hamid_sh
-
تعداد ارسال ها
46 -
تاریخ عضویت
-
آخرین بازدید
دستاورد های hamid_sh
تازه کار (1/14)
97
اعتبار در سایت
-
gate valve Click this bar to view the full image. يك gate valve ،ولو با حركت خطي است كه براي شروع يا قطع جريان سيال استفاده مي شود اين ولو قابل تنظيم نبوده و قابليت تنظيم دريچه اي جريان را نيز ندارد. نامgate (كشو) از قرارگرفتن ديسك در جريان سيال مشتق گرديده است. به gate valve گاهي اوقات slide valve نيز گفته مي شود.اين ولوها جهت رساندن افت فشار به پائين تر ين سطح مورد استفاده قرار مي گيرد.اين ولوها داراي حركت خطي مي باشند. اين نكته مهم است كه بدانيم قطر ورودي سيال به داخل ولو دقيقا همان قطر لاين مي باشد. انواعGate Valve دو نوع gate valve وجود دارد: 1-نوع اول كه به نام موازي معروف است بر اساس استفاده از يك ديسك تخت دروازه اي كه در بين دو نشيمنگاه موازي قرار گرفته تشكيل گرديده است.(جريان بالادست وجريان پائين دست) اين ولوها همچنين داراي يك لبه تيزي در قسمت پائين خود مي باشند كه اين لبه تيز براي برش واز بين بردن ذرات جامد ورودي به ولو مي باشد. مزيت مهم اين قبيل ولوها اينستكه اين ولوها علاوه بر بكار رفتن براي valve seat هاي نامتقارن ، مي توانند براي valve seat هاي زاويه اي نيز بكار روند. ۲-نوع ديگر ازgate valve ها بنام gate valve هاي با gate گوه اي شكل مي باشند. دراين نوع از ولوها از دو seat مورب ويك gate مورب استفاده مي گردد.(به منظور امكان بسته شدن در حالت shut off) ديسك يك gate valve وقتيكه gate valve فول باز مي شود،كاملاً از مسير عبور جريان برداشته مي شود . اين خاصيت باعث از بين رفتن هرگونه مقاومتي در ولو درهنگامي كه ولو باز است مي شود. وقتيكه ولو كاملاً بسته شد توسط يك رينگ آب بند ديسكي صفحه اصلي را آب بند مي كند و آب بندي خوبي بوجود مي آيد. با قرارگيري ديسك درداخل رينگ آب بندي، مقدار بسيار كمي نشتي و يا اصلاً هيچ مقدار نشتي ممكن است درديسك عبوري بوجود بيايد (درحالتيكه ولو بسته شده است ). منبع: yousefima.blogfa.com
-
شیرهای صنعتی (VALVES): چهار وظیفه اصلی ولوها را میتوان به صورت زیر خلاصه نمود : برای باز و بسته کردن جریان کنترل جریان و تنظیم مقدار سیال عبوری جلوگیری از بازگشت جریان کنترل و تنظیم فشار جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به دستگاه ها و تجهیزات ولوها از لحاظ شکل و نحوه محدود کردن جریان در انواع مختلف ساخته می شود تا چهار وظیفه عمده فوق را انجام دهد ، از جمله Gate , Globe , Butterfly , Ball , Plug Diaphragm , Check که در قسمت های بعدی به شرح آنها می پردازیم . با توجه به محدوده دما و فشاری که ولو در آن کار می کند ، نوع سیال (گاز یا مایع ) و میزان خورندگی سیال ، اجزا و ساختمان ولو ها نیز تغییر می کند . این بدین معناست که ممکن است دو شیری که در یک طبقه بندی ( Gate, Globe,…) هستند از لحاظ شکل ظاهری تفاوت داشته باشند. بطور کلی ساختمان عمومی شیرها از قسمت های زیر تشکیل می شود : قسمتی که وظیفه باز و بسته کردن مسیر را بر عهده دارد و معمولا بصورت دیسک یا توپی است. بدنه یا BODY شیر که کلیه قسمت های داخلی را در خود جای میدهد. ساقه یاSTEM که وظیفه ایجاد ارتباط بین کاربر و قسمت داخلی را بر عهده دارد . نشیمنگاه یاSEAT که قسمت متحرک بر روی آن قرار میگرد و هنگامی که ولو بسته است وظیفه آب بندی ولو در مقابل جریان را نیز بر عهده دارد. این قسمت به بدنه شیر متصل می گردد. قسمت آب بندی(Packing) که مانع نشت سیال از قسمت فوقانی می گردد. Stuffing Box قسمتی ما بین Stem و Bonnet که Packing در آن قرار می گیرد. در برخی موارد برای باز و بسته کردن ولو از یک محرک بیرونی مانند یک موتور الکتریکی استفاده می شود که به آن Actuator می گویند. سرپوش یا Bonnet که در قسمت فوقانی بدنه قرار می گیرد . بدنه ولوها از متریال های زیر ساخته می شود : 1- ولوهای برنزی معمولا به سایزهای کوچک و برای سرویس های آب تا دمای ۲۳۰ درجه سلسیوس محدود می شود.البته ممکن است آلیاژهای مختلف برای دما و فشارهای بالا نیز بکار رود . 2- از چدن معمولا برای آب و بخار تا دمای ۲۳۰ درجه سلسیوس استفاده می شود و به اندازه های کوچک محدود می شود ، چدن با مقاومت تنشی بالا می تواند برای سایزهای بالا مورد استفاده قرار گیرد. 3- از مشخصات فولاد چکش خوار می توان به تحمل فشار بالا و مقاومت در برابر تنش و شُک می توان اشاره نمود . بنابراین در چنین شرایطی از این نوع فولاد استفاده می گردد. 4- چدن داکتیل دارای استحکام کششی بالا ، شکل پذیری خوب و مقاومت بهتر در برابر خوردگی است. 5- فولادهای آلیاژی دارای تنوع گسترده تری هستند و برای دما و فشار های بالا و شرایطی سخت تری نسبت به آهن ، چدن و برنز در بدنه ولوها مورد استفاده قرار می گیرند. 6- استنل استیل اغلب برای آب شرب و سیالاتی که خوردگی ایجاد می کنند مورد استفاده قرار می گیرد. 7- ترموپلاستیک ها به سرعت جای خود را در سیستم های یوتیلیتی ( سرویس های بخار ، آب ، هوای ابرار دقیق و ... ) پیدا نموده و در جاهائی که سیالات خورنده اجازه استفاده از متریال های متعارف را نمی دادند ویا هزینه استفاده از آن ها بالا بود ، ترموپلاستیک ها مورد استفاده قرار گرفت .بطور کلی ولو های پلاستیک تا دمای 120 درجه سانتیگراد و فشار 1035 کیلو پاسکال می تواند مورد استفاده قرار گیرد. محرکِ ولو (actuator) : باز و بسته کردن ولوها اکثراً دستی انجام می گیرد. در هنگامی که نیروی زیادی برای باز و بسته کردن ولو مورد نیاز باشد – مانند شیر های سایز 6” به بالا، کلاس 900 , 1500 پوند- از سیستم چرخ دنده و گیربکس استفاده می شود . سیستم زنجیر نیز موقعی استفاده می گردد که دسترسی به hand wheel سخت است . ولی در برخی موارد، مثل زمانیکه نیاز به بازو بسته کردن شیر با سرعت بالا مورد نیاز باشد و اپراتور نتواند با این سرعت عمل کند و یا فضای کافی یا دسترسی به شیر امکان نداشته باشد و مواقعی که شیر باید در محل کنترل شود ، این کار با یک نیروی خارجی صورت می پذیرد که به آن محرک یا actuator گفته می شود. سه نوع actuator برای ولوها وجود دارد ؛ تمام گَرد یا Multiturn که برای gate valve ، globe valve و ولو های دیافراگمی استفاده می شود. نوع دوم actuator رُبع گرد است که برای ball valve , plug valve , butterfly valve مورد استفاده قرار می گیرد. نوع سوم نیز actuator خطی است که در gate valve , diaphragm ,globe valve مورد استفاده قرار می گیرد.نیروی محرک actuator می تواند موتور (MOV : Motor Operated Valve ، فشار هوا (پنوماتیکی ) یا هیدرولیکی باشد.
-
نصب safety valve قبل از نصب يك safety valve بايد از تميز بودن داخل لاين اطمينان حاصل نمودلذا لازمست كه جهت جلوگيري نمودن از ورود ذرات به داخل safety valve وصدمه ديدن seat قبل از نصب safety alve ، لاين را توسط آب يا بخار كامل شستشو داد. Safety valve بايد به گونه اي بر روي لاين نصب گردد كه كمترين نشتي بخار را داشته باشد وميعانات بخار دراين حالت در جهت خلاف جريان بخار ورودي به safety valve قرار نگيرند بعبارت ديگر بايد در هنگام نصب safety valve به اين نكته توجه داشت كه safety valve در بالاي لاين بخار نصب گردد.اگر safety valve در پائين لاين بخار نصب گردد ، بخارات تبديل به مايع شده ولاين ورودي به ولو را مي بندند.در شكلهاي زير نحوه نصب درست ونادرست يك safety valve نشان داده شده است. تستSAFETY VALVS در حالت كلي SAFETY VALVE ها بوسيله هوا، آب وبخار تست مي شوند. در اكثر اوقات safety valve ها را درهواتست مي كنند وفرايند تست آن به شرح ذيل مي باشد: اگر توسط هوا تست صورت گيرد بايد در قسمت خروجي SAFETY VALVE كه توسط يك فلنجي بسته شده ، لوله اي به قطر 6mm (همانند شكل) تعبيه گرددوانتهاي اين لوله در درون ظرف آب شفافي قرار بگيرد.دقت گردد كه اين لوله بايد به مقدار 12.7mm در درون آب قرار بگيرد(همانند شكل).درحالت تست ، تعداد حبابهاي خروجي از قسمت اين لوله شمرده مي شود. عموما براي safety valve ها كه درزير مقدار 70 bar g تنظيم مي گردند تعداد حبابها بايد برابر 20 حباب باشد. Click this bar to view the full image. تهیه کننده: مهندس مجید یوسفی [Hidden Content]
-
Shut-off Margin همانطور كه ذكر شد هنگامي كه فشار كاري سيستم ونقطه تنظيم شير اطمينان به هم نزديك باشند ، علاوه بر در نظر گرفتن تغييرات فشار احتمالي سيستم كه در بالا عنوان گرديد ، فشار اطميناني نيز بعنوان گارانتي كردن ومطمئن شدن از بسته ماندن كامل شير به فشار كاري سيتم اضافه مي گردد كه معمولا حدود 0.1 bar مي باشد. انواعSafety Valve Safety valve هاي متنوعي درصنعت متناسب با نوع كاركرد آنها وجود دارد .در استانداردها انواع مختلفي از اين safety valve ها تعريف گرديده است . براي مثال استاندارد I و VIII از ASME براي انواع بويلر وكاربردهايي در مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار مي گيرد. بر پايه استاندارد ASME/ANSI PTC 25.3 تنوع تعدادي ازاين تجهيزات بصورت زير تعريف گرديده است: LOW LIFT SAFETY VALVES FULL LIFT SAFETY VALVES FULL BORE SAFETY VALVES BALANCES SAFETY VALVES PILOT OPERATED PRESURE RELIEF VALVES CONVENTIONAL SAFETY VALVES LIFT SAFETY VALVES HIGH LIFT SAFETY VALVES PROPORTIONAL SAFETY VALVES DIAPHRAGM SAFETY VALVES BELLOWS SAFETY ALVES CONTROLLED SAFETY VALVES ASSISTED SAFETY VALVES BALANCED PISTON SAFETY VALVES واژه شير اطمينان (safety valve)وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) اصطلاحاتي هستند كه جهت تشريح انواع متنوعي ازتجهيزات مرتبط با آزاد سازي فشار اضافي سيال در واحد مي باشند . در همين رابطه محدوده وسيعي از ولوهاي مختلف كه براي كاركردهاي متنوعي جهت عمل در شرايط بحراني فشارمي باشند مورد استفاده قرار مي گيرند. در بيشتر استانداردها تعاريف ويژه اي براي دو واژه شير اطمينان (safety valve) وشير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) عنوان گرديده است. در استانداردهاي امريكايي واروپايي تفاوتهايي بين اصطلاحات تجهيزات كاربردي از لحاظ معني وجود دارد .ازجمله اين تجهيزات مي توان به همين ولوها اشاره نمود. در استانداردهاي اروپايي به اين قبيل ولوها اصطلاحا شير اطمينان (safety valve) ودراستانداردهاي امريكايي شير اطمينان فشار شكن(safety relief valve) گفته مي . . از جمله موارد ديگر اختلاف بين safety valve وrelief valve مي توان به اين نكته اشاره نمود كه در شيرهاي اطمينان فشار شكن ( safety valve ) به محض اينكه فشار عملكردي به فشار تنظيمي (set point) برسد سريعا اين شير عمل مي كند وتا هنگاميكه فشار عملكردي به پائين تر از فشار تنظيمي نرسد اين شير باز خواهد ماند. ولي درشيرهاي اطمينان فشارشكن (safety relief valve) هنگاميكه فشار ورودي سيال تا نقطه فشار تنظيمي بالا برود اين ولو به تدريج باز كرده تا فشار را بالانس نمايد. شير فشار شكن(relief valve) عموما براي سيالاتي كه غير قابل تراكم مي باشند مانند آب وروغن وغيره مورد استفاده قرار مي گيرد ولي شير اطمينان(safety valve) عموما براي سيالات تراكم پذير مورد استفاده قرار مي گيرد. Relief Valve ها معمولا بصورت مداوم در حالت overpressure عمل مي كنند تا فشار سيستم را درحد نرمال تنظيم كنند.عمل كردن اين ولوها هيچگاه بصورت pop-action(عمل كردن ضربه اي) نمي باشد.
-
شير اطمينان(safety valve) از تجهيزات ويژه اي كه يك واحد را درمقابل افزايش ناگهاني فشار ايمن مي سازد شيرهاي اطمينان هستند. شيرهاي اطمينان به عنوان وسيله اي مناسب جهت جلوگيري از ازدياد فشار ناگهاني در موتورخانه ها ،كارخانه ها وبطور كلي انواع سايتها هاي صنعتي وبراي انواع سيالات مختلف از قبيل گاز ، بخار، آب ويا هواي فشرده استفاده مي گردند. محدوديت فشار دراينگونه كاربردها معمولا ناشي از فشار قابل تحمل تجهيزات ، لوله هاودستگاهها ويا محصولات توليدي وهمچنين مسائل مرتبط با حفظ ايمني افراد مي باشد كه اصطلاحا به محدوده فشار كاركرد امن(safe operating limits for pressure)ويا SOL/P معروف است. نحوه باز شدن شيرهاي اطمينان ومشخصات كاري انها ارتباط مستقيم با نحوه طراحي قطعات داخلي شير دارد.در اغلب موارد اين طراحي بگونه اي انجام مي گيرد كه پس از شروع بازشدن شير اطمينان در اثر ازدياد فشار ، در اثر خاصيت (POP Action) اين عمل به سرعت تشديد شده تا زماني كه شير كاملا باز گردد شكل زير نشان دهنده عملكرد يك شير اطمينان مي باشد. شيرهاي اطمينان بوسيله آزاد كردن مقداري ازسيال به واحد(يا به درون لاين)عمليات ايمن سازي را انجام مي دهند. شيرهاي فشار در جاهائيكه حداكثر فشار كاري بوجود مي ايند نصب مي گردند. درسيستمهاي توليدبخار ، شيرهاي اطمينان براي جلوگيري از افزايش فشار بر روي بويلر ها نصب مي گردند . در ارتباط با شيرهاي اطمينان لازم است كه با اصطلاحاتي در اين زمينه بيشتر اشنا شويم: Over Pressure فشاري است كه شير اطمينان در وضعيت كاملا باز قرار مي گيرد وحداكثر ظرفيت تخليه خود را دارا مي باشد.واضح است كه اين فشار بالاتر از فشار نقطه تنظيم (Set Presure) مي باشد ومقدار ان با توجه به كاربردها واستانداردهاي مختلف ، متفاوت مي باشد.استاندارد BS 5500 اين مقدار اختلاف فشار را درمورد سيستمهاي بخار وگاز برابر حداكثر ده درصد فشار تنظيمي شير اطمينان در نظر مي گيرد. شيرهاي اطمينان در فرايندهاي كه ممكن است در اثر ازدياد فشار به محصول ويا تحهيزات خسارتي وارد شود از بروز اين خسارات جلوگيري مي كنند. Blowdown مقدار اختلاف فشار پائين تر از نقطه تنظيم شير اطمينان است كه جهت بسته شدن كامل ومحكم شير اطمينان پس از باز شدن وسپس برگشت سيستم به فشار عادي مورد احتياج مي باشد .اين پارامتر به Reseat Differential نيز معروف است .ميزان Blowdown نيز طبق استاندارد مذكور حداكثر حدود %10 مي باشد. مقادير Over pressure و Blowdown بسته به نوع سيستم وانتخاب طراح متغير بوده وبطور مثال مي تواند به ترتيب %3 و%4 انتخاب گردند. Set Point تنظيم مناسب نقطه عملكرد وباز شدن شير اطمينان ، اولا بدلايل ايمني مذكور وثانيا به منظور اطمينان از كاركرد شير اطمينان با حداقل صدا وهمچنين ممانعت از صدمه به شير اطمينان ضروري مي باشد .اين نقطه نبايد بيشتر از SOL/P يا محدوده فشار كاركرد ايمن تجهيزات باشد واز طرفي بايد بخاطر داشت كه تنظيم فشار آزاد سازي شير اطمينان روي فشار كمتر از SOL/P هيچگونه مزيتي به همراه نخواهد داشت وتنها باعث افزايش احتمالي دفعات باز شدن شير اطمينان وفرسوده شدن ان خواهدگشت. ميزان تغييرات احتمالي در فشار سيستم به عنوان پارامتر ديگري است كه بايد در فشار تنظيم شير اطمينان در نظر گرفته شود تااز بازشدن بيمورد شير جلوگيري بعمل ايد.درصورت ناديده انگاشتن اين مورد ، شير اطمينان دربسياري از موارد در حالت نزديك به بسته كار خواهد نمودكه به اين پديده Simmering گفته مي شود.اين حالت در نتيجه نزديك بودن بيش از اندازه فشار سيستم به نقطه تنظيم روي ميدهد وعلاوه بر ايجادسروصدا ومسائل جانبي ، باعث ايجاد صدمه به قسمتهاي داخلي شير ودرنتيجه نشت دائمي آن خواهد شد.
-
ولوهای یكطرفه(CHECK VALVE) ولوهای یكطرفه برای جلوگیری از بازگشت سیال در یك سیستم پایپینگ در نظر گرفته می شوند. این ولوها توسط جریان سیال در لاینها عمل می كنند.فشار سیال عبوری از درون لاین باعث بازشدن ولو گردیده و هرگونه برگشت سیال باعث بسته شدن ولو خواهد شد.در واقع نمونه هایی از انواع این ولوها در زیر امده است: 1-چك ولوهای نوسانی 2-چك ولوهای دیسكی 3-چك ولوهای با دیسك دوتكه 4-چك ولو قطع كننده ای 5-چك ولو با دیسك وارونه چك ولوهای نوسانی با بدنه مستقیم دارای دیسكی می باشند كه در بالای بدنه به بدنه قلاب شده است.چك ولوهای نوسانی عموما در خطوط پیوسته كه دارای gate valve می باشند مورد استفاده قرار می گیرند چون این ولوها جریان ازاد نسبی را از خود عبور میدهند. این ولوها برای لاینهایی كه سرعت سیال پائین می باشد مورد استفاده قرار می گیرند ودر لاینهای كه دارای جریان ضربانی می باشند نباید از این ولوها استفاده نمود. چون بطور پیوسته دیسك باز وبسته شده وكوبیده شدن ان باعث از بین رفتن متعلقات ولو خواهد گردید. بطور كلی همانطور كه بیان شد این نوع چك ولوها گزینه مناسبی برای حالتیكه سیال حركت ضربه ای داشته ویا برگشت سیال سریع باشد نمی باشد .از انجائیكه این چك ولوها دارای چندین قطعه بوده كه بوسیله اتصالاتی به یكدیگر مرتبط گردیده اند لذا همین عامل باعث گردیده كه در میان سایر چك ولوها دارای كمترین استحكام باشند.علاوه بر این در حالتیكه دیسك حركت نسبتا بزرگی داشته باشد این حالت می تواند منتج به افزایش سرعت برگشت دیسك گردیده و نیروی ضربه ای بزرگی را درحالت ناگهانی بازوبسته شدن بوجود اورد. این نوع چك ولوها را می توان هم درحالت افقی وهم عمودی مورد استفاده قرار داد . (درحالت نصب عمودی باید جریان سیال از پائین به بالا باشد تا نیروی جاذبه به بسته شدن دیسك كمك نماید)این قبیل از چك ولوها بدلیل سادگی تجهیزات تشكیل دهنده ، دارای تعمیرات به نسبت ساده تری در مقایسه با سایر چك ولوها می باشند. persiandown.com
-
یك ولو دیافراگمی ، ولوی است با حركت خطی كه در موارد باز كردن مسیر ، تنظیم میزان جریان وهمچنین بستن مسیر سیال مورد استفاده قرار می گیرد. علت نامگذاری این ولو بخاطر وجود یك دیسك قابل انعطاف در درون آن می باشد كه با seat ولو در قسمت بالای ولو جهت ایجاد یك آب بندی مناسب قرار گرفته است. در این ولو یك دیافراگم قابل انعطاف توسط یك میله ای (stud) كه با دیافراگم بصورت یكپارچه می باشد به قسمت فشار دهنده(كمپرسور) ولو متصل گردیده است.فشاردهنده(كمپرسور) بوسیله stem ولو به بالا وپائین حركت می كند.هنگامیكه فشاردهنده(كمپرسور) به سمت بالا حركت كند ، دیافراگم به بالا كشیده می شود واگر كمپرسور به پائین برود آنگاه دیافراگم نیز به پائین رفته وشكل انتهایی ولو را به خود می گیرد. تقسیم بندی انواع ولوهای دیافراگمی ولوهای دیافراگمی بر اساس شكل بدنه به دو گروه زیر تقسیم بندی می شوند: 1-نوع با برامدگی داخل بدنه(weir type) در این نوع یك قسمت برامدگی در داخل بدنه بصورت ریخته گری تعبیه می گرددو درهنگام بسته شدن ولو ، دیافراگم بر روی این برامدگی می نشیند و عبور جریان را محدود می كند. 2-نوع بدون برامدگی داخل بدنه (straight-through type ) در این نوع ولوها ، دیافراگم بصورت یك شكل گوه ای در می اید از ولوهای دیافراگمی می توان در كنترل نمودن جریان نیز استفاده نمود.نوعweir(دارای برامدگی سد كننده در وسط) برای كنترل جریان گزینه مناسبی بوده ولی عیب آن محدود بودن منطقه عبور سیال می باشد. از ولوهای دیافراگمی همچنین برای كنترل جریانهای كوچك وهنگامی كه سیال دارای خاصیت خورندگی بوده وسیالات رادیواكتیو، می توان استفاده نمود. عمر مفید دیافراگم بستگی به نوع ماده ای كه از داخل ولو می گذرد وهمچنین دما، فشار و تعداد دفعات استفاده از ولو بستگی دارد. در بعضی از انواع مواد تشكیل دهنده دیافراگمهاكه از نوع الاستومری می باشند ، این دیافراگمها مقاومت بسیار خوبی در دماهای بسیار بالا دارند.هرچند كه باید توجه داشت خواص مكانیكی مواد الاستومری در دماهای بالا پائین خواهد آمد وامكان از بین رفتن آن نیز در فشار های بالا وجود دارد. بیشتر مواد الاستومری در دمای پائین تر از 150 F بهترین عملكرد را دارا می باشند. از موارد دیگر مزایای این ولوها ایزوله كردن قسمتهای مختلف ولو در مقابل سیال عبوری می باشد.بگونه ای كه دیافراگم خود باعث ایزوله كردن قسمتهای مختلف ولو در مقابل سیال عبوری می گردد.با توجه به این خاصیت این ولوها برای سیالات خورنده و همچنین سیالاتی كه دارای مواد جامد معلق می باشند مناسب خواهند بود..باتوجه به اینكه مجموعه درپوش ولو در معرض تماس با سیال عبوری قرار نمی گیرد لذا در تهیه متریال آن می توان از مواد ارزانتری استفاده نمود.با توجه به پیشرفتی كه در طراحی دیافراگم ومواد آن صورت پذیرفته ، امروزه دیافراگم های جدید قادر به عملكرد با انواع سیالات عبوری می باشند persiandown.com
-
اورانیوم تهی شده فرآیند غنی‌سازی اورانیوم چندین تن اورانیوم تهی شده نیز به وجود می‌آورد که شامل اورانیومی می‌شود که بیشتر ایزوتپ‌های ۲۳۵ آن گرفته شده‌است. اورانیوم-۲۳۸ نوعی فلز سخت است که استفاده‌های تجاری به خصوصی دارد برای مثال در صنایع هواپیما سازی, ساخت حفاظ‌های ضد تششع و ساخت تجهیزات نظامی. استفاده از این فلز به دلیل چگالی بالای آن است. با تمام کاربردهای این فلز نگرانی‌هایی درباره آثار زیانبار تششعات بر روی افرادی که زیاد در معرض آنها قرار دارند مانند سرنشینان تانک یا افراد غیر نظامی که در نزدیکی مناطق انباشت این فلز زندگی می‌کنند وجود دارد. زباله‌های هسته‌ای یافتن راهی ارزان و ایمن برای انبار کردن زباله‌های هسته‌ای چالشی پر اهمیت در زمینه چرخه سوخت هسته‌ای است. در میان مواد باقی مانده در یک چرخه هسته‌ای اورانیوم مصرف شده از همه مهم‌تر است. یک راکتور هسته‌ای بزرگ هر سال در حدود سه متر مکعب (۲۵ تا ۳۰ تن) اورانیوم مصرف شده تولید می‌کند. این مواد مصرف شده از مقداری اورانیوم و همچنین مقداری پلوتونیم و کوریوم تشکیل شده‌است و به طور کلی حدود سه درصد از آن از مواد باقی مانده از شکافت تشکیل شده. اکتینیدها (اورانیوم, پلونیوم و کریوم) موجود در این ترکیب موجب به وجود آمدن تششعات بلند مدت و کوتاه مدت رادیواکتیویته می‌شوند. سوخت مصرف شده دارای خاصیت رادیواکتیو بالایی است و برای حمل آنها باید تمام جوانب احتیاط را رعایت کرد. البته خاصیت رادیواکتیو این مواد در طول زمان کاهش می‌یابد. پس از ۴۰ سال تششعات رادیواکتیو این مواد تا ۹۹٪ کاهش می‌یابند ولی با این حال هنوز هم خطرناک هستند. میل‌های سوخت مصرف شده به طور حفاظت شده در حوضچه‌های مخصوص (spent fuel pools) نگه داری می‌شوند. آب داخل حوضچه گذشته از خنک کردن اورانیوم از خروج تششعات رادیواکتیو جلوگیری می‌کند. پس از گذشت چند ده سال سوخت‌ها را که حالا از خاصیت تششع پراکنی آنها در حد قابل توجهی کم شده از حوضچه‌ها خارج کرده و به انبارهای خشک انتقال میدهند. در این انبارها سوخت‌ها را در داخل محفظه‌های فلزی یا بتنی نگه می‌دارند, در این مرحله نیز تششعات ایجاد شده توسط سوخت‌ها هنوز خطرناک است. مدت نگهداری سوخت‌ها در این مرحله بسته به نوع سوخت می‌تواند از چند سال تا دهها سال متغیر باشد, ولی به هر ترتیب سوخت‌ها باید آنقدر در این مرحله بمانند تا میزان تششعات آنها به حد استاندارد برسد. تا سال ۲۰۰۳ ایالات متحده بیش از ۴۹۰۰۰ تن از انواع سوخت‌های مصرف شده در راکتورهای خود را انبار کرده بود. یکی از پیشنهاداتی که درباره انبار کردن سوخت در ایالات متحده مطرح شده انبار کردن سوخت‌های مصرف شده در انبارهای زیرزمینی در کوه‌های یوکای است. به عقیده «آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده» پس از گذشت ۱۰۰۰۰ سال, سوخت‌های مصرف شده هسته‌ای دیگر هیچ تهدید زیست‌محیطی برای انسان‌ها و دیگر موجودات زنده نخواهند داشت. البته راه‌هایی برای کاهش میزان زباله‌های هسته‌ای نیز وجود دارد, یکی از بهترین روش‌ها باز فرآوری سوخت هسته‌ای است. در واقع زباله‌های هسته‌ای حتی اگر اکتینیدهای آنها را جداکنیم, حداقل برای مدت ۳۰۰ سال فعالیت رادیواکتیوی دارند البته مدت تششعات در صورتی که اکتینیدها وجود داشته باشند به هزاران سال می‌رسد. عده‌ای عقیده دارند بهترین راه‌حل ممکن در حال حاضر انباشتن زباله‌های هسته‌ای در انبارهاست چراکه احتمالاً در آینده با پیشرفت تکنولوژی راهی برای استفاده از این مواد پیدا خواهد شد به این ترتیب این مواد می‌توانند خیلی با ارزش‌تر از آن باشند که دفن شوند. همچنین صنایع هسته‌ای حجمی از مواد کم تششع را نیز تولید می‌کنند. این مواد معمولاً در اثر سرایت مواد تششع‌زا به وجود می‌آیند که می‌توانند شامل لباس‌ها یا پوششها, ابزارآلات, تجهیزات پالاینده آب و دیگر موادی که به گونه‌ای با راکتور و مواد تششع‌زا ارتباط دارند, باشند. در ایالات متحده «کمیسیون تنظیم فعالیت‌های هسته‌ای» مکرراً اعلام کرده که این مواد می‌توانند جزیی از زباله‌های عادی باشند و در زباله‌دان‌ها با زباله‌های عادی دفع شوند و یا حتی بازیافت شوند. سطح تششع در بیشتر مواد کم تششع بسیار پایین است و تنها به دلیل استفاده شدن در فعالیت‌های هسته‌ای جزو زباله‌های هسته‌ای محسوب می‌شوند و نه برای سطح تششعشان. برای مثال براساس استاندارد NRC از نظر سطح تششع یک لیوان قهوه نیز به اندازه زباله‌های کم تششع تششع‌زاست. در کشورهایی که دارای نیروگاه هسته‌ای هستند زباله‌های تششع‌زا کمتر از ۱٪ از کل زباله‌های سمی تولیدی را تشکیل میدهند. همچنین بسیاری از زباله‌های سمی با گذشت زمان خاصیت خود را از دست نمی‌دهند و به هیچ وجه تجزیه پذیر نیستند. به طور کلی مواد تولیدی در اثر سوختن سوخت‌های فسیلی می‌توانند از زباله‌های تولید شده در یک نیروگاه هسته‌ای خطرناک‌تر باشند. برای مثال یک نیروگاه زغال سنگی می‌تواند آثار عمیقی برروی طبیعت بگذارد و حجم زیادی از مواد سمی و پرتوزا را تولید می‌کنند. برخلاف عقیده عموم حجم مواد پرتوزای منتشر شده توسط یک نیروگاه زغال سنگی از یک نیروگاه هسته‌ای بیشتر است. زباله‌های تولید شده بر اثر همجوشی هسته‌ای با انبار شدن پس از صد سال دوباره قابل استفاده هستند, در مقابل زباله‌های تولیدی از شکافت هسته‌ای تا ۱۰۰۰۰ می‌توانند آثار رادیواکتیوی داشته باشند.
-
منابع سوخت میزان اورانیوم موجود در پوسته زمین نسبتاً زیاد است به طوری که با منابع فلزاتی همچون قلع و ژرمانیوم برابری می‌کند و تقریباً ۳۵ برابر میزان نقره موجود در پوسته زمین است. اورانیوم ماده تشکیل دهنده بسیاری از اجسام اطراف ما مانند سنگ‌ها و خاک است. طبق آمارگیری جهانی معادن شناخته شده جهان در حال حاضر برای تامین بیش از ۷۰ سال انرژی الکتریکی جهان کافی هستند. بهای متوسط اورانیوم در حال حاضر ۱۳۰ دلار به ازای هر کیلوگرم است. به این ترتیب ثبات تامین سوخت هسته‌ای از بسیاری از دیگر مواد معدنی بیشتر است. به تناسب دیگر مواد معدنی با افزایش دو برابری هزینه تامین سوخت, میتوان به ده برابر منابع کنونی اورانیوم دست یافت. باید توجه داشت که قیمت تامین سوخت در یک نیروگاه هسته‌ای نسبت به دیگر تجهیزات موجود نسبتاً اندک است و بنابراین چند برابر شدن قیمت اورانیوم تأثیر چندانی بر روی قیمت انرژی الکتریکی تولیدی نخواهد داشت. برای مثال افزایش دو برابری در قیمت سوخت مصرفی یک نیروگاه هسته‌ای آب سبک هزینه راکتورها را در حدود ۲۶٪ و هزینه برق تولیدی را در حدود ۷٪ افزایش میدهد در حالی که افزایش دوبرابری قیمت سوخت در یک نیروگاه گازی قیمت برق تولیدی را تا ۷۰٪ افزایش میدهد. نیروگاههای آب سبک موجود در استفاده از سوخت هسته‌ای بهره‌وری پایینی دارند چراکه تنها قابلیت ایجاد شکافت هسته‌ای در ایزوتوپهای اورانیوم-۲۳۵ (حدود ۰٫۷٪ از اورانیوم معدنی) را دارند. در مقابل راکتورهای متداول آب سبک برخی راکتورهای هسته‌ای می‌توانند از اورانیوم-۲۳۸ استفاده نیز استفاده کنند که حدود ۹۹٫۳٪ از اورانیوم معدنی معدنی را تشکیل میدهد. قبل از استفاده از اورانیوم-۲۳۸ در طی فرآیندی از آن برای تولید پلوتونیم-۲۳۸ استفاده می‌کنند و سپس از پلوتونیم در راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار میگیرد. طبق برآیند گرفته شده با مصرف کنونی نیروگاههای جهان اورانیوم-۲۳۸ می‌تواند برای ۵ میلیون سال انرژی مورد نیاز این نیروگاه‌ها را تامین کند. این تکنولوژی در بسیاری از راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار گرفته, اما هزینه بالای فرابری سوخت این نیروگاه‌ها (۲۰۰ دلار به ازای هر کیلو) استفاده از آنها را با مشکل مواجه کرده. تا سال ۲۰۰۵ تنها در راکتور نیروگاه BN-۶۰۰ در «بلویارسک» روسیه از این تکنولوژی برای تولید برق استفاده شده بود, که البته روسیه برنامه‌ریزی‌های مربوط به ساخت نیروگاه دیگری از این نوع با نام BN-۸۰۰ را انجام داده‌است. ژاپن نیز قصد دارد تا پروژه راکتور Monju را مجدداً شروع کند (این پروژه از سال ۱۹۹۵ تعطیل شده‌است) و همچنین چین و هند نیز قصد دارند تا از این تکنولوژی برای سوخت‌رسانی به راکتورها استفاده کنند. راه حل دیگری که در این زمینه وجود دارد استفاده از اورانیوم-۲۳۳ است که از توریم به دست میآید. توریم حدوداً ۳٫۵ برابر بیشتر از اورانیوم در پوسته زمین وجود دارد و پراکندگی جغرافیایی متفاوتی نسبت به اورانیوم دارد. استفاده از این ماده می‌تواند میزان منابع سوخت‌های شکافت یافتنی را تا ۴۵۰٪ افزایش دهد. برعکس اورانیوم-۲۳۸ که برای مصرف آن را باید به صورت پلوتنیوم-۲۳۸ درآورد, اورانیوم-۲۳۳ نیازی به تبدیل ندارد. در حال حاضر کشور هند علاقه زیادی برای استفاده از این روش دارد چراکه این کشور دارای معادن بسیار زیاد توریم است درحالی که معادن اورانیوم این کشور اندک هستند میزان اورانیوم موجود در پوسته زمین نسبتاً زیاد است به طوری که با منابع فلزاتی همچون قلع و ژرمانیوم برابری می‌کند و تقریباً ۳۵ برابر میزان نقره موجود در پوسته زمین است. اورانیوم ماده تشکیل دهنده بسیاری از اجسام اطراف ما مانند سنگ‌ها و خاک است. طبق آمارگیری جهانی معادن شناخته شده جهان در حال حاضر برای تامین بیش از ۷۰ سال انرژی الکتریکی جهان کافی هستند. بهای متوسط اورانیوم در حال حاضر ۱۳۰ دلار به ازای هر کیلوگرم است. به این ترتیب ثبات تامین سوخت هسته‌ای از بسیاری از دیگر مواد معدنی بیشتر است. به تناسب دیگر مواد معدنی با افزایش دو برابری هزینه تامین سوخت, میتوان به ده برابر منابع کنونی اورانیوم دست یافت. باید توجه داشت که قیمت تامین سوخت در یک نیروگاه هسته‌ای نسبت به دیگر تجهیزات موجود نسبتاً اندک است و بنابراین چند برابر شدن قیمت اورانیوم تأثیر چندانی بر روی قیمت انرژی الکتریکی تولیدی نخواهد داشت. برای مثال افزایش دو برابری در قیمت سوخت مصرفی یک نیروگاه هسته‌ای آب سبک هزینه راکتورها را در حدود ۲۶٪ و هزینه برق تولیدی را در حدود ۷٪ افزایش میدهد در حالی که افزایش دوبرابری قیمت سوخت در یک نیروگاه گازی قیمت برق تولیدی را تا ۷۰٪ افزایش میدهد. نیروگاههای آب سبک موجود در استفاده از سوخت هسته‌ای بهره‌وری پایینی دارند چراکه تنها قابلیت ایجاد شکافت هسته‌ای در ایزوتوپهای اورانیوم-۲۳۵ (حدود ۰٫۷٪ از اورانیوم معدنی) را دارند. در مقابل راکتورهای متداول آب سبک برخی راکتورهای هسته‌ای می‌توانند از اورانیوم-۲۳۸ استفاده نیز استفاده کنند که حدود ۹۹٫۳٪ از اورانیوم معدنی معدنی را تشکیل میدهد. قبل از استفاده از اورانیوم-۲۳۸ در طی فرآیندی از آن برای تولید پلوتونیم-۲۳۸ استفاده می‌کنند و سپس از پلوتونیم در راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار میگیرد. طبق برآیند گرفته شده با مصرف کنونی نیروگاههای جهان اورانیوم-۲۳۸ می‌تواند برای ۵ میلیون سال انرژی مورد نیاز این نیروگاه‌ها را تامین کند. این تکنولوژی در بسیاری از راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار گرفته, اما هزینه بالای فرابری سوخت این نیروگاه‌ها (۲۰۰ دلار به ازای هر کیلو) استفاده از آنها را با مشکل مواجه کرده. تا سال ۲۰۰۵ تنها در راکتور نیروگاه BN-۶۰۰ در «بلویارسک» روسیه از این تکنولوژی برای تولید برق استفاده شده بود, که البته روسیه برنامه‌ریزی‌های مربوط به ساخت نیروگاه دیگری از این نوع با نام BN-۸۰۰ را انجام داده‌است. ژاپن نیز قصد دارد تا پروژه راکتور Monju را مجدداً شروع کند (این پروژه از سال ۱۹۹۵ تعطیل شده‌است) و همچنین چین و هند نیز قصد دارند تا از این تکنولوژی برای سوخت‌رسانی به راکتورها استفاده کنند. راه حل دیگری که در این زمینه وجود دارد استفاده از اورانیوم-۲۳۳ است که از توریم به دست میآید. توریم حدوداً ۳٫۵ برابر بیشتر از اورانیوم در پوسته زمین وجود دارد و پراکندگی جغرافیایی متفاوتی نسبت به اورانیوم دارد. استفاده از این ماده می‌تواند میزان منابع سوخت‌های شکافت یافتنی را تا ۴۵۰٪ افزایش دهد. برعکس اورانیوم-۲۳۸ که برای مصرف آن را باید به صورت پلوتنیوم-۲۳۸ درآورد, اورانیوم-۲۳۳ نیازی به تبدیل ندارد. در حال حاضر کشور هند علاقه زیادی برای استفاده از این روش دارد چراکه این کشور دارای معادن بسیار زیاد توریم است درحالی که معادن اورانیوم این کشور اندک هستند نمودار چرخه سوخت هسته‌ای (1)این چرخه با استخراج سوخت از معادن آغاز می‌شود(2)سوخت به نیروگاههای هسته‌ای فرستاده می‌شود, پس از پایان عمر سوخت, سوخت به تأسیسات بازفراوری فرستاده می‌شود(3)یا انکه برای انبار شدن به انبار ضایعات اتمی فرستاده می‌شود(4)در فرایند باز فراوری تا 95٪ از سوخت مصرف شده دوباره به چرخه باز می‌گردد.
-
و اکنون در مورد نیروگاه هسته ای تمامی نیروگاههای گرمایی متداول از نوعی سوخت برای تولید گرما استفاده می‌کنند برای مثال گاز طبیعی, زغال سنگ یا نفت. در یک نیروگاه هسته‌ای این گرما از شکافت هسته‌ای که در داخل راکتور صورت میگیرد تامین می‌شود. هنگامی که یک هسته نسبتاً بزرگ قابل شکافت مورد برخورد نوترون قرار میگیرد به دو یا چند قسمت کوچک‌تر تقسیم می‌شود و در این فرآیند که به آن شکافت هسته‌ای می‌گویند تعدادی نوترون و مقدار نسبتاً زیادی انرژی آزاد می‌شود. نوترون‌های آزاد شده از یک شکافت هسته‌ای در مرحله بعد خود با برخورد به دیگر هسته‌ها موجب شکافت‌های دیگری می‌شوند و به این ترتیب یک فرآیند زنجیره‌ای به وجود میآید. زمانی که این فرآیند زنجیره‌ای کنترل شود میتوان از انرژی آزاد شده در هر شکافت (که بیشتر آن به صورت گرماست) برای تبخیر آب و چرخاندن توربین‌های بخار و در نهایت تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد. در صورتی که در یک راکتور از سوختی یکنواخت اورانیوم-۲۳۵ یا پلوتونیوم-۲۳۹ استفاده شود بر اثر افزایش غیرقابل کنترل تعداد شکافت‌های هسته‌ای بر اثر فرآیند زنجیره‌ای, انفجار هسته‌ای ایجاد می‌شود. اما فرآیند زنجیره‌ای موجب ایجاد انفجار هسته‌ای در یک راکتور نخواهد شد چراکه تعداد شکافت‌های راکتور به اندازه‌ای زیاد نخواهد بود که موجب انفجار شوند و این به دلیل درجه غنی سازی پایین سوخت راکتورهای هسته‌ای است. اورانیوم طبیعی دارای درصد اندکی (کمتر از ۱٪) از اورانیوم-۲۳۵ است و بقیه آن اورانیوم-۲۳۸ است. اکثر راکتورها نیروگاههای هسته‌ای از اورانیوم با درصد غنی‌سازی بین ۳٪ تا ۴٪ استفاده می‌کنند اما برخی از آنها طوری طراحی شده‌اند که با اورانیوم طبیعی کار کنند و برخی از آنها نیز به سوخت‌های با درصد غنی‌سازی بالاتر نیاز دارند. راکتورهای موجود در زیردریایی‌های هسته‌ای و کشتی‌های بزرگ مانند ناوهای هواپمابر معمولاً از اورانیوم با درصد غنی‌سازی بالا استفاده می‌کنند. با اینکه قیمت اورانیوم با غنی‌سازی بالاتر بیشتر است اما استفاده از این نوع سوخت‌ها دفعات سوختگیری را کاهش میدهد و این قابلیت برای کشتی‌های نظامی بسیار پر اهمیت است. راکتورهای CANDU قابلیت دارند تا از اورانیوم غنی‌نشده استفاده کنند و دلیل این قابلیت استفاده آب سنگین به جای آب سبک برای تعدیل سازی و خنک کنندگی است چراکه آب سنگین مانند آب سبک نترون‌ها را جذب نمی‌کند. کنترل فرآیند شکافت زنجیره‌ای با استفاده از موادی که می‌توانند نوترون‌ها را جذب کنند (در اکثر موارد کادمیوم) ممکن می‌شود. سرعت نوترون‌ها در راکتور باید کاهش یابد چراکه احتمال اینکه یک نوترون با سرعت کمتر در لحظه تصادم با هسته اورانیوم-۲۳۵ موجب شکافت هسته‌ای گردد بیشتر است. در راکتورهای آب سبک از آب معمولی برای کم کردن سرعت نوترون‌ها و همچنین خنک کردن راکتور استفاده می‌شود. اما زمانی که دمای آب افزایش می‌یابد چگالی آب کاهش می‌یابد و تعداد سرعت کمتری نوترون به اندازه کافی کم می‌شود و به این ترتیب تعداد شکافت‌های کاهش می‌یابند بنابراین یک بازخور (فیدبک) منفی همیشه ثبات سیستم را تثبیت می‌کند. در این حالت برای آنکه بتوان دوباره تعداد شکافت‌های صورت گرفته را افزایش داد باید دمای آب را کاهش داد --------------------------------------------------- چرخه سوخت هسته‌ای شکافت هسته‌ای صورت گرفته در یک راکتور فقط بخشی از یک چرخه هسته‌ای است. این چرخه از معادن شروع می‌شود. اورانیوم استخراج شده از معدن معمولاً فرمی پایدار و فشرده مانند کیک زرد دارد. این اورانیوم معدنی به تأسیسات فرآوری فرستاده می‌شود و در آنجا کیک زرد به هگزافلوراید اورانیوم (که پس از غنی سازی به عنوان سوخت راکتورها مورد استفاده قرار میگیرد) تبدیل می‌گردد. در این مرحله درجه غنی‌سازی اورانیوم یعنی درصد اورانیوم-۲۳۵ در حدود ۰٫۷٪ است. در صورت نیاز بسته به نوع سوخت نیروگاه (درصد غنی سازی لازم برای سوخت نیروگاه) اورانیوم غنی سازی شده و سپس از آن برای تولید میل‌های سوختی مورد استفاده در نیروگاه (شکل میله‌ها در نیروگاههای مختلف متفاوت است) استفاده می‌کنند. عمر هر میل تقریباً سه سال است به طوری که حدود ۳٪ از اورانیوم موجود در آن مورد مصرف قرار گیرد. پس از گذشت امر اورانیوم, آن را به حوضچه سوخت مصرف شده می‌برند. اورانیوم باید حداقل ۵ سال در این حوضچه‌ها باقی بماند تا ایزوتوپهای به وجود آمده در اثر شکافت هسته‌ای از آن جدا شوند. پس از گذشت این زمان اورانیوم را در بشکه‌های خشک انبار می‌کنند و یا اینکه دوباره آن را به چرخه سوخت باز می‌گردانند. چرخه سوخت هسته‌ای شکافت هسته‌ای صورت گرفته در یک راکتور فقط بخشی از یک چرخه هسته‌ای است. این چرخه از معادن شروع می‌شود. اورانیوم استخراج شده از معدن معمولاً فرمی پایدار و فشرده مانند کیک زرد دارد. این اورانیوم معدنی به تأسیسات فرآوری فرستاده می‌شود و در آنجا کیک زرد به هگزافلوراید اورانیوم (که پس از غنی سازی به عنوان سوخت راکتورها مورد استفاده قرار میگیرد) تبدیل می‌گردد. در این مرحله درجه غنی‌سازی اورانیوم یعنی درصد اورانیوم-۲۳۵ در حدود ۰٫۷٪ است. در صورت نیاز بسته به نوع سوخت نیروگاه (درصد غنی سازی لازم برای سوخت نیروگاه) اورانیوم غنی سازی شده و سپس از آن برای تولید میل‌های سوختی مورد استفاده در نیروگاه (شکل میله‌ها در نیروگاههای مختلف متفاوت است) استفاده می‌کنند. عمر هر میل تقریباً سه سال است به طوری که حدود ۳٪ از اورانیوم موجود در آن مورد مصرف قرار گیرد. پس از گذشت امر اورانیوم, آن را به حوضچه سوخت مصرف شده می‌برند. اورانیوم باید حداقل ۵ سال در این حوضچه‌ها باقی بماند تا ایزوتوپهای به وجود آمده در اثر شکافت هسته‌ای از آن جدا شوند. پس از گذشت این زمان اورانیوم را در بشکه‌های خشک انبار می‌کنند و یا اینکه دوباره آن را به چرخه سوخت باز می‌گردانند.
-
کاربرد تابشهای پرتوزا بسیاری از محصولات تولیدی واکنش شکافت هسته‌ای شدیدا ناپایدارند و در نتیجه، قلب راکتور محتوی مقادیر زیادی نوترون پر انرژی، پرتوهای گاما، ذرات بتا وهمچنین ذرات دیگر است. هر جسمی که در راکتور گذاشته شود، تحت بمباران این همه تابشهای متنوع قرار میگیرد. یکی از موارد استعمال تابش راکتور تولید پلوتaaونیوم ۲۳۹ است .این ایزوتوپ که نیمه عمری در حدود ۲۴۰۰۰ سال دارد به مقدار کمی در زمین یافت می‌شود. پلوتونیوم ۲۳۹ از لحاظ قابلیت شکافت خاصیتی مشابه اورانیوم دارد. برای تولید پلوتونیوم ۲۳۹، ابتدا اورانیوم ۲۳۸ را در قلب راکتور قرار میدهند که در نتیجه واکنش‌هایی که صورت میگیرد اورانیوم ۲۳۹ بوجود میآید. اورانیوم ۲۳۹ ایزوتوپی ناپایدار است که با نیمه عمری در حدود ۲۴ دقیقه، از طریق گسیل ذره بتا، به نپتونیوم ۲۳۹ تبدیل می‌شود. نپتونیوم ۲۳۹ نیز با نیمه عمر ۲/۴ روز و گسیل ذره بتا واپاشیده و به محصول نهایی یعنی پلوتونیوم ۲۳۹ تبدیل می‌شود. در این حالت پلوتونیوم ۲۳۹ همچنان با مقادیری اورانیوم ۲۳۸ آمیخته است اما این آمیزه چون از دو عنصر مختلف تشکیل شده است، بروش شیمیایی قابل جدا سازی است. امروزه با استفاده از تابش راکتور صدها ایزوتوپ مفید میتوان تولید کرد که بسیاری از این ایزوتوپهای مصنوعی را در پزشکی بکار میبریم. آثار زیانبار انفجارهای اتمی و تشعشعات ناشی از آن باعث آلودگی آبهای زیرزمینی، زمین‌های کشاورزی و حتی محصولات کشاورزی می‌شود ولی با همه این مضرات اورانیوم عنصری است ارزشمند، زیرا در کنار همه سواستفاده‌ها میتوان از آن به نحوی احسن و مطابق با معیارهای بشر دوستانه استفاده نمود. فراموش نکنید از اورانیوم و پلوتونیوم میتوان استفاده‌های صلح آمیز نیز داشت چرا که از انرژی یک کیلوگرم اورانیوم ۲۳۵ میتوان چهل هزار کیلو وات ساعت الکتریسیته تولید کرد که معادل مصرف ده تن ذغال سنگ یا ۵۰۰۰۰ گالن نفت است. برگرفته از [Hidden Content]
-
تکنولوژی راکتور هسته‌ای ا بتدا سخنی چند در مورد راکتور هسته ای """"" واکنشگاه هسته‌ای یا رآکتور اتمی دستگاهی برای انجام واکنشهای هسته‌ای بصورت تنظیم شده و تحت کنترل است. این دستگاه در اندازه‌های آزمایشگاهی، برای تولید ایزوتوپهای ویژه مواد پرتوزا (رادیواکتیو) و همینطور پرتو-داروها برای مصارف پزشکی و آزمایشگاهی، و در اندازه‌های صنعتی برای تولید برق ساخته می‌شوند. واکنشهای هسته‌ای به دو صورت شکافت و همجوشی، بسته به نوع مواد پرتوزا استفاده شده انجام میگیرند. واکنشگاه‌ها بسته به اینکه چه نوع کاربردی داشته باشند از یکی از این دو نوع واکنش بهره میگیرند. در واکنشگاه دو میله ماده پرتوزا یکی به‌عنوان سوخت و دیگری به‌عنوان آغازگر بکار می‌رود. میزان این دو ماده بسته به نوع واکنش، اندازه واکنشگاه و نوع فراورده نهایی بدقت محاسبه و کنترل می‌شود. در واکنشگاه هسته‌ای همیشه دو عنصر پرتوزا به یک یا چند عنصر پرتوزا دیگر تبدیل می‌شوند که این عناصر بدست آمده یا مورد مصرف صنعتی یا پزشکی دارند و یا بصورت پسماند هسته‌ای نابود می‌شوند. حاصل این فرایند مقادیر زیادی انرژی است که بصورت امواج اتمی والکترومغناطیس آزاد می‌گردد. این امواج شامل ذرات نوترینو، آلفا، بتا، پرتو گاما، امواج نوری و فروسرخ است که باید بطور کامل کنترل شوند. امواج آلفا، بتا و گامای تولیدی توسط واکنش هسته‌ای به‌عنوان محرک برای ایجاد واکنشهای هسته‌ای دیگر در رآکتورهای مجاور برای تولید ایزوتوپهای ویژه بکار میروند. انرژی گرمایشی حاصل از این واکنش و تبدیل این عناصر پرتوزا در واکنشگاه‌های صنعتی برای تولید بخار آب و تولید برق بکار می‌رود. برای نمونه انرژی حاصل از واکنش یک گرم اورانیوم معادل انرژی گرمایشی یک میلیون لیتر نفت خام است. قابل تصور است که این میزان انرژی با توجه به سطح پایداری ماده پرتوزا در واکنشهای هسته‌ای تا چه میزان مقرون به صرفه خواهد بود. با این حال مشکلات استخراج، آماده سازی، نگهداری و ترابری مواد پرتوزای بکار رفته در واکنشگاه‌های تولید برق و دشواری‌های زیستبومی که این واکنشگاه‌ها ایجاد می‌کنند باعث عدم افزایش گرایش بشر به تولید برق از طریق این انرژی شده است. باید توجه داشت که میزان تابش در اطراف واکنشگاه‌های هسته‌ای به اندازه‌ای بالاست که امکان زیست برای موجودات زنده در پیرامون واکنشگاه‌ها وجود ندارد. به همین دلیل برای هریک از رآکتورهای هسته‌ای پوششهای بسیار ضخیمی از بتن همراه با فلزات سنگین برای جلوگیری از نشت امواج الکترومغناطیس به بیرون ساخته می‌شود. بدون این پوششها تا کیلومترها پیرامون واکنشگاه، سکونت‌پذیر برای موجودات زنده نخواهد بود. مشکلاتی که نشت مواد پرتوزا از واکنشگاه نیروگاه اتمی چرنوبیل در دهه ۸۰ میلادی بوجود آورد خود گواهی بر این مدعاست.
-
نیروگاه هسته‌ای نیروگاه هسته‌ای قسمتی از تأسیسات هسته‌ای است که بر مبنای تکنولوژی هسته‌ای با کنترل فرآیند شکافت هسته‌ای و گرمای تولیدی از آن اقدام به تولید انرژی الکتریکی می‌کند. کنترل انرژی هسته‌ای با حفظ تعادل در فرآیند شکافت هسته‌ای همراه است که با استفاده از گرمای تولیدی و جوش آوردن آب (مانند بیشتر نیروگاههای گرمایی) اقدام به چرخاندن توربین‌های بخار می‌کند. منشا انرژی هسته‌ای در ابتدا به وسیله یک دانشمند با نام انریکو فرمی (Enrico Fermi) در سال ۱۹۳۴ در یک آزمایشگاه شناخته شد. این اتفاق زمانی رخ داد که تیم او مشغول بمباران کردن هسته اورانیوم با نوترون بودند. در ۱۹۳۸ زمانیکه دو شیمیدان آلمانی و دو فیزیکدان اتریشی در حال آزمایش بر روی اورانیوم بمباران شده بودند متوجه شدند که نوترون شلیک شده می‌تواند یک نتیجه باورنکردنی داشته باشد و هسته اورانیوم را به دو یا چند قسمت تقسیم کند. بعدها دانشمندان زیادی (که لیو زیلارد «Leo Szilard» اولین آنها بود) متوجه شدند که از آنجایی که در یک شکافت هسته‌ای تعدادی نوترون در فضا پخش می‌شوند می‌تواند یک واکنش زنجیره‌ای را از این قابلیت به وجود آورد. این کشف دانشمندان را در برخی کشورها (از جمله ایالات متحده, انگلستان, فرانسه, آلمان و اتحاد جماهیر شوروی) بر آن داشت تا از دولت‌های خود برای ادامه تحقیقات در این زمینه درخواست پشتیبانی مالی کنند. در ایالات متحده فرمی و زیلارد که هر دو به این کشور مهاجرت کرده بودند, تلاش‌هایی را برای ساخت اولین راکتور هسته‌ای ساخته دست بشر آغاز کردند (که با نام Chicago Pile-۱ شناخته شده‌است) که با فوریت تمام در ۲ دسامبر ۱۹۴۲ به بهره‌برداری رسید. این کار بعدها به بخشی از پروژه منهتن (Manhattan Project - اولین پروژه سری برای دستیابی به بمب هسته‌ای) تبدیل شد. در این پروژه راکتورهای بزرگی را برای دستیابی به پلوتونیم و استفاده از آن در سلاح هسته‌ای در هانفورد واشنگتون راه‌اندازی کردند. پس از جنگ جهانی دوم ترس از اینکه تحقیقات هسته‌ای می‌تواند باعث اتشار دانش هسته‌ای و در نتیجه سلاح هسته‌ای شود باعث شد تا دولت ایلات متحده کنترل‌های سخت‌گیرانه‌ای در مورد تحقیقات هسته‌ای اعمال کند و بطور کلی بیشتر تحقیقات هسته‌ای بر روی اهداف نظامی متمرکز شوند. در ۲۰ دسامبر ۱۹۵۱ برای اولین بار در یک پایگاه آزمایشگاهی با نام EBR-I از راکتور هسته‌ای برای تولید انرژی الکتریکی (در حدود ۱۰۰ کیلووات) استفاده شد. سال‌های آغازین در ۱۹۵۴ لویس اسراوس (Lewis Strauss) و پس از آن چیرمن رییس کمسیون انرژی اتمی ایالات متحده درباره تولید انرژی الکتریکی به وسیله انرژی هسته‌ای گفتگوهایی را انجام دادند و در رابطه با تولید انرژی الکتریکی ارزان‌تر مطالبی را شرح دادند. اما مسئولین آن زمان ایالات متحده بدلیل بد گمانی درباره انرژی هسته‌ای بیشتر تمایل داشتند تا از همجوشی هسته‌ای برای این کار استفاده کنند و بنابراین فرصت را از دست دادند. سرانجام در ۲۷ ژوئن ۱۹۵۴ اولین نیروگاه هسته‌ای جهان در اتحاد جماهیر شوروی به بهره‌برداری رسید. این نیروگاه توانی در حدود ۵ مگاوات تولید می‌کرد. در ۱۹۵۶ اولین نیروگاه بزرگ هسته‌ای جهان در انگلستان به بهره‌برداری رسید که توانی در حدود ۵۰ مگاوات تولید می‌کرد. اولین سازمانی که شروع به توسعه دانش هسته‌ای کرد نیروی دریایی ایالات متحده بود که در نظر داشت از انرژی هسته‌ای به عنوان سوخت زیردریایی‌ها و ناوهای هواپیمابر استفاده کند. عملکرد مناسب این سازمان و پافشاری دریاسالار هیمن ریکاور باعث شد تا سر انجام اولین زیردریایی اتمی جهان با نام ناتیلوس (USS Nautilus) در دسامبر ۱۹۵۴ به آب انداخته شود. --------------------------- پیشرفت با راه‌اندازی اولین نیروگاههای هسته‌ای استفاده از این نیروگاه‌ها شتاب گرفت به طوری که استفاده از برق هسته‌ای از کمتر از ۱ گیگاوات در دهه ۱۹۶۰ به بیش از ۱۰۰ گیگاوات در دهه ۱۹۷۰ و نزدیک به ۳۰۰ گیگاوات در اواخر دهه ۱۹۸۰ رسید. البته در اواخر دهه ۱۹۸۰ از شتاب رشد استفاده از برق هسته‌ای به شدت کاسته شد و به این ترتیب به حدود ۳۶۶ گیگاوات در سال ۲۰۰۵ رسید که بیشترین گسترش پس از دهه ۱۹۸۰ مربوط به جمهوری خلق چین است. باید به این نکته نیز اشاره کرد که بیش از دو سوم از طرح‌های مربوط به احداث نیروگاه هسته‌ای که شروع اجرای آنها پس از ۱۹۷۰ بود, لغو شدند. در طول دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ کاهش قیمت سوخت‌های فسیلی و افزایش قیمت ساخت یک نیروگاه هسته‌ای از تمایل دولت‌ها برای ساخت نیروگاه هسته‌ای به شدت کاست. البته بحران سوخت ۱۹۷۳ باعث شد تا کشورهایی مانند فرانسه و ژاپن که از منابع نفت زیادی برخوردار نیستند به فکر ساخت نیروگاههای هسته‌ای بیشتری بیفتند به طوری که این دو کشور به ترتیب ۸۰٪ و ۳۰٪ از انرژی الکتریکی حال حاضر خود را از این منابع تامین می‌کنند. در سی سال انتهایی قرن بیستم ترس از حوادث هسته‌ای مانند فاجعه چرنوبیل در ۱۹۸۶, مشکلات مربوط به دفع زباله‌های هسته‌ای, بیماری‌های ناشی از تششع هسته‌ای و... باعث به وجود آمدن جنبش‌هایی برای مقابله با توسعه نیروگاههای هسته‌ای شد و این خود از دلایل کاهش توسعه نیروگاههای هسته‌ای در بسیاری از کشورها بود. آیندهتا سال ۲۰۰۷ آخرین راکتور هسته‌ای مورد بهره‌برداری قرار گرفته در ایالات متحده Watts Bar ۱ بود که در ۱۹۹۵ به شبکه متصل شد و این مدرک محکمی بر موفقیت تلاش‌های زد گسترش نیروگاههای هسته‌ای است. با این حال تلاش‌ها در برابر گسترش نیروگاههای هسته‌ای تنها در برخی کشورهای اروپایی, فیلیپین, نیوزیلند و ایالات متحده موفق بوده‌است و در عین حال در این کشورها نیز این جنبش‌ها نتوانستند تحقیقات هسته‌ای را متوقف کنند و در این کشورها نیز تحقیقات مربوط به انرژی هسته‌ای ادامه دارد. برخی کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که نیاز روز افزون به منابع انرژی, افزایش قیمت سوخت و بحران افزایش دمای زمین در اثر استفاده از سوخت‌های فسیلی باعث شود که بقیه کشورها نیز به سوی استفاده از نیروگاههای هسته‌ای روی آورند و همچنین باید یادآوری کرد که با پیشرفت تکنولوژی هسته‌ای, امروزه امکان بروز فجایج هسته‌ای بسیار کمتر شده. با تمام مخالفت‌ها, بسیاری از کشورها در گسترش نیروگاههای هسته‌ای ثابت قدم بوده‌اند از جمله این کشورها میتوان به ژاپن, چین و هند اشاره کرد. در بسیاری از کشورهای دیگر جهان نیز طرح‌های وسیعی برای گسترش استفاده از انرژی هسته‌ای در حال تدوین است.
-
معرفی دانشگاه های آلمان
hamid_sh پاسخی برای Mohammad Aref ارسال کرد در موضوع : معرفی دانشگاه های خارجی
میتونی توی webometrics.info اسمش رو سرچ کنی و رتبه کشوری و جهانیشو ببینی . کلی هم اطلاعات بهت میده . برو حالشو ببر. -
