دید
کلی:
طی سال های گذشته اغلب کشورها به استفاده از این نوع
انرژی هسته ای تمایل داشتند و حتی دولت ایران 15
نیروگاه اتمی به کشورهای آمریکا ، فرانسه و آلمان
سفارش داده بود. ولی خوشبختانه بعد از وقوع دو حادثه
مهم تری میل آیلند (Three
Mile Island)
در 28 مارس 1979 و فاجعه چرنوبیل (Tchernobyl)
در روسیه در 26 آوریل 1986، نظر افکار عمومی نسبت به
کاربرد اتم برای تولید انرژی تغییر کرد و ترس و وحشت
از جنگ اتمی و به خصوص امکان تهیه بمب اتمی در جهان
سوم، کشورهای غربی را موقتا مجبور به تجدید نظر در
برنامه های اتمی خود کرد.
تری میل ایلند |
نیروگاه
اتمی چیست؟
نیروگاه اتمی در واقع یک بمب اتمی است که به کمک میله
های مهارکننده و خروج دمای درونی به وسیله مواد خنک
کننده مثل آب و گاز ، تحت کنترل درآمده است. اگر روزی
این میله ها و یا پمپ های انتقال دهنده مواد خنک
کننده وظیفه خود را درست انجام ندهند، سوانح متعددی به
وجود می آید و حتی ممکن است نیروگاه نیز منفجر شود،
مانند فاجعه نیروگاه چرنوبیل شوروی سابق.
ساختار
نیروگاه اتمی:
نیروگاه اتمی از مواد مختلفی شکل گرفته است که همه
آنها نقش اساسی و مهم در تعادل و ادامه حیات آن را
دارند. این مواد عبارت اند از:
ماده سوخت:
ماده سوخت متشکل از اورانیوم طبیعی ، اورانیوم غنی شده
، اورانیوم و پلوتونیم است. که سوختن اورانیوم بر
اساس واکنش شکافت هستهای صورت می گیرد.
نرم کننده ها:
نرم
کننده ها موادی هستند که برخورد نوترون های حاصل از
شکست با آنها الزامی است و برای کم کردن انرژی این
نوترون ها به کار می روند. زیرا احتمال واکنش شکست پی
در پی به ازای نوترون های کم انرژی بیشتر می شود. آب
سنگین (D2O)
یا زغال سنگ (گرافیت) به عنوان نرم کننده نوترون به
کار برده می شوند.
میله های مهارکننده:
این میله ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود
آنها در داخل راکتور اتمی الزامی است و مانع افزایش
ناگهانی تعداد نوترون ها در قلب رآکتور می شوند. اگر
این میله ها کار اصلی خود را انجام ندهند، در زمانی
کمتر از چند هزارم ثانیه قدرت راکتور چند برابر شده و
حالت انفجاری یا دیورژانس راکتور پیش می آید. این
میله ها می توانند از جنس عنصر کادمیم و یا بور
باشند.
مواد خنک کننده یا
انتقال دهنده انرژی حرارتی:
این مواد انرژی حاصل از شکست اورانیوم را به خارج از
راکتور انتقال داده و توربین های مولد برق را به حرکت
در می آورند و پس از خنک شدن مجدداً به داخل راکتور
برمی گردند. البته مواد در مدار بسته و محدودی عمل می
کنند و با خارج از محیط رآکتور تماسی ندارند. این
مواد می توانند گاز
CO2
، آب ، آب سنگین، هلیم گازی و یا سدیم مذاب باشند.
سدیم مایع |
طرز
کار نیروگاه اتمی:
عمل سوختن اورانیوم در داخل نیروگاه اتمی متفاوت از
سوختن زغال یا هر نوع سوخت فسیلی دیگر است. در این
پدیده با ورود یک نوترون کم انرژی به داخل هسته
ایزوتوپ اورانیوم 235 عمل شکست انجام می گیرد و انرژی
فراوانی تولید می کند. بعد از ورود نوترون به درون
هسته اتم ، ناپایداری در هسته به وجود آمده و بعد از
لحظه بسیار کوتاهی هسته اتم شکسته شده و تبدیل به دو
تکه شکست و تعدادی نوترون می شود.
به طور متوسط تعداد نوترون ها به ازای هر 100 اتم
شکسته شده 247 عدد است و این نوترون ها اتم های دیگر
را می شکنند و اگر کنترلی در مهار کردن تعداد آنها
نباشد واکنش شکست در داخل توده اورانیوم به صورت
زنجیره ای انجام می شود که در زمانی بسیار کوتاه منجر
به انفجار شدیدی خواهد شد. در واقع ورود نوترون به
درون هسته اتم اورانیوم و شکسته شدن آن توام با انتشار
انرژی معادل با
Mev200
میلیون الکترون ولت است.
این مقدار انرژی در سطح اتمی بسیار ناچیز ولی در مورد
یک گرم از اورانیوم در حدود صدها هزار مگاوات است. که
اگر به صورت زنجیره ای انجام شود، در کمتر از هزارم
ثانیه مشابه بمب اتمی عمل خواهد کرد. اما اگر تعداد
شکست ها را در توده اورانیوم و طی زمان محدود کرده به
نحوی که به ازای هر شکست، اتم بعدی شکست حاصل کند
شرایط یک نیروگاه اتمی به وجود می آید.
نمونه
عملی:
نیروگاهی که دارای 10 تن اورانیوم طبیعی است قدرتی
معادل با 100 مگاوات خواهد داشت و به طور متوسط 105
گرم اورانیوم 235 در روز در این نیروگاه شکسته می شود
و همان طور که قبلاً گفته شد در اثر جذب نوترون به
وسیله ایزوتوپ اورانیوم 238 اورانیوم 239 به وجود می
آمد که بعد از دو بار انتشار ذرات بتا (یا الکترون)
به پلتونیوم 239 تبدیل می شود که خود مانند اورانیوم
235 شکست پذیر است. در این عمل 70 گرم پلتونیوم حاصل
می شود.
ولی اگر نیروگاه سورژنراتور باشد و تعداد نوترون های
موجود در نیروگاه زیاد باشند مقدار جذب به مراتب
بیشتر از این خواهد بود و مقدار پلتونیوم های به وجود
آمده از مقدار آنهایی که شکسته می شوند بیشتر خواهند
بود. در چنین حالتی بعد از پیاده کردن میله های سوخت
می توان پلتونیوم به وجود آمده را از اورانیوم و
فرآورده های شکست را به کمک واکنش های شیمیایی بسیار
ساده جدا و به منظور تهیه بمب اتمی ذخیره کرد.
