عنوان :
مقاله انرژی هسته ای
تعداد صفحات :۴۹
نوع فایل : ورد و قابل ویرایش
چکیده
استفاده از سوخت های فسیلی ، نیروی آب و انرژی اتمی سه روش اصلی در تولید الکتریسیته در جهان محسوب می شود و در کنار آن استفاده از نیروی باد و انرژی خورشیدی به عنوان روشهای مکمل در برخی از کشورها سهم ناچیزی از تولید برق را به خود اختصاص می دهد .
براساس آخرین آمارها ۱۰۵ کشور از جمله جمهوری اسلامی ایران تمام یا بیش از ۸۰ درصد انرژی الکتریکی مورد نیاز خود را با استفاده از سوخت های فسیلی به دست می آورند . در مقابل تنها ۲۸ کشور تمام یا بیش از ۸۰ درصد انرژی الکتریسیته مورد نیاز را با استفاده از نیروی آب ایجاد می نماید .
محدودیت منابع آبی یا عدم امکان احداث سد موجب گردیده تا تعداد کشورهای کمتری از نیروی آب برای تولید برق بهره گیرند . در مقابل بیشترین سهم در تولید الکتریسیته به سوخت های فسیلی اختصاص داده شده است که دسترسی به آن ساده تر به نظر می رسد
به دنبال افزایش قیمت نفت از یک سو و کاهش تدریجی ذخایر نفتی از سوی دیگر و در کنار آن محدودیت منابع آبی برخی از کشورها که به دنبال پیدا کردن منبع جایگزین برای تولید الکتریسیته بودند استفاده از انرژی اتمی را به عنوان بهترین راه برای به دست آوردن نیروی برق ارزان و مطمئن شناسایی نمودند .
پژوهش حاضر شامل چهار فصل است که فصل اول در مورد شکافتن اتم، پیشرفتهای حاصله در دهه ی ۹۰ و…است. فصل دوم شامل گردش مواد سوختنی هسته ای یعنی چه؟، انواع اورانیوم،اورانیوم چگونه به دست می آید و غنی سازی اورانیوم و فصل سوم با عناصر سوختی مصرف شده چه می کنند؟ و تاسیسات « دوباره غنی سازی » چیست ؟ و فصل چهارم سرنوشت زباله های اتمی چیست ؟ و آیا می توان زباله های اتمی را با اطمینان و ایمنی کامل انبار کرد ؟ و سهم انرژی اتمی در تولید برق و انرژی هسته ای بیم ها و امید ها و… می پردازد.
با گسترش استفاده از فناوری هسته ای به ویژه در امور مختلف در جوامع امروزی نیازمندی کشورها به این پدیده نوظهور روندی شتابان یافته و در یک حرکت کلی بیشتر کشورها با توجه به مزیت های این منبع انرژی درصدد دستیابی به این آن می باشند تا در تنگناهای آینده بتوانند از این نیروی به صرفه بیشتر استفاده کنند .
واژه های کلیدی: انرژی هسته ای، غنی سازی اورانیوم، ساختار اتم
فهرست مطالب
مقدمه ۴
فصل اول
شکافتن اتم ۶
پیشرفتهای حاصله در دهه ی ۹۰ ۶
ژئوفیزیک پرتوهای کیهانی و عناصر سنگین ۱۰
شکافتن اتم ۱۲
پروژه های مانهاتان ۱۴
ساختار هسته ای اتم ۱۸
فصل دوم
گردش مواد سوختنی هسته ای یعنی چه ؟ ۲۱
سنگ اورانیوم خام ۲۲
انواع اورانیوم ۲۲
اورانیوم چگونه به دست می آید ؟ ۲۳
غنی سازی اورانیوم ۲۴
فصل سوم
با عناصر سوختی مصرف شده چه می کنند ؟ ۲۸
تاسیسات « دوباره غنی سازی » چیست ؟ ۲۹
فصل چهارم
سرنوشت زباله های اتمی چیست ؟ ۳۱
آیا می توان زباله های اتمی را با اطمینان و ایمنی کامل انبار کرد ؟ ۳۲
آیا انرژی اتمی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است ؟ ۳۳
سهم انرژی اتمی در تولید برق ۳۵
انرژی هسته ای بیم ها و امید ها ۳۹
منابع ۴۳
منابع :
کتاب :
۱ – دانش پژوهان نوجوان – بخش : ( کاربرد انرژی ) جلد ۹ – ناشر : شاپرک – مترجم : زهرا افلاکی سال انتشار ۱۳۷۸ .
۲ – دانش نامه ی علوم ، جلد ۳ ، ناشر : پیام آزادی – سال انتشار ۱۳۷۹ – مولف : قاسم قالی باف
۳ – دنیای اتم – نویسنده : نیل آردلی – مترجم محمد رضا بهاری – انتشارات کانون پرورشی فکری کودکان و نوجوانان – سال انتشار ۱۳۷۷
۴ – انرژی هسته ای – نویسنده : ایان گراهام – مترجم : مجید عمیق – انتشارات : دلهام – زمستان ۸۳
۵ – مجموعه ی علوم برای نوجوانان – نویسنده : تری جینگز – انتشارات فرهنگی قدس ( آستان قدس رضوی ) بخش ( الکتریسیته و مغناطیس )
۶ – مقدمه ای بر فیزیک پزشکی – انتشارات معاونت فرهنگی آستان قدس رضوی – سال انتشار ۱۳۷۱
۷ – طرح فیزیک رهاور – واحد ۶ – هسته ی اتم – تالیف هولتون – رادرفورد – دالتون – مترجمان : احمدخواجه نصیر طوسی – هوشنگ شریف زاده
مجلات :
۸ – مجله ی استعدادهای درخشان – سال دوازدهم شماره ی ۳ – آذر ۱۳۸۲ – انتشارات کیهان – سردبیر : جواد ازه ای
۹ – مجله ی استعدادهای درخشان – سال سوم شماره ی ۱۰ – ۲۴ دی ۱۳۷۰ – انتشارات کیهان – مدیر مسئول : امیر حسین فردی
۱۰ – مجله ی استعدادهای درخشان – سال سوم شماره ۲ – اردیبهشت ۱۳۷۰ – مدیر مسئول : سیف الله جاویدان
۱۱ – ماهنامه ی رشد – دوره ی بیست و چهارم – آذر ۱۳۸۴ – مدیر مسئول : علیرضا حاجیان زاده
مقدمه
تصور امکان ادامه زندگی امروزه بشر بدون وجود برق غیر قابل باور به نظر می رسد . در جهان کنونی قطع کوتاه مدت جریان برق می تواند لطمات جبران ناپذیری به روند زندگی وارد نماید . از این روی نیاز انسان به جریان الکتریسیته با نیاز به اکسیژن مقایسه
شده است .
افزایش جمعیت ، توسعه صنایع و کارخانجات و تولید روز افزون محصولاتی که برای استفاده متکی به جریان الکتریسیته هستند .
تولید روز افزون برق را اجتناب ناپذیر می سازد . این نیاز در کشورهای در حال توسعه به دلیل تمایل به رفع وابستگی و ایجاد اشتغال نمود بیشتری پیدا می نماید .
توسعه فعالیت در بخش کشاورزی و صنعت مستلزم در اختیار داشتن نیروی الکتریسیته کافی است ، علاوه بر آن که تامین برق مصرفی در بخش خانگی و شهری ( روشنایی معابر و امکان تفریحی ) که هر روز گسترش می یابد حجم زیادی از نیروی الکتریسیته را
طلب می نماید .
استفاده از سوخت های فسیلی ، نیروی آب و انرژی اتمی سه روش اصلی در تولید الکتریسیته در جهان محسوب می شود و در کنار آن استفاده از نیروی باد و انرژی خورشیدی به عنوان روشهای مکمل در برخی از کشورها سهم ناچیزی از تولید برق را به خود اختصاص می دهد .
براساس آخرین آمارها ۱۰۵ کشور از جمله جمهوری اسلامی ایران تمام یا بیش از ۸۰ درصد انرژی الکتریکی مورد نیاز خود را با استفاده از سوخت های فسیلی به دست
می آورند . در مقابل تنها ۲۸ کشور تمام یا بیش از ۸۰ درصد انرژی الکتریسیته مورد نیاز را با استفاده از نیروی آب ایجاد می نماید .
محدودیت منابع آبی یا عدم امکان احداث سد موجب گردیده تا تعداد کشورهای کمتری از نیروی آب برای تولید برق بهره گیرند . در مقابل بیشترین سهم در تولید الکتریسیته به سوخت های فسیلی اختصاص داده شده است که دسترسی به آن ساده تر به نظر می رسد
به دنبال افزایش قیمت نفت از یک سو و کاهش تدریجی ذخایر نفتی از سوی دیگر و در کنار آن محدودیت منابع آبی برخی از کشورها که به دنبال پیدا کردن منبع جایگزین برای تولید الکتریسیته بودند استفاده از انرژی اتمی را به عنوان بهترین راه برای به دست آوردن نیروی برق ارزان و مطمئن شناسایی نمودند .
براساس آخرین آمارها ۳۱ کشور از انرژی اتمی به عنوان مولد بخشی از الکتریسیته مورد نیاز خود اقدام می نمایند .
فصل اول
شکافتن اتم
به نظر عامه مردم موفقیت های برجسته سالهای جنگ در زمینه فیزیک اتمی ( که به ساختن بمب اتم و پدید آمدن نیروی اتمی انجامید ) تا اندازه زیادی سایر پیشرفت های حاصله در علوم فیزیکی را تحت الشعاع قرار داد . البته صاحب نظران معاصر تنها از زاویه فیزیک اتمی به قضیه نگاه نمی کردند . با این که کشفیات جدید در مورد اتم بسیار جالب بود و جاذبه قابل ملاحظه ای داشت ، اما به طور کلی به آنها به عنوان پدیده هایی می نگریستند که ارتباط چندانی با زندگی روزمره مردم ندارند . واقعیت آن بود که پیشرفت در جبهه وسیعی ( از جمله در زمینه هایی مانند تکنیک های استخراج فلزات و ژئوفیزیک ، هواشناسی و اقیانوس نگاری ) ، چه در سطح نظری و چه در سطح عملی ، در شرف وقوع بود .
پیشرفت های حاصله در دهه ۱۹۳۰
مطالعات کلاسیک در مورد الکتریسیته به جریان الکتریسیته در اجسام هادی مربوط می شد . اما با تحویل قرن بیستم ، وسایلی که به جریان الکترونها بستگی داشتند ( نمونه آن لامپ ترمیونیک اختراع جی . ای . فلمینگ است ) ، به طرز فزاینده ای اهمیت یافتند . در این زمینه پیشرفت عمده ، اختراع میکروسکوپ الکترونی بود که در آن شعاع الکترونی که به طریقه الکترومغناطیسی متمرکز شده ، جای اشعه نور و عدسی های شیشه ای میکروسکوپ های معمولی را می گیرد . این میکروسکوپ نقایصی دارد که بعضاً غیرقابل اجتناب است ، اما قدرت درشت نمایی بسیار زیاد آن نسبت به میکروسکوپ معمولی باعث می شود که بتوان از این عیوب چشم پوشید .
نخستین میکروسکوپ الکترونی در سال ۱۹۳۲ توسط « نول » M: Knoll و « روسکا » E. Ruska در آلمان ساخته شد . در این میکروسکوپ شعاع الکترونی از میان بخش
فوق العاده کوچکی از نمونه مورد مشاهده گذرانده شد . در سال ۱۹۳۲ یک میکروسکوپ الکترونی که تصویر کلی مورد نظر را به صورت تسلسلی از تصاویر جزیی به دست
می داد ساخته شد که بررسی شکل نمونه های ضخیم را ممکن کرد .
با پیچیده تر شدن وسایل الکترونی ، پیچیدگی مدار بندی مربوط به آن نیز افزایش یافت که خود مشکلات خاصی در رابطه با ظرافت و کوچکی آن به وجود آورد . یکی از بهترین پیشرفت های حاصله ، اختراع مدار چاپی به وسیله « آیلر » P . Aister در سال ۱۹۴۳ بود . در این روش ، چنان که از نام آن پیداست ، سیم کشی اجزاء عمده مدار مورد نیاز به شیوه معمول چاپ ، با استفاده از یک مرکب هادی برق ، به صورت خطوط ظریفی که بر یک صفحه عایق نشانده می شوند ، صورت می گیرد .
در دنیای علم و تکنولوژی این نکته جا افتاده است که اغلب سالیان متمادی به درازا
می کشد تا اصول کشف شده به مرحله عمل درآید . رادار یکی از این موارد است . مورد دیگر صفحه نمایش LCD « بلور مایع » (Liquid Crystql) است ، که در نهایت به شکل های بسیاری ـ مانند ساعت دیجیتال و دستگاه تلویزیون با صفحه مینیاتور ـ عرضه شد و مردم با آن آشنا هستند . اصول اولیه آن وسیله الکترو ـ اپیتکال ( الکترونی ـ بصری) در سال ۱۹۳۴ به وسیله « دریر » J.Dreyer در بریتانیا پرورانده و به روشنی بیان شد . البته استفاده وسیع از آن تا پس از پایان جنگ میسر نشد .
به طور کلی در تاریخ علم و تکنولوژی ، نقش شیمی تا اندازه ای دست کم گرفته شده و به نظر می رسد که دو دلیل عمده در این کار دخیل بوده است . نخست آن که تعداد ترکیبات خاص شیمیایی حقیقتاً به میلیون ها می رسد که معدودی از آنها دارای اسامی شناخته شده و غیرعلمی هستند ، به طوری که تعداد ترکیبات آشنا برای مردم عادی ، بسیار کم است . از جمله نمونه هایی که به ذهن خطور می کنند ، ازون ، متان ، کلروفیل ، زاج ، دی ان . ای و کلروفرم را می توان نام برد . اما خود شیمدانان باید ضرورتاً به یک زبان فنی ویژه پناه ببرند که دقیقاً تعیین می کند چگونه اتم های مختلف در مولکول یک ماده خاص مرتب
شده اند . این موضوع مشکلات بزرگی را در سطح عامه که با این زبان آشنایی ندارند ، به وجود می آورد . دلیل دوم آن است که شیمی علمی بسیار فراگیر است . بدین ترتیب که کمتر پیشرفتی است که به نوعی حاوی روابط شیمیایی نباشد . از این رو بیشتر مردم در برابر این دستاوردها شیمی را امری مهیا انگاشته ، توجه خود را به نوآوری علمی یا
فنی ای که در نهایت فراهم آمده معطوف می کنند .
اکثر اختراعات جدید را صرفاً به واسطه زمینه های می شناسند که آن اختراعات باعث بسط و توسعه آنها شده اند ، ولی از وسایلی که به کمک آنها اختراع تحقق یافته غافل می مانند . این نکته در مورد بسیاری از پیشرفت های پزشکی دهه ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ صادق است . سولفونامیدها فقط به آن دلیل ساخته شدند که شیمیدانان شرکت ای . گ . فاربن از مهارت حرفه ای کافی برای ساختن مصنوعی ( سنتز ) تعداد بی شماری از موادی که در طبیعت یافت نمی شوند ، برخوردار بودند . حتی پنی سیلین ( یعنی ماده ای که بیشتر یک کشف بود تا یک اختراع ، زیرا یک تولید طبیعی است ) بدون مساعدت و کمک شیمیدانان زبده چه در زمینه های تئوریک و چه در زمینه های کاربردی هرگز نمی توانست استخراج و تولید شود این نکته در مورد کلیه داروها ، از آسپرین گرفته تا کورتیزون و از پاراستامول تا واکسنها صدق می کند .
همچون باید به خاطر داشت که کلیه مواد پلاستیکی تولیدات شیمیایی هستند . این مواد الیاف مصنوعی مانند پلی امیدها ، پلی استر و اکریلان و پلاستیک های قابل قالب گیری مانند پلیتن و پی . وی . سی و پرسپکس ( لوسیت ) را شامل می شوند . حتی لاستیک طبیعی باید به طرق شیمیایی عمل آورده شود ( مانند وولکانیزه کردن یا سخت کردن آن با ترکیبات گوگرد ) تا بتواند مورد استفاده مؤثر واقع شود . سایر تولیدات صنایع شیمیایی که امروزه تولید آنها اجتناب ناپذیر است ، شامل محدوده گسترده ای از رنگهای نساجی ، رنگها ، مواد شیمیایی کشاورزی و مواد منفجره برای مصارف نظامی و غیرنظامی می شود به قول معروف از هیچ چیزی به وجود نمی آید و صنایع شیمیایی با توجه به مواد اولیه مورد نیاز خود می بایست این نکته را مد نظر داشته باشد . اما صنایع سنگین شیمیایی ( که به طور سنتی محصولاتی مانند اسید سولفوریک ، سود و مواد سفید کننده یا رنگ بر تولید می کنند ) همچنان به استفاده روزافزون خود از مواد معدنی چون نمک ، سنگ آهک ، زغال سنگ و پیریت ( سولفید آهن ) به عنوان مواد اولیه ادامه دادند . در میان محصولات جدید ، محصولاتی که در زمینه شیمی آلی به دست آمدند ، جالب ترین آنها بودند . این محصولات معرف محدوده وسیع و بسیار متفاوتی هستند که جملگی در عین تنوع ویژگی مشترکی دارند و آن دارا بودن نسبت قابل ملاحظه ای از عنصر کربن است . هر محصول آلی الزاماً می بایست از یک مقدار مساوی مواد خام کربن دار ، مشتق شود . در آغاز ، ماده اولیه اصلی در اروپا قطران بود که به صورت تولیدات جانبی کارخانه های گاز زغال سنگ به وفور یافت می شد . قطران برای تولید انواع فرآورده های واسطه ای شیمیایی ( از جمله بنزن ، تولوئن ، گزیلن و نفتالین ) تقطیر می شد . وابستگی به قطران به عنوان ماده اولیه ، تا دهه ۱۹۵۰ همچنان بر جای بود . اما در آمریکا وضعیت بسیار متفاوت بود . در آنجا گاز طبیعی از دهه ۱۸۸۰ به مقادیر زیاد مورد استفاده قرار می گرفت و صنایع گاز زغال سنگ در مقام مقایسه با گاز طبیعی ، وجود نداشت . از دهه ۱۹۲۰ به بعد اندک اندک نفت خام به عنوان ماده اولیه عمده مصرف شد و تا زمان چنگ جهانی دوم به همین صورت باقی ماند .
ژئوفیزیک ، پرتوهای کیهانی و عناصر سنگین
دنیای علم نیز مانند احزاب سیاسی دائماً در حال انشعاب و تقسیم شدن به شاخه های کوچکتر است . در فیزیک ، یکی از جا افتاده ترین و ریشه دار ترین رشته ها ژئوفیزیک است که با پدیده های پوسته زمین مانند حرکت قاره ها سروکار دارد . در سال ۱۹۲۹
زمین شناس ( ژئولوژیست ) ژاپنی « موتونوری ماتویاما » Motonori Matuyama از روی پس مانده خاصیت مغناطیسی در بعضی سنگها کشف کرد که در تاریخ ژئولوژیک زمین ، میدان مغناطیسی آن واژگون شده است .
امروز ، معلوم شده است که این واژگونی در خلال ۵ میلیون سال اخیر بارها رخ داده است این چرخشی کاملاً شمالی ـ جنوبی بوده است ، که با انحراف موضعی قطب مغناطیسی شمال ، که از قرن شانزدهم شناخته شده بود ، متفاوت است . دلیل این چرخش هنوز روشن نیست . اما ممکن است به دلیل نوسان های جریان های انتقال گرما در هسته مایع زمین بوده باشد ، که در مورد آن اطلاع چندانی در دست نیست . پیشرفت های حاصله در علم زلزله شناسی ، اطلاعات جدیدی در مورد قسمت های سهل الوصول تر پوسته زمین به دست داده است . تا سال ۱۹۳۵ شدت زمین لرزه ها بر حسب آثار کیفی آنها اندازه گیری می شد اما از آن سال به بعد « ریشتر » C.F.Richter معیاری مطلق برای آن اندیشید که نام وی را به خود گرفت . این واحد براساس لگاریتم دامنه مشاهده شده امواج تکان دهنده زلزله تعیین شده است .
در سال ۱۹۱۰ « وولف » T. zulf کشف کرد که تشعشعات موجود در آتمسفر زمین بیش از تشعشعات موجود در سطح زمین است و به این نتیجه رسید که منشاء این پدیده باید خارج از زمین باشد . در سال ۱۲-۱۹۱۱ « هس » V.F. Hess در اتریش تعدادی بالون را برای اندازه گیری این پدیده در ارتفاعات بیش از ۵۰۰۰ متر ، به آسمان فرستاد . در آغاز تصور می رفت که منشاء این تشعشعات خورشید باشد ، اما اندازه گیری هایی که در خلال کسوف سال ۱۹۱۲ به عمل آمد ، بر این نظریه خط بطلان کشید . در سال ۱۹۲۵ میلیکان ، فیزیکدانان آمریکایی این تشعشعات را پرتوهای کیهانی نامید . در سال ۱۹۳۲ « پیکار » ، A.Piccard فیزیکدان فرانسوی ، برای مطالعه در مورد این پرتوها با بالن ( مخصوصی ) تا ارتفاع ۱۶۰۰۰ متری ، یعنی تا لایه استراتسفر ، صعود کرد .
در سال ۱۹۳۳ بررسی های مربوط به تشعشعات فضای خارج از جو زمین وارد مرحله جدیدی شد . در این سال « کارل یانسکی » Karl Jansky در ایالات متحده به یک منبع ارسال امواج رادیویی در امتداد کهکشان راه شیری برخورد . عجب آنکه این پدیده در آن زمان چندان جلب توجه نکرد ، اما پس از جنگ موجب گسترش زمینه عمده جدیدی در اخترشناسی رادیویی شد که ساخت بشقاب عظیم و قابل نشانه گیری جدرل بنگ انگلستان مظهر آن بود .
به اعتقاد پیشینیان چهار عنصر تشکیل دهنده جهان آتش ، خاک ، هوا و آب بود . اما در سال ۱۹۳۱ بشر دریافت که هنوز اسرار ناشناخته دیگری نیز در آب نهفته است . شیمیدان امریکایی « هارولد یوری » Hatold Urey در دانشگاه کلمبیا ، براساس بعضی نظم های موجود در ساختار هسته های اتم ها ، پیش بینی کرده بود که هیدروژن ـ سبک ترین عنصر با جرم یک ـ باید به شکل ایزوتوپ های با جرم دو و سه نیز وجود داشته باشد . او با استفاده از یک طیف نمای بسیار حساس در طیف ئیدروژن معمولی یک خط بسیار ضعیف مربوط به یک ترکیب یک قسمت در ۴۵۰۰ ( که به بعدها به یک در ۶۵۰۰ ، نزدیک به آخرین رقم محاسبه شده ، تصحیح شد ) ئیدروژن با جرم ۲ یافت . این نظریه بعدها با استفاده از غنی کردن ئیدروژن از طریق تقطیر جزء جزء آن به شکل مایع به تأیید رسید . در صورت وجود این ئیدروژن سنگین ( دوتریوم ) می بایست آب سنگین نیز وجود داشته باشد . این آب نیز متعاقباً از طریق الکترولیز آب معمولی تهیه شد . زیرا آب معمولی سریع تر از آب سنگین تجزیه می شود .
شکافتن اتم
با نظری به گذشته ، چندان جای شگفتی باقی نمی ماند که چرا تجربه شکافتن اتم توسط « کاک کرافت » J.D.Cockcroft و والتون E.S. Wallon از دانشگاه کمبریج در سال ۱۹۳۲ ، آن اندازه توجه مردم را جلب کرد . تا جایی که به عامه مردم مربوط می شد ،
پرده برداری تدریجی از ساختار اتم در حیطه کار دانشمندان آکادمیک و نوعی پیگیری عالمانه اما بی ضرر بود . در آن زمان ، تصوری از امکانات بالقوه قدرت اتمی وجود نداشت با وجود این فقط کمتر از ده سال بعد بود که ساختن بمب اتمی شروع شد .
در این چنین شرایط و جو فکری بود که آزمایش های کلاسیک کاک کرافت و والتون به اجرا درآمد . در توضیح این مطلب که چرا مسئله شکافتن اتم تا این حد افکار عمومی را جلب کرد ما باید به عقاید سنتی درباره ماهیت اتم رجوع کنیم . علیرغم مدارک گرد آوری شده مبنی بر این که اتم ها نیز دارای اجزایی هستند ، عده ای از این اعتقاد قدیمی که اتم غیرقابل تقسیم است ، سرسختانه حمایت می کردند . انتشار این خبر که دو دانشمند کمبریج توانسته اند ماهرانه اتم را بشکافند ، نوعی تأثیر ویرانگر بر عقاید جزمی داشت . آیا سرانجام رویای کیمیا گران برای تبدیل سرب به طلا به حقیقت پیوسته بود ؟
این آزمایش ، به ساده ترین زبان و البته در مقیاسی بسیار خرد به بازی شکستن نارگیل در بازی های مرسوم در بازارهای مکاره شباهت دارد . در این بازی یک گوی چوبی را با چنان قدرتی پرتاب می کنند که یک نارگیل بزرگ تر از آن گوی را شکاف دهد . در تجربه کاف کرافت / والتون ، گوی یک اتم ئیدروژن دارای بار مثبت ( پروتون ) ـ تسریع شده به طرق الکتریکی ـ و نارگیل یک اتم لیتیوم بود . براساس نظریه سنتی ، جرم ذره پرتاب شده و هدف باید دقیقاً باجرم دو ذره جدید حاصله ، مساوی باشد . اما در حقیقت اختلاف ناچیزی وجود داشت که دقیقاً بر حسب تئوری اینشتن برابر با میزان انرژی رها شده است بدین ترتیب راه درازی در پیش بود و مسیر هم روشن نبود ، اما امکان ( و نه بیشتر ) تبدیل دقیق جرم به انرژی به اثبات رسیده بود . اما ، در آن زمان به حقیقت نادیده گرفته شد . هدف پیشتازان این نظریه تدارک یک منبع جدید انرژی نبود ، بلکه می خواستند کنجکاوی خود را در مورد ساختار نهایی ماده ، ارضاء کنند .
جوهره شیوه جدید برای تحقیق در مورد ساختار اتم ، این بود که براساس این اصل که گلوله تفنگ واقعی بسیار بیشتر از یک دانه نخود پرتاب شده از لوله تفنگ اسباب بازی به درون نشانه فرو می رود ، به نحو فزاینده ای ذرات پرانرژی تر و سریع تری به دست بیاورند . شتابی که یک ذره از یک میدان الکتریکی کسب می کند ، هم با توجه به اختلاف پتانسیل و هم با توجه به طول مسیر حرکت ذره تعیین می شود . برای افزایش طول مسیر
« لارنس » E.O. Lawrence و « اسلون » D.H. Sloan در آمریکا نظریه زیرکانه استفاده از یک میدان توأم الکتریکی و مغناطیسی برای واداشتن ذره به سیر در یک مسیر مارپیچی ، مانند فنر موئین ساعت مچی را ارائه دادند . به این طریق یک مسیر طولانی را
می توان در یک فضای نسبتاً کوچک گنجانید . چنین وسیله ای به عنوان سیکلوترون Cyclotron شناخته شد و تا سال ۱۹۳۹ « لارنس » خود دستگاهی در « برکلی » کالیفرنیا با قدرتی بیش از ۵۰ برابر وسیله کاک کرافت و دالتون ساخت . این دستگاه که مجهز به یک آهن ربای ۲۰۰ تنی بود ، در آن زمان دستگاه گرانبهایی به شمار می رفت . اما لارنس حتی در آن زمان طرح دستگاه به مراتب پیچیده تری را روی تخته رسم آماده داشت . این دستگاه برای یک آهن ربای ۵ متری به وزن نزدیک به ۴۰۰۰ تن و ۳۰۰ تن سیم پیچ مسی ، طراحی شده بود : قدرت این دستگاه کمتر از ۲۰۰ مگا الکترون ولت ( MeV) نبود . در هر صورت در آغاز ، همانگونه که پیش بینی شده بود ، از این دستگاه برای کارهای تحقیقات استفاده نکردند ، بلکه آن را به اجرای پروژه مانهاتان ، اختصاص دادند تا ایزوتوپ های اورانیوم را برای تهیه نخستین بمب های اتمی جدا کنند .
پروژه مانهاتان
جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .
ارسال نظر