نيروگاه هسته‌اي بوشهر چطور كار مي‌كند؟

در نيروگاه بوشهر نيز مانند ديگر نيروگاه‌هاي برق كشور، بخار آب فوق‌داغ باعث دوران توربين و درنهايت ژنراتور برق مي‌شود؛ اما اين روش داغ‌كردن آب است كه با ديگر نيروگاه‌هاي كشور تفاوت دارد.

طبق آمار آژانس بين‌المللي انرژي هسته‌اي، تقريبا 15 درصد از مجموع برق توليدي در سراسر جهان در نيروگاه‌هاي هسته‌اي تامين مي‌شود و ايالات متحده آمريكا، فرانسه و ژاپن بزرگ‌ترين توليدكنندگان برق از انرژي هسته‌اي هستند. تمام نيروگاه‌هاي هسته‌اي فعال در جهان در حقيقت كتري‌هاي بسيار پيچيده‌اي هستند كه آب را براي توليد نيروي برق به جوش مي‌آورند. انرژي مورد نياز براي داغ‌كردن آب از واكنش شكافت هسته‌اي بدست مي‌آيد. در اين روش، هسته اتم‌هاي سنگين را با ذرات نوترون بمباران مي‌كنند. ورود اين نوترون‌هاي با انرژي خاص به ساختار هسته باعث ناپايداري هسته و درنهايت، شكسته‌شدن هسته به اتم‌هاي كوچك‌تر، گسيل تعدادي نوترون پرانرژي و آزاد شدن مقدار قابل توجهي انرژي مي‌شود. اگر تعداد اتم‌ها از حد مشخصي (جرم بحراني) بيشتر باشد، نوترون‌هايي كه در هر واكنش شكافت آزاد مي‌شوند، مي‌توانند با برخورد به هسته‌هاي ديگر اين واكنش را ادامه دهند و در ساختاري زنجيروار، مقادير زيادي از اين انرژي آزاد كنند. اين همان اتفاقي است كه در بمب‌هاي هسته‌اي اتفاق مي‌افتد و به آن، واكنش زنجيره‌اي مهارنشدني مي‌گويند.

اما در راكتورهاي هسته‌اي، ميله‌هايي از جنس كادميوم، بوروم و هافنيوم وجود دارد كه با جذب ذرات نوترون، واكنش زنجيره‌اي را به شرايطي كنترل‌شده يا توقف كامل سوق مي‌دهد و مانع از بروز بحران مي‌شود. انرژي آزادشده نيز توسط سيستم انتقال حرارت به ديگ بخار منتقل شده و باعث توليد بخار داغ مي‌شود. بخار نيز به سوي توربين هدايت مي‌شود تا با چرخاندن آن و درنهايت ژنراتور، جريان الكتريكي توليد كند. در اينفوگراف زير، طرح كلي فعاليت يك نيروگاه هسته‌اي را ملاحظه مي‌كنيد.

در قلب نيروگاه هسته‌اي بوشهر، راكتور VVER-1000 ساخت روسيه به كار رفته است. اين راكتور آب پرفشار كه با آب سبك كار مي‌كند و كاركرد تسليحاتي ندارد، 1000 مگاوات توان دارد، طراحي آن در سال 1975 / 1354 انجام شده و استانداردهاي ايمني، كنترل خودكار و سازه اين راكتور منطبق بر نسل سوم راكتورهاي اروپاي غربي است.

در راكتورهاي وي.وي.اي.ار-1000، قلب راكتور در استخر عظيمي از آب تحت فشار فرو رفته و محفظه فولادي عظيمي آن را در بر گرفته است. آب درون اسنخر در فشار 15 مگاپاسكال نگهداري مي‌شود تا نتواند در بازه دمايي فعاليت راكتور كه بين 220 تا 300 درجه سانتي‌گراد است، جوش بيايد. آب در اينجا هم نقش خنك‌كننده و هم نقش تعديل‌كننده را ايفا مي‌كند. نماي كلي اين راكتور را مي‌توانيد در شكل زير مشاهده كنيد.

راكتور هسته‌اي VVER-1000

بيشتر نيروگاه‌هاي هسته‌اي از سوخت اورانيوم استفاده مي‌كنند كه در قالب ميله‌هاي سوخت حاوي اورانيوم 235 غني‌شده درون راكتور قرار مي‌گيرد. اورانيوم 235 ايزوتوپي (ايزوتوپ‌ها، گونه‌هاي مختلف يك عنصر با جرم اتمي متفاوت هستند) از عنصر اورانيوم است كه فرايند شكافت هسته‌اي در آن به راحتي انجام مي‌شود، كافي است يك ذره نوترون با انرژي خاص به داخل آن شليك شود تا به‌سرعت به اورانيوم 236 ناپايدار تبديل شود، اورانيوم 236 نيز پس از شكسته شدن به ذرات ديگر، انرژي آزاد مي‌كند. اورانيوم 238 در طبيعت خيلي بيشتر از اورانيوم 235 يافت مي‌شود، ولي شكافت هسته‌اي در آن به خوبي اتفاق نمي‌افتد. به همين دليل توليدكنندگان سوخت هسته‌اي در فرآيندهاي غني‌سازي (با استفاده از سانتريفيوژ يا ليزر) سهم اورانيوم 235 را افزايش مي‌دهند. اورانيوم غني شده، در كارخانه به ميله‌هاي سوختي تبديل مي‌شود كه در پوشش‌هاي فلزي مانند آلياژ زيركونيوم قرار مي‌گيرند. سوخت مصرفي راكتور وي.وي.اي.آر-1000 نيروگاه بوشهر، اكسيداورانيوم 235 با غناي 2.2 تا 4.4درصد است.

ميله‌هاي سوخت پس از توليد انرژي به پسماندهاي خطرناكي تبديل مي‌شوند كه هم دماي بسيار بالايي دارند و هم تابش‌هاي راديواكتيو سرطان‌زا و حتي كشنده ساطع مي‌كنند. به همين دليل، ابتدا اين ميله‌هاي سوخت را براي مدتي مشخص در استخرهاي كنترل‌شده نگهداري مي‌كنند تا خنك شوند و پس از تثبيت دما، آن‌ها را در بشكه‌هاي فولادي با پوشش سربي قرار مي‌دهند و بشكه‌ها را در مخزن‌هاي زيرزميني انبار مي‌كنند تا با گذشت زمان، تابش راديواكتيو آن‌ها فروكش كند. اين همان اتفاقي است كه براي پسماندهاي نيروگاه تحقيقاتي تهران و نيروگاه آب سبك بوشهر اتفاق خواهد افتاد.

اما در برخي راكتورها مانند راكتورهاي آب سنگين، نوع واكنش شكافت هسته‌اي (به دليل استفاده از آب سنگين در اطراف ميله‌هاي سوخت) طوري است كه مقادير قابل توجهي پلوتونيوم در پسماندهاي هسته‌اي توليد مي‌شود. پلوتونيوم، ماده راديواكتيوي است كه كارايي بالاتري در واكنش‌هاي هسته‌اي مهارناپذير دارد و از آن براي ساخت تسليحات هسته‌اي استفاده مي‌شود.

منبع: خبرآنلاين

كشف تازه اي كه قوانين شناخته شده فيزيك را نقض مي كند

گروهي از محققان از كشفي خبر داده اند كه قوانين شناخته شده فيزيك را نقض مي كند.

پژوهشگران موسسه اروپايي تحقيقات هسته اي - سرن - در ژنو، سوئيس، كه از پيشرفته ترين مراكز تحقيقات فيزيك ذرات بنيادي در جهان است، گفتند كه در جريان آزمايش هايي كه در اين مركز صورت گرفته كشف شده است كه ذرات بنيادي "نوترينو" با سرعتي بيش از سرعت نور حركت كرده اند.

براساس قوانين رايج فيزيك، سرعت نور يعني سرعت حركت ذرات نور در خلاء، كه حدود سيصد هزار كيلومتر در ثانيه است، حد سرعت ممكن محسوب مي شود و هيچ شكلي از ماده، انرژي و اطلاعات نمي تواند با سرعتي بيش از اين حركت كند.

به اين ترتيب، اگر يافته جديد محققان سرن تاييد شود، فرضيه نسبيت اينشتين و در نتيجه، نگرش بشر امروز نسبت به جهان هستي و رفتار پديده هاي كيهاني به گونه اي اساسي دگرگون خواهد شد.

در حال حاضر، تنها دو آزمايشگاه ديگر در جهان، يكي آزمايشگاه فرميلب (Fermilab) در نزديكي شيكاگو در آمريكا و ديگري آزمايشگاهي در ژاپن، امكان آن را دارند تا آزمايشي مشابه آنچه را كه در سرن اجرا شد تكرار كنند هر چند فعاليت آزمايشگاه ژاپني از زمان وقوع زمين لرزه و سونامي در ماه مارس موقتا متوقف شده است.

در مورد كشف جديد، پژوهشگران سرن گفته اند كه در اين آزمايش، شعاعي از ذرات بنيادي نوترينوس از شتاب دهنده اي در ژنو به سوي آزمايشگاهي در ايتاليا پرتاب شد و اندازه گيري ها نشان داد كه سرعت حركت اين ذرات اندكي بيش ار سرعت نور بوده است.
آزمايشگاه گران ساسو در ايتاليا

ذرات بنيادي با سرعتي بيش از سرعت نور به مقصد آزمايشگاه گران ساسو در ايتاليا رسيدند

نوترينو ذره اي بنيادي و داراي جرمي اندك اما غير صفر، فاقد بار الكتريكي و قادر به عبور از تقريبا تمامي اشكال ماده است و در آزمايش مركز سرن، پرتويي از اين ذرات با حركت در زير سطح زمين، به آزمايشگاه "گران ساسو" در فاصله بيش از هفتصد كيلومتري رسيد.

به گفته پژوهشگران، حتي با منظور كردن ضريب خطا در اين آزمايش، فزوني سرعت حركت اين ذرات از سرعت نور قابل قبول بوده است.

آنان گفته اند كه با توجه به اهميتي كه چنين كشفي داشته، مدتي را به بررسي آن پرداختند تا اطمينان حاصل كنند در جريان انجام آزمايش و اندازه گيري نتيجه آن، اشتباهي روي نداده است.

چند سال پيش، آزمايشگاه فرميلب در شيكاگو نيز به كشف مشابهي دست يافت اما به دليل خطاي قابل ملاحظه اي كه در اندازه گيري وجود داشت، آن را معتبر ندانست.

در صورتي كه اين آزمايشگاه در صدد تكرار آزمايش انجام شده در سرن برآيد، بي ترديد آن را با دقت بيشتري اجرا خواهد كرد.

همچنين، انتظار مي رود كه فيزيكدانان ژاپني نيز با استفاده از امكاناتي كه در اختيار دارند، در صدد تكرار اين آزمايش برآيند.

يژوهشگران سرن، ضمن ابراز تعجب از چنين كشفي، وعده داده اند كه به زودي جزئيات بيشتري را در اين زمينه منتشر كنند تا ساير فيزيكدانان نيز بتوانند به تكرار آزمايش و بررسي مستقل اين پديده بپردازند.

يكي از دست اندركاران اين آزمايش گفته است كه چنين كشفي چنان غيرمنتظره و نامحتمل است كه بدون بررسي هاي بعدي و تاييد نتيجه آن توسط كسان ديگر هرگز نمي توان آن را نهايي تلقي كرد.

منبع: بي بي سي

ماهیت نور

مي دانيد كه دو نظريه در مورد ماهيت نور ميدانداري وجود دارد كه يكي بر ماهيت ذره اي و ديگري بر ماهيت موجي آن صحه مي گذارد . حدود هفتاد سال نظريه پلانك در اين عرصه تكتازي مي كرد كه مي گفت همزمان اين دو رفتار از نور قابل مشاهد نيست .

طرفداران نظريه ذره اي بودن نور مجبور به تعريف مفهومي بنام فوتون شده اند كه جرم سكونش برابر صفر است . در مورد سرعت نور نيز آن را سرعت حد در هستي ميدانند كه براي رساندن ذره اي هر چند كوچك ( مثلا الكترون ) به سرعت نور بينهايت انرژي نياز است و بنابراين رساندن سرعت ذرات به سرعت نور محال است و به همين دليل فوتون به عنوان ذره اي با جرم سكون صفر تعريف شده است . سرعت نور پايه تعداد زيادي از تئوري هاي فيزيك شده است كه نسبيت يكي از مهمترين آنهاست و بر اساس آن ، اين سرعت در كميت هاي مكانيك كلاسيك و قوانين حاكم بر آن تغييرات اساسي ايجاد كرده و مكانيك كوانتوم را پايه گذاري كرده است . كوانتيزه بوده اساس فيزيك مدرن است . حال ببينيم اين حرفها با تعريف جديد مبادي بنيادي آفرينش يعني ماده و انرژي چگونه خواهند شد ؟

با اين سؤال شروع مي كنم . آيا فضاي بين زمين و خورشيد پر از نور خورشيد هست يا خير ؟ جواب البته مثبت است . با اين حساب چرا فقط چهره ماه روشن است ؟ با اينكه نور هست چرا بقيه فضا براي ما روشن نيست ؟ پاسخ به اين سؤال در همين واقعيت نهفته است كه نور بدون تعلق به يك جسم مادي نه خودش را نشان مي دهد و نه ماده را و در تعلق ، هم خود و هم ماده را نمايش مي دهد . يعني اثر آن ( روشنايي ) در تركيبش با ماده ظاهر مي شود . با اينكه هست ولي بدون وجود ماده نمايشي ندارد . پس بايد بين نور و روشنايي يك تفاوت اساسي قائل شويم . فيزيك اين دو را با هم اشتباه گرفته است و چون نور را بصورت خالص در اختيار ندارد فكر مي كند روشنايي همان نور است و اين مبناي به خطا رفتن فيزيك در اين زمينه شده است .

مبهم تر شدن اسرار ماده تاريك با سنجش هاي كهكشانی جديد

سنجش‌هاي جديد از كهكشان‌هاي كوچك با بهترين مدل ماده تاريك تناقض داشته و به پيچيده‌تر شدن تصوير اسرارآميز اين ماده كه تصور مي‌شود 98 درصد كل مواد جهان را تشكيل داده، منجر شده است.

به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، ماده تاريك كه نامرئي است تنها از طريق كشش گرانشي آن بر روي مواد عادي كه جهان مرئي را تشكيل مي‌دهند قابل شناسايي است.

عليرغم عدم آگاهي از چيستي اين ماده، دانشمندان توانسته‌اند به مرور مدلي مناسب براي توصيف رفتار آن بسازند. براساس اين مدل، ماده تاريك از ذرات سرد و با حركت آهسته ساخته شده كه به دليل وجود گرانش به هم چسبيده‌اند.

اين الگوي ماده تاريك سرد در بيشتر مواقع به خوبي توانسته رفتار ماده تاريك را توجيه كند. با اين حال، در زمان اعمال بر روي كهكشان‌هاي كوتوله، اين مدل با شكست مواجه شد چرا كه طبق نظريه، ماده تاريك در آنها از گستردگي بيش از حد معمول برخوردار است.

در پژوهش جديد، محققان با استفاده از يك شيوه جديد كه بر هيچ كدام از نظريات ماده تاريك تكيه ندارد، به محاسبه توزيع جرم دو كهكشان كوتوله با نام‌هاي كوره و مجسمه در كهكشان راه شيري پرداختند اما سنجش‌هاي آنها با فرضيه ماده تاريك سرد، تناقض داشته و منجر به پيچيده‌تر شدن اين ماده رازآلود شده است.

طبق اين مدل، مركز كهكشانها بايد پر از توده‌هاي متراكم ماده نامرئي باشند اما ماده تاريك در اين دو كهكشان كوتوله و همچنين ديگر مدل‌هاي مشابه كهكشاني به طور مساوي گسترش يافته است. بر همين اساس، مدل اوليه بايد با اصلاحاتي روبرو شود.

كهكشان‌هاي كوتوله، مكان‌هاي مناسبي براي بررسي ماده تاريك به شمار مي‌روند چرا كه تصور مي‌شود تماما از اين ماده تشكيل شده و تنها يك درصد ماده موجود در اين كهكشانها ماده عادي است كه منجر به شكل‌گيري سيارات و ستاره‌ها شده است.

براي تعيين محل و ميزان ماده تاريك در كهكشان‌هاي كوتوله، دانشمندان به مطالعه حركت 1500 تا 2000 سياره مرئي پرداختند كه به انعكاس نيروهاي گرانشي اعمال شده بر روي آنها توسط ماده تاريك مي‌پردازند.

به گفته برخي محققان، زماني كه ماده عادي با ماده تاريك برخورد مي‌كند، منجر به گسترش آن شده و تراكم ماده تاريك را در مركز كهكشانها كاهش مي‌دهد. اگرچه مدل ماده تاريك سرد تاكنون توضيحي براي اين موضوع نداشته است.

اين يافته‌ها قرار است در مجله The Astrophysical Journalمنتشر شود.

منبع: ايسنا