دانلود تحقیق کامل درمورد انرژي اتمي لينک پرداخت و دانلود *پايين مطلب* فرمت فايل:Word (قابل ويرايش و آماده پرينت) تعداد صفحه: 69 انرژي اتمي انرژي و جامعه انرژي چيست؟ همه مردم از انرژي صحبت مي كنند. شكلات ميتواند انرژي مصرف شده را به ما بازگرداند. هر انسان زنده و متحرك منبعي از انرژي است. آموزگاران و مربيان همواره قصد دارند با صرف انرژي كار خود را انجام ميدهند. دانمشندان سرگرم تحقيق درباره فيزيك انرژي زيادند. سياستمداران و كارشناسان اقتصادي درباره انرژي خورشيدي، باد و يا هسته اي به بحث مي پردازند؛ اما حتي براي متخصصان هم، تعريف دقيق انرژي مشكل است. اگر انرژي را به صورت كار انبار شده يا توانايي انجام كار، تعريف كنيم، تا حد زيادي به حقيقت نزديك شده ايم. بنابراين انرژي براي به حركت درآوردن، شتاب دادن، بلند كردن، گرم كردن يا نوراني كردن يك شي لازم است. زندگي بدون مواد غذايي انرژي زا امكان پذير نيست. بدون ذخيره انرژي هيچ اتومبيلي به حركت در نمي آيد و بخاريها گرم نمي شوند؛ انرژي نه به وجود مي آيد و نه از بين مي رود. به هر حال انرژي را ميتوان از منابع طبيعي آن از قبيل زغال سنگ، گاز طبيعي يا اورانيوم به دست آورد و به شكلي از انرژي كه مورد نياز است (مثلا گرما و نور) تبديل كرد. در محيط اطراف ما ذخاير انرژي به صورتهاي مختلفي يافت مي شود، مثلا آب درياچه مصنوعي داراي انرژي ارتفاعي است، خوروي در حال حركت انرژي حركتي دارد، در كمان تيراندازي انرژي كششي نهفته است، در ابرهاي باران زا انرژي الكتريكي يافت مي شود. پرتوهاي خورشيدي انرژي نوراني حمل مي كنند، از مواد سوختي انرژي شيميايي به دست مي آيد، و در اورانيوم انرژي اتمي كه نظرات مختلفي درباره آن وجود دارد و اين كتاب به آن اختصاص يافته، نهفته است. واحد اندازه گيري انرژي چيست؟ طول و مسافت را با متر يا سانتي متر اندازه مي گيرند و زمان را با ثانيه، دقيقه يا ساعت مي سنجند. براي اندازه گيري مقدار انرژي نيز واحدهايي وجود دارد. معروفترين واحد اندازه گيري انرژي كيلووات ساعت (kWh) است. مثلا ميزان مصرف برق هر وسيله برقي خانگي با واحد كيلو وات ساعت بيان مي شود. ساير واحدهاي مهم اندازه گيري انرژي ژول (J) ، وات ثانيه ( Ws) و واحد زغال سنگ (SKE) است. يك (TSKE) برابر با مقدار انرژي اي است، كه مي توان از يك تن 1000 كيلوگرم زغال سنگ متوسط به دست آورد. واحدهاي اندازه گيري انرژي 1 ژول (J) 1 وات ثانيه ( Ws)= 1 ژول 1 كيلووات ساعت (kWh)= 0003603 وات ثانيه 1 تن واحد زغال سنگ (TSKE)= 8141 كيلووات ساعت (kWh) واحد ديگر اندازه گيري انرژي كه عده اي براي تنظيم وزن بدن خود از آن استفاده مي كنند، كيلوكالري (kcal) است كه البته ديگر اعتبار رسمي و علمي ندارد (ولي مدتي طول خواهد كشيد تا كاربرد روزانه خود را از دست بدهد). واژه بسيار مهم ديگري كه بايد با آن آشنا شويم، ظرفيت است. اصطلاح ظرفيت نيروگاه به معناي ميزان توليد انرژي آن نيروگاه در واحد زمان (مثلا در ساعت) است. مشخصات ظرفيتي دستگاههاي الكتريكي گوياي اين است كه چه مقدار انرژي درهر ساعت مصرف مي شود. واحدهاي اندازه گيري ظرفيت 1 وات (J) 1 كيلووات (kW)= 0001 وات 1 مگاوات (MW) = 0001000 وات= 1000 كيلووات يك بخاري برقي 2 كيلوواتي در هر ساعت 2 كيلو وات ساعت انرژي الكتريكي مصرف مي كند. يك نيروگاه اتمي با ظرفيت 1000 مگاوات يا 0001000 كيلو وات، در هر ساعت 0001000 كيلووات ساعت kWh انرژي توليد مي كند. اغلب اوقات جريان الكتريكي (برق-م) با انرژي الكتريكي اشتباه گرفته مي شود. مردم به غلط از مصرف برق به جاي مصرف انرژي الكتريكي صحبت مي كند. بنابراين اگر گاهي در اين كتاب از جريان برق به عنوان شكلي از انرژي نام برده شده، به خاطر هماهنگي بيشتر با زبان عامه مردم است. منابع انرژي كدامند؟ ما براي تامين انرژي مورد نياز خود، سه گروه بزرگ ناقل انرژي در اختيار داريم گروه اول، مواد سوختي فسيلي، از قبيل زغال سنگ، نفت و گاز طبيعي است كه به طور عمده بازمانده هاي گياهان و جانوارنيند كه ميليونها سال پيش در زمين مي زيسته اند. اين مواد در صورت تبديل به انرژي، غير قابل بازيافت مي شوند و از دست مي روند. از آنجا كه توليدات بسيار مهم از قبيل دارو، كود، مواد مصنوعي و رنگ از اين مواد به دست مي آيد، سوزاندن آنها براي توليد انرژي، كار تاسف آوري است. به علاوه توليدات سوختي مواد فسيلي پوشش هوايي زمين را مسموم و آلوده مي سازند. گروه دوم، منابع انرژي تجديد شدني مانند خورشيد، باد، جزر و مد، نيروي آب و گرماي محيط است كه بدون دخالت انسان خودبه خود تجديد مي شوند و به محيط زيست نيز صدمه نميزنند. متاسفانه در استفاده از اين گروه، امروزه هنوز علم و دانش بشري آن قدر پيشرفت نكرده است كه به اشتهاي سيري ناپذير انسان به مصرف انرژي پاسخ دهد. گروه سوم مواد سوختي هسته اي مانند اورانيوم و پلوتونيم است كه دروازه دسترسي به انرژيهاي عظيم و باورنكردني را به روي ما مي گشايد. انرژي ياد شده در هسته اتم نهفته است. از يك كيلوگرم زغال سنگ تقريبا 8 كيلووات ساعت حرارت به دست مي آيد، در صورتي كه از يك كيلوگرم اورانيوم نوع 235 ndash;U ، 00000023 كيلووات ساعت گرما حاصل مي شود! چون مواد سوختي هسته اي عملا در صنايع شيميايي كاربردي ندارند ميتوان با خيال راحت از آنها براي توليد انرژي استفاده كرد. به هر حال استفاده نادرست از اين مواد، خطرات غير قابل تصوري را در بر دارد. همچنين همان طور كه همه مي دانند، انسان مي تواند از آنها بمبهايي بسازد كه قادرند حيات را در زمين نابود كنند. اما از سوي ديگر، همانطور كه در صفحات آينده خواهيد خواند، نيروگاههاي اتمي در صورت رعايت كليه موازين و مقررات ايمني، صدمه بسيار كمي به محيط زيست وارد ميكنند، زيرا به ندرت مواد خطرناك از آنها خارج مي شود. انرژي اوليه و انرژي ثانويه چيست؟ ناقلان انرژي اوليه مواد خام انرژي داريند كه در شكل طبيعي خود يافت مي شوند و هنوز هيچ گونه تغيير و تبديل تكنيكي داده نشده اند، مثل زغال سنگ، نفت خام، گاز طبيعي و سنگ معدني اورانيوم؛ در زبان روزمره اين مواد انرژي اوليه ناميده مي شوند. تابش آفتاب، باد و نيروي آب نيز با واژه انرژي اوليه مشخص مي شوند. انرژي ثانويه عبارت از انرژي ناب يا تصفيه شده اي است كه از ناقلان انرژي اوليه به دست مي آيد، مانند جريان الكتريكي، بنرين و مواد سوختي گرمازا. وقتي انرژي به دست مصرف كننده مي رسد، انرژي نهايي ناميده ميشود. انرژي نهايي اغلب به صورت انرژي ثانويه است، مانند جريان الكتريكي و مواد سوختي گرمازا. گاهي نيز به صورت انرژي اوليه است، مثل كنده و چوب سوختي، تابش آفتاب يا گاز طبيعي. متاسفانه فقط قسمتي از انرژي نهايي مورد استفاده قرار مي گيرد. اين انرژي، انرژي مفيد ناميده مي شود. مثالهايي كه در اين مورد ميتوان ذكر كرد، عبارتند از برق، انرژي محركه ماشينها يا گرمايي كه توسط جريان الكتريكي به دست مي آيد. انرژي بيشتر در كجا به مصرف مي رسد؟ بيشترين قسمت انرژي نهايي به مصرف لوازم خانگي مي رسد. به اين ترتيب هر يك از ما در زندگي خصوصي خود بيشترين انرژي را مصرف مي كنيم. بسياري از وسايلي كه در خانه ما وجود دارد، مثل اجاق گاز، چراغها، تلويزيون، جاروبرقي، بخاري و حتي اتومبيل، اشتهايي سيري ناپذير به انرژي دارند. صنايع رديف دوم مصرف كنندگان انرژي قرار دارند. مصرف كننده جزء از قبيل كشاورزان، كارگاههاي صنايع دستي و مطب پزشكان، از اين هم كمتر انرژي مصرف مي كنند. كمترين مصرف انرژي توسط وسايل نقليه عمومي مثل اتوبوسها، قطارها، هواپيماها و كشتيها صورت مي گيرد. انرژي اوليه مورد نياز تمام اين مصرف كنندگان از كجا ميآيد؟ در بيشتر كشورهاي اروپايي هنوز هم بيشترين سهم انرژي را نفت خام تامين ميكند، زغال سنگ و گاز در اين مورد اهميت كمتري دارند. انرژي اتمي در سال 1984 سهم ناچيزي (اندكي كمتر از 10%) در تامين كل انرژي كشور آلمان را به عهده داشت. ولي در زمينه توليد برق اين سهم در سال 1984 به 25% و در سال 1985 به 33% (در كشور فرانسه حتي به 60%) رسيد. در بسياري از كشورهاي ديگر نير مقدار انرژي توليد شده از طريق انرژي اتمي سال به سال در حال افزايش است. آيا منابع انرژي زمين پايان ناپذير است؟ نياز جهاني به انرژي اوليه در حال حاضر حدود 12 ميليارد تن SKE (واحد زغال سنگ ndash;م) در سال است. مسلماً اين مقدار افزايش خواهد يافت، زيرا بديهي است كه هر چه جمعيت دنيا افزايش يابد، مصرف انرژي نيز افزايش پيدا ميكند. در وضعيت علمي و تكنولوژيكي عصر حاضر، انسان قادر است بدون زحمت و هزينه زياد به ذخاير شناخته شده زغال سنگ به ميزان 640 ميليارد تن SKE و نفت خام و گاز حدود 226 ميليارد تن SKE دست يابد. اين به آن معني است كه اين مواد خام حتي اگر با صرفه جويي زياد هم استفاده شوند، پس از حدود صد سال تمام خواهند شد. البته احتمالا هنوز ذخاير عظيم ناشناخته اي از مواد سوختي فسيلي در جهان وجود دارد. صحبت از 8000 ميليارد تن SKE ذخيره انرژي ميشود ولي بايد در نظر داشت كه حتي در صورت بهبود روشهاي استخراج هم فقط دستيابي به حدود 2000 ميليارد تن SKE زغال سنگ و 731 ميليارد تن SKE نفت خام و گاز امكان پذير است. البته اين ذخاير براي 2 تا 3 قرن ديگر كافي خواهند بود، ولي در صورت اتمام براي نسلهاي آينده غير قابل بازيافتند. همچنين در اثر سوزاندن آنها مواد زايدي توليد مي شود كه صدمات و خسارات زيادي به محيط زيست وارد مي آورد. ذخاير اورانيوم قابل استخراج زمين توانايي توليد 153 ميليارد تن SKE انرژي را دارند. اين مقدار در نگاه نخست ناچيز در نظر مي رسد، ولي با استفاده از تكنولوژي جديد (مثلا استفاده از راكتورهاي خود سوخت زا) مي توان از اين ميزان سوخت هسته اي حدود 9180 ميليارد تن SKE انرژي به دست آورد، اين مقدار انرژي تا هزاره ديگر هم تمام نخواهد شد. البته اين ذخاير هم براي آينده دور زمين و انسان ناچيز است. به هر حال احتمال يافتن انرژي ديگري در قرنهاي آينده وجود دارد. علاوه بر گرما و انرژي خورشيد احتمالا شكل ديگري از انرژي اتمي، كه همجوشي ناميده مي شود، در آينده نقش مهمي را بر عهده خواهد داشت. خورشيد، ستار گان و نيز بمبهاي مهيب هيدروژني، انرژي عظيم خود را در اثر عمل همجوشي (ذوب هسته اي) به دست مي آورند. درصورت به كار گيري اين تكنولوژي (همجوشي) عملا مواد خام به ميزان نامحدود در دسترس است. زيرا آب تمام درياهاي جهان مي تواند به عنوان مواد خام در نظر گرفته شود! بنابراين علاوه بر خورشيد، انرژي هسته اي چه در كوتاه مدت و چه در بلند مدت، بزرگترين امكان پيشرفت اقتصادي و رفاه جهانيان را فراهم مي آورد. البته اين امر فقط در صورتي ممكن است كه ما با خطرهاي زيست محيطي اين انرژي آشنا باشيم و آن را كنترل كنيم. ماده چيست؟ سنگ، اتومبيل، ساعت مچي و انسان همه يك وجه مشترك دارند، آنها داراي جرمند. حضور جرم در وزن و نيز در اينرسي حس مي شود. اينرسي عبارت از مقاومتي است كه هنگام به حركت درآوردن يا از حركت بازداشتن جرم بروز مي كند. هر چيزي كه جرم دارد، ماده است. قبلا اين طور تصور مي شد كه جرم نه توليد مي شود و نه از بين مي رود. مثلا اگر يك قطعه زغال سنگ مي سوخت، در صورت اندازه گيري دقيق مشاهده مي شد كه وزن مواد حاصل از سوختن آنه با وزن مواد اوليه برابر است. (يعني وزن تمام مواد حاصل از سوختن زغال سنگ برابر است با وزن زغال سنگ به اضافه وزن اكسيژني كه صرف سوختن آن شده است). يعني جرم در تمام مراحل واكنش مذكور ثابت مي ماند. زغال سنگ يك ناقل انرژي داراي جرم است. ولي ناقلان انرژي بدون جرم نيز وحود دارند. مثلا امواج نوري از اين دسته اند. تا آغاز سده حاضر اين طور فرض مي شد كه جرم و انرژي دو چيز اصولا متفاوتند و هيچ گاه به يكديگر تبديل نمي شوند. اما در اوايل اين سده آلبرت اينشتين يكي از بزرگترين دانشمندان تاريخ به صحنه آمد و نشان داد كه ماده فقط يكي از شكلهاي متعدد قابل تصور انرژي است. آيا مي توان ماده را به انرژي تبديل كرد؟ يكي از مهمترين معادله هاي تئوري نسبيت اينشتين عبارت است از، E=mc2 ) انرژي =E ، جرم=m ، سرعت نور= c) اين فرمول بيان ميدارد كه تحت شرايط خاصي جرم (m) مي تواندبه ميزان عظيمي از انرژي (E) تبديل شود. بنابراين مي شود ماده را شكلي از اشكال گوناگون انرژي تصور كرد، كه ميتوان از آن انواع ديگر انرژي را (مثل گرما و نور) به دست آورد. همانطور كه در صفحات آينده مشاهده خواهيم كرد، در راكتورهاي هسته اي موفق شده اند، بخش كوچكي از جرم مواد سوختي را به انرژي گرمايي تبديل كنند. مقدار انرژي حاصل از يك كيلوگرم اورانيوم نوع 235U- بر حسب معادله بالا برابر با انرژي آزاد شده از 93 واگن قطارباري (گنجايش هر واگن 30 تن است) زغال سنگ يا 67 تانكر (هر تانكر 30 تن ظرفيت دارد) مواد سوختي نفتي است، كه اين مقدار حدود 00000032 كيلو وات ساعت انرژي است. با اين ميزان انرژي تمام و مردم كشوري مثل آلمان فدرال از فلنزبورگ (شمالي ترين نقطه آلمان) تا اوبرست دورف (جنوبي ترين نقطه آن) مي توانستند به راحتي به مدت يك ساعت خانه هاي خود را روشن نگاه دارند. انرژي حاصل از چند كيلوگرم اورانيم 235U- دريك بمب اتمي، براي تبديل شهر هيروشيما (در ژاپن) به تلي از خاك كافي بود. به طور خلاصه، ماده شكلي از انرژي است كه مي توان آنرا تحت شرايط خاصي به شكلهاي ديگر انرژي تبديل كرد. حتي به هنگام سوزاندن يك قطعه زغال سنگ نيز، به احتمال قوي مقدار كمي از جرم آن كاسته مي شود. به هر حال تبديل جرم به انرژي نخست در دنياي هسته اتمها اهميت مي يابد. به هنگام شكافت يا تركيب آنها ميزان عظيمي از انرژي آزاد مي شود. بخش بعدي كتاب به بيان چگونگي دستيابي به انرژي اتمي اختصاص دارد. دنياي هسته اتم اتم چيست؟ بيش از 2000 سال پيش انسان با واژه اتم آشنا بود. ذيمقراطيس يكي از بزرگترين دانشمندان يونان باستان عقيده داشت كه تمام مواد از ذرات بسيار كوچك غيرقابل تقسيمي تشكيل شده اند. او اين ذرات را اتم ناميد. فرضيه او به نحو شگفت انگيزي به حقيقت نزديك بود. در آن زمان بسياري از فلاسفه و دانشمندان يونان در مورد ماده و كاينات بررسي و تحقيق مي كردند. انسان در آن زمان اندازه محيط زمين را با دقت زياد مشخص كرده بود و مي دانست كه زمين از ماه چقدر فاصله دارد و از گردش سياره زمين به دور خورشيد نيز آگاه بود. تقريبا تمام اين علوم و آگاهيها به طرز عجيبي فراموش شدند. مردم پس از اين دوران بيشتر نسبت به امپراتوريهاي جهاني، جنگها، كليساهاي بزرگ و روشهاي جادوگري و خرافي علاقه نشان دادند. در حدود سال 1800 ميلادي (1179 ه.ش) دوباره به فرضيه قديمي اتمي توجه شد. انسان دريافت كه بايد انواع گوناگوني از اتمها وجود داشته باشد، تا تمام مواد و پديده هاي موجود در طبيعت را بتوان به وسيله آنها توجيه كرد. در سال 1803 (1182 ه.ش) يك معلم انگليسي به نام جان دالتون كشف كرد كه موادي وجود دارند كه فقط از يك نوع اتم تشكيل شده اند. هر يك از اين مواد عنصر شيميايي ناميده مي شود. طلا، آهن و اكسيژن به اين دسته تعلق دارند. بنابراين آهن خالص فقط از اتمهاي آهن و طلاي خالص تنها از اتمهاي طلا تشكيل شده است. اتم آهن كوچكترين ذره عنصر آهن است. البته مي توان آنرا ويران كردن اما در آن صورت ذرات ايجاد شده ديگر آهن نيستند. همين قاعده براي طلا و عناصر شيميايي ديگر نيز وجود دارد. به همين سبب در بسياري از كتابهاي شيمي واژه اتم به شرح زير تعريف شده است: اتم كوچكترين سنگ بناي يك عنصر شيميايي است كه در صورت تقسيم به ذرات كوچكتر، ديگر خواص آن عنصر را دارا نخواهد بود. اتمهاي مختلف، جرمهاي متفاوتي دارند. سبكترين آنها اتم هيدورژن است. اتم آهن بسيار سنگين و اتم اورانيوم (كه اهميت ويژه اي در بحث ما دارد) از آن هم سنگين تر است. اتمها در مقايسه با اشياي زندگي روزمره ما، ناچيز و كوچكند. اگر انسانها به اندازه اتمها بودند، 100 ميليون نفر از آنها به راحتي در سر يك سوزن ته گرد جا مي گرفتند. در آن صورت اگر تمام مردم دنيا (پنج ميليارد نفر) پشت سر هم مي ايستادند، زنجيري به طول 50 سانتي متر مي ساختند. این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید