🌐کانال پروفسور علی نیری🌐
8.61K subscribers
1.25K photos
1.1K videos
247 files
542 links
هدف ایجاد کانال در ترویج علم است(همچنین برای روشنگری، تفکر انتقادی و ذهنی پرسشگر )

🌐 پروفسور دکتر علی نیری 🌐
https://t.me/joinchat/AAAAAD-1bCBo-JkAawg1YA
Download Telegram
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.
🔅 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.