طریق شکافت هسته به دست میآید و هنوز نتوانسته ایم نیروگاههایی داشته باشیم که براساس نیروی همجوشی هسته ای کار کند.
⚡️ از برخورد یک ذره سنگین (سنگین در مقیاس اتمی) به هسته #اورانیوم ناپایدار(معمولأ #اورانیوم 235) دو هسته (اصطلاحأ #دختر گفته میشود) درست میشود و دو یا سه #نوترون آزاد میشود.
👈 اگر مقدار مناسبی از این #اورانیوم را داشته باشیم واکنشهای زنجیرهای شکل میگیرد.
✅ برای اینکه یک نیروگاه هستهای داشته باشید احتیاج به 4-3% #اورانیوم 235 دارید.
💥 چگونه بین انرژی هسته ای و سلاح هسته ای پیوند وجود دارد❓
👈 یک پیوند ورودی و یک پیوند خروجی وجود دارد.
👈 ورودی به نیروگاه یعنی سوخت غنی شده.
☑️ سوختی که به نیروگاهها میرسانیم میتواند پیوندی با سلاحهای هسته ای برقرار بکند.
👈 این پیوند میتواند از طریق خروجی باشد
👈 یعنی، خروجی از نیروگاهها میتواند عنصری به نام #پلوتونیوم باشد که باز این عنصر میتواند به طور مستقیم در سلاحهای هسته ای مورد استفاده قرار بگیرد.
🔹🔸 در طبیعت دو نوع #اورانیوم شاید هم بیشتر وجود دارد.
👈 #اورانیوم 235 و 238 که 238 بیش از سایر #اورانیومها است.
👈 99% اورانیومی که در روی زمین وجود دارد مربوط به اورانیوم 238 است.
👈 0.7% #اورانیوم موجود در جهان را #اورانیوم 235 تشکیل میدهد و بقیه نوع #ایزوتوپ دیگری از #اورانیوم است که #اورانیوم 234 است.
👈 #اورانیوم 238 سه #نوترون بسیار کوچک بیشتر از #اورانیوم 235 دارد.
👈 #اورانیوم 238 سنگینتر است و به طور طبیعی شکافته نمیشود و در واکنشهای زنجیره ای هم شرکت نمیکند.
🔅 تفاوت #اورانیوم 238 و 235 چیست و چرا ما به #اورانیوم 235 نیاز داریم❓
👈 #نوترون یکی از ذراتی است که در درون هسته اتم قرار دارد.
✅ بسیار بسیار سنگینتر از #الکترونی است که به دور هسته اتم میچرخد و حتی از #پروتون که در درون هسته است و بار مثبت دارد وزن بیشتری دارد.
⚡️ این سه نوترون بسیار کوچک تفاوت بسیار بزرگی را ایجاد میکنند.
💥 برای اینکه #اورانیوم 238 به طور طبیعی منفجر نمیشود ولی #اورانیوم 235 قابلیت انفجار را دارد.
☑️ آن چیزی که ما از معادن #اورانیوم بیرون میکشیم #اورانیومی است که فقط کمی بیشتر از 0.7% #اورانیوم 235 دارد و مابقی #اورانیوم 238 است.
👈 بنابراین، کمتر از 1% #اورانیومی که از معادن بیرون میکشیم #اورانیوم 235 است.
✅ #اورانیوم 235 #اورانیومی است که ما برای نیروگاهها و یا سلاحهای هسته ای احتیاج داریم.
👈 ولی میزان غلظت این #اورانیوم در طبیعت بسیار بسیار کم است و ما باید به طور مصنوعی غلظت این #اورانیوم را بالاتر و بالاتر ببریم.
✅ برای غنی سازی، #اورانیوم باید از معادن سنگ گرفته شود و با تزریق #فلوراید #گاز_هگزا_فلوراید ساخته میشود و بعد از آن با روشهای متفاوت غلظت #اورانیوم 235 را بالاتر میبرند تا بتواند در واکنشهای زنجیره ای شرکت کند.
☑️ بعد از آن این #اورانیوم غلیظ شده را به نیروگاههای اتمی تزریق میکنند و سوخت نیروگاه هسته ای تأمین میشود.
✔️ پسماند آنها #اورانیومی خواهد بود که همچنان بسیار بسیار #رادیو_اکتیو است.
⭕️ دو رژیم حقوقی از طرف آژانس بین المللی انرژی اتمی گذاشته شده است که یکی LEU (Low Enriched Uranium) است که به معنی #اورانیوم با غلظت پایین است و برای نیروگاههای هسته ای استفاده میشود.
👈 #اورانیوم 235 زیادی ندارد حتی در حالتی که کوره هم ذوب شود؛
👈 در این حالت #اورانیوم انفجار اتمی صورت نخواهد گرفت.
☑️ حدود 440 نیروگاه هسته ای در 31 کشور دنیا قرار دارد.
✔️ 30 تا از این نیروگاهها، مانند نیروگاه بوشهر، در حال ساخت هستند.
👈 16% برق دنیا از طریق این نیروگاهها تأمین میشود.
👈 حدود 351 میلیارد یابیلیون #وات ( #گیگاوات ) الکتریسته از طریق نیروگاههای هسته ای تولید میشود.
👈 بنابراین سهم نیروگاههای هسته ای در تولید برق اندک است.
✅ فرانسه در منطقه خودش بیشترین نیروگاههای هسته ای را دارد.
☑️ ژاپن تا قبل از #فوکوشیما جزو کشورهایی بود که در حال ساخت بیشتر نیروگاههای اتمی بود ولی تصمیم گرفته بعد از 2050 به بعد دیگر متکی به نیروی اتم نباشد و برق را از منابع دیگر تهیه کند.
💥 از نیروی هسته ای چگونه استفاده میکنیم❓
➖ معمولأ یک هسته سنگین و ناپایدار باید داشته باشید که با زدن ذره دیگر به این هسته ناپایدار به هستههای کوچکتر بشکند.
➖ بهطور کلی چیزی که اکنون در نیروگاههای هسته ای استفاده میکنیم نیرویی است که از طریق شکافت هسته به دست میآید و هنوز نتوانسته ایم نیروگاههایی داشته باشیم که براساس نیروی همجوشی هسته ای کار کند.
⚡️ از برخورد یک ذره سنگین (سنگین در مقیاس اتمی) به هسته #اورانیوم ناپایدار(معمولأ #اورانیوم 235) دو هسته (اصطلاحأ #دختر گفته میشود) درست میشود و دو یا سه #نوترون آزاد میشود.
👈 اگر مقدار مناسبی از این #اورانیوم را داشته باشیم واکنشهای زنجیرهای شکل میگیرد.
✅ برای اینکه یک نیروگاه هستهای داشته باشید احتیاج به 4-3% #اورانیوم 235 دارید.
💥 چگونه بین انرژی هسته ای و سلاح هسته ای پیوند وجود دارد❓
👈 یک پیوند ورودی و یک پیوند خروجی وجود دارد.
👈 ورودی به نیروگاه یعنی سوخت غنی شده.
☑️ سوختی که به نیروگاهها میرسانیم میتواند پیوندی با سلاحهای هسته ای برقرار بکند.
👈 این پیوند میتواند از طریق خروجی باشد
👈 یعنی، خروجی از نیروگاهها میتواند عنصری به نام #پلوتونیوم باشد که باز این عنصر میتواند به طور مستقیم در سلاحهای هسته ای مورد استفاده قرار بگیرد.
🔹🔸 در طبیعت دو نوع #اورانیوم شاید هم بیشتر وجود دارد.
👈 #اورانیوم 235 و 238 که 238 بیش از سایر #اورانیومها است.
👈 99% اورانیومی که در روی زمین وجود دارد مربوط به اورانیوم 238 است.
👈 0.7% #اورانیوم موجود در جهان را #اورانیوم 235 تشکیل میدهد و بقیه نوع #ایزوتوپ دیگری از #اورانیوم است که #اورانیوم 234 است.
👈 #اورانیوم 238 سه #نوترون بسیار کوچک بیشتر از #اورانیوم 235 دارد.
👈 #اورانیوم 238 سنگینتر است و به طور طبیعی شکافته نمیشود و در واکنشهای زنجیره ای هم شرکت نمیکند.
🔅 تفاوت #اورانیوم 238 و 235 چیست و چرا ما به #اورانیوم 235 نیاز داریم❓
👈 #نوترون یکی از ذراتی است که در درون هسته اتم قرار دارد.
✅ بسیار بسیار سنگینتر از #الکترونی است که به دور هسته اتم میچرخد و حتی از #پروتون که در درون هسته است و بار مثبت دارد وزن بیشتری دارد.
⚡️ این سه نوترون بسیار کوچک تفاوت بسیار بزرگی را ایجاد میکنند.
💥 برای اینکه #اورانیوم 238 به طور طبیعی منفجر نمیشود ولی #اورانیوم 235 قابلیت انفجار را دارد.
☑️ آن چیزی که ما از معادن #اورانیوم بیرون میکشیم #اورانیومی است که فقط کمی بیشتر از 0.7% #اورانیوم 235 دارد و مابقی #اورانیوم 238 است.
👈 بنابراین، کمتر از 1% #اورانیومی که از معادن بیرون میکشیم #اورانیوم 235 است.
✅ #اورانیوم 235 #اورانیومی است که ما برای نیروگاهها و یا سلاحهای هسته ای احتیاج داریم.
👈 ولی میزان غلظت این #اورانیوم در طبیعت بسیار بسیار کم است و ما باید به طور مصنوعی غلظت این #اورانیوم را بالاتر و بالاتر ببریم.
✅ برای غنی سازی، #اورانیوم باید از معادن سنگ گرفته شود و با تزریق #فلوراید #گاز_هگزا_فلوراید ساخته میشود و بعد از آن با روشهای متفاوت غلظت #اورانیوم 235 را بالاتر میبرند تا بتواند در واکنشهای زنجیره ای شرکت کند.
☑️ بعد از آن این #اورانیوم غلیظ شده را به نیروگاههای اتمی تزریق میکنند و سوخت نیروگاه هسته ای تأمین میشود.
✔️ پسماند آنها #اورانیومی خواهد بود که همچنان بسیار بسیار #رادیو_اکتیو است.
⭕️ دو رژیم حقوقی از طرف آژانس بین المللی انرژی اتمی گذاشته شده است که یکی LEU (Low Enriched Uranium) است که به معنی #اورانیوم با غلظت پایین است و برای نیروگاههای هسته ای استفاده میشود.
👈 #اورانیوم 235 زیادی ندارد حتی در حالتی که کوره هم ذوب شود؛
👈 در این حالت #اورانیوم انفجار اتمی صورت نخواهد گرفت.
🔅 هسته #اورانیوم 235 توسط یک #نوترون (یکی از ذرات داخل هسته اتم با بار الکتریکی خنثی) بمباران و هستههای سبکتری به نام هستههای دختر ایجاد میشود.
➖ همچنین دو یا سه #نوترون بیشتر ایجاد میشود و در اثر این شکافت هسته ای Nuclear Fission مقداری انرژی آزاد میشود.
➖ #نوترونهای آزاد شده اگر سر راهشان هستههای سنگینتر #اورانیوم قرار گرفته باشند دوباره میتوانندهستههای دیگر را بشکافند و در نتیجه واکنش زنجیره ای شرکت کنند.
✅ شکافت هسته موجب آزاد شدن انرژی میشود.
👈 مثال دیگر از شکافت هسته ای nuclear fission در مولکولهای آب است.
➖ آب از یک اتم #هیدروژن با بار مثبت پروتون تشکیل شده است حال اگر یک #نوترون اضافی به این #پروتون بچسبد #دوتریم deuterium تشکیل میشود.
⚡️ #دوتریم یک هسته سنگینی است چون علاوه بر #پروتون #نوترون هم دارد.
👈 حال اگر #پروتون و #نوترون با اکسیژن مخلوط بشوند اصطلاحأ آب سنگین تولید میشود چون #هیدروژن اش سنگین است.
☑️ #هیدروژن باعث سنگین شدن آب میشود.
➖ راکتور آب سنگین قرار است 40 مگاوات (میلیون وات) برق تولید کند.
💧یک نوع آب دیگر هم وجود دارد که نوع دیگری از #ایزوتوپ #هیدروژن است و در درون هسته اتم #هیدروژن ، دو #پروتون و یک #نوترون وجود دارد.
⚡️ در اثر برخورد #دوتریم و #تریم یک شکافت هسته ای به وجود میآید که از آن مقدار زیادی انرژی به شکل #هلیم تولید و بعد #نوترون آزاد میشود.
👈 این درواقع اساس کار همجوشی هسته ای است و در هر ثانیه در خورشید این اتفاق میافتد و چیزی در حدود 5 میلیون تن #هیدروژن تبدیل به #هلیم میشود که ما به مقدار زیادی از آن انرژی استفاده میکنیم.
✅ چگونه اورانیوم 238 که به طور طبیعی در دنیا وجود دارد وارد واکنشهای زنجیرهای میشود❓
➖ #اورانیوم 238 تبدیل به #پلوتونیوم و #توریم میشود و در اثر شکافت هسته ای #اورانیوم 238 سبکتر و سبکتر میشود و یکی از پسماندهایش عنصر #پلوتونیوم است که به طور مصنوعی ساخته میشود و میتواند برای مصارف سلاحهای هسته ای به کار برود.
☑️ به چه ترتیب میتوان پیوند دیگری برقرار کرد❓
➖ اگر یک نیروگاه آب سنگین داشته باشید در اثر واکنشهای زنجیره ای و شکافت هسته ای میتوانید خروجی #اورانیوم با غلظت کم را به عنوان پسماند با یک سوخت جدید جابجا کنید.
👆 این پسماند از نظر داشتن #رادیو_اکتیویتی بسیار بالا هست.
🔅 بخشی از #اورانیوم در اثر واکنشهای زنجیرهای تبدیل به #پلوتونیوم میشود.
➖ شاید بشود گفت که #پلوتونیوم سمیترین ماده #رادیو_اکتیویتی است که به طور مصنوعی ساخته میشود و در نیروگاههای آب سنگین پلوتونیوم به وجود میآید. این #پلوتونیوم احتیاجی به غلیظ کردن ندارد و این #پلوتونیوم خودش به اندازه کافی قابل شکافت هسته ای هست و به طور مستقیم میتواند در سلاحهای هسته ای به کار برود.
💥 هر سلاح هسته ای چه براساس #پلوتونیوم و چه براساس #اورانیوم باشد احتیاج به جرم بحرانی هست.
👈 به عنوان مثال، وقتی عنصر را با واکنش اولیه ای منفجر میکنید تقریبأ واکنشهای زنجیره ای شکل میگیرند و عملأ هیچ چیزی جلودار واکنشهای زنجیره ای نخواهد بود و تقریبأ تمام #اورانیومی که در آن ماده هست از 235 تبدیل به عناصر دیگر خواهد شد (برعکس آن چیزی که در نیروگاههای هسته ای اتفاق میافتد) و نهایتأ یک انفجار کامل خواهید داشت.
⚡️ در مورد #اورانیوم 235 با غلظت 90 تا 95% بین 16 تا 20 کیلو گرم از این نوع #اورانیوم احتیاج است.
👈 در مورد #پلوتونیوم وضع خیلی فرق میکند.
👈 حتی با 6 کیلوگرم #پلوتونیوم 94 میتوان سلاح هسته ای ساخت.
✔️ چگالی (تراکم) این #پلوتونیوم آنقدر بالا هست که حتی در یک فنجان قهوه میتوان آن را جای داد.
👈 اما ساخت یک سلاح هسته ای براساس #پلوتونیوم به این سادگی هم نیست چون به طراحی بسیار پیشرفته ای نیاز است.
💥 جداسازی #پلوتونیوم از آن بخش از سوخت مصرف شدۀ نیروگاهها کار بسیار ظریف و خطرناکی است چون هم #اورانیوم و هم #پلوتونیوم مصرف شده در نیروگاهها از میزان #رادیو_اکتیویته بسیار بالا و کشنده ای برخوردارند.
⚡️ به طور کلی ساخت سلاحهای هسته ای مبتنی بر #پلوتونیوم بسیار سخت است.
✅ مزایای انرژی هسته ای:
➖ تمیز است و هوا را آلوده نمیکند و گازهای گلخانه ای تولید نمیکند.
➖ از سوختهای دیگر بسیار امنتر است.
➖ تقریبأ ارزانتر است البته نه به نسبت سوختهای فسیلی.
➖ سوخت برای #اورانیوم 235 تا صد سال وجود دارد.
➖ اگر ما در راکتورهای بازخورنده یا باز تولیدکننده از #اورانیوم 238 استفاده کنیم (اصطلاحأ به آنها نیروگاههای breeder میگویند) تا بیش از 10 هزار سال از این #اورانیوم (238) ذخیره داریم.
➖ همچنین دو یا سه #نوترون بیشتر ایجاد میشود و در اثر این شکافت هسته ای Nuclear Fission مقداری انرژی آزاد میشود.
➖ #نوترونهای آزاد شده اگر سر راهشان هستههای سنگینتر #اورانیوم قرار گرفته باشند دوباره میتوانندهستههای دیگر را بشکافند و در نتیجه واکنش زنجیره ای شرکت کنند.
✅ شکافت هسته موجب آزاد شدن انرژی میشود.
👈 مثال دیگر از شکافت هسته ای nuclear fission در مولکولهای آب است.
➖ آب از یک اتم #هیدروژن با بار مثبت پروتون تشکیل شده است حال اگر یک #نوترون اضافی به این #پروتون بچسبد #دوتریم deuterium تشکیل میشود.
⚡️ #دوتریم یک هسته سنگینی است چون علاوه بر #پروتون #نوترون هم دارد.
👈 حال اگر #پروتون و #نوترون با اکسیژن مخلوط بشوند اصطلاحأ آب سنگین تولید میشود چون #هیدروژن اش سنگین است.
☑️ #هیدروژن باعث سنگین شدن آب میشود.
➖ راکتور آب سنگین قرار است 40 مگاوات (میلیون وات) برق تولید کند.
💧یک نوع آب دیگر هم وجود دارد که نوع دیگری از #ایزوتوپ #هیدروژن است و در درون هسته اتم #هیدروژن ، دو #پروتون و یک #نوترون وجود دارد.
⚡️ در اثر برخورد #دوتریم و #تریم یک شکافت هسته ای به وجود میآید که از آن مقدار زیادی انرژی به شکل #هلیم تولید و بعد #نوترون آزاد میشود.
👈 این درواقع اساس کار همجوشی هسته ای است و در هر ثانیه در خورشید این اتفاق میافتد و چیزی در حدود 5 میلیون تن #هیدروژن تبدیل به #هلیم میشود که ما به مقدار زیادی از آن انرژی استفاده میکنیم.
✅ چگونه اورانیوم 238 که به طور طبیعی در دنیا وجود دارد وارد واکنشهای زنجیرهای میشود❓
➖ #اورانیوم 238 تبدیل به #پلوتونیوم و #توریم میشود و در اثر شکافت هسته ای #اورانیوم 238 سبکتر و سبکتر میشود و یکی از پسماندهایش عنصر #پلوتونیوم است که به طور مصنوعی ساخته میشود و میتواند برای مصارف سلاحهای هسته ای به کار برود.
☑️ به چه ترتیب میتوان پیوند دیگری برقرار کرد❓
➖ اگر یک نیروگاه آب سنگین داشته باشید در اثر واکنشهای زنجیره ای و شکافت هسته ای میتوانید خروجی #اورانیوم با غلظت کم را به عنوان پسماند با یک سوخت جدید جابجا کنید.
👆 این پسماند از نظر داشتن #رادیو_اکتیویتی بسیار بالا هست.
🔅 بخشی از #اورانیوم در اثر واکنشهای زنجیرهای تبدیل به #پلوتونیوم میشود.
➖ شاید بشود گفت که #پلوتونیوم سمیترین ماده #رادیو_اکتیویتی است که به طور مصنوعی ساخته میشود و در نیروگاههای آب سنگین پلوتونیوم به وجود میآید. این #پلوتونیوم احتیاجی به غلیظ کردن ندارد و این #پلوتونیوم خودش به اندازه کافی قابل شکافت هسته ای هست و به طور مستقیم میتواند در سلاحهای هسته ای به کار برود.
💥 هر سلاح هسته ای چه براساس #پلوتونیوم و چه براساس #اورانیوم باشد احتیاج به جرم بحرانی هست.
👈 به عنوان مثال، وقتی عنصر را با واکنش اولیه ای منفجر میکنید تقریبأ واکنشهای زنجیره ای شکل میگیرند و عملأ هیچ چیزی جلودار واکنشهای زنجیره ای نخواهد بود و تقریبأ تمام #اورانیومی که در آن ماده هست از 235 تبدیل به عناصر دیگر خواهد شد (برعکس آن چیزی که در نیروگاههای هسته ای اتفاق میافتد) و نهایتأ یک انفجار کامل خواهید داشت.
⚡️ در مورد #اورانیوم 235 با غلظت 90 تا 95% بین 16 تا 20 کیلو گرم از این نوع #اورانیوم احتیاج است.
👈 در مورد #پلوتونیوم وضع خیلی فرق میکند.
👈 حتی با 6 کیلوگرم #پلوتونیوم 94 میتوان سلاح هسته ای ساخت.
✔️ چگالی (تراکم) این #پلوتونیوم آنقدر بالا هست که حتی در یک فنجان قهوه میتوان آن را جای داد.
👈 اما ساخت یک سلاح هسته ای براساس #پلوتونیوم به این سادگی هم نیست چون به طراحی بسیار پیشرفته ای نیاز است.
💥 جداسازی #پلوتونیوم از آن بخش از سوخت مصرف شدۀ نیروگاهها کار بسیار ظریف و خطرناکی است چون هم #اورانیوم و هم #پلوتونیوم مصرف شده در نیروگاهها از میزان #رادیو_اکتیویته بسیار بالا و کشنده ای برخوردارند.
⚡️ به طور کلی ساخت سلاحهای هسته ای مبتنی بر #پلوتونیوم بسیار سخت است.
✅ مزایای انرژی هسته ای:
➖ تمیز است و هوا را آلوده نمیکند و گازهای گلخانه ای تولید نمیکند.
➖ از سوختهای دیگر بسیار امنتر است.
➖ تقریبأ ارزانتر است البته نه به نسبت سوختهای فسیلی.
➖ سوخت برای #اورانیوم 235 تا صد سال وجود دارد.
➖ اگر ما در راکتورهای بازخورنده یا باز تولیدکننده از #اورانیوم 238 استفاده کنیم (اصطلاحأ به آنها نیروگاههای breeder میگویند) تا بیش از 10 هزار سال از این #اورانیوم (238) ذخیره داریم.