مقاله در مورد انرژي هسته اي

همين كه معلوم شد كه قانوني به نام قانون بقاي انرژي وجود دارد ،‌ديگر دانشمندان توانستند همة مسائل مربوط به انرژي در روي زمين را توضيح دهند . ديگر توانستند دريابند كه چگونه همة صورتهاي گوناگون انرژي مي توانند به يكديگر تبديل شوند ،‌و همة اين صورتهاي گوناگون انرژي از كجا مي آيند .
در حال حاضر انرژي اتمي يكي از منابع مهم انرژي بسياري از كشورهاي جهان است . با وجود اين ، تا سالهاي اخير اكثر مردم دربارة آن بي اطلاع بودند .
در اواخر جنگ جهاني دوم ، زماني كه دو بمب اتمي بر روي شهرهاي ناكازاكي و هيروشيما در ژاپن انداخته شد ، براي اولين بار مردم پي به قدرت انرژي اتمي بردند .
از آن زمان تا به امروز از انرژي اتمي فقط به منظور توليد نيرو استفاده شده است . هر چند كه سلاحهاي اتمي متعددي در جهان وجود دارند.
جمعيت جهان با صرعت رو به افزايش است و مردم نيز مايلند سطح زندگي شان بهتر شود و توقعشان بيشتر شده است . اين دو عامل دليل نياز روز افزون به انرژي است .
اينانرژي موارد استفاده هاي فراوان دارد ؛ از جمله راه انداختن ماشين آلات كارخانه ها ،‌ توليد گرما و نيروي برق . در حالي كه تقاضاي جهاني انرژي رو به افزايش است ، منابع سوخت هاي فسيلي (زغال سنگ ، نفت و گاز) در حال اتمام هستند . در حال حاضر ، سوختهاي فسيلي تنها منابع اصلي تأمين كنندة‌انرژي جهان هستند و بايد به دنبال منابع ديگر انرژي بود
. يكي از منابع جيگزين كه قبلاً كشف شده است انرژي اتمي مي باشد .
قدرت اتم
انرژي هسته اي ، انرژي اتمي هم ناميده مي شود .
هر گاه هستة متراكم اتم شكافته شود ، انرژي هسته اي توليد مي شود . اين فرآيند ، شكافت اتم ناميده مي شود .
هسته اتم از دو نوع ذرّه به نام هاي پروتون و نوترون تشكيل شده ست ؛ اين ذرّات خيلي محكم به يكديگر چسبيده اند . شكستن هسته اتم بسيار مشكل است ، هر چند هسته هاي بزرگتر راحت تر شكافته مي شوند . وقتي هستة يك اتم شكسته مي شود سه پديد به وقوع مي پيوندد : هسته هاي عناصر مختلفي با هسته هاي كوچكتر
تشكيل مي شوند ؛ ذرات اتمي آزاد مي شوند ؛ و انرژي توليد مي شود .
فرآيند ديگري هم وجود دارد كه به آن همجوشي هسته اي مي گويند كه در اين فرآيند هستة دو اتم به يكديگر پيوند مي خورند . در عمل همجوشي هسته اي نيز انرژي آزاد مي شود . امّا دانشمندان هنوز از آن در نيروگاههاي برق استفاده نمي كنند ،‌تا اينكه روش مناسبي براي مهار كردن اين انرژي پيدا كنند .
در سال 1896 ميلادي (1275 شمسي) ، آنتوان هانري بكرل ، دانشمند فرانسوي ، دريافت كه فلز نسبتاً كميابي وجود دارد كه راديو آكتيو است ،‌يعني پيوسته ذرات پرسرعتي از خود بيرون مي دهد كه خيلي كوچكتر از اتم هستند. اين ذرات مقدار بسيار زيادي انرژي جنبشي با خود
دارند . همچنين اين فلز نوعي انرژي از خود بيرون مي دهد كه شبيه نور است .
در سال 1900 ميلادي (1279 شمسي) ، يك دانشمند انگليسي ، به نام ارنست راذرفرد، كه در زلندنو به دنيا آمده بود ،‌ توانست حساب كند كه چه مقدار انرژي از فلز از فلز بيرون داده مي شود . او توانست اين كار را دربارة يك فلز راديوآكتيو به نام راديوم انجام دهد . اين فلز بيش از هر فلز ديگري كه تا آن زمان شناخته شده بود انرژي از خود بيرون مي داد . او نشان داد كه يك گرم راديوم در هر ساعت آن قدر انرژي از خود بيرون مي دهد كه با آن مي توان يك گرم آب يخزده را گرم كرد و به نقطة جوش رساند . در ساعت بعد هم مي تواند همين كار را انجام دهد ، و در ساعت بعد هم همين
طور ، و اين كار را مي تواند صدها سال ادامه دهد .
اين انرژي از كجا مي آيد ؟ آيا قانون بقاي انرژي نادرست بود ؟ راذرفرد عقيده نداشت كه اين قانون نادرست باشد ، ولي فكر مي كرد كه نوعي انرژي در درون اتمها هست كه دانشمندان از آن ناآگاهند . راذفرد ذرات سريع السيري را كه از اتمهاي راديوآكتيو جستن مي كنند مورد آزمايش قرار داد . او اين ذرات را از ميان اتمهاي معمولي عبور داد و دريافت كه آنها از ميان اتمها چنان مي گذرند كه گويي در ميان آنها چيزي نيست. ولي گاهگاه ، يكي از ذرات به چيزي مي خورد و بر ميگردد .
در سال 1991 ميلادي (1290 شمسي) ، راذرفرد توانست اعلام كند اتمها ،‌ بيشتر ، از فضاي خالي درست شده اند . در سرتاسر بيشتر ساختمان
اتم ، اينجا و آنجا ، ذرات بسيار سبكي به نام الكترون وجود دارند . ولي ، درست در مراكز اتم ذرات كوچك سنگيني وجود دارند كه راذرفرد آنجا را هستة اتم ناميد .
دانشمندان به مطالعة هستة اتم ادامه دادند و دريافتند كه هستة اتم ذراتي به نام پروتون و نوترون تشكيل شده است . اتمها در قسمتهاي بيروني خود به وسيلة الكترونها به يكديگر متصل شده اند . وقتي كه اتمها از هم جدا مي شوند و نظم و تربيت ديگري پيدا مي كنند ، انرژي آزاد مي شود . اين انرژي كه در پديد آمدن آن الكترونها دخالت دارند انرژي شيميايي ناميده مي شود .
وقتي هم كه پروتونها و نوترونهاي يك هستة اتم نظم و ترتيب ديگري پيدا مي كنند ،‌انرژي
آزاد مي شود . اين انرژي كه در پديد آمدن آن هستة اتم دخالت دارد انرژي هسته اي ناميده مي شود .
مقدار انرژي هسته اي خيلي بيشتر از مقدار انرژي شيميايي است . بعضي از اتمها با جابه جا شدن ذرات درون هستة آنها خيلي خيلي بيشتر انرژي آزاد مي كنند تا همين اتمها با جابه جا شدن الكترونهايشان در بخشهاي بيروني آنها .
به اين ترتيب ، سرانجام دانشمندان توانستند دريابند كه اين انرژي عظيم تمام نشدني از كجا پديد مي آيد .
درسال 1924 ميلادي (1303 شمسي) ، يك اختر شناس انگليسي ، به نام آرثر استنلي ادينگتن ، نشان داد كه مركز خورشيد بايد چگونه باشد . ادينگتن نشان داد كه مركز خورشيد بايد بسيار
بسيار گرم باشد ، به طوري كه دماي آن به ميليونها درجه مي رسد.
در اسل 1929 ميلادي (1308 شمسي) ، يك اختر شناس امريكايي ، به نام هنري ناريس راسل ، دربارة نور خورشيد مطالعه كرد و نشان داد كه خورشيد بيشتر از عنصري به نام ئيدروژن درست شده است .
يك دانشمند آلماني ، به نام هانس آلبرشت بته ، سعي كردنشان دهد كه در مركز خورشيد پيوسته چگونه تغييراتي روي مي دهد . بته ، ‌در سال 1938 ميلادي (1317 شمسي) ، ثابت كرد كه انرژي خورشيد از همجوشي دو اتم ئيدروژن كه تشكيل يك اتم هليوم مي دهند پديد مي آيد . اين پديده را همجوشي هسته اي يا فوزيون (Fusion) ناميده اند .
دانشمندان اكنون در اين نظر با يكديگر موافقند كه در خورشيد پيوسته هسته هاي ئيدروژن به هسته اي هليوم تغيير مي يابند ،‌و در خورشيد ئيدروژن بسيار زيادي وجود دارد . آن قدر ئيدروژن وجود دارد كه خورشيد توانسته است در مدت 000،5 ميليون سالي كه از عمر زمين مي گذرد پيوسته بر آن بتابد .
بدون شك روزي فرا خواهد رسيد كه ئيدروژن خورشيد تمام خواهد شد ،‌ولي اين اتفاق زودتر از دست كم 000،8 ميليون سال ديگر روي نخواهد داد .
همجوشي هسته اي كه انرژي خورشيد را پديد مي آورد انرژي همة ستارگان ديگر را هم پديد مي آورد . قانون بقاي انرژي نه تنها در زمين ، بلكه در سراسر جهان هستي حاكم است .
آيا باز هم انواع ديگري وجود دارد كه حتي از انرژي هسته اي هم نيرومندتر باشد ؟ دانشمندان نميتوانند بگويند كه چنين انرژيهايي وجود ندارد . ولي از سال 1900 ميلاد تا كنون نتوانسته اند انواع تازه اي از انرژي بيابند كه قبلاً دربارة آنها اطلاعي نداشته باشند .
هنگامي كه هستة يك اتم ، تجزيه و يا شكافته مي شود از خود اشعه پخش مي كند . اتمهاي مشخص مانند راديوم به طور طبيعي تجزيه شده و اشعه توليد مي كنند . اين پديده را تجزية‌راديو آكتيو مي گويند . در شكافت هسته اي ، هستة اتم به طور مصنوعي در رآكتور تجزيه مي گردد .
هستة اتم به سه دسته تقسيم مي شوند : تابشهاي آلفا ،‌ بتا و گاما .
تابشهاي الفا ،‌نسبتاً بزرگ بوده و از مواد به راحتي عبور نمي كنند . جلوي آنها را ميتوان توسط يك ورق كاغذ سد كرد .
تابشهاي بتا كوچكتر هستند و توسط يك ورق نازك فلزي (مثلا آلومينيوم) مي توان جلو آنها را سد كرد .
تابشهاي گاما مانند اشعه ـ X پر انرژي هستند و فقط توسط ورقه هاي ضخيم فلزات سنگين (مانند سرب) مي توان آنها را متوقف كرد .
وجود منابع انرژي براي هر كشوري جزو ثروتهاي ملي ضروري محسوب مي شود . به نظر مي رسد كه منبع اصلي تأمين انرژي در آينده ،‌انرژي هستهاي است .
بسياري از كشورها ، نظير آمريكا ،‌ انگليس ، اسرائيل و فرانسه براي تأمين نيرو روز به روز به سمت انرژي هسته اي روي مي آورند .
كشورهاي توسعه نيافته نيز به طور روز افزون در پي آغاز برنامه هاي هسته اي خود هستند . امّا مردم هميشه نگران خطرات ناشي از نيروگاههاي هسته اي هستند.
و اين سئوال كه “توليد بيشتر به قيمتي ؟!” در رأس نگراني هاست . بنابراين افراد زيادي اين مسأله را مطرح مي كنند كه “آيا ساسا نيازي به ساخت نيروگاههاي بيشتر هست يا نه” فوايد و زيانهاي استفادة از انرژي هسته اي بايد با ساير انرژيهاي جايگزين شونده مقايسه شوند .
مردم دنيا بعد از انفجار دو بمب اتمي در هيروشيما و ناكازاكي ژاپن ، به قدرت تخريبي بمب اتمي پي بردند . علي رغم رعايت مقررات ايمني بسيار دقيق در نيروگاههاي اتمي ، ‌هميشه احتمال وقوع هر نوع خطر و حادثه اي وجود دارد
. امّا انفجار در يك نيروگاه تمي ،‌ قابل قياس با انفجار يك بمب اتمي نمي باشد . رايجترين حادثه ، نشت تشعشعات از نيروگاه اتمي است . اگر مقدار اين تشعشعات زياد باشد ، ‌سطح وسيعي را آلوده خواهد كرد .
خطرات اين تشعشعات مي تواند سالها ادامه داشته باشد . تا به امروز نشت تشعشعات اتمي در نيروگاههاي اتمي سه بار اتفاق افتاده است كه از تلخ ترين حوادث جهان به شمار مي روند : سال 1957 در سلافيلد انگلستان ، سال 1979 در تري مايل آيلند آمريكا و سال 1986 در چرنوبيل شوروي سابق .
خطرناكترين حادثة هسته اي ، وقوع جنگ اتمي خواه بود . نيوي انفجاري سلاحهاي اتمي مي تواند باعث ويراني فراوان و نابودي حيات شود . مدتها پس از انفجار بمب اتمي ، ‌تشعشعات
آزاد شدة آن مي تواند باعث بيماري و مرگ گردد .
بهعلت تأثيرات ويرانگر اين گونه تسليحات ،‌ هيچ كشوري جرأت آغاز جنگ اتمي را ندارد . امّا معني اش اين نيست كه هرگز كسي دست به اين كار نخواهد زد . اگر در صورت سهل انگاري و نابخردي دستور اشتباهي صادر شود ،‌آغاز جنگ اتمي امكان دارد .
در يك جنگ اتمي ،‌ اغلب تسليحات اتمي توسط موشك به اهدافشان اصابت مي كنند. البته بمبهاي اتمي و حتي گلوله هاي اتمي كه توسط تفنگ شليك مي شوند نيز وجود دارند . موشكها ، از كشتي ، زير دريايي و سكوهاي پرتاب زميني و يا سكوهاي زير زميني مي توانند پرتاب شوند .
ايزو توپ : اشكال متفاوتي كه بعضي از عناصر مي توانند دارا باشند و تفاوت آنها در تعداد نوترونهاي هستة آنها است .
باز يافت : تهيّة مجّدد سوخت هسته اي مفيد به صورت اورانيوم و پلوتونيوم از همان سوخت هسته اي كه قبلاً مصرف شده است .
پروتون : ذرات ريز اتمي كه به همراه نوترونها هستة اتم را تشكيل مي دهند . اين دو ذره با نيروي بسيار زياد در كنار يكديگر قرار گرفته اند .
تشعشعات : تشعشع يا حركت ذرات باردار حامل انرژي (مانند ذرات آلفا يا اشعه گاما) . بعضي از تشعشعات به صورت طبيعي منتشر مي شوند .
رآكتور زاينده : ‌رآكتور هسته اي كه در دماي بالا كرده و به سرعت توليد پلوتونيوم مي كند .
شكافت اتم : شكافت هسته اتم كه با آزاد شدن مقدار زيادي انرژي همراه است .
قلب رآكتور : بخشي از رآكتور اتمي كه واكنش كنترل شدة شكافت هسته اي در آن اتفاق مي افتد .
نوترون : يكي از انواع ذرات سازندة هستة‌ اتم . نوترونهاي آزاد قادر به شكافت بعضي از اتمها مي باشند .
نيروگاه حرارتي :‌ نيروگاههايي كه از سوختهاي فسيلي استفاده مي كنند (زغال سنگ ، نفت و گاز)
هسته : قسمت مركزي اتم كه بخش اعظم جرم اتم در آن قرار دارد .