تبلیغات
فیزیک هسته ای
فیزیک هسته ای
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : hatef bassare
نویسندگان
نظرسنجی
محتوای این وبلاگ چگونه است؟







 

 

 

 

 

 

از این پس به این وبسایت بروید

 

www.physics-haste.com





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
شنبه 18 آذر 1391

 

1.آیا می شود زباله های هسته ای که شامل نوترون آزاد است را  

بازیافت کرد؟

 

2.چه راهی را برای بازیافت زباله های هسته ای پیشنهاد می کنید؟

 

 

 

 

# هنوز هیچ راهی برای بازیافت هسته ای به وجود نیامده است!





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
پنجشنبه 11 آبان 1391

پسمانده‌ها و زباله‌های هسته‌ای نیروگاه اتمی بوشهر براساس برنامه‌های مدون، مطابق استانداردهای جهانی و معیارهای ایمنی دفن می‌شوند. سوخت مصرف شده سالانه تمام راكتورهای جهان را می‌توان درون یك ساختمان دوطبقه‌ای كه در محوطه یك زمین بسكتبال ساخته شده جای داد.
در حال حاضر یكی از مهمترین نگرانی های موجود در میان مردم عادی چگونگی دفن زباله‌های اتمی است. همواره ناشناخته بودن پدیده‌ای جدید علمی در هر كشوری موجب می‌شود فضای علمی و عملی با شایعات بیالاید و موجب رشد نگرانی در میان مردم شود. گرچه هنوز در ایران نیروگاه اتمی با مقیاس اقتصادی راه‌اندازی شده و به طبع زباله‌ای نیز برای دفن وجود ندارد، اما كارشناسان نیروگاه بوشهر تمامی پیش‌بینی‌های لازم را برای دفن پسمانده‌ها كرده‌اند. به‌طوری كه كارشناس پسمانداری معاونت نیروگاه‌های سازمان انرژی اتمی ضمن اعلام استاندارد بودن دفن زباله‌های اتمی نیروگاه بوشهر در آینده می‌گوید: «چون نیروگاه اتمی بوشهر هنوز سوخت مصرف نكرده، زباله‌ای برجا نگذاشته است اما شرایط ایمنی كامل برای مراحل راه‌اندازی تدوین شده است.
زهرا صابونی می‌افزاید: زباله‌های هسته ای در این نیروگاه به سطوح كم، متوسط و زیاد مطابق استانداردهای كشور روسیه طبقه‌بندی شده و هركدام مراحل لازم و ایمن خود را تا دفن می‌گذرانند.
او اطمینان می‌دهد كه در آینده تمامی زباله‌ها از نظر ایمنی و محیط‌زیست بررسی و كنترل می‌شوند و جای نگرانی نیست. قسمتی از آب استفاده شده در نیروگاه اتمی بوشهر هم كه دوباره به دریا باز می‌گردد تحت كنترل تمام موازین بهداشتی خواهد بود.

سایت‌های دفن زباله نیز مطابق با استانداردهای

نظام ایمنی طراحی و پیش‌بینی شده كه پسمانده‌های حد متوسط در این سایت نگهداری می‌شوند.
با زباله های هسته ای چه می کنید
هدیه طبیعت پاكیزه
جادوی نیروی هسته‌ای آن است كه می‌توان از یك مشت عنصر اورانیوم كه با غلظت‌های بسیار بالا در زیرزمین یافت می‌شود، مقدار زیادی نیرو به‌دست آورد. پسمانده‌های هسته‌ای نیز همین ارزش را به میزان كمتری دارند و می‌توان آن را با اطمینان و بدون خطر با ذخیره كردن در زمین به كره زمین باز گرداند.
از آنجا كه این مقدار عظیم انرژی تنها پسمانده محدودی را كه قابل كنترل نیز هست برجا می‌گذارد، اورانیوم را هدیه طبیعت برای توسعه پاكیزه اقتصادی می‌نامند. در عوض ضایعات ناشی از سوخت‌های فسیلی زیاد و غیرقابل كنترل است و نمی‌توان آن را نگهداری كرد بلكه باید ضایعات سوخت‌های فسیلی را در محیط رها كرد.
براساس سیاست‌های كنونی، سوخت‌های فسیلی و نیروی هسته‌ای براساس اصول متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یعنی دولت‌ها كه به دلیل تأمین «نیروی ارزان» از سوی مردم تحت فشار هستند، از محیط زیست به‌عنوان زباله‌دانی برای ضایعات سوخت‌های فسیلی استفاده می‌كنند. در عین حال در بیشتر كشورها هزینه نیروی هسته‌ای در بردارنده سهمی است كه برای نگهداری و نابودی دایمی و بدون خطر پسمانده‌های آن كنار گذاشته می‌شود.

پسمانده‌های تمدن جدید

تمدن جدید مقادیر متنابهی پسمان صنعتی تولید می كند كه باید تحت كنترل و یا نابود شوند. در میان این پسمان‌ها، پسمان‌های هسته‌ای - كه تعداد آنها در مقایسه با سایر زباله‌ها بسیار ناچیز است – قابل كنترل هستند. در حالی كه پسمانده‌های اتمی مورد بمباران تبلیغاتی و خبری قرار گرفته، در حال حاضر با روش‌های جدید 90 درصد پسمانده‌های هسته‌ای قابل بازیافت است و تنها 10 درصد آن غیرقابل مصرف و البته قابل كنترل است. در عوض زباله‌های شیمیایی هزاران بار از نظر حجمی بیشترند، می‌توانند برای همیشه سمی باقی بمانند و مسأله نابودی آنها بسیار دشوار است. این در حالی است كه بنابر تحقیقات انجمن جهانی هسته‌ای (WNA) پسمان‌های هسته‌ای غیرنظامی در صورتی كه به‌طور مؤثر و مفید مورد حفاظت قرار گیرند، هیچ‌گاه برای انسان و محیط‌زیست زیبانبار نخواهند بود.
پسمان‌های هسته‌ای كه به شدت رادیو اكتیو هستند، نیاز به انبار كردن طولانی با طراحی مناسب دارند تا شدت رادیو اكتیویته آنها به سطوح طبیعی تنزل كند. به هر حال سوخت مصرف شده سالانه تمام راكتورهای جهان را می‌توان درون یك ساختمان دوطبقه‌ای كه در محوطه یك زمین بسكتبال ساخته شده، جای داد.

زلزله هم خطرساز نیست

آیا در پهنه جغرافیایی اماكنی هست كه بتواند پسمان‌های هسته‌ای را بدون خطر برای كره زمین، در خود حفظ و قرنطینه كند؟
چنانچه تردیدی در این مورد وجود دارد، كافی است به یادآوریم میلیون‌ها سال است، تریلیون تریلیون لیتر از گاز طبیعی در زیر زمین و در یك جای ثابت قرار دارد. در مقایسه با این حجم، مقدار پسمان هسته‌ای كه نیاز به انبارشدن دایمی دارد بسیار ناچیز است.
دیگر اینكه این پسمان‌ها مایع و فرار نیستند بلكه به صورت سرامیك‌های پایدار دفن می‌شوند.
طبیعت نمونه خوبی از «انبار كردن» پسمان‌های هسته‌ای را دراختیار ما قرار داده است. حدود دو میلیارد سال پیش در جایی كه اكنون كشور آفریقایی گابن قرار دارد، ذخایر طبیعی و غنی اورانیوم موجب شد تا فعالیت‌های خود به‌خودی از واكنش‌های عظیم هسته‌ای ایجاد شود. از آن زمان با وجود بارش هزاران ساله باران‌های استوایی و وجود سفره‌های آب زیرزمینی «پسمان» حاوی رادیو اكتیویته ناشی از «راكتورهای طبیعی» تنها كمتر از 10 متر جابجا شده است.
دانشمندان هسته‌ای، زمین شناسان و مهندسان، طرح‌های مفصلی برای انبار كردن بدون خطر و زیرزمینی پسمان‌های هسته‌ای ارائه كرده‌اند.
یك سازه زمین‌شناختی پایدار با حصارهای بسیار مطمئن ساخته می‌شود.
لایه‌های اضافی حفاظتی آن از «حصارهای متعدد مهندسی‌ساز» تشكیل شده است كه سرامیك سوخت و كانتینرهای بزرگ را با طول عمر زیاد در خود جای می‌دهد. این مخازن زیر زمینی با این تضمین كه تشعشع زیانبار حتی براثر زلزله‌های شدید یا گذشت زمان نیز به سطح زمین نفوذ نكند، طراحی شده‌اند.
در صورتی كه فناوری‌های جدید راه‌هایی را برای استفاده مجدد از مواد یا تسریع زوال رادیواكتیویته ارائه دهند، پسمان‌های هسته‌ای را نیز می‌توان بازیافت كرد.





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
پنجشنبه 11 آبان 1391

1.اگر انسانها از سه بعد وارد بعد چهارم شوند چه اتفاقی می افتد؟

2.اگر انسانها وارد بعد چهارم شوند تحمل آن را دارند؟

 

 





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
جمعه 28 مهر 1391

نوترینو

نوترینو یک ذره بنیادی است که از نظر الکتریکی خنثی بوده و به ندرت وارد برهم کنش می

شود.نوترینو به معنی (کوچک خنثی) معمولا با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کند و از

نظر الکتریکی خنثی بوده و قادر است از درون مواد تقریبا بدون هیچ برهم کنشی عبور نماید.نوترینو

ها دارای جرم بسیار کوچک اما غیر صفر هستند.نوترینو ها با حرف یونانی v (نو) نمایش

داده می شود.از آنجایی که نوترینو ها بار الکتریکی ندارند تحت تاثیر نیروهای الکترومغناطیس قرار

نمی گیرند.نوترینوها تنها تحت تاثیر نیروی هسته ای ضعیف که در مقایسه دارای برد

کوتاهتری از نیروی الکترومغناطیس هست قرار می گیرند.لذا قادر هستند مسافت های بسیار طولانی را

درون مواد بدون برهم کنش طی نمایند.نوترینوها در ضمن واپاشی بتا در واکنش های

هسته ای مانند آنچه در خورشید و یا راکتور اتمی رخ می دهند و همچنین در اثر برخورد پرتوهای

کیهانی با اتم ها ایجاد می گردند.سه نوع (طعم) نوترینو وجود دارد:1.نوترینوهای

الکترون2.نوترینوهای میون3.نوترینوهای تاو همچنین هریک از آنها پاد ذره های مربوط به خود به نام

 پاد نوترونیو دارند.بیشتر نوترونیو هایی که از زمین عبور می کنند از خورشید صادر

    می شوند. در هر ثانیه از هر سانتی متر مربع زمین  درحدود  میلیارد نوترینوی خورشیدی عبور

می کند.

   





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
پنجشنبه 29 تیر 1391

بوزون هیگز

     بوزون هیگز یا سازوکار BEH معروف به ذره خدا یک ذره بنیادی اولیه              

فرضی دارای جرم است که وجود آن توسط مدل استاندارد فیزیک             

      ذرات پیش بینی شده است.مشاهده تجربی این ذره ممکن است                 

     بتواند درباره چگونگی جرم دار شدن ماده توسط ذرات بنیادی بدون                   

جرم دیگر توضیح دهد. به طور خاص بوزون هیگز احتمالا  می تواند               

  دلایلی برای تفاوت های بین فوتون که بدون جرم است و بوزون های                   

   W و Z که نسبنا پر جرم هستند ارائه کند. جرم ذرات بنیادی تفاوت                  

های بین الکترومغناطیس (که توسط فوتون ها ایجاد می شود) و                   

 نیروی هسته ای ضعیف (که توسط بوزون های W و Z ایجاد می شود)      

در ساختار میکروسکوپیک (و به طبع ماکروسکوپیک) ماده هستند.                      

بنابراین بوزون هیگز یک مولفه بسیار مهم در دنیای ماده است.                     

در 4 ژوئیه 2012 سرن (CERN) در سمیناری اعلام کرد که یک بوزون             

معادل 125 گیگاالکترون ولت در دو اسپکترومتر جداگانه کشف و               

   مشاهده شده است.                                                                      





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
چهارشنبه 28 تیر 1391

 

هیدروژن چیست ؟

 

هیدروژن ساده ترین عنصر شناخته شده برای انسان است. هر اتم هیدروژن تنها یك پروتن و یك نوترون دارد . هیدروژن فراوانترین گاز هستی است . ستاره ها در ابتدا از هیدروژن ساخته شده بودند.

انرژی خورشید , از هیدروژن بدست می آید. هیدروژن توپ عظیمی از گازهای هیدروژن و هلیم است . درون خورشید اتمهای هیدروژن تركیب شده و اتمهای هلیم را پدید می آورد . این پدیده گدازه Pusiun انرژی پرتوی خورشید را تولید می كند.

انرژی پرتوی خورشید باعث برقراری حیات بر روی زمین است. این انرژی به ما نور می دهد, باعث رشد گیاهان می شود , بادها را به جریان می اندازد و باعث بارش باران می شود. این انرژی در سوختهای فسیلی ذخیره شده است . بیشتر انرژی مصرفی ما در حال حاضر از خورشید منشاء می گیرد.

هیدروزن گازی ( H2 ) در روی زمین وجود ندارد . این عنصر همیشه بصورت تركیبی است. بطور مثال تركیب با اكسیژن ( H2O - آب ) تركیب هیدروژن با كربن تركیبات شیمیایی متفاوتی مانند متان

( CH4 ) , زغال و نفت را بدست می دهد . همچنین هیدروژن در تراكم زیست و مواد عالی یافت می شود .

هیدروژن از نظر امروزی بیشترین محتوای انرژی هر سوخت را دارد, اما از نظر حجمی كمترین فشار عادی بصورت گاز وجود دارد.

هیدروژن می تواند انرژی را ذخیره كند

بیشتر انرژی كه ما امروزه مصرف می كنیم از سوختهای فسیلی بدست می آید. تنها 6 در صد منابع انرژی از منابع تجدید پذیر هستند, زیرا این انرژیها تمیزتر و قابل استفاده تر در طول یك زمان كوتاه هستند.

منابع انرژی تجدید پذیر مانند خورشید و باد نمی توانند همه وقت انرژی تولید كند. خورشید همیشه نمی تواند , باد همیشه نمی وزد, منابع تجدید پذیر در زمان و مكانی كه ما نیاز داریم انرژی تولید نمی كند .ما نمی توانیم منابع انرژی زیادی برای تولید هیدروژن استفاده كنیم هیدروژن می تواند انرژی را در زمان و مكانی كه ما نیاز داریم .

 
هیدروژن انتقال دهنده انرژی

هر روز ما انرژی برقی بیشتری مصرف می كنیم برق منبع ثانویه انرژی است . منابع ثانویه انرژی كه گاهی به آنها ناقل های انرژی هم گفته می شود, انرژی را به مصرف كننده می رساند . از آنجا كه استفاده و انتقال برق برای ما آسانتر است ما انرژیها را به انرژی برق تبدیل می كنیم.

برق به ما نور, گرما , آب داغ . غذای سرد , تلویزیون و كامپیوتر می دهد. زندگی بسیار سخت می شد اگر ما مجبور بودیم ذغال بسوزانیم, اتم بشكافیم یا سدهای خود رابسازیم , انرژی زندگی را ساده تر كرده است .

هیدروژن یك ناقل انرژی برای آینده است . این عنصر سوخت تمیزی است كه می تواند در جاهایی كه ما به سختی از برق استفاده می كنیم , جایگزین آن شود. فرستادن برق در مسیرهایی طولانی4برابر بیشتر از حمل دریایی هیدروژن بصورت خطوط لوله ایی هزینه در بر دارد.

هیدروژن چطور ساخته می شود؟

از آنجا كه هیدروژن گازی در زمین وجود ندارد , ما باید آن را بسازیم . ما با جدا كردن هیدروژن از آب , تراكم زیست یا گاز طبیعی از منابع محلی هیدروژن می سازیم .

دانشمندان حتی كشف كرده اند كه بعضی جلبكها و باكتریها هیدروژن تولید می كنند. تولید هیدروژن در حال حاضر بسیار گران است . اما فنون جدیدی برای اینكار در حال توسعه است. هیدروژن می تواند برای خدمات رفاهی مركزی برزگ یا دستگاههای كوچك با كاربرد محلی تولید شود . هر منطقه ای از كشور یا دنیا منبعی دارد كه بتواند برای ساختن هیدروژن بكار گرفته شود . انعطاف پذیری هیدروژن یكی از امتیازات عمده آن است .

كاربردهای هیدروژن

9میلیون تن هیدروژن در ایالات متحده تولید شده است. امروزه این میزان برای 20 تا 30 میلیون ماشین یا 5تا8 میلیون خانه كافیست . اغلب این هیدروژن در صنعت بصورت پالایش . پرداخت فلزات و فراوری غذاها مصرف می شود .

NASA اولین كاربر هیدروژن بعنوان ناقل انرژی است كه هیدروژن را برای سالها در برنامه فضایی مورد استفاده قرار داد . سوخت هیدروژن موشك فضایی را به مدار می رساند.

باتری ها هیدروژن كه سلولهای سوختی هم نامیده می شوند به سیستمهای الكتریكی موشك نیرو می دهد . تنها محصول فرعی در چنین فرآیندهایی آب است كه خدمه موشك از آن برای نوشیدن استفاده می كند.

سلولهای سوختی هیدروژن یا باتریهای هیدروژنی برق تولید می كند . آنها بسیار كارا هستند , اما ساخت آنها گران است . سلولهای سوختی كوچك می توانند برق مناطق دور دست را تامین كند .

هیدروژن به عنوان سوخت

دستگاههای نیروی هیدروژنی برای مدتی ساخته نخواهند شد , زیرا هزینه زیادی به همراه دارد . هیدروژن ممكن است به زودی به گاز طبیعی اضافه شود, تا از آلودگی دستگاههای موجود بكاهد . هیدروژن بزودی به گازوئیل اضافه خواهد شد تا آلودگی را كاهش داده و كارایی را زیاد كند . اضافه كردن تنها 5 درصد هیدروژن به گازوئیل می تواند به میزان قابل توجهی اكسید نیتروژن كه در آلودگی لایه ازن بسیار موثر است را كاهش دهد .

 

موتوری كه هیدروژن خالص می سوزاند , تقریباً هیچ آلودگی ندارد. شاید حدود 10 تا 20 سال به استفاده از اتومبیل شخصی مصرف كننده هیدروژن باقی مانده است .

آینده هیدروژن

 

قبل از اینكه هیدروژن به عنوان یك سوخت مهم شناخته شود , سیستمهای جدید زیادی باید ساخته شود . ما به سیستمهایی نیاز خواهیم داشت

كه هیدروژن بسازند, ذخیره كنتور انتقال دهند . ما به خطوط لوله و سلول سوختی اقتصادی نیاز خواهیم داشت مصرف كنندگان به تكنولوژی و آموزش استفاده از آن نیاز خواهند داشت .

منبع: پایگاه داده های ملی علوم زمین كشور






نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 16 مرداد 1390

درون بزرگ‌ترین راكتور همجوشی دنیا چه خبر است؟

بر خلاف راكتورهای شكافت هسته‌ای، گداخت هسته‌ای می‌تواند راه‌حلی برای نیاز روزافزون بشر به انرژی پاك باشد. پروژه بین‌المللی ایتر قرار است این رویای قدیمی را در آینده‌ای نه چندان دور به واقعیت برساند.

شاید تبلیغات وسیع در خصوص شكست روش همجوشی سرد باعث لكه‌دار شدن اعتبار این حوزه شده باشد، اما فیزیك‌دانان از سال 1932 / 1311 با موفقیت توانسته‌اند هسته اتم‌ها را به روش هم‌جوشی گرم به یكدیگر پیوند بزنند.

امروزه محققان روش همجوشی گرم توانسته‌اند به یك منبع انرژی پاك دست یابند كه عاری از آلودگی‌های مرتبط با نیروگاه‌های شكافت هسته‌ای است.

نیروگاه‌های همجوشی هسته‌ای ذوب نمی‌شوند، زباله‌های رادیواكتیو تولید نمی‌كنند و سوخت آنها را به راحتی نمی‌توان برای ساخت سلاح استفاده كرد.

به گزارش پاپ‌ساینس، در خط مقدم جبهه تلاش برای تحقق بخشیدن به نیروی حاصل از همجوشی، ITER قرار دارد: یك همكاری بین‌المللی برای ساخت بزرگ‌ترین راكتور هم‌جوشی دنیا.

قلب پروژه هم‌جوشی یك توكامك (Tokamak) است، محفظه‌ای به شكل دونات كه واكنش هم‌جوشی در آنجا اتفاق می‌افتد. میدان مغناطیسی قوی این وسیله، پلاسمای دوتریوم و تریتیوم را كه دو ایزوتوپ هیدروژن هستند، احاطه كرده است.

در همین حال، پرتوهای ذرات، امواج رادیویی و مایكروویو، دمای پلاسما را به 150 میلیون درجه سانتی‌گراد می‌رسانند؛ حرارتی كه برای انجام واكنش همجوشی لازم است. در طی واكنش، هسته‌های دوتریوم و تریتیوم ذوب می‌شوند و یك اتم هلیوم و یك نوترون تولید می‌كنند.

در یك نیروگاه همجوشی هسته‌ای، نوترون‌های پرانرژی ساختار Blanket را در توتاماك گرم می‌كنند و این حرارت برای راه‌اندازی توربین و تولید الكتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرد.

راكتور ایتر كه بزرگ‌ترین توتامك جهان خواهد بود، 500 مگاوات انرژی تولید می‌كند كه معادل خروجی یك نیروگاه زغال‌سنگ است. اما ایتر برق تولید نخواهد كرد و تنها یك آزمایش عظیم فیزیك است، اگرچه مزایای بالقوه بسیاری دارد. تنها 1 گرم سوخت دوتریوم-تریتیوم می‌تواند انرژی معادل 7600 لیتر نفت تولید كند.

ریچارد پیتس، دانشمند ارشد پروژه می‌گوید: «فرایند مورد استفاده در ایتر ذاتا بی‌خطر است. این راكتور هرگز نمی‌تواند مشكلات دنیای شكافت هسته‌ای، مانند چرنوبیل و فوكوشیما را به وجود آورد. به همین دلیل است كه تا این اندازه جذاب است.»

برای اینكه بتوان هم‌جوشی با استفاده از توتاماك را كاملا به صورت تجاری درآورد، توسعه‌دهندگان این روش باید بر چالش‌های مختلفی غلبه كنند. نخستین چالش مساله تولید تریتیوم (ایزوتوپ هیدروژن با 1 پروتون و 2 نوترون در هسته) است.

در هر زمانی فقط 23 كیلوگرم تریتیوم در كل دنیا وجود دارد، زیرا تریتیوم به صورت طبیعی تولید نمی‌شود و به سرعت نیز از بین می‌رود. در مقابل، دوتریوم رادیواكتیو نیست و می‌توان آن را از تقطیر آب استحصال كرد.

اگرچه ایتر ممكن است بتواند از تریتیوم تولید شده توسط نیروگاه‌های هسته‌ای استفاده كند، اما یك نیروگاه همجوشی در مقیاس واقعی باید خودش منابع تریتویم مورد نیازش را تامین كند. برای این منظور می‌توان از نوترون‌های حاصل از واكنش همجوشی برای تبدیل لیتیوم به تریتیوم استفاده كرد.

علاوه بر مساله تریتیوم، فیزیك‌دانان باید بفهمند چه موادی می‌توانند به بهترین نحو در مقابل محصولات فرعی واكنش همجوشی كه باعث تخریب دیواره‌های توتاماك می‌شوند، مقاومت كنند.

در نهایت، رادیواكتیویته پسمانده در تجهیزات مشكلاتی را برای تعمیر و نگهداری به وجود می‌آورد، زیرا كاركنان قادر نیستند با ایمنی كافی در محل تجهیزات كار كنند. دانشمندان ایتر باید روبات‌هایی را بسازند كه بتوانند قطعاتی به وزن 10 تن را تعویض كنند.

ایتر آزمایش‌های خود را در سال 2019 / 1398 در فرانسه آغاز خواهد كرد. اگر این آزمایش‌ها موفقیت‌آمیز باشد، داده‌های به دست آمده از این پروژه به گروه ایتر كمك خواهد كرد تا DEMO را طراحی كنند؛ نمونه‌ای تجربی از نیروگاه همجوشی 2 تا 4 هزار مگاواتی كه قرار است تا سال 2040 / 1420 ساخته شود.

سوخت

مهندسان دوتریوم و تریتیوم -دو ایزوتوپ هیدروژن- را به درون توتاماك كه یك محفظه خلاء دوناتی شكل است، تزریق می‌كنند.

پلاسما

یك جریان قوی الكتریكی، گازهای دوتریوم و تریتیوم را گرم و آنها را یونیزه می‌كند و یك حلقه از پلاسما، سوپی سوزان از ذرات باردار را به وجود می‌آورد.

حرارت

امواج رادیویی، مایكروویو و پرتوهای پر انرژی، دوتریوم پلاسما را گرم می‌كنند. در دماهای بالا، دوتریوم و تریتیوم ذوب می‌شوند و یك اتم هلیوم و یك نوترون را تولید می‌كنند.

حبس كردن

اگر پلاسما با دیواره‌های توتاماك تماس پیدا كند، واكنش همجوشی از بین می‌رود. به همین دلیل، ذرات باردار در یك میدان مغناطیسی حبس می‌شوند. این میدان توسط 39 آهنربای ابررسانای مركزگرا (Poloidal)، هلالی (Toroidal) و یك آهنربای مركزی كه در خارج محفظه دونات شكل و درون هسته آن قرار دارند، ساخته می‌شود.

پوشش داخلی

توتاماك توسط محفظه‌ای فولادی به ضخامت 0.5 متر پوشانده شده تا دیواره های آن را در مقابل نوترون‌های پر انرژی محافظت كند.

منبع:





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 16 مرداد 1390

فیزیک هسته ای

در جهان همه چیز از اتم ساخته شده است. اتمهای مختلف در کنار هم قرار می گیرند و مولکولهای مختلف را تشکیل می دهند. هر اتمی که در طبیعت پیدا می شود، یکی از ۹۲ نوع اتمی است که به نام عناصر طبیعی شناخته شده اند؛ پس هر چه روی زمین وجود دارد، از فلز، پلاستیک،لباس، شیشه گرفته تا مو و غیره، همه ترکیباتی از ۹۲ عنصر طبیعی هستند. جدول تناوبی عناصر، فهرست عناصری است که می توان در طبیعت پیدا کرد به اضافه عناصری که به دست بشر ساخته شده است.

درون هر اتم می توان سه ذره ریز پیدا کرد:

۱) پروتون،

۲) نوترون

۳) الکترون.

پروتونها در کنار هم قرار می گیرند و هسته اتم را تشکیل می دهند، در حالی که الکترونها به دور هسته می چرخند. پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف ، یکدیگر را جذب می کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترونها در حرکت به دور هسته می گردد. در اغلب حالت ها تعداد پروتونها و الکترونهای درون اتم یکسان است، بنابراین اتم درحالت عادی و طبیعی خنثی است.

نوترون، بار خنثی دارد و وظیفه اش در هسته، کنار هم نگاه داشتن پروتونهای هم بار است.می دانیم که ذرات با بار یکسان یکدیگر را دفع می کنند .در نتیجه وظیفه نوترونها این است که با فراهم آوردن شرایط بهتر، پروتونها را کنار هم نگاه دارند. ( این کار توسط نیروی هسته ای قوی صورت می گیرد)

تعداد پروتونهای هسته نوع اتم را مشخص می کند. برای مثال اگر ۱۳ پروتون و ۱۴ نوترون، یک هسته را تشکیل دهند و ۱۳ الکترون هم به دور آن بچرخند، یک اتم آلومینیوم خواهید داشت و اگر یک میلیون میلیارد میلیارد اتم آلومینیوم را در کنار هم قرار دهید، آنگاه نزدیک به پنجاه گرم آلومینیوم خواهید داشت! همه آلومینیوم هایی که در طبیعت یافت می شوند، AL۲۷ یا آلومینیوم ۲۷ نامیده می شوند. عدد ۲۷ نشان دهنده جرم اتمی است که مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای هسته را نشان می دهد.

اگر یک اتم آلومینیوم را درون یک بطری قرار دهید و میلیونها سال بعد برگردید، باز هم همان اتم آلومینیوم را خواهید یافت. بنابراین آلومینیوم ۲۷ یک اتم پایدار نامیده می شود.

بسیاری از اتمها در شکل های مختلفی وجود دارند. مثلاً مس دو شکل دارد: مس ۶۳ که ۷۰ درصد کل مس موجود در طبیعت است و مس ۶۵ که ۳۰ درصد بقیه را تشکیل می دهد. شکل های مختلف اتم، ایزوتوپ نامیده می شوند. هر دو اتم مس ۶۳ و مس ۶۵ دارای ۲۹ پروتون هستند، ولی مس ۶۳ دارای ۳۴ نوترون و مس ۶۵ دارای ۳۶ نوترون است. هر دو ایزوتوپ خصوصیات یکسانی دارند و هر دو هم پایدارند.

● اتمهای ناپایدار

تا اوایل قرن بیستم، تصور می شد تمامی اتم ها پایدار هستند، اما با کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل مشخص شد برخی عناصر خاص دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو هستند و برخی دیگر، تمام ایزوتوپ هایشان رادیواکتیو است. رادیواکتیو بدان معنی است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع می کند.

هیدورژن مثال خوبی از عنصری است که ایزوتوپ های متعددی دارد و فقط یکی از آنها رادیو اکتیو است. هیدروژن طبیعی ( همان هیدروژنی که ما می شناسیم) در هسته خود دارای یک پروتون است و هیچ نوترونی ندارد. ( البته چون فقط یک پروتون درهسته وجود دارد نیازی به نوترون نیست ) ایزوتوپ دیگر هیدروژن، هیدروژن ۲ یا دو تریوم است که یک پروتون و یک نوترون در هسته خود جای داده است. دوتریوم، فقط ۰۱۵/۰ درصد کل هیدروژن را تشکیل می دهد و در طبیعت بسیار کمیاب است، با این حال مانند هیدورژن طبیعی رفتار می کند. البته از یک جهت با آن تفاوت دارد و آن، سمی بودن دوتریوم در غلظت های بالاست. دوتریوم هم ایزوتوپ پایداری است، ولی ایزوتوپ بعدی که تریتیوم خوانده می شود، ناپایدار است. تریتیوم که هیدروژن ۳ نیز خوانده می شود، در هسته خود یک پروتون و دو نوترون دارد و طی یک واپاشی رادیواکتیو به هلیوم ۳ تبدیل می شود. این بدان معنی است که اگر ظرفی پر از تریتیوم داشته باشید و آن را بگذارید و یک میلیون سال بعد برگردید، ظرف شما پر از هلیوم ۳ است. هلیوم ۳ از ۲ پروتون و یک نوترون ساخته شده وعنصری پایدار است ).

در برخی عناصر مشخص، به طور طبیعی همه ایزوتوپ ها رادیواکتیو هستند. اورانیوم بهترین مثال برای چنین عناصری است که علاوه بر رادیواکتیویته زیاد سنگین ترین عنصر رادیواکتیو هم هست که به طور طبیعی یافت می شود. علاوه بر آن، هشت عنصر رادیواکتیو طبیعی هم وجود دارند که عبارتند از پولوتونیوم، استاتین، رادون، فرانسیم، رادیوم، اکتینیوم، توریم و پروتاکتسینانیوم. عناصر سنگین تر از اورانیوم که به دست بشر در آزمایشگاه ساخته شده اند، همگی رادیواکتیو هستند.

● واپاشی رادیو اکتیو

وحشت نکنید بر خلاف اسمش این فرایند بسیار ساده است! اتم یک ایزوتوپ رادیواکتیو طی یک واکنش خودبخودی به یک عنصر دیگر تبدیل می شود. این واپاشی معمولاً از سه راه زیر انجام می شود:

۱) واپاشی آلفا

۲) واپاشی بتا

۳) شکافت خودبه خودی

توضیح تفاوت این سه راه کمی مشکل است اما بدون اینکه بدانید این سه راه چه فرقی با هم می کنند هم می توانید از ادامه مطلب سر در آورید!! اگر خیلی هم علاقمندید بدانید اینجا را کلیک کنید.

در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید می شود:

۱) پرتو آلفا

۲) پرتو بتا

۳) پرتو گاما

۴) پرتوهای نوترون

● تابش های طبیعی خطرناک

درست است که واپاشی رادیواکتیو، یک فرآیند طبیعی است و عناصر رادیواکتیو هم بخشی از طبیعت هستند، ولی این تابش های رادیواکتیو برای موجودات زنده زیان بار هستند. ذرات پر انرژی آلفا، بتا، نوترونها، پرتوهای گاما و پرتوهای کیهانی، همگی به تابش های یون ساز معروفند، بدین معنی که بر همکنش آنها با اتم ها منجر به جداسازی الکترون ها از لایه ظرفیتشان می شود. از دست دادن الکترونها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول ها و جهش های ژنتیکی را برای موجودات زنده به دنبال دارد. جالب است بدانید جهش ژنتیکی عامل بروز سرطان است.

درات آلفا، اندازه بزرگتری دارند و از این رو توانایی نفوذ زیادی در مواد ندارند، مثلاً حتی نمی توانند از یک ورق کاغذ عبور کنند. از این رو تا زمانی که در خارج بدن هستند تأثیری روی افراد ندارند. ولی اگر مواد غذایی آلوده به مواد تابنده ذرات آلفا بخورید، این ذرات می توانند آسیب مختصری درون بدن ایجاد کنند.

ذرات بتا توانایی نفوذ بیشتری دارند که البته آن هم خیلی زیاد نیست، ولی در صورت خورده شدن خطر بسیار بیشتری دارند. ذرات بتا را می توان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.

پرتوهای گاما همانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می شوند. نوترونها هم به دلیلی بی یار بودن، قدرت نفوذ بسیار بالایی دارند و فقط با لایه های بسیار ضخیم بتن یا مایعاتی چون آب و نفت متوقف می شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همین قدرت نفوذ بالا می توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند، تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت.





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
دوشنبه 10 مرداد 1390

فیزیک پلاسما چیست ؟

واژه پلاسما به گاز یونیزه شدهای اطلاق میشود که همه یا بخش قابل توجهی از اتمهای آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یونهای مثبت تبدیل شده باشند. یا به گاز به شدت یونیزه شدهای که تعداد الکترونهای آزاد آن تقریبا برابر با تعداد یونهای مثبت آن باشد، پلاسما گفته میشود.

● فیزیک پلاسما (Plasma Physics)

می دانیم که برای ماده سه حالت جامد ، مایع و گاز در نظر گرفته میشود. اما در مباحث علمی معمولا یک حالت چهارم نیز برای ماده فرض میشود. حدوث طبیعی پلاسما در دماهای بالا ، سبب تخصیص عنوان چهارمین حالت ماده به آن شده است. یک نمونه بسیار طبیعی از پلاسما آتش است بنابراین خورشید نمونهای از پلاسمای داغ بزرگ است.

● تعریف پلاسما

پلاسما گاز شبه خنثایی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود ارائه میدهد. به عبارت دیگر میتوان گفت که واژه پلاسما به گاز یونیزه شدهای اطلاق میشود که همه یا بخش قابل توجهی از اتمهای آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یونهای مثبت تبدیل شده باشند. یا به گاز به شدت یونیزه شدهای که تعداد الکترونهای آزاد آن تقریبا برابر با تعداد یونهای مثبت آن باشد، پلاسما گفته میشود.

● حدود پلاسما

اغلب گفته میشود که ۹۹% ماده موجود در طبیعت در حالت پلاسماست، یعنی به شکل گاز الکتریسته داری که اتمهایش به یونهای مثبت و الکترون منفی تجزیه شده باشد. این تخمین هر چند ممکن است خیلی دقیق نباشد ولی تخمین معقولی است از این واقعیت که درون ستارگان و جو آنها، ابرهای گازی و اغلب هیدروژن فضای بین ستارگان بصورت پلاسماست. در نزدیکی خود ما ، وقتیکه جو زمین را ترک میکنیم بلافاصله با پلاسمایی مواجه می شویم که شامل کمربندهای تشعشعی وان آلن و بادهای خورشیدی است.

در زندگی روزمره نیز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه میشویم. جرقه رعد و برق ، تابش ملایم شفق قطبی ، گازهای داخل یک لامپ فلورسان یا لامپ نئون و یونیزاسیون. مختصری که در گازهای خروجی یک موشک دیده میشود. بنابراین می توان گفت که ما در یک درصدی از عالم زندگی میکنیم که در آن پلاسما بطور طبیعی یافت نمیشود.

● آیا کلمه پلاسما یک کلمه بامسما است؟

کلمه پلاسما ظاهرابه نظر می رسد. این کلمه از یک لغت یونانی آمده است که هر چیز به قالب ریخته شده یا ساخته شده را گویند. پلاسما به علت رفتار جمعی که از خودشان نشان میدهد، گرایشی به متاثر شدن در اثر عوامل خارجی ندارد، و اغلب طوری عمل میکند که گویا دارای رفتار مخصوص به خودش است.

● حفاظ دبای

یکی از مشخصات اساسی رفتار پلاسما ، توانایی آن برای ایجاد حفاظ در مقابل پتانیسیلهای الکتریکی است که به آن اعمال میشوند. فرض کنید بخواهیم با وارد کردن دو گلوله بارداری که به یک باتری وصل شدهاند یک میدان الکتریکی در داخل پلاسما بوجود آوریم. این گلوله ها ، ذرات یا بارهای مخالف خود را جذب میکنند و تقریبا بلافاصله ، ابری از یونهای اطراف گلوله منفی و ابری اطراف گلوله مثبت را فرا میگیرند.

اگر پلاسما سرد باشد و هیچگونه حرکت حرارتی وجود نداشته باشد، تعداد بار ابر برابر بار گلوله میگردد، در این صورت عمل حفاظ کامل میشود و هیچ میدان الکتریکی در حجم پلاسما در خارج از ناحیه ابرها وجود نخواهد داشت. این حفاظ را اصطلاحا حفاظ دبای می گویند.

● معیارهای پلاسما

طول موج دبای (لاندای دی) باید خیلی کوچکتر از ابعاد پلاسما ( L ) باشد.

تعداد ذرات موجود در یک کره دبای (ND ) باید خیلی بزرگتر باشد.

حاصلضرب فرکانس نوسانات نوعی پلاسما ( W ) در زمان متوسط بین برخوردهای انجام شده با اتمهای خنثی ( t ) باید بزرگتر از یک باشد.

کاربردهای فیزیک پلاسما

تخلیه های گازی :

قدیمیترین کار با پلاسما ، مربوط به لانگمیر ، تانکس و همکاران آنها در سال ۱۹۲۰ میشود. تحقیقات در این مورد ، از نیازی سرچشمه میگرفت که برای توسعه لوله های خلائی که بتوانند جریانهای قوی را حمل کنند، و در نتیجه میبایست از گازهای یونیزه پر شوند احساس میشد.

همجوشی گرما هستهای کنترل شده:

فیزیک پلاسمای جدید ( از حدود ۱۹۵۲ که در آن ساختن راکتوری بر اساس کنترل همجوشی بمب هیدروژنی پیشنهاد گردید، آغاز میشود.

فیزیک فضا:

کاربرد مهم دیگر فیزیک پلاسما ، مطالعه فضای اطراف زمین است. جریان پیوستهای از ذرات باردار که باد خورشیدی خوانده میشود، به مگنتوسفر زمین برخورد میکند. درون و جو ستارگان آن قدر داغ هستند که میتوانند در حالت پلاسما باشند.

تبدیل انرژی مگنتو هیدرو دینامیک ( MHD ) و پیشرانش یونی:

دو کاربرد عملی فیزیک پلاسما در تبدیل انرژی مگنتو هیدرو دینامیک ، از یک فواره غلیظ پلاسما که به داخل یک میدان مغناطیسی پیشرانده میشود، میباشد.

پلاسمای حالت جامد :

الکترونهای آزاد و حفرهها در نیمه رساناها ، پلاسمایی را تشکیل میدهند که همان نوع نوسانات و ناپایداریهای یک پلاسمای گازی را عرضه می دارد.

لیزرهای گازی:

عادیترین پمپاژ ( تلمبه کردن ) یک لیزر گازی ، یعنی وارونه کردن جمعیت حالاتی که منجر به تقویت نور میشود، استفاده از تخلیه گازی است.

شایان ذکر است که کاربردهای دیگری مانند چاقوی پلاسما ، تلویزیون پلاسما ، تفنگ الکترونی ، لامپ پلاسما و غیره نیز وجود دارد که در اینجا فقط کاربردهای پلاسما در حالت کلی بیان شده است





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
دوشنبه 10 مرداد 1390

پژوهشگران توانسته اند سنگین ترین هسته اتمی را با دقتی عالی، همانند تعیین جرم انسان ۱۰۰ کیلوگرمی به دقت میلی گرم، وزن کنند. با بهبود روش های تعیین جرم می توان به کشف عناصر سنگین جزیره پایداری امید داشت.

با دقیق تر شدن اندازه گیری جرم در مقادیر بسیار ناچیز، می توان به کشف عناصر سنگینی امید داشت که نیمه عمر کوتاهی نداشته باشند.

پژوهش گران به تازگی توانسته اند با استفاده از یک تله ویژه، ۳ ایزوتوپ از عنصر بسیار سنگین نوبلیوم را به دام بیاندازند و جرم آن را نیز اندازه گیری کنند. نوبلیوم، سنگین ترین عنصری است که تاکنون وزن آن به طور مستقیم اندازه گیری شده است.

این اندازه گیری ها، یک گام بسیار مهم رو به جلو در مسیر کشف «جزیره پایداری» به شمار می روند؛ عبارتی که به کلاس کوچکی از عناصر سنگین وزن هنوز کشف نشده ای اشاره دارد که فیزیک دانان امیدوارند بتوانند به مدت چند دقیقه، یا چند روز، و یا حتی چندین سال پایدار بمانند. نتایج این تحقیق که به سرپرستی مایکل بلاک، فیزیک دان اتمی و عضو هیات علمی مرکز پژوهش های یون های سنگین هلمهولتز جی. اس. آی واقع در دارمشتات آلمان انجام شده و مشروح آن، هفته گذشته در نیچر منتشر شد؛ هم چنین به اصلاح تعاریف فعلی از سنگین ترین اتمی که تاکنون ساخته شده نیز کمک خواهد کرد.

تعیین جرم دقیق اتمی یک عنصر فوق سنگین به هیچ وجه کار آسانی نیست، فیزیک دانان تاکنون تنها می توانستند جرم عناصر سنگین را به طور غیر مستقیم تخمین بزنند. هسته های سنگین معمولا به سرعت شکسته می شوند و هسته های فرزند و نوه ای به وجود می آورند که با افزودن جرم و انرژی آنها، می توان جرم و انرژی هسته اولیه را تعیین کرد.

ولی جرم یک هسته سنگین، چیزی بیشتر از مجموع جرم اجزای آن است. دلیل این امر هم این است که انرژی پیوندی که پروتون ها و نوترون های هسته را در کنار هم قرار می دهد، با جرم آن مرتبط است. همان طور که آلبرت اینشتین در فرمول معروف E = mc۲ پیش بینی کرده بود، این دو قابل تبدیل به هم هستند. تخمین های غیرمستقیم از جرم اتم، معمولا نمی توانند این انرژی پیوند را به درستی محاسبه کنند.

● رویکرد شاتگان!

بلاک و همکارانش برای اندازه گیری مستقیم جرم این عناصر فوق سنگین، ابتدا نیاز داشتند که آنها را تولید کنند. برای این کار، آنها از یک شتاب دهنده استفاده کردند که اتم های کلسیوم را به هدفی از جنس سرب شلیک می کرد. در موارد نادری، این هسته های اتمی با هم برخورد می کردند و طی فرآیند همجوشی هسته ای، هسته ای سنگین تر را می ساختند. تقریبا یک بار در هر ثانیه، شتاب دهنده یک ایزوتوپ از اتم نوبلیوم را تولید و آن را آشکار می کرد. این اتم مصنوعی بسته به تعداد نوترون هایی که داشته باشد، می تواند تنها به مدت چند هزارم ثانیه، و یا برای دقایق متمادی دوام بیاورد.

هنگامی که پژوهشگران نوبلیوم را تولید کردند، باید به سرعت آن را از هزاران میلیارد اتم دیگری که از هدف سربی عبور کردند، جدا کنند. برای انجام این کار، گروه از یک ترکیب ویژه میدان های الکتریکی و مغناطیسی استفاده کرد که به نوبلیوم اجازه می داد بدون مشکل عبور کند، در حالی که دیگر اتم های سبک تر و سریع تر از منحرف می کرد. سپس با عبور اتم سنگین نوبلیوم از سلول هایی که با گاز نجیب هلیم پر شده بودند، از سرعت آن کاسته می شد. در نهایت، جرم نوبلیوم در درون یک تله پنینگ اندازه گیری می شد، ابزاری است که از میدان های الکتریکی و مغناطیسی استفاده می کند تا اتم نوبلیوم را در مداری دایروی به حرکت وادارد. با اندازه گیری شعاع و سرعت دوران اتم، می توان به طور مستقیم جرم اتم را اندازه گیری کرد.

● مشکلات سنگین وزن

بلاک می گوید: «با استفاده از این روش، ما توانستیم دقت اندازه گیری جرم را تا حد خیلی زیادی ارتقا بخشیم. این تله می تواند جرم یک اتم را با دقتی برابر با اندازه گیری جرم یک انسان صد کیلوگرمی در ابعاد میلی گرم اندازه بگیرد. در مورد یک ایزوتوپ، یعنی نوبلیوم ۲۵۳، اندازه گیری اخیر تا پنج برابر دقیق تر از تخمین های قبلی است».

رالف دیتمار هرزبرگ، دانشمند فیزیک هسته ای در دانشگاه لیورپول انگلستان، تا حدی تحت تاثیر این روش اندازه گیری قرار گرفته که نتایج آن را از دیوار آزمایشگاهش آویزان کرده ست. او می گوید: «قطعا این یک کار خیلی خیلی خوب است».

اندازه گیری دقیق جرم عناصر شناخته شده ای مانند نوبلیوم می تواند دانشمندان را قادر سازد تا پژوهش های خود را برای یافتن عناصر سنگین تر بهبود ببخشند، مانند آنهایی که تصور می شود جزو مجموعه جزیره پایداری باشند. این محدوده از جدول هسته ای (که در آن به جای تعداد پروتون ها تعداد نوترون ها نوشته شده است)، جای عناصری است که خیلی خیلی سنگین تر از هر چیز دیگری است که تاکنون دیده شده است. کار اخیر دانشمندان را قادر می سازد تا چنین اجرامی را بدون روبرو شدن با مشکلات محاسبه جرم هسته های «فرزند» و «نوه» هسته اصلی، خیلی دقیق تر محاسبه کنند.

تصور می شود که برخی از هسته ها در جزیره پایداری برای چندین سال و یا حتی بیشتر از آن نیز پایدار بمانند، که به این معنی است که آنها را می توان برای مدت های طولانی ذخیره کرد؛ امری که در صورت تحقق آن می توان آینده ای را متصور شد که در آن سوخت های هسته ای بسیار کارامد برای سفر به اعماق فضا در دسترس بشر قرار گیرد.

ولی هرزبرگ بر این باور است که این کار حتی برای آینده نزدیک باارزش است. به گفته او، نظریه کنونی هسته ای نمی تواند به طور دقیق اجرام ساختارهای هسته ای سنگین ترین عناصر را پیش بینی کند. اندازه گیری مستقیم به بهبود آن کمک می کند و برای مثال می تواند با مشخص کردن ساختار هسته های در حال فروپاشی، به یافتن روش های کارامدتر برای خلاص شدن از شر زباله های هسته ای هم کمک کند.





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
دوشنبه 10 مرداد 1390

تاریخچه بمب اتم

هانری بكرل نخستین كسی بود كه متوجه پرتودهی عجیب سنگ معدن اورانیم گردیدبس

ازان در سال 1909 میلادی ارنست رادرفوردهسته اتم را كشف كردوی همچنین نشان

دادكه پرتوهای رادیواكتیودر میدان مغناطیسی به سه دسته تقیسیم می شود( پرتوهای

الفا وبتا وگاما)بعدها دانشمندان دریافتند كه منشاء این پرتوها درون هسته اتم اورانیم می

باشد.

در سال 1938 با انجام ازمایشاتی توسط دو دانشمند ا لمانی بنامهای ا توها ن و فریتس

شتراسمن فیزیك هسته ای پای به مرحله تازه ای نهاد این فیزیكدانان با بمباران هسته

اتم اورانیم بوسیله نوترونها به عناصر رادیواكتیوی دست یافتندكه جرم اتمی كوچكتری

نسبت به اورانیم داشت او برای توصیف علت ایجاد این عناصرلیزه میتنرو اتو فریش پدیده

شكافت هسته رادر اورانیم تو ضیح دادندودر اینجا بود كه نا قوس شوم اختراع بمب اتمی

به صدا در امد.

U235 + n -> fission + 2 or 3 n + 200 MeV

زیرا همانطور كه در شكل فوق می بینید هر فروپاشی هسته اورانیم0 میتوانست تا 200

مگاولت انرژی ازاد كند وبدیهی بود اگر هسته های بیشتری فرو پاشیده می شد انرژی

فراوانی حاصل می گردید.

بعدها فیزیكدانان دیگری نیز در این محدوده به تحقیق می پرداختند یكی ازانان انریكو

فرمی بود( 1954 - 1901) كه بخاطر تحقیقاتش در سال 1938 موفق به دریافت جایزه نوبل

گردید.

در سال 1939 یعنی قبل از شروع جنگ جهانی دوم در بین فیزیكدانان این بیم وجود

داشت كه المانیهابه كمك فیزیكدانان نابغه ای مانند هایزنبرگ ودستیارانش بتوانند با

استفاده از دانش شكافت هسته ای بمب اتمی بسازندبه همین دلیل از البرت انیشتین

خواستند كه نامه ای به فرانكلین روزولت رئیس جمهوروقت امریكا بنویسددر ان نامه

تاریخی از امكان ساخت بمبی صحبت شد كه هر گز هایزنبرگ ان را نساخت.

 

چنین شدكه دولتمردان امریكا برای پیشدستی برالمان پروژه مانهتن را براه انداختندو از

انریكو فرمی دعوت به عمل اوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمی را فراهم سازد سه سال

بعددر دوم دسامبر 1942 در ساعت 3 بعد از ظهر نخستین راكتور اتمی دنیا در دانشگاه

شیكاگو امریكا ساخته شد.

سپس در 16 ژوئیه 1945 نخستین ازمایش بمب اتمی در صحرای الامو گرودو نیو مكزیكو

انجام شد.

سه هفته بعد هیروشیمادرساعت 8:15 صبح در تاریخ 6 اگوست 1945 بوسیله بمب

اورانیمی بمباران گردیید و ناكازاكی در 9 اگوست سال 1945 در ساعت حدود 11:15 بوسیله

بمب پلوتونیمی بمباران شدند كه طی ان بمبارانها صدها هزار نفر فورا جان باختند.

انریكو فرمی (صف جلو نفر اول سمت چپ) و همكارانش در شیكاگو پس از ساخت

نخستین راكتور هسته ای جهان به امید انكه از راكتور هسته ای تنها در اهداف صلح امیز

استفاده شود و دنیا عاری از سلاحهای اتمی گردد

لیزه میتنر ( مادر انرژی اتمی)

لیزه در سال 1878 در یك خانواده هشت نفری بدنیا امد وی سومین فرزند خانواده بود باو

جود تمامی مشكلاتی كه بر سر راه وی بخاطر زن بودنش بود در سال 1901 وارد دانشگاه

وین شد و تحت نظارت بولتزمن كه یكی از فیزیكدانان بنام دنیا بود فیزیك را اموخت .

لیزه توانست در سال 1907 به درجه دكتر نایل گردد و سپس راهی برلین گردید تا در

دانشگاهی كه ماكس پلا نك ریاست بخش فیزیك ان را بر عهده داشت به مطالعه و

تحقیق بپردازد بیشتر كارهای تحقیقاتی وی در همین دانشگاه بود وی هیچگونه علاقه ای

به سیاست نداشت و لی به علت دخالتهای روزن افزون ارتش نازی مجبور به ترك برلین

گردید ودر سال 1938 به یك انستیتو در استكهلم رفت . لیزه میتنر به همراه همكارش اتو

فریش اولین كسانی بودند كه شكافت هسته را توضیح دادند انان در سال 1939 در مجله

طبیعت مقاله معروف خود را در مورد شكافت هسته ای دادند وبدین ترتیب راه را برای

استفاده از انرژی گشودند به همین دلیل پس از جنگ جهانی دوم به میتنر لقب مادر بمب

اتمی داده شد ولی چون وی نمی خواست از كشفش بعنوان بمبی هولناك استفاده گردد

بهتر است به لیزه لقب مادر انرژی اتمی داده شود

تاحدودی درسته وفقط باید این نکته رو اضافه کرد که اینشتین نقش بسیار مهمی در

ساخت این بمب داشت(البته نه این بمب بلکه کلا استفاده از انرژی هسته ای)وهمون

فرمول معروفe=mc2راه رو برای ساخت بمب هسته ای وبقیه استفاده ها بازکردجالبه

که مطابق این فرمول اگر تمام جرم یه مورچه تبدیل به انرژی بشه میتونه اب یه استخررو

به جوش بیاره

که خدارا شکر هنوز کسی نتونسته تموم جرم مورچه رو تبدیل به انرژی کنه!!!

دربمب های هسته ای این فلزات سنگین رادیو اکتیو و اونهم ایزوتوپ های خاصیشون

قادرند با عبور از جرم بحرانی یا بمباران نوترونی مقدار انرژی عظیمی رو آزاد کنن

نقش اینشتین اعلام و اثبات ومحاسبه این انرژی بود

نکته:درفرمول بالا جرم برحسب گرم وسرعت نور برحسب متر برثانیه هست





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
جمعه 15 مرداد 1389

آب سنگین

        با آب سخت اشتباه نشود.

آب سنگین آبی است که نسبت ایزوتوپ دوتریوم در آن از حد آب معمولی بیشتر است. در آب سنگین (با فرمول D۲O) بر خلاف آب معمولی (با فرمول H۲O) به جای هیدروژن ایزوتوپ هیدروژن دوتریوم (بافرمول

اتمی ۲H )با اکسیژن ترکیب شده‌است.با کمک این نوع از آب می‌توان پلوتونیوم لازم بری سلاح های اتمی را بدون نیاز به غنی سازی بالی اورانیوم تهیه کرد. از کاربردهای دیگر این آب می‌توان به استفاده از آن در

رآکتورهای هسته‌ای با سوخت اورانیوم، بعنوان متعادل کننده (Moderator) به جای گرافیت و نیز عامل انتقال گرمی رآکتور نام برد. آب سنگین واژه‌ای است که معمولا به اکسید هیدروژن سنگین، D۲O یا ۲H۲O

اطلاق می‌شود. هیدروژن سنگین یا دوتریوم (Deuterium)ایزوتوپی پایدار از هیدروژن است که به نسبت یک به ۶۴۰۰ از اتمهای هیدروژن در طبیعت وجود دارد. خواص فیزیکی و شیمیایی آن به نوعی مشابه با آب

سبک H۲O است.

فهرست مندرجات

1.       تاریخچه

2.       روش تهیه آب سنگین

3.       کند کننده نوترون

4.       آشکار سازی نوترینو

5.       آب نیمه سنگین

6.         آب با اکسیژن سنگین

تاریخچه

والتر راسل در سال ۱۹۲۶ با استفاده از جدول تناوبی «مارپیچ» وجود دو تریم را پیش بینی کرد.

هارولد یوری شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی ایزوتوپها که در سال ۱۹۳۴ جایزه نوبل در شیمی گرفت در سال ۱۹۳۱ ایزوتوپ هیدروژن سنگین را که بعدها به منظور افزایش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت،

کشف کرد. همچنین در سال ۱۹۳۳، گیلبرت نیوتن لوئیس (Gilbert Newton Lewis شیمیدان و فیزیکدان مشهور آمریکایی) استاد هارولد یوری توانست برای اولین بار نمونه آب سنگین خالص را به‌وسیله عمل

الکترولیز بوجود آورد.. . اولین کاربرد علمی از آب سنگین در سال در سال ۱۹۳۴ توسط دو بیولوژیست بنامهای هوسی(Hevesy) و هافر(Hoffer) صورت گرفت. آنها از آب سنگین برای آزمایش بیولوژیکی ، به منظور

. تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.

روش تهیه آب سنگین

در طبیعت از هر ۳۲۰۰ مولکول آب یکی آب نیمه سنگین HDO است. آب نیمه سنگین را می‌توان با استفاده از روش‌هایی مانند تقطیر یا الکترولیز یا دیگر فرآیندهای شیمیایی از آب معمولی تهیه کرد. هنگامی که

مقدار HDO در آب زیاد شد، میزان آب سنگین نیز بیشتر می‌شود زیرا مولکول‌های آب هیدروژن‌های خود را با یکدیگر عوض می‌کنند و احتمال دارد که از دو مولکول HDO یک مولکول H۲O آب معمولی و یک مولکول

D۲O آب سنگین به وجود آید. برای تولید آب سنگین خالص با استفاده از روش‌های تقطیر یا الکترولیز به دستگاه‌های پیچیده تقطیر و الکترولیز و همچنین مقدار زیادی انرژی نیاز است، به همین دلیل بیشتر از

روش‌های شیمیایی برای تهیه آب سنگین استفاده می‌کنند.

کند کننده نوترون

آب سنگین در بعضی از انواع رآکتور هسته ای نیز به عنوان کند کننده نوترون به کار می‌رود. نوترون‌های کند می‌توانند با اورانیوم واکنش بدهند.از آب سبک یا آب معمولی هم می‌توان به عنوان کند کننده استفاده

کرد، اما از آنجایی که آب سبک نوترون های حرارتی را هم جذب می‌کنند، رآکتورهای آب سبک باید اورانیو غنی شده اورانیوم با خلوص زیاد استفاده کنند، اما رآکتور آب سنگین می‌تواند از اورانیوم معمولی یا غنی

نشده هم استفاده کند، به همین دلیل تولید آب سنگین به بحث‌های مربوط به جلوگیری از توسعه سلاح‌های هسته‌ای مربوط است. رآکتورهای تولید آب سنگین را می‌توان به گونه‌ای ساخت که بدون نیاز به

تجهیزات غنی سازی، اورانیوم را به پلوتونیوم قابل استفاده در بمب اتمی تبدیل کند. البته برای استفاده از اورانیوم معمولی در بمب اتمی می‌توان از روش‌های دیگری هم استفاده کرد. کشورهای هند، اسرائیل،

پاکستان، کره شمالی، روسیه و آمریکا از رآکتورهای تولید آب سنگین برای تولید بمب اتمی استفاده کردند.با توجه به امکان استفاده از آب سنگین در ساخت سلاح هسته‌ای، در بسیاری از کشورها دولت تولید

یا خرید و فروش مقدار زیاد این ماده را کنترل می‌کند. اما در کشورهایی مثل آمریکا و کانادا می‌توان مقدار غیر صنعتی یعنی در حد گرم و کیلوگرم را بدون هیچ گونه مجوز خاصی از تولید کنندگان یا عرضه کنندگان

مواد شیمیایی تهیه کرد. هم اکنون قیمت هر کیلوگرم آب سنگین با خلوص ۹۸۹۹درصد حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ دلار است. گفتنی است بدون استفاده از اورانیوم غنی شده و آب سنگین هم می‌توان رآکتور تولید

پلوتونیوم ساخت. کافی است که از کربن فوق العاده خالص به عنوان کند کننده استفاده شود از آنجایی که نازی‌ها از کربن ناخالص استفاده می‌کردند، متوجه این نکته نشدند در حقیقت از اولین رآکتور اتمی

آزمایشی آمریکا سال ۱۹۴۲ و پروژه منهتن که پلوتونیم آزمایش ترینیتی و بمب مشهور «Fat Man» را ساخت، از اورانیوم غنی شده یا آب سنگین استفاده نمی‌شد.

آشکار سازی نوترینو

رصدخانه نوترینوی سادبری در انتاریوی کانادا از هزار تن آب سنگین استفاده می‌کند. آشکار ساز نوترینوی در اعماق زمین و در دل یک معدن قدیمی کار گذاشته شده تا مئون های پرتوهای کیهانی به آن نرسد.

هدف اصلی این رصدخانه یافتن پاسخ این پرسش است که آیا نوترینو های الکترون که از همجوشی در خورشید تولید می‌شوند، در مسیر رسیدن به زمین به دیگر انواع نوترینوها تبدیل می‌شوند یا خیر. وجود آب

سنگین در این آزمایش‌ها ضروری است، زیرا دوتریم مورد نیاز برای آشکارسازی انواع نوترینوها را فراهم می‌کند. آزمون‌های سوخت و ساز در بدن از مخلوط آب سنگین با ۱۸O H۲ آبی که اکسیژن آن ایزوتوپ ۱۸O

است نه ۱۶O برای انجام آزمایش اندازه گیری سرعت سوخت و ساز بدن انسان و حیوانات استفاده می‌شود. این آزمون سوخت و ساز را معمولا آزمون آب دوبار نشاندار شده می‌نامند.

آب نیمه سنگین

چنانچه در اکسید هیدروژن تنها یکی از اتمهی هیدروژن به یزوتوپ دوتریوم تبدیل شود نتیجه حاصله (HDO) را آب نیمه سنگین می‌گویند. در مواردی که ترکیب مساوی از هیدروژن و دوتریوم در تشکیل مولکوهی آب

حضور داشته باشند، آب نیمه سنگین تهیه می‌شود. دلیل ین امر تبدیل سریع اتم هی هیدروژن و دوتریوم بین مولکولهی آب است، مولکول آبی که از ۵۰ درصد هیدروژن معمولی (H) و ۵۰ درصد هیدروژن سنگین(D)

تشکیل شده‌است، در موازنه شیمییی در حدود ۵۰ درصد HDO و ۲۵ درصد آب (H۲O) و ۲۵ درصد D۲O خواهد داشت. نکته قابل توجه آن است که آب سنگین را نبید با با آب سخت که اغلب شامل املاح زیاد است و

یا یا آب تریتیوم (T۲O or ۳H۲O) که از یزوتوپ دیگر هیدروژن تشکیل شده‌است، اشتباه گرفت. تریتیوم یزوتوپ دیگری از هیدروژن است که خاصیت رادیواکتیو دارد و بیشتر بری ساخت موادی که از خود نور منتشر

می‌کنند بکار برده می‌شود..

آب با اکسیژن سنگین

آب با اکسیژن سنگین، در حالت معمول H۲۱۸O است که به صورت تجارتی در دسترس است ببیشتر بری ردیابی بکار برده می‌شود. بعنوان مثال با جیگزین کردن ین آب (از طریق نوشیدن یا تزریق) در یکی از

عضوهی بدن می‌توان در طول زمان میزان تغییر در مقدار آب ین عضو را بررسی کرد. این نوع از آب به ندرت حاوی دوتریوم است و به همین علت خواص شیمیی و بیولوژیکی خاصی ندارد بری همین به آن آب سنگین گفته  نمی‌شود .

 ممکن است اکسیژن در آنها بصورت یزوتوپهی O۱۷ نیز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فیزیکی ین آب با آب معمولی تنها چگالی بیشتر آن است.

 





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
سه شنبه 12 مرداد 1389
کیک زرد
 
تهیه این ماده به منزله رسیدن به بخش میانی مراحل مختلف تصفیه سنگ معدن اورانیوم است و باید
 
توجه داشت كه فاصله بسیار زیادی برای استفاده در بمب اتمی دارد. روش تهیه كیك زرد كاملاً به
 
نوع سنگ معدن به دست آمده بستگی دارد، اما به­طور معمول با آسیاب كردن و پردازشهای شیمیایی
 
بر روی سنگ معدن اورانیوم، پودر زبر و زردرنگی به دست میآید كه قابلیت حل شدن در آب را
 
ندارد و حدود 80 درصد غلظت اكسید اورانیوم آن خواهد بود. این پودر در دمایی معادل 2878 درجه
 
سانتیگراد ذوب می­شود.


روش تهیه كیك زرد

ابتدا سنگ معدن با دستگاه­های مخصوصی خرد و آسیاب می­شود، پس از آن برای جداسازی اورانیم

و بالابردن خلوص خاك سنگ، آن را در حمامی از اسید سولفوریك، آلكالاین و یا پراكسید می­

خوابانند؛ این عمل برای به دست آوردن اورانیوم خالص­تر صورت می­گیرد. سپس این محصول به

دست آمده را خشك و فیلتر می­كنند و نتیجه آن چیزی خواهد شد كه به «كیك زرد» معروف است.

امروزه روشهای جدیدی برای تهیه این پودر اورانیوم وجود دارد كه محصول آنها بیش از آن كه زرد

باشد به قهوه­ای و سیاه نزدیك است، در واقع رنگ ماده به دست آمده به میزان وجود ناخالصیها در

این پودر بستگی دارد. نهادن این نام بر روی این محصول به گذشته بر می­گردد كه كیفیت روشهای

خالص­سازی سنگ معدن مناسب نبود و ماده به دست آمده، زرد رنگ بود.


مواد تشكیل دهنده كیك زرد

بخش اصلی كیك زرد (معادل 70-90 درصد وزنی) شامل اكسیدهای اورانیوم با فرمول شیمیایی


شیمیایی U3O8 و یا سایر اكسیدهاست و بقیه آن از دیگر موادی تشكیل شده است كه مهمترین آنها

عبارتند از:

هیدراكسید اورانیوم با فرمول شیمایی UO2(OH)2 یا (UO2)2(OH)2 كه در صنایع ساخت شیشه

و سرامیك استفاده میشود. این ماده تشعشع رادیواكتیو دارد و باید با شرایط خاصی نگهداری و حمل

شود.

سولفات اورانیوم با فرمول شیمیایی (U02S04) كه ماده­ای بی بو با رنگ زرد لیموییاست.

اكسید اورانیوم زرد (یا اورانیت سدیم) با فرمول شیمیایی Na2O (UO3)2.6H2O كه ماده­ای با

رنگ زرد - نارنجی است.

پراكسید اورانیوم با فرمول شیمیایی UO4·nH2O با رنگ زرد كمرنگ.

یكی از كاربردهای كیك زرد، تهیه هگزا فلوراید اورانیوم است. این گاز در وضع عادی حدود هفت

صدم درصد شامل ایزوتوپ 235 و بقیه آن ایزوتوپ 238 است. در مرحله غنی سازی درصد

U-235 به حدود 5.3 یا حتی بیشتر افزایش داده می­شود.


كاربردهای كیك زرد

كیك زرد عموماً برای تهیه سوخت رآكتورهای هسته­ای به كار برده می­شود، در واقع این ماده است

كه پس از پردازشهایی به UO2 تبدیل و برای استفاده در میله­های سوختی به كار برده میشود. این

ماده همچنین میتواند برای غنی­سازی به گاز هگزا فلوراید اورانیوم یا UF6 تبدیل شود، چون در این

صورت میتوان چگالی ایزوتوپهای اورانیوم 235 را در آن افزایش داد.

در هر صورت كیك زرد در اغلب كشورهایی كه معادن طبیعی اورانیوم دارند تهیه می­شود و تولید

این ماده مشكل خاصی ندارد و بهطور متوسط سالیانه 64 هزار تن از این ماده در جهان تولید می­

شود. كانادا، یكی از تولیدكنندگان این ماده است، این كشور معادنی دارد كه خلوص سنگ اورانیوم

آنها به 20 درصد هم میرسد.

در آسیا نیز كشوری مانند قزاقستان صنایع بزرگ تولید این پودر را دارد. قیمت این پودر در

بازارهای بین المللی، هر كیلوگرم حدود 25 دلار است.





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
شنبه 9 مرداد 1389

عنصر جدید کوپرنیسیوم نام گذاری شد.

عنصر صد و دوازدهم جدول تناوبی که 13 سال قبل کشف شد و چند ماه قبل به طور رسمی در

جدول تناوبی عناصر جهان جای گرفت، بالاخره صاحب نام شد.

از این پس، این عنصر به افتخار نیکلاس کوپرنیک، منجم سرشناس لهستانی، با نام "کوپرنیسیوم"

شناخته خواهد شد و در جدول تناوبی با نشان Cp درج می شود.

کوپرنیک به این نتیجه دست یافته بود که سیارات به دور خورشید می گردند و نهایتا موفق شد این

فرضیه را که زمین مرکز جهان است، نقض کند.

دانشمندانی که عنصر جدید را کشف کردند به افتخار مردی که "دید ما نسبت به جهان را تغییر داد"

این عنصر را نامگذاری نمودند.

مجمع بین المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) رسما نام جدید را در شش ماه آینده تصویب

خواهد کرد تا جامعه علمی "فرصت بحث درباره همه پیشنهادها" را داشته باشد.

کوپرنیسیوم توسط دانشمندان مرکز تحقیقات یون سنگین در آلمان که تحت هدایت پروفسور سیگورد

هافمن فعالیت می کردند کشف شد.

پروفسور هافمن درباره تصمیم جدید گروه خود گفت: "پس از آنکه IUPAC بطور رسمی کشف ما

را تایید کرد، ما بر سر این اسم توافق کردیم زیرا می خواهیم یک دانشمند برجسته را ارج بنهیم."

کوپرنیک در سال 1473 در شهر تورون لهستان به دنیا آمد. یافته او مبنی بر اینکه سیارات به دور

خورشید می گردند پایه گذار بخش عمده ای از دانش نوین بوده است. این یافته در کشف نیروی جاذبه

نقشی اساسی ایفاء کرد و به این نتیجه منجر شد که ستارگان در فاصله بسیار دوری از کره زمین

قرار دارند و جهان به طرز غیرقابل تصوری بزرگ است.

بر اساس مقررات IUPAC دانشمندانی که عنصر جدید را کشف کردند، مجاز به برگزیدن نام یک

فرد زنده نیستند.

اما وقتی بی بی سی از آقای هافمن نظرش را درباره نام "هافمنیوم" برای عنصر جدید پرسید، او

پاسخ داد: "نه، فکر می کنم کوپرنیسیوم زیبا تر است."





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
شنبه 9 مرداد 1389

::: بالاخره کیمیا کشف شد :::

می دانید که کیمیاگران سال ها به دنبال دو چیز بودند. یکی "کیمیا" یا سنگ فیلسوفان که با آن مس را

به طلا تبدیل کنند و دیگری "اکسیر" که با آن جوانی همیشگی و زندگی جاودانه پیدا کنند. امروز پس

از سال ها تلاش بالاخره یکی از این دو ماده کشف شده است. یک دانش آموز با استعداد موفق شده

است"کیمیا" را کشف کند و به وسیله آن مس را به طلا تبدیل کند.این ماده که قرن ها

کیمیا گران به دنبال آن بودند، چیزی نیست جز "آلومینیوم". در واقع با مخلوط کردن مس و آلومینیوم،

طی یک "جانشینی دوگانه" با عوض شدن جای C و A مس به طلا تبدیل می شود.





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
شنبه 9 مرداد 1389

آشنایی با پدرعلم فیزیک پروفسور محمود حسابی

سید محمود حسابی در سال 1281 (ه.ش)، از پدر و مادری تفرشی در تهران زاده شدند. پس از سپری نمودن چهار سال از دوران كودكی در تهران، به همراه خانواده (پدر، مادر، برادر) عازم شامات گردیدند. در هفت سالگی تحصیلات ابتدایی خود را در بیروت، با تنگدستی و مرارت های دور از وطن در مدرسه كشیش های فرانسوی آغاز كردند و همزمان، توسط مادر فداكار، متدین و فاضله خود (خانم گوهرشاد حسابی)، تحت آموزش تعلیمات مذهبی و ادبیات فارسی قرار گرفتند. استاد، قرآن كریم را حفظ و به آن اعتقادی ژرف داشتند. دیوان حافظ را نیز از برداشته و به بوستان و گلستان سعدی، شاهنامه فردوسی، مثنوی مولوی، منشات قائم مقام اشراف كامل داشتند.

[تصویر: 4da81d4ed7f0d1213cd52982e7780a90.jpg]


پس از طی در جات ابتدایی و دبیرستان در هفده سالگی نخستین لیسانسشان را دررشته ادبیات عرب از دانشگاه آمریکایی بیروت دریافت داشتند . همچنین در سن نوزده سالگی، لیسانس بیولوژی و پس از آن مدرك مهندسی راه و ساختمان را اخذ نمودند. استاد همچنین در رشته های پزشكی، ریاضیات و ستاره شناسی به تحصیلات آكادمیك پرداختند. شركت راهسازی فرانسوی كه استاد در آن مشغول به كار بودند، به پاس قدردانی از زحماتشان، ایشان را برای ادامه تحصیل به كشور فرانسه اعزام كرد و بدین ترتیب در سال1924 (م) به مدرسه عالی برق پاریس وارد و در سال 1925 (م) فارغ التحصیل شدند وهمزمان توانستند در رشته مهندسی معدن در دانشگاه سوربن فرانسه تحصیل کنند . سپس به دلیل وجود روحیه علمی، به تحصیل و تحقیق، در دانشگاه سوربن، در رشته فیزیك پرداختند و در سال 1927 (م) در سن بیست و پنج سالگی دانشنامه دكترای فیزیك خود را، با ارائه رساله ای تحت عنوان "حساسیت سلول های فتوالكتریك"، با درجه عالی دریافت كردند.

استاد با شعر و موسیقی سنتی ایران و موسیقی كلاسیك غرب به خوبی آشنایی داشتند وایشان در چند رشته ورزشی موفقیت هایی كسب نمودند كه از آن میان می توان به دیپلم نجات غریق در رشته شنا اشاره نمود. همچنین پروفسورحسابی به چهارزبان انگلیسی ، فرانسه ، آلمانی وعربی سخن می گفت وبه زبانهای سانسکریت ، لاتین ، یونانی ، پهلوی ، اوستایی ، ترکی و ایتالیایی تسلط داشت . از نکات جالب توجه این دانشمند و فیزیکدان هموطن دلبستگی ویژه به مفاخرایرانی اسلامی بود که ازجمله می توان به تعلق خاطرایشان به زبان فارسی یاد کرد ، به همین سبب وی برای واژه های دخیل درفارسی، معاد ل یابی می کرد که نتایج زحماتش در فرهنگنامه ای گرد آمده که توسط انتشارات وزارت فرهنگ وارشاد اسلامی چاپ شده است.

پروفسور حسابی به دلیل عشق به میهن و با وجود امكان ادامه تحقیقات در خارج از كشور به ایران بازگشت و با ایمان و تعهد، به خدمتی خستگی ناپذیر پرداخت تا جوانان ایرانی را با علوم نوین آشنا سازد.

پایه گذاری علوم نوین و تاسیس دارالمعلمین و دانشسرای عالی، دانشكده های فنی و علوم دانشگاه تهران، نگارش ده ها كتاب و جزوه و راه اندازی و پایه گذاری فیزیك و مهندسی نوین، ایشان را به نام پدر علم فیزیك و مهندسی نوین ایران در كشور معروف كرد. ازآن دانشمند فقید بیست وپنج مقاله وکتاب به زیورطبع آراسته شده است . دکترحسابی درسال 1990 میلادی به عنوان مرد نخست علمی جهان معرفی شد ودرسال 1366 درکنگره 60 سال فیزیک کشور لقب پدر فیزیک ایران را به خود گرفت . اودرچنین روزی درسال 1371 دربیمارستان دانشگاه ژنوبه هنگام معالجه قلبی دارفانی را وداع گفت .

پدرعلم فیزیک پروفسور حسابی


آرامگاه ایشان در تفرش

پدرعلم فیزیک پروفسور حسابی


حدود هفتاد سال خدمت علمی ایشان در گسترش علوم روز و واژه گزینی علمی در برابر هجوم لغات خارجی و نیز پایه گذاری مراكز آموزشی, پژوهشی, تخصصی, علمی و ..., از جمله اقدامات ارزشمند استاد به شمار می رود كه برای نمونه به مواردی اشاره می كنیم:

_ اولین نقشه برداری فنی و تخصصی كشور (راه بندرلنگه به بوشهر)

_ اولین راهسازی مدرن و علمی ایران (راه تهران به شمشك)

_ پایه گذاری اولین مدارس عشایری كشور

_ پایه گذاری دارالمعلمین عالی

_ پایه گذاری دانشسرای عالی

_ ساخت اولین رادیو در كشور

_ راه اندازی اولین آنتن فرستنده در كشور

_ راه اندازی اولین مركز زلزله شناسی كشور

_ راه اندازی اولین رآكتور اتمی سازمان انرژی اتمی كشور

_ راه اندازی اولین دستگاه رادیولوژی در ایران

_ تعیین ساعت ایران

_ پایه گذاری اولین بیمارستان خصوصی در ایران, به نام بیمارستان "گوهرشاد"

_ شركت در پایه گذاری فرهنگستان ایران و ایجاد انجمن زبان فارسی

_تدوین اساسنامه طرح تاسیس دانشگاه تهران

_ پایه گذاری دانشكده فنی دانشگاه تهران

_ پایه گذاری دانشكده علوم دانشگاه تهران

_ پایه گذاری شورای عالی معارف

_ پایه گذاری مركز عدسی سازی اپتیك كاربردی در دانشكده علوم دانشگاه تهران

_ پایه گذاری بخش آكوستیك در دانشگاه و اندازه گیری فواصل گام های موسیقی ایرانی به روش علمی

_ پایه گذاری و برنامه ریزی آموزش نوین ابتدایی و دبیرستانی

_ پایه گذاری موسسه ژئوفیزیك دانشگاه تهران

_ پایه گذاری مركز تحقیقات اتمی دانشگاه تهران

_ پایه گذاری اولین رصدخانه نوین در ایران

_ پایه گذاری مركز مدرن تعقیب ماهواره ها در شیراز

_ پایه گذاری مركز مخابرات اسدآباد همدان

_ پایه گذاری انجمن موسیقی ایران و مركز پژوهش های موسیقی

_ پایه گذاری كمیته پژوهشی فضای ایران

_ ایجاد اولین ایستگاه هواشناسی كشور (در ساختمان دانشسرای عالی در نگارستان دانشگاه تهران)

_ تدوین اساسنامه و تاسیس موسسه ملی ستاندارد

_ تدوین آیین نامه كارخانجات نساجی كشور و رساله چگونگی حمایت دولت در رشد این صنعت

_ پایه گذاری واحد تحقیقاتی صنعتی سغدایی (پژوهش و صنعت در الكترونیك, فیزیك, فیزیك اپتیك, هوش مصنوعی)

_ راه اندازی اولین آسیاب آبی تولید برق (ژنراتور) در كشور

_ ایجاد اولین كارگاه های تجربی در علوم كاربردی در ایران

_ ایجاد اولین آزمایشگاه علوم پایه در كشور

آثار

از آثارایشان می توان به موارد زیر اشاره کرد:

تحقیقات و تالیفات فرهنگی

_ نگارش كتاب" فرهنگ حسابی "

_ نگارش كتاب" فرهنگ نامهای ایرانی "

_ نگارش "راه ما", 1935

_ تدوین قانون تاسیس دانشگاه تهران, 1312

_ نگارش كتاب فیزیك دوره اول متوسطه(دبیرستان), 1318

_ تدوین صورتجلسه آكادمی ملی علوم, 1326

_ تدوین آیین نامه امور مالی دانشگاه تهران, 1340

_ نگارش "فیزیك جدید و فلسفه ایران باستان", تهران, 1342

_ نگارش "شجره نامه خانواده حسابی", 1346

_ نگارش "توانایی زبان فارسی", تهران, 1350

_ گردآوری "دیوان حسابی", متعلق به قرن 17, 1354

_ نگارش "وندها و گهواژه های فارسی", 1368

_ نگارش "چگونگی تاریخ ایران "

_ نگارش "یادواره پروفسور اینشتین" به مناسبت درگذشت ایشان در

دانشگاه تهران

_ تدوین افعال فرانسه به فارسی

_ تحقیق در مورد دیوان حافظ و تفسیر غزلیات حافظ

_ تحقیق در مورد گلستان سعدی

_ تحقیق در مورد دیوان باباطاهر

تحقیقات و تالیفات علمی

_ رساله دكترا "حساسیت سلول های فتوالكتریك", چاپ دانشگاه پاریس,

1927

_ نگارش رساله "تفسیر امواج دوبروی", به زبان فرانسه, 1945

_ تحقیق علمی "استنتاج ساختمان ذرات اصلی هسته اتم از نظریه نسبیت

عمومی اینشتین ", دانشگاه پرینستون, 1946

_ نگارش رساله "ماهیت ماده", دانشگاه تهران, 1946

_ نگارش مقاله "ذرات پیوسته", چاپ آكادمی علوم آمریكا, 1947

_ تحقیق اثر مجاورت ماده بر مسیر نور در دانشگاه شیكاگو با عنوان همكار

تحقیقاتی در انیستیتوی علوم هسته ای شیكاگو, 1947

_ تحقیق علمی در دانشگاه شیكاگو, درباره "انحراف شعاع نوارانی در

مجاورت ماده", 1948

_ تحقیق علمی "اصلاح قانون جاذبه عمومی نیوتن" و "قانون میدان

الكترومانیتیك ماكسول", 1326

_ تحقیق علمی "اثر ماده بر مسیر عبور نور و انحراف شعاع نورانی د ر

مجاورت سطح یك جسم", انیستیتو علمی شیكاگو, 1326

_ نگارش كتاب "الكترودینامیك"

_ نگارش كتاب "نگره الكتریكی"

_ نگارش كتاب "دیدگانی فیزیكی", دانشگاه تهران, 1340

_ نگارش كتاب "نگره كاهنربایی", دانشگاه تهران, 1345

_ نگارش كتاب "فیزیك حالت جامد", دانشگاه تهران, 1348

_ نگارش كتاب "دیدگانی كوانتیك", دانشگاه تهران, 1358

_ نگارش "واژه نامه تخصصی فیزیك", 1340 تا 1369

_ ادامه تحقیق نظری مربوط به "ساختمان ذرات اصلی هسته اتم", دانشگاه

تهران و تحقیق آزمایشگاهی درباره "عبور نور در مجاورت ماده" در

دانشكده علوم دانشگاه تهران

_ تحقیق درباره اثر "موسبوئر "

_ نگارش مقاله "وجود ذره باردار با جرمی بزرگتر الكترون "

_ تحقیق درباره انواع ذرات اصلی و تعداد آنها

_ تحقیق درباره شكل فرمول قانون نیروی جاذبه

_ تحقیق درباره شكل فرمول قانون نیروی جاذبه الكتریكی

_ تحقیق درباره شكل فرمول قانون نیروی جاذبه مغناطیسی

_ تحقیق درباره شكست نور در نزدیكی سطح یك جسم

_ تحقیق در مورد لیزرها و نور همدوس

_ تحقیق در مورد ارتعاش هسته مغناطیس

_ نگارش رساله "نظریه ذره های بی نهایت گسترده", دانشگاه تهران,1977

موزه (گنجینه ی آثار) پروفسورحسابی

در راستای تعالی و سربلندی كشور، و به منظور ایجاد جایگاهی درخور برای معرفی نمونه هایی برجسته از آثار معلمی ارزشمند، و شاخصی قابل تعمق از یك استاد سخت كوش معاصر، برای جوانان، نوجوانان، فرهنگ خواهان كشورمان، و علاقمندان به گسترش علوم، و به منظور یادآوری موثر و بایسته كوشش ها و تعهدات ارزشمند یك استاد فرهیخته، خستگی ناپذیر، و رنج كشیده، موزه (گنجینه) پروفسور حسابی (پدر علم فیزیك و مهندسی نوین ایران)، به همت خانواده و همیاران ایشان، ایجاد شده است تا مكانی باشد توانا، برای حفظ آثار استاد دكتر سید محمود حسابی (بنیان گذار دانشگاه و بسیاری از مراكز علمی, آموزشی, صنعتی, فرهنگی و پژوهشی كشور)، و نشان دهنده محیطی فرهنگی، برای اهل فضل، دانش خواهان، دوست داران علم، پژوهش و فرهنگ، كه در هر گوشه آن یادآوریست ممتاز، از پیامی برای ایمان,آرزو، و تعهد نسبت به توسعه پایدار در سرزمین كهن ایران.

موزه پروفسور حسابی، در قسمت ویژه ای از محل زندگانی پروفسور حسابی و با قدمت نزدیك به یك صد سال در تهران در محله قدیمی مقصودبیك تجریش، در منطقه بسیار سرسبز و زیبا، تا چند سال قبل كوچه باغ های چهارراه حسابی نامیده می شد، قرار دارد.

شگفت این كه پس از عزیمت استاد به منزلگاه ابدی، هنگامی كه تصمیم ایجاد این گنجینه فرهنگی گرفته شد، ملاحظه گشت كه قریب به اتفاق آثاری كه برای چنین مجموعه ارزشمندی ضروری بوده است، خود استاد، سالیان سال، تمامی آن را به خوبی و با كمال سلیقه حفظ نموده و از خود برجای گذاشته اند. سردر ورودی محوطه باغچه، حوض قدیمی، درختهای منتخب از نقاط مختلف جهان، توسط شخص استاد، و بالاخره فضای آرام و دلپذیر این موزه، دارای بخش های گوناگونی است كه هریك یادآور گوشه هایی از زندگانی استثنایی و پرتلاش پروفسور حسابی، دانشمند فرهیخته و جهانی است.





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
چهارشنبه 6 مرداد 1389
آن‌آن‌پنتیوم

آن ‌آن‌ پنتیوم(به انگلیسی: Ununpentium) (ˌjuːnənˈpɛntiəm یا /ˌʌnənˈpɛntiəm/) یک

نام موقت برای عنصر فوق سنگین جدول تناوبی با نمادUup و عدد اتمی ۱۱۵ است.

دو ایزتوپ آن شناخته شده‌است, Uup-287 و Uup-288.

ایزتوپ ۲۸۸ آن بخشی از اعداد جادویی است به همین دلیل از پایداری خاصی برخوردار است..





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
دوشنبه 4 مرداد 1389
پدیده کرونا

یکی از پدیده هایی که در ارتباط با تجهیزات برقدار از جمله خطوط انتقال فشار قوی مطرح می

شود، کرونا است. میدان
الکتریکی در نزدیکی ماده رسانا می تواند به حدی متمرکز شود که

هوای مجاور خود را
یونیزه نماید. این پدیده کرونا

یکی از پدیده هایی که در ارتباط با تجهیزات برقدار از جمله خطوط انتقال فشار قوی مطرح می

شود، کرونا است. میدان
الکتریکی در نزدیکی ماده رسانا می تواند به حدی متمرکز شود که

هوای مجاور خود را
یونیزه نماید. این مسئله می تواند منجر به تخلیه جزئی انرژی الکتریکی

شود، که به آن
کرونا می گویند. عوامل مختلفی ازجمله ولتاز، شکل و قطر رسانا، ناهمواری

سطح رسانا،
گرد و خاک یا قطرات آب می تواند باعث ایجاد گرادیان سطحی هادی شود که در

نهایت باعث
تشکیل کرونا خواهد شد. در حالتی که فاصله بین هادی ها کم باشد، کرونا ممکن

است باعث
جرقه زدن و اتصال کوتاه گردد. بدیهی است که کرونا سبب اتلاف انرژی الکتریکی و

کاهش
راندمان الکتریکی خطوط انتقال می گردد. پدیده کرونا همچنین سبب تداخل در امواج

رادیویی می شود
.

تعریف کرونا

تخلیه الکتریکی ایجاد شده به علت افزایش چگالی میدان الکتریکی ، کرونا نام دارد. در حالی که

این تعریف بسیار کلی است
و انواع پدیده کرونا را شامل می شود.

ولتاژ بحرانی

گرادیان ولتاژی که سبب شکست الکتریکی در عایق شده و به ازای آن، عایق خاصیت دی

الکتریک خود را از دست
می دهد، گرادیان ولتاژ بحرانی نامیده می شود. همچنین ولتاژی را که

سبب ایجاد این
گرادیان بحرانی می شود ولتاژ بحرانی می نامند.

ولتاژ مرئی کرونا

هرگاه ولتاز خط به ولتاژ بحرانی برسد، یونیزاسیون در هوای مجاور سطح
هادی شروع می شود.

اما در این حالت پدیده کرونا قابل روئیت نمی باشد. برای مشاهده
کرونا، سرعت ذرات الکترون

ها در هنگام برخورد با اتم ها و مولکول ها باید بیشتر
باشید یعنی ولتاژ بالاتری نیاز است.

ماهیت کرونا

هنگامی که میدان
الکتریکی سطح هادی از ولتاژ بحرانی بیشتر شده باشد، بهمن الکترونی

بوجود خواهد آمد
که بوجود آورنده تخلیه کرونای قابل روئیت در سطح هادی است. همواره تعداد

کمی
الکترون آزاد در هوا به علت مواد رادیو اکتیو موجود در سطح زمین و اشعه کیهانی، وجود

دارد. زمانی که هادی در هر نیمه از سیکل ولتاژ متناوب برقدار می شود، الکترون
های هوای

اطراف سطح آن بوسیله میدان الکترواستاتیک شتاب پیدا می کند. این الکترون
ها که دارای بار

منفی هستند در نیمه مثبت به طرف هادی شتاب پیدا می کنند و در نیمه
منفی از آن دور می

شوند. سرعت الکترون آزاد بستگی به شدت میدان الکتریکی دارد. اگر
شدت میدان الکتریکی

خیلی زیاد نباشد برخورد بین الکترون و مولکول هوا نظیر
O2 و یا N2 نرم خواهد بود به این معنی

که الکترون از مولکول هوا دور شده و به آن انرژی نمی
دهد. به عبارت دیگر اگر شدت میدان

الکتریکی از یک مقدار بحرانی معین بیشتر باشد، هر
الکترون آزاد در این میدان سرعت کافی

بدست می آورد به طوری که برخوردش با مولکول
هوا غیر الاستیک خواهد بود و انرژی کافی

بدست می آورد که به یکی از مدارهای الکترون
های دو اتم موجود در هوا برخورد کند. این پدیده

یونیزاسیون نام دارد و مولکولی که
این الکترون از دست می دهد تبدیل به یک یون مثبت می

شود. الکترون نخستین که بیشتر
سرعتش را در برخورد از دست داده و الکترونی که مولکول هوا

را رانده است هر دو در
میدان الکتریکی شتاب می گیرند و هر کدام از آنها در برخورد بعدی

توانایی یونیزه
کردن یک مولکول هوا را خواهند داشت. بعد از برخورد دوم 4 الکترون به جلو می

آیند و
به همین ترتیب تعداد الکترون ها بعد از هر برخورد دو برابر می شود. در تمام این مدت

الکترون ها به سمت الکترود مثبت می روند و پس از برخوردهای بسیار تعدادشان بطور چشم


گیری افزایش می یابد. این مسئله فرایندی است به وسیله آن بهمن الکترونی ایجاد می
شود،

هر بهمن با یک الکترون آزاد که در میدان الکترواستاتیک قوی قرار دارد آغاز می
شود. شدت

میدان الکترواستاتیک اطراف هادی همگن نیست. ماکزیموم شدت آن در سطح هادی و
میزان

شدت با دور شدن از مرکز هادی کاهش می یابد. بنابراین با افزایش ولتاژ هادی در
ابتدا تخلیه

الکتریکی فقط در سطح بسیار نزدیک ان رخ می دهد. در نیمه مثبت ولتاژ
الکترون ها به سمت

هادی حرکت می کنند و هنگامیکه بهمن الکترونی ایجاد شد بطرف سطح
هادی شتاب می

گیرند. در نیمه منفی، بهمن الکترونی از سطح هادی به سمت میدان ضعیف تر
جاری می شود

تا هنگامی که میدان آنقدر ضعیف شود که دیگر نتواند الکترون ها را شتاب
دهد تا به سرع

یونیزاسیون برسند. یون های مثبت باقی مانده در بهمن الکترونی به طرف
الکترود مثبت حرکت

می کنند. با این وجود به دلیل جرم زیادشان که 50000 برابر جرم
الکترون است بسیار کند حرکت

می کنند. با داشتن بار مثبت این یون ها، الکترون جذب
کرده و هرگاه یکی از آنها بتواند الکترون

جذب نماید دوباره تبدیل به مولکول هوای
خنثی می شود. سطح انرژی یک یون خنثی کمتر از

یون مثبت مربوطه است و در نتیجه با جذب
الکترون مقداری انرژی از مولکول منتشر می شود.

انرژی آزاد شده درست به اندازه انرژی
نخستین است که لازم بود برای جدا کردن الکترون از

مولکول استفاده گردد. این انرژی
بصورت موج الکترومغناطیس منتشر می شود و برای مولکول

های
O2 و N2 در طیف نور مرئی قرار دارد.

بهترین زمان برای مشاهده کرونا

کرونا در فضای آزاد بعد از یک روز بارانی تا قبل از زمانی که سطوح برقدار خشک شده باشند

قابل مشاهده
است. پس از خشک شدن کرونا مشاهده نمی شود. نقاط در معرض کرونا با

رطوبت خود را بهتر
نشان می دهند. باد می تواند فعالیت کرونا را کاهش دهد. کرونا می تواند در

اثر قندیل
هم ایجاد شود. موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و تابلو های داخلی می توانند کرونای

شدید تری ار وسایل خارجی پست ها ایجاد نمایند. تشکیل هوای یونیزه در فضای بسته و
عدم

حرکت هوا پدیده کرونا را تسریع می کند و ولتاژهایی را ایجاد می کند که در ان
کرونا رخ دهد

موتورها و ژنراتور ها می توانند با توجه به وجود فن های خنک کننده شان
هوایی با فشار های

گوناگون ایجاد کنند
.

آشکار شدن کرونا

صدای هیس مانند قابل شنیدن، ازن، اسید نیتریک (در صورت وجود رطوبت در هوا ) که بصورت

گرد کدر
سفید جمع می شود و نور (قوی ترین تشعشع در محدوده ماوراء بنفش و ضعیف ترین

ان در
ناحیه نور مرئی و مادون قرمز که می تواند با چشم غیر مسلح نیز در تاریکی با دوربین

های ماوراء بنفش دیده شود) از نشانه های کرونای الکتریکی می باشند. تخلیه بار ناشی
از

بهمن الکترونی در آزمایشگاه، به سه طریق مختلف مشاهده می شود. بهترین راه تشخیص


کرونای مرئی است که به صورت نور بنفش از نواحی با ولتاژ اضافی ساطع می
شود.

دومین راه شناسایی کرونای صدادار است که در حالی که شبکه مورد مطالعه در ولتاژی بالاتر از

آستانه کرونا باشد صدایی به صورت هیس هیس قابل شنیدن است
. امواج صوتی تولید شده به

وسیله اغتشاشات موجود در هوای مجاور محل تخلیه بار، به
وسیله حرکت یون های مثبت به

وجود می آیند
.

سومین و مهمترین راه مشاهده از نظر ظرکت برق اثرات الکتریکی است که منجر به اختلال

رادیویی می شود. حرکت
الکترون ها (بهمن الکترونی) سبب ایجاد جریان الکتریکی و در نتیجه

به وجود آمدن
میدان مغناطیسی و الکترواستاتیکی در مجاورت ان می شود. شکل گیری سریع و

انی بودن
این میدان ها ولتاز فرکانس بالایی در نزدیک آنتن رادیویی القا می کند و منجر به

اختلال رادیویی می شود
.

انواع کرونا

سه نوع مختلف از کرونا وجود دارد که در نمونه تست EHV در آزمایشگاه مشخص می شود:

تخلیه پر مانند، تخلیه قلم مویی و
تخلیه تابشی.

تخلیه پر مانند، دیدنی ترین آنهاست و علت نامگذاری هم این است که
به شکل پر تخلیه می

شود. زمانیکه در تاریکی مشاهده شود دارای تنه متمرکزی حول هادی
است که قطر این هاله

نورانی بنفش رنگ از چند اینچ در ولتازهای پایین تر تا یک فوت و
بیشتر در ولتازهای بالا تغییر

می کند. بروز آثار صوتی این نوع به صورت هیس هیس بوده
و به راحتی توسط یک ناظر با تجربه

تشخیص داده می شود. در تخلیه قلم مویی پرچمی از
نور به صورت شعاعی از سطح هادی

خارج می شود. طول این تخلیه ها از کمتر از یک اینچ
در ولتاژ های پایین تا 1 تا 2 اینچ در

ولتاژهای بالا تغییر می کند. صدای همراه با
ان صدایی در پس زمینه مانند صدای سوختن است.

تخلیه تابشی نور ضعیفی دارد که به نظر
می رسد سطح هادی را در بر گرفته است ولی مانند

نوع قلم مویی برجسته نیست. همچنین
ممکن است در نواحی بحرانی سطح عایق ها در زمان

بالا بودن رطوبت رخ دهد. معمولا
صدایی با این نوع تخلیه همراه نیست.



نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
دوشنبه 4 مرداد 1389
ضرورت انرژی هسته‌ای

كاربرد روز افزون انرژی یكی از مظاهر مهم زندگی

جدید است. مقدار انرژی مصرفی در ایلات

متحده ، كه یك كشور صنعتی پیشرفته است بین

سالهای 1920 تا 1970 با ضریبی حدود 40

افزایش یافته است. این بدان معنی است كه در طول

این 50 سال ، مقدار مصرف انرژی تقریبا هر 10سال

دو برابر شده است. با آنكه هنوز زغال سنگ و نفت

وجود دارد. آشكار شده است كه حتی با كوشش‌های

بیشتر برای استفاده محتاطانه و صرفه جویانه از

انرژی ، بازهم منابع انرژی جدیدی لازم است، انرژی

حاصل از شكافت هسته (و در دو مدت ، از همجوشی)

می تواند این نیاز را مرتفع سازد.

آیا بحران انرژی حل میشود؟

نیاز برای منابع جدید انرژی در بحران انرژی كه

ایالات متحده ، كشورهای غربی و ژاپن در سالهای 1974- 1973 با آن مواجه

بودند شدیدا احساس میشد. این كمبود ناشی از آن بود كه كشورهای تولید كننده نفت در

خاورمیانه حمل نفت به بعضی از كشورهای پیشرفته صنعتی را كاهش دادند. این گونه

رویدادها نظرها را بر روشهای دیگر تولید انرژی متمركز كرد. از مصرف زغال

سنگ كه آلودگی بیشتری دارد به انرژی خورشیدی ، و به نقش صنعت توان هسته‌ای

در اقتصاد ما كشانید.

ارمغان فناوری هسته‌ای

پیشرفت توان هسته‌ای در ایالات متحده از آنچه در پایان جنگ جهانی دوم انتظار می

رفت، كندتر بوده است. به دلایل گوناگون ، اداری و فنی عمدتا در ارتباط با جنگ

سرد با اتحاد شوروی ، كمیسیون انرژی اتمی آمریكا ( (AAEC) كه امروزه مركز

انرژی Department of Energy نامیده میشود. تاكیدی بر پژوهش ، درباره

سیستمهای توان الكتریكی هسته‌ای نداشت تا آنكه در 1953 آیزنهاور به این امر اقدام

كرد. در طی سالهای 1960 توان الكتریكی هسته‌ای از لحاظ اقتصادی با

هیدروالكتریسیته و الكتریسیته حاصل از زغال سنگ و نفت رقابت آمیز شد.

در آغاز سال 1978، 65 راكتور هسته‌ای با ظرفیتی بیش از 47 میلیون كیلووات

كه حدود 9% تولید توان كل الكتریكی ملی است در حال كار بود. با حدود 90

راكتور كه در دست ساختمان بود انتظار میرفت كه بخش هسته‌ای محصول الكتریسیته

امریكا در 1980 به حدود 17% و در 1985 به حدود 28% برسد. در مابقی

جهان ، در آغاز 1978 ، حدود 130 راكتور توان هسته‌ای با ظرفیتی حدود 50

میلیون كیلووات در حال كار بود ، و انتظار میرفت در سال 1995 تعداد آنها به

حدود 325 راكتور برسد.

قدرت انرژی هسته‌ای

روش‌های استفاده از انرژی هسته‌ای كاملا تازه تكامل یافته‌اند، اما نخستین نتایج به

دست آمده از به كارگیری این روش‌ها مهم‌اند. بدون تردید ، تكامل بیشتر روش‌های

تولید و كاربرد انرژی هسته‌ای فرصت‌های بی سابقه جدیدی را در پیش روی دانش ،

فن و صنعت فراهم خواهد آورد. تجسم میزان كامل این فرصت‌ها در مرحله نوین

دشوار است.

آزادی انرژی هسته‌ای قدرت بیكرانی را در اختیار انسان گذاشته است مشروط بر این

كه این انرژی در راه هدف‌های صلح آمیز به كار گرفته شود. باید این را نیز به خاطر

داشت كه طراحی راكتور‌های هسته‌ای یكی از نتایج بسیار مهم ساختا درونی ماده

است. تابش گسیلی از اتم‌ها و هسته‌های اتمی نامرئی و نا محسوس به نتیجه عملی

كاملا مرئی ، یعنی آزاد سازی و استفاده از انرژی هسته‌ای نهان در اورانیوم ، منتهی

شده است. این نتیجه به یقین اثبات میكند كه نظرات علمی ما درباره اتم‌ها و هسته‌های

اتمی درست‌اند، یعنی واقعیت عینی طبیعت را باز تاب میدهند





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
دوشنبه 4 مرداد 1389

هادرون

درفیزیک ذرات ، هادرون (گرفته شده از زبان

یونانی به معنای محکم، سخت) عبارتست از

وضعیت محدود کوارکها. هادرونها به اتفاق

یکدیگر یک نیروی قوی ای ایجاد می نمایند که

همچون عملکرد اتم ها با هم در اثرنیروی

الکترو مغناطیسی است. دو زیرمجموعه از

هادرونها وجود دارد: بار یونها و مزونها. از میان

معروفترین باریونها، می توان به پروتونها و

نوترونها اشاره کرد.

فهرست مندرجات:

  1. مقدمه
  2. بار یونها
  3. مزونها

مقدمه:

طبق الگوی کوارکها ، خصوصیات هادرونها

مقدمتا از طریق به اصطلاح کوارکهای ظرفیت

تعیین می گردد. مثلا، پروتون از دو کوارک

فوقانی (هر کدام دارای بارالکتریکی ۳/۲+) و

یک کوارک تحتانی (واجد بار الکتریکی ۳/۱-)

تشکیل می شود. با افزودن این بارها به هم،

بار پروتونی برابر با ۱+ حاصل می شود. اگرچه

کوارکهای مرکب نیز حامل بار رنگ (بی ارتباط با

رنگ ظاهری) می باشند، ویژگی نیروی قوی

هسته ای که تحدید نامیده می شود مستلزم

آن است که هر وضعیت ترکیبی حامل بار ته

نشست رنگ نباشد. یعنی، هادرونها باید بی

رنگ باشند. دو روش برای تحقق این امر وجود

دارد: سه کوارک با رنگهای متفاوت، یک کوارک

تکرنگ و یک ضد کوارک حامل عامل ضد رنگ.

هادرونهای مبتنی بر الگوی اول ابرون ها

هستند در حالی که هادرونهای نوع اخیر مزون

نامیده می شوند.

همچون کلیه ذرات فرو اتمی، برای هادرونها

نیزاعداد کوانتومی تعیین می گردد که به

بازنمودهای گروه پوآنکاره مربوط می گردد: (m c p j)

که در آن J عدد کوانتومی اسپین، p

زوجیت ذاتی ذره، و c هم یوغی بار یا زوجیت

نوع c و گشتاور چهارگانه ذره m (یعنی جرم

آن) هستند. توجه کنید که جرم هادرون بسیار

کوچک بوده و به جرم کوارکهای ظرفیت آن

بستگی دارد و نیز در اثر معادل جرم- انرژی،

بخش اعظم جرم از مقدار فراوان انرژی مرتبط

با نیروی قوی هسته ای حاصل می شود.

هادرونها نیز می توانند حامل اعداد کوانتوم

دارای تعامل ضعیف همچون ایزو اسپین (یا

زوجیت نوع _ G) و شگرفی باشند. تمام

کوارکها یک عدد کوانتومی افزایشی و ابقا

شده به نام عدد بار یون (B) دارند که معادل ۳/۱+ برای

خود کوارکها و مقدار ۳/۱- برای ضد

کوارکها است. این یعنی آن که باریونها- گروه

های سه کوارکی- عدد باریونی ۱ = B دارند در حالی که

مزونها دارای عدد باریونی ۰ = B می باشند.

هادرونها وضعیتهای تحریک شده ای تحت

عنوان ارتعاشات دارند. هر هادرون در وضعیت

عادی می تواند وضعیتهای تحریک شده

مختلفی داشته باشد؛ طی آزمایشهای فیزیک

ذرات صدها نوع ارتعاش برای آنها مشاهده

شده است. ارتعاشات بسیار سریع (طی حدود ۲۴- ۱۰

ثانیه) در اثر نیروی قوی هسته ای تخریب می شوند.

در فازهای دیگر ماده پویافام کوانتوم QCD،

هادرونها از بین می روند. مثلا، در دما و فشار

بسیار زیاد، در صورت وجود اعداد تعاملی

ضعیف در کوارکها، نظریه پویافامی کوانتوم

(QCD) پیش بینی می کند که کوارکها وگلئونها

بطور ضعیف با هم تعامل نموده و دیگر درون

هادرونها محدود نخواهند شد. این خصوصیت

به عنوان آزادی مجانبی شناخته می شود که

به لحاظ آزمایشگاهی در مقیاسهای انرژی بین

یک گیگا الکترون ولت (Gev) و یک ترا الکترون

ولت (Tev) مورد تایید قرار گرفته است.

باریونها:

کلیه انواع شناخته از باریونها از سه کوارک

ظرفیت تشکیل می گردند، و بنابراین از گروه

فرمیونها هستند. آنها دارای عدد باریونی ۱ = B هستند،

در حالی که در ضد باریونها (که از

سه ضد ذره کوارک تشکیل شده اند) عدد

باریونی ۱- = B است. باریونها حاوی یک جفت

ضد کوارک اضافی هستند که پنتاکوارک نامیده

می شود. شواهد مربوط به وضعیتها طی

آزمایشهای متعدد در اوایل سال ۲۰۰۰ حاکی

از آن بوده اگرچه این باور از آن زمان تاکنون

مورد تکذیب قرار گرفته است. هیچگونه مدرکی

درباره حالات باریون حتی با جفت کوارک-

ضدکوارک بیشتر وجود ندارد.

مزونها:

مزونها باریون هایی هستند که از یک جفت

کوارک- آنتی کوارک تشکیل می شوند. عدد

باریونی آنها ۰ = B است. نمونه هایی از

مزونها معمولا در آزمایشهای فیزیک ذرات تولید

می شود از جمله پیونها و کائونها. پیون از

طریق ته نشست قوی نقش نگهدارنده

بخشهای هسته اتم را به یکدیگر ایفا می کند.

مزونهای فرضی بیش از یک جفت کوارک- ضد

کوارک دارند؛ مزون از دو جفت کوارک-

ضدکوارک به نام تتراکوارک تشکیل شده است.

در حال حاضر هیچگونه مدرکی دال بر وجود آنها

وجود ندارد. مزونهایی که خارج از طبقه بندی

الگوی کوارک قرار می گیرند، مزونهای بیگانه

خوانده می شوند. این مزونها شامل گلوبالها

(گلوؤنهای به هم چسبیده) و مزونهای دورگه

می گردد (مزونها توسط گلئونهای تحریک شده

محدود می گردند).





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
دوشنبه 4 مرداد 1389
نیمه‌عمر

نیمه عمر را به مدت زمانی گویند که ماده پرتوزا به نصف مقدار اولیهٔ خود بر اثر

واکنشهای پرتوزایی تقلیل یابد و با رابطهٔ ذیل تعریف می‌گردد:

 http://upload.wikimedia.org/math/e/9/0/e90c6fc4dced9d81308133f0f4b0e75f.png
که در اینجا λ (لاندا) را ثابت واپاشی گویند. نیمه عمر رادیو ایزوتوپ فلوئور-۱۸

بطور مثال قریب ۱۲۰ دقیقه‌است.

نیمه عمر اتم ها معیاری از ناپایداری آنهاست و برای مواد رادیواکتیو این پارامتر

می‌تواند بین کسری از هزارم ثانیه تا چندین میلیون سال متفاوت باشد. برای

نمونه نیمه عمر اتم کربن ۱۴ که میزان آن در مواد مختلف، معیار مناسبی برای

زمان در تحقیقات باستان شناسی است، ۵۷۳۰ سال می‌باشد.
 



نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 3 مرداد 1389
نیروی هسته‌ای قوی

یکی از چهار نیروی پایه در فیزیک است، که نقش آن پایدار و با‌هم‌نگه‌داشتن،

کوارکها و ذرات تشکیل شده از آن‌ها (مانند نوترونها و پروتونها) در هسته اتم

است. به این معنی که نیروی هسته‌ای نیز نام‌گذاری می‌شود. این نیرو به

همین خاطر، از   نیروی الکترو مغناطیس بسیار قوی‌تر است و می‌تواند هسته

اتم‌ها را، با وجود نیروی دافعه بین پروتون‌های آن (با بار الکتریکی مثبت) پایدار

نگه دارد.

همانند نیروی الکترومغناطیسی و نیروی هسته ای ضعیف ، این نیرو نیز

توسط تبادل بزونها انجام می‌گیرد (یا توجیه می‌شود) که در اینجا، ذّره تبادل

شده گلئون نام دارد. گلئون‌ها از ۸ نوع مختلف هستند که دارای بار رنگی

می‌باشند و آن را بین کوارک‌ها انتقال می‌دهند.

برهم‌کنش یا نیروی قوی با ارایه بر‌هم‌کنش میان کوارک‌ها و گلئون‌ها درک

شده است و جزییات با نظریه کرومودینامیک کوانتومی(QCD)توصیف می‌شود.

این نیروی بنیادی عامل اتحاد ذرات در هسته اتم‌هاست، واسطه انتقال این

نیرو گلئون‌ها (نوعی بوزون) هستند که با عمل بروی کوارک‌ها، پادکوارک‌ها و

بین گلئون‌هاانجام می‌گیرد.

نیروی قوی فقط روی ذرات بنیادی اثر می‌کند، با این حال اثر بین هادرون‌ها به

نیروی هسته‌ای مشاهده می‌شود (بهترین مثال برای فهم نیروی که بین

گلئون‌ها اثر می‌کند هسته‌ها است ) در این‌جا نیروی هسته‌ای قوی بطور غیر

مسقیم عمل می‌کند، در انتقال گلئون‌های که قسمتی از آن با piهای.




نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 3 مرداد 1389
گیراندازی الکترون

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1f/Zerfallsschema.png
گیراندازی الکترون (EC) با تلاشی بتا مثبت (β+) همواره رقابت می‌کند.

گیراندازی الکترون (به انگلیسی: Electron Capture) فرایندیست

هسته‌ای که در آن الکترونی از لایه‌های پایین تر (K, L, M) جذب هسته

گردیده (K محتمل ترین است) وپروتون به نوترون تبدیل می‌گردد. در این

میان یک نوترینو ساطع گردیده و اگر الکترون گیرانداخته شده از لایهٔ K

باشد٬ این فرایند موجب بروز پرتو ایکس مشخصه از مدار بالاتر و یا گاهاً

یک الکترون اوژه می‌گردد.

این فرایند را می‌توان بصورت زیر نمایش داد:

 \mathrm{p}^+   + \mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{n} + {\nu}_e \,

بطور نمونه:
\mathrm{{}^{26}_{13}Al}+\mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{{}^{26}_{12}Mg}+{\nu}_e
\mathrm{{}^{59}_{28}Ni}+\mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{{}^{59}_{27}Co}+{\nu}_e
\mathrm{{}^{40}_{19}K}+\mathrm{e}^- \rightarrow\mathrm{{}^{40}_{18}Ar}+{\nu}_e


این فرایند غالبا در هسته‌هایی رخ می‌دهد که کاستی نوترون و یا ازدیاد

پروتون دارند٫ و با تلاشی بتای مثبت (β+) رقابت دارد.

در صورت ساطع شدن الکترون اوژه ، انرژی الکترون اوژه ساطع شده

برابر با انرژی پرتو ایکس مشخصه منهای انرژی بستگی الکترون می‌باشد.

رادیو ایزوتوپ های مهم گیراندازی الکترون درپزشکه هسته ای عبارت‌اند

از: Ga-67, In-111, I-123, I-125, و Tl-201.


 



نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 3 مرداد 1389

معیار لاوسون


معیار لاوسون (Lawson criterion)، معیاری برای

آنکهر رآکتور گرما هسته ای به صورت منبع انرژی

درآید.


این معیار عبارت است از حاصلضرب چگالی ذرات

همجوشنده (ne) و زمان محصور سازی (τE) لازم برای

اینکه این ذرات به اندازه کافی واکنش کنند تا دمای پلاسما

را به دمای اشتعال برسانند.

n_{\rm e} \tau_{\rm E} \ge L \equiv \frac{12}{E_{\rm ch}}\,\frac{k_{\rm B}T}{\langle\sigma v\rangle}

که در این معادله σ سطح مقطع انجام واکنش و v سرعت

و نماد <> نماد میانگین گیری درتوضیح ماکسول بولتزمن

در دمای T است.


مثلاً برای واکنش دوتریم - تریتیم (D-T) داریم:

n_{\rm e} \tau_{\rm E} \ge 1.5\times10^{20} {\rm s}/\mbox{m}^3

این مقدار حداقلی برای ایجاد شدن پلاسما است.





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 3 مرداد 1389
پسر30 ساله ایرانی که گفته می شود آلبرت انیشتن بعدی است.


نیما حامد ارکانی ایرانی است که سنی در حدود 30

سال دارد، او

مدرک لیسانس خود را در ریاضی و فیزیک را از دانشگاه

تورنتو در سال 1993 گرفته و پس از آن دکترا را در سال 1997از

دانشگاه

برکلی کالیفرنیا دریافت کرده است.نیما حامد

ارکانی پس از آن در شتابدهنده خطی استنفرد شروع به کار کرد.

در سال 1999به عنوان استاد دانشگاه برکلی مشغول به کار

شد. وی در سال 2002 پس از یکسال ملاقات با استادان

دانشگاه هاروارد به عنوان استادی در دانشگاه هاروارد رسید و

کمی بعد از آن به مقام استادی در تحصیلات پیشرفته در دانشگاه

پرینستون رسید. این مقام از سال 1933 تا سال 1955 ( زمان مرگ)

نیما حامد ارکانی ایرانی است که سنی در حدود 30 سال دارد، او

مدرک لیسانس خود را در ریاضی و فیزیک را از دانشگاه

تورنتو در سال 1993 گرفته و پس از آن دکترا را در سال 1997از دانشگاه

برکلی کالیفرنیا دریافت کرده است.نیما حامد

ارکانی پس از آن در شتابدهنده خطی استنفرد شروع به کار کرد.

در سال 1999به عنوان استاد دانشگاه برکلی مشغول به کار

شد. وی در سال 2002 پس از یکسال ملاقات با استادان

دانشگاه هاروارد به عنوان استادی در دانشگاه هاروارد رسید و

کمی بعد از آن به مقام استادی در تحصیلات پیشرفته در دانشگاه

پرینستون رسید. این مقام از سال 1933 تا سال 1955 ( زمان

مرگ انیشتن ) در دست انیشتن بوده که هم اکنون نزد دکتر ارکانی است.

در سال گذشته نیز بارها مهمان انستتیو علوم طبیعی بوده و به

گفته Peter goddarg مدیر انستتیو : ما با دکتر ارکانی تماس

گرفته تا او به جمع استادان ما بپیوندد و او نیز موافقت کرد به

گفته وی او یک تصویر ذهنی و یک درک عمیق از ظواهر

تئوری های مدرن دارد و او قرار است نقش یک رهبر را در

آزمایش در LHC را داشته باشد. پرفسور Nathan seibery عضو

انستتیو علوم طبیعی افزود : درک عمیق او از فیزیک و خلاقیت

قابل توجه وی باعث پیشرفت انستتیو خواهد شد.

دکتر ارکانی همکنون در زمینه فیزیک ذرات، نامی برای خود

دست و پا کرده و قرار است نظریه انقلابی او ( در زمینه

عملکرد جهان می باشد) اواخر امسال تست شود. این آزمایش

در LHC در CERN که مهمترین و بزرگترین شتابدهنده ذرات در

دنیا می باشد انجام خواهد شد. این شتابدهنده در سوئیس قرار

دارد و در ماه می سال 2008 افتتاح گشته. US/LHC در ماه

آگوست یا سپتامبر شروع به کار می کند و اثبات تئوری در آن

در سال 2009 می باشد. LHC تونلی دایره ای شکل به طول 17

مایل (20.8 کیلومتر) دارد. هزینه ساخت این دستگاه عظیم در

حدود 5 تا 10 بیلیون دلار شده است.

دکتر نیما حامد ارکانی ( رهبر فیزیکدانان نظری ) افکار ما را در

مورد فضا و زمان باز کرده و به گفته ایشان جهان حد اقل 11

بعد دارد. این نظریه انقلابی را در فیزیک بوجود خواهد آورد. در

تئوری ابر ریسمان و یا به اختصار ریسمان، تلاش بر این بوده

که توضیح دهد ذرات کوچکترین حالت در این جهان نیستند بلکه

حلقه هایی که دارای نوسان می باشند، که ریسمان نامیده می

شوند کوچک ترین چیز می باشد. در این نظریه ریسمان در 11

بعد نوسان می کند و بر خلاف ما که در 3 بعد مکان و یک بعد

زمان هستیم. بیشتر مدلها در این تئوری حداقل 7 بعد دیگر را

نشان می دهد که برای انسان قابل درک نیست.

دکتر ارکانی با فیزیکدانانی به نام Dimopoulos و Dvail پیشنهاد

کردند که بعضی از این ابعاد بزرگتر از حدی است که قبلا تصور

می شد و این مدل ADD (Arkani-Dvail-Dimopoulos) نام دارد

متاسفانه این ابعاد قابل مشاهده نمی باشند، زیرا گرانش تنها

نیروی هست که بر آنها احاطه دارد.

مخالفت بعضی ها با این تئوری به این دلیل است که نمی توان

آن را آزمایش کنند. برای مثال، گر شما در ماشین خود نشسته

باشید و دستگاه GPS شما روشن باشد، شما می توانید سرعت

و مکان دقیق خود را در یک لحظه بدانید. ولی این کار در دنیای

ذرات غیر ممکن است و شما نمی توانید سرعت و مکان یک

جسم را در یک لحظه بگویی.

ارکانی و دیگران بر این باورند که   (larg hadron collider) LHC

 قادر است به جواب دادن به این سوال کمک کند. اگر تئوری او

تایید شود، این اولین پیشرفت در زمینه فیزیک ذرات و تصورات

ما در مورد فضا زمان اطرافمان از زمان انقلاب انیشتن در این

رشته تا به امروز می باشد.

جوایزی که وی دریافت کرده:

در سال 2005 جایزه فی بتا کاپا از دانشگاه هاروارد.

در سال 2003 کسب مدال گریبو از انجمن فیزیک اروپا

و کمگ هزینه های متعددی در سال.

 

 





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
چهارشنبه 30 تیر 1389


ساختار نیروگاه های اتمی جهان

برحسب نظریه اتمی عنصر عبارت است از یك جسم خالص ساده كه با روش های شیمیایی نمی توان آن را تفكیك كرد. از تركیب عناصر با یكدیگر اجسام مركب به وجود می آیند. تعداد عناصر شناخته شده در طبیعت حدود 92 عنصر است.

هیدروژن اولین و ساده ترین عنصر و پس از آن هلیم، كربن، ازت، اكسیژن و... فلزات روی، مس، آهن، نیكل و... و بالاخره آخرین عنصر طبیعی به شماره 92، عنصر اورانیوم است. بشر توانسته است به طور مصنوعی و به كمك واكنش های هسته ای در راكتورهای اتمی و یا به كمك شتاب دهنده های قوی بیش از 20 عنصر دیگر بسازد كه تمام آن ها ناپایدارند و عمر كوتاه دارند و به سرعت با انتشار پرتوهایی تخریب می شوند. اتم های یك عنصر از اجتماع ذرات بنیادی به نام پرتون، نوترون و الكترون تشكیل یافته اند. پروتون بار مثبت و الكترون بار منفی و نوترون فاقد بار است.

تعداد پروتون ها نام و محل قرار گرفتن عنصر را در جدول تناوبی (جدول مندلیف) مشخص می كند. اتم هیدروژن یك پروتون دارد و در خانه شماره 1 جدول و اتم هلیم در خانه شماره 2، اتم سدیم در خانه شماره 11 و... و اتم اورانیوم در خانه شماره 92 قرار دارد. یعنی دارای 92 پروتون است.

ایزوتوپ های اورانیوم

تعداد نوترون ها در اتم های مختلف یك عنصر همواره یكسان نیست كه برای مشخص كردن آنها از كلمه ایزوتوپ استفاده می شود. بنابراین اتم های مختلف یك عنصر را ایزوتوپ می گویند. مثلاً عنصر هیدروژن سه ایزوتوپ دارد: هیدروژن معمولی كه فقط یك پروتون دارد و فاقد نوترون است. هیدروژن سنگین یك پروتون و یك نوترون دارد كه به آن دوتریم گویند و نهایتاً تریتیم كه از دو نوترون و یك پروتون تشكیل شده و ناپایدار است و طی زمان تجزیه می شود.

ایزوتوپ سنگین هیدروژن یعنی دوتریم در نیروگاه های اتمی كاربرد دارد و از الكترولیز آب به دست می آید. در جنگ دوم جهانی آلمانی ها برای ساختن نیروگاه اتمی و تهیه بمب اتمی در سوئد و نروژ مقادیر بسیار زیادی آب سنگین تهیه كرده بودند كه انگلیسی ها متوجه منظور آلمانی ها شده و مخازن و دستگاه های الكترولیز آنها را نابود كردند.

غالب عناصر ایزوتوپ دارند از آن جمله عنصر اورانیوم، چهار ایزوتوپ دارد كه فقط دو ایزوتوپ آن به علت داشتن نیمه عمر نسبتاً بالا در طبیعت و در سنگ معدن یافت می شوند. این دو ایزوتوپ عبارتند از اورانیوم 235 و اورانیوم 238 كه در هر دو 92 پروتون وجود دارد ولی اولی 143 و دومی 146 نوترون دارد. اختلاف این دو فقط وجود 3 نوترون اضافی در ایزوتوپ سنگین است ولی از نظر خواص شیمیایی این دو ایزوتوپ كاملاً یكسان هستند و برای جداسازی آنها از یكدیگر حتماً باید از خواص فیزیكی آنها یعنی اختلاف جرم ایزوتوپ ها استفاده كرد. ایزوتوپ اورانیوم 235 شكست پذیر است و در نیروگاه های اتمی از این خاصیت استفاده می شود و حرارت ایجاد شده در اثر این شكست را تبدیل به انرژی الكتریكی می نمایند. در واقع ورود یك نوترون به درون هسته این اتم سبب شكست آن شده و به ازای هر اتم شكسته شده 200 میلیون الكترون ولت انرژی و دو تكه شكست و تعدادی نوترون حاصل می شود كه می توانند اتم های دیگر را بشكنند. بنابراین در برخی از نیروگاه ها ترجیح می دهند تا حدی این ایزوتوپ را در مخلوط طبیعی دو ایزوتوپ غنی كنند و بدین ترتیب مسئله غنی سازی اورانیوم مطرح می شود.

ساختار نیروگاه اتمی

به طور خلاصه چگونگی كاركرد نیروگاه های اتمی را بیان كرده و ساختمان درونی آنها را مورد بررسی قرار می دهیم.

طی سال های گذشته اغلب كشورها به استفاده از این نوع انرژی هسته ای تمایل داشتند و حتی دولت ایران 15 نیروگاه اتمی به كشورهای آمریكا، 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 افكار عمومی نسبت به كاربرد اتم برای تولید انرژی تغییر كرد و ترس و وحشت از جنگ اتمی و به خصوص امكان تهیه بمب اتمی در جهان سوم، كشورهای غربی را موقتاً مجبور به تجدیدنظر در برنامه های اتمی خود كرد.

نیروگاه اتمی در واقع یك بمب اتمی است كه به كمك میله های مهاركننده و خروج دمای درونی به وسیله مواد خنك كننده مثل آب و گاز، تحت كنترل درآمده است. اگر روزی این میله ها و یا پمپ های انتقال دهنده مواد خنك كننده وظیفه خود را درست انجام ندهند، سوانح متعددی به وجود می آید و حتی ممكن است نیروگاه نیز منفجر شود، مانند فاجعه نیروگاه چرنوبیل شوروی. یك نیروگاه اتمی متشكل از مواد مختلفی است كه همه آنها نقش اساسی و مهم در تعادل و ادامه حیات آن را دارند. این مواد عبارت اند از:

1- ماده سوخت متشكل از اورانیوم طبیعی، اورانیوم غنی شده، اورانیوم و پلوتونیم است.

عمل سوختن اورانیوم در داخل نیروگاه اتمی متفاوت از سوختن زغال یا هر نوع سوخت فسیلی دیگر است. در این پدیده با ورود یك نوترون كم انرژی به داخل هسته ایزوتوپ اورانیوم 235 عمل شكست انجام می گیرد و انرژی فراوانی تولید می كند. بعد از ورود نوترون به درون هسته اتم، ناپایداری در هسته به وجود آمده و بعد از لحظه بسیار كوتاهی هسته اتم شكسته شده و تبدیل به دوتكه شكست و تعدادی نوترون می شود. تعداد متوسط نوترون ها به ازای هر 100 اتم شكسته شده 247 عدد است و این نوترون ها اتم های دیگر را می شكنند و اگر كنترلی در مهار كردن تعداد آنها نباشد واكنش شكست در داخل توده اورانیوم به صورت زنجیره ای انجام می شود كه در زمانی بسیار كوتاه منجر به انفجار شدیدی خواهد شد.

در واقع ورود نوترون به درون هسته اتم اورانیوم و شكسته شدن آن توام با انتشار انرژی معادل با 200 میلیون الكترون ولت است این مقدار انرژی در سطح اتمی بسیار ناچیز ولی در مورد یك گرم از اورانیوم در حدود صدها هزار مگاوات است. كه اگر به صورت زنجیره ای انجام شود، در كمتر از هزارم ثانیه مشابه بمب اتمی عمل خواهد كرد. اما اگر تعداد شكست ها را در توده اورانیوم و طی زمان محدود كرده به نحوی كه به ازای هر شكست، اتم بعدی شكست حاصل كند شرایط یك نیروگاه اتمی به وجود می آید. به عنوان مثال نیروگاهی كه 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 شكسته می شود و همان طور كه قبلاً گفته شد در اثر جذب نوترون به وسیله ایزوتوپ اورانیوم 238 اورانیوم 239 به وجود می آمد كه بعد از دو بار انتشار پرتوهای بتا (یا الكترون) به پلوتونیم 239 تبدیل می شود كه خود مانند اورانیوم 235 شكست پذیر است. در این عمل 70 گرم پلوتونیم 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 بودو مقدار پلوتونیم های به وجود آمده از مقدار آنهایی كه شكسته می شوند بیشتر خواهند بود. در چنین حالتی بعد از پیاده كردن میله های سوخت می توان پلوتونیم به وجود آمده را از اورانیوم و فرآورده های شكست را به كمك واكنش های شیمیایی بسیار ساده جدا و به منظور تهیه بمب اتمی ذخیره كرد.

2- نرم كننده ها موادی هستند كه برخورد نوترون های حاصل از شكست با آنها الزامی است و برای كم كردن انرژی این نوترون ها به كار می روند. زیرا احتمال واكنش شكست پی در پی به ازای نوترون های كم انرژی بیشتر می شود. آب سنگین (D2O) یا زغال سنگ (گرافیت) به عنوان نرم كننده نوترون به كار برده می شوند.

3- میله های مهاركننده: این میله ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود آنها در داخل رآكتور اتمی الزامی است و مانع افزایش ناگهانی تعداد نوترون ها در قلب رآكتور می شوند. اگر این میله ها كار اصلی خود را انجام ندهند، در زمانی كمتر از چند هزارم ثانیه قدرت رآكتور چند برابر شده و حالت انفجاری یا دیورژانس رآكتور پیش می آید. این میله ها می توانند از جنس عنصر كادمیم و یا بور باشند.

4- مواد خنك كننده یا انتقال دهنده انرژی حرارتی: این مواد انرژی حاصل از شكست اورانیوم را به خارج از رآكتور انتقال داده و توربین های مولد برق را به حركت در می آورند و پس از خنك شدن مجدداً به داخل رآكتور برمی گردند. البته مواد در مدار بسته و محدودی عمل می كنند و با خارج از محیط رآكتور تماسی ندارند. این مواد می توانند گاز CO2 ، آب، آب سنگین، هلیم گازی و یا سدیم مذاب باشند.

غنی سازی اورانیم

سنگ معدن اورانیوم موجود در طبیعت از دو ایزوتوپ 235 به مقدار 7/0 درصد و اورانیوم 238 به مقدار 3/99 درصد تشكیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل كرده و بعد از تخلیص فلز، اورانیوم را به صورت تركیب با اتم فلئور (F) و به صورت مولكول اورانیوم هكزا فلوراید UF6 تبدیل می كنند كه به حالت گازی است. سرعت متوسط مولكول های گازی با جرم مولكولی گاز نسبت عكس دارد این پدیده را گراهان در سال 1864 كشف كرد. از این پدیده كه به نام دیفوزیون گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می كنند.در عمل اورانیوم هكزا فلوراید طبیعی گازی شكل را از ستون هایی كه جدار آنها از اجسام متخلخل (خلل و فرج دار) درست شده است عبور می دهند. منافذ موجود در جسم متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 5/2 انگشترم (000000025/0 سانتیمتر) باشد. ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولكول ها است.روش غنی سازی اورانیوم تقریباً مطابق همین اصولی است كه در اینجا گفته شد. با وجود این می توان به خوبی حدس زد كه پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین مرحله غنی سازی ایزوتوپ ها است زیرا از هر هزاران كیلو سنگ معدن اورانیوم 140 كیلوگرم اورانیوم طبیعی به دست می آید كه فقط یك كیلوگرم اورانیوم 235 خالص در آن وجود دارد. برای تهیه و تغلیظ اورانیوم تا حد 5 درصد حداقل 2000 برج از اجسام خلل و فرج دار با ابعاد نسبتاً بزرگ و پی درپی لازم است تا نسبت ایزوتوپ ها تا از برخی به برج دیگر به مقدار 01/0 درصد تغییر پیدا كند. در نهایت موقعی كه نسبت اورانیوم 235 به اورانیوم 238 به 5 درصد رسید باید برای تخلیص كامل از سانتریفوژهای بسیار قوی استفاده نمود. برای ساختن نیروگاه اتمی، اورانیوم طبیعی و یا اورانیوم غنی شده بین 1 تا 5 درصد كافی است. ولی برای تهیه بمب اتمی حداقل 5 تا 6 كیلوگرم اورانیوم 235 صددرصد خالص نیاز است.

عملا در صنایع نظامی از این روش استفاده نمی شود و بمب های اتمی را از پلوتونیوم 239 كه سنتز و تخلیص شیمیایی آن بسیار ساده تر است تهیه می كنند. عنصر اخیر را در نیروگاه های بسیار قوی می سازند كه تعداد نوترون های موجود در آنها از صدها هزار میلیارد نوترون در ثانیه در سانتیمتر مربع تجاوز می كند. عملاً كلیه بمب های اتمی موجود در زراد خانه های جهان از این عنصر درست می شود.روش ساخت این عنصر در داخل نیروگاه های اتمی به صورت زیر است: ایزوتوپ های اورانیوم 238 شكست پذیر نیستند ولی جاذب نوترون كم انرژی (نوترون حرارتی هستند. تعدادی از نوترون های حاصل از شكست اورانیوم 235 را جذب می كنند و تبدیل به اورانیوم 239 می شوند. این ایزوتوپ از اورانیوم بسیار ناپایدار است و در كمتر از ده ساعت تمام اتم های به وجود آمده تخریب می شوند. در درون هسته پایدار اورانیوم 239 یكی از نوترون ها خودبه خود به پروتون و یك الكترون تبدیل می شود.بنابراین تعداد پروتون ها یكی اضافه شده و عنصر جدید را كه 93 پروتون دارد نپتونیم می نامند كه این عنصر نیز ناپایدار است و یكی از نوترون های آن خود به خود به پروتون تبدیل می شود و در نتیجه به تعداد پروتون ها یكی اضافه شده و عنصر جدید كه 94 پروتون دارد را پلوتونیم می نامند. این تجربه طی چندین روز انجام می گیرد.

منبع:www.hupaa.com





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 27 تیر 1389

فرایند غنی سازی اورانیوم:

کاربرد و شیوه های مختلف جداسازی یا غنی سازی اورانیوم 235

در طبیعت اورانیوم شامل کمتر از یک درصد ایزوتوپ اورانیوم 235 است. مواد انفجاری هسته ای به اورانیومی که حداقل دارای 20 درصد اورانیوم 235 غنی شده است نیاز دارند. بطور ایده آل اورانیوم 235 نود درصدی بکار می رود. برای افزایش درصد اورانیوم 235 به اورانیوم 238، اورانیوم باید "غنی سازی" شود.
چرخه سوخت اورانیوم با استخراج و آسیاب کانسنگ اورانیوم جهت تولید "کیک زرد" شروع شده و سپس به هگزافلوراید اورانیوم (UF6) تبدیل می شود. ماده اخیر پس از آن غنی سازی می شود تا به سوخت هسته ای مبدل گردد.

فرایندهای جداسازی و غنی سازی ایزوتوپ اورانیوم  عبارتند از:

1) جداسازی ایزوتوپی الکترومغناطیسی

2) دیفوزیون گرمایی

3) پخش دیفوزیون گازی

4) سانتریفوژ گازی

5) فرایندهای آئرودینامیکی

6) جداسازی ایزوتوپی لیزری – که شامل دو روش زیر است

الف) جداسازی ایزوتوپی لیزری با بخار گازی (AVLIS) (atomic vapor laser isotope separation)

ب) جداسازی ایزوتوپی لیزری مولکولی (MLIS) (molecular laser isotope separation)

7) تبادل یونی و شیمیایی

8) فرایند جداسازی پلاسمایی (PSP)

در تمام صنعت هسته ای دنیا، اورانیوم بوسیله یکی از دو روش: پخش گازی و سانتریفوژ گازی غنی می شود.

 

ظرفیت تولید در سال 2002
x 1000 kg SWU/yr

روش غنی سازی

 

10,800

پخش گازی

فرانسه

5,850

سانتریفوژ گازی

آلمان – هلند – بریتانیا

900

سانتریفوژ گازی

ژاپن

8,000

پخش گازی

آمریکا

20,000

سانتریفوژ گازی

روسیه

1,000-1,300

بیشتر سانتریفوژ گازی

چین

5

سانتریفوژ گازی

پاکستان

47,000 تقریباً

 

مجموع

 

از آنجایی که فرایند کاربردی در ایران، روش سانتریفوژ گازی است در باره روند پخش گازی تنها به ذکر این توصیف اکتفا می شود که در روش پخش گازی، هگزافلوراید اورانیوم تحت فشار از میان یک سری دیافراگم ها یا غشاهای متخلخل گذر کرده از آنجایی که مولکولهای اورانیوم 235 سبکتر از مولکولهای اورانیوم 238 است آنها سریعتر حرکت کرده و امکان کمی بیشتری برای عبور از سوراخهای موجود در غشا را دارند. گاز UF6 که از طریق غشا پخش می شود اندکی غنی بوده ضمن اینکه آنچه که نمی تواند گذر کند تهی از اورانیوم 235 است.

 

سانتریفوژ گازی

سانتریفوژ گازی نوعی هیپرسانتریفوژ است که برای تولید اورانیوم غنی شده استفاده می شود. این روش در آلمان در طی جنگ جهانی دوم توسعه یافت اما موارد کاربرد واقعی آن تنها در دهه پنجاه و شصت میلادی بود.

در این روش از اثر سانتریفوژ که دوران سریع ماده سبب می شود تا ایزوتوپهای سنگین تر به طرف دیواره خارجی حرکت کنند استفاده شده و غالبا با استفاده از سانتریفوژ نوع زیپ (Zippe-type centrifuge) در شکل گازی انجام می شود. عامل جداسازی در این روش به تفاوت جرمی ایزوتوپهایی که باید جداسازی شوند بستگی دارد.

نمونه نیروگاه های غنی سازی اورانیوم که از این روش استفاده می کنند در Gronau/Wesphalia (آلمان) و بوسیله URENCO (اورنکو یک گروه صنعتی است که متشکل از شرکتهای انگلیسی، آلمانی و هلندی می باشد) در Capenhurst (بریتانیا) هستند.

علاوه بر نیروگاههای اورنکو در بریتانیا، هلند و آلمان، چهار نیروگاه روسیه که چهل درصد ظرفیت جهان را بالغ می شوند از این شیوه استفاده می کنند. ژاپن، چین و برزیل نیز نیروگاههای سانتریفوژ را می گردانند. پاکستان تکنولوژی غنی سازی سانتریفوژ را توسعه داده و بنظر می رسد که آن را به کره شمالی فروخته است ایران نیز دارای تکنولوژی سانتریفوژ پیچیده ای است.

در ایالات متحده آمریکا هیچ نیروگاه سانتریفوژ گازی فعالیت ندارد اما بتازگی آمریکا و فرانسه نیز درحال جایگزینی تکنولوژی سانتریفوژ بجای نیروگاههای پخش گازی قدیمی هستند. این روش نسبت به روش پخش گازی به انرژی کمتری برای رسیدن به جداسازی مشابه نیاز داشته و از این جهت غالبا این شیوه که با استفاده از هگزافلوراید اورانیوم انجام می شود جایگزین شیوه پخش گازی شده و بجای آن استفاده می گردد.

در غنی سازی اورانیوم با روش سانتریفوژ گازی، از تعداد زیادی سیلندر دوار که به صورت موازی و سری کنارهم قرار داده شده اند استفاده می شود. ماشینهای سانتریفوژ جهت تشکیل "ترین ها" (trains) یا "مجموعه آبشارها یا کاسکادها" (سیستمهای غنی سازی دنباله ای) بهم مرتبط هستند.

این دوران باعث ایجاد یک نیرو مرکزگریز می شود بطوری که مولکولهای گازی سنگین تر (که شامل اورانیوم 238 هستند) بطرف خارج سیلندر حرکت کرده و مولکولهای گازی سبکتر (که شامل اورانیوم 235 است) در قسمت مرکزی (محور گردنده) جمع می شوند.

گاز به داخل یک سری لوله های خلا تغذیه شده که هر یک شامل یک گردنده با بیش از دو متر طول و 20-15 سانتیمتر قطر هستند. وقتی که گردنده ها با سرعت بالا می چرخند (rmpا 70000-50000) مولکولهای سنگین تر حاوی اورانیوم 238 در لبه خارجی سیلندر متمرکز می شوند. افزایش اورانیوم 235 نیز در نزدیک مرکز وجود دارد. برای رسیدن به جداسازی موثر، به سانتریفوژهای با سرعتهای بالا نیاز است. مراحل سانتریفوژ معمولاٌ شامل تعداد زیادی سانتریفوژ به صورت موازی است.

این جریان گازی که کمی از اورانیوم 235 غنی شده است بازگیری شده و به داخل مرحله بالاتر بعدی تغذیه می شود ضمن اینکه جریان گازی کم تهی شده به مرحله پایین تر قبلی مجددا بازیابی می شود. میزان غنی سازی اورانیوم 235 حاصل از یک مرحله تک واحدی سانتریفوژ گازی، بسیار بیشتر از میزان آن در یک مرحله تک واحدی غنی سازی پخش گازی است اما به تکنولوژی توسعه یافته ای برای تولید ماشینهای سانتریفوژ نیاز می باشد. این ماشینها بدلیل سرعتهای دوران مورد نیاز در آنها، به مهندسی متالورژی پیچیده با دقت بالا و نیاز دارند.

بخاطر ماهیت خورندگی UF6، تمام اجزایی که در تماس با این ماده هستند باید از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند. ظرفیت جداسازی یک سانتریفوژ تک واحدی، با طول گردنده و سرعت دیواره گردنده افزایش می یابد. درنتیجه سانتریفوژهایی که دارای گردنده های یا روتورهای پرسرعت و بلند باشند اهداف برنامه های توسعه سانتریفوژ هستند.

مواد مناسب برای گردنده ها شامل آلیاژهای آلومینیم، تیتانیم، فولاد ماراژین (maraging steel) یا ترکیباتی که با برخی شیشه های خاصی تقویت می شوند، فیبرهای کربنی هستند. درحال حاضر فولاد ماراژین متداول ترین ماده گردنه است.

برای مصارف غیرنظامی، اورانیوم طبیعی که شامل 0.7 درصد اورانیوم 235 است به حدود 5-3 درصد اورانیوم 235 غنی شده و اورانیوم تهی شده شامل 0.3-0.2 درصد اورانیوم 235 می باشد. اما برای کاربردهای نظامی، اورانیوم بسیار غنی شده (HEU) که شامل بیش از 20 درصد اورانیوم 235 است معمولاٌ تولید می شود.

از زمان راه اندازی، یک سانتریفوژ مدرن بمدت بیش از 10 سال بدون نگهداری به کار خود ادامه می دهد.

مجموعه آبشارها یا کاسکادهای بزرگ سانتریفوژ گازی که در کشورهای فرانسه، آلمان، بریتانیا، و چین مورد استفاده قرار می گیرند برای تولید اورانیومی است که برای مصارف داخلی و نیز صادرات است. اما در مورد ژاپن این موارد صرفا جهت مصرف داخلی است. یک نیروگاه سانتریفوژ گازی مهم، در پیکتون اوهایوی آمریکا واقع است.

این روش علاوه بر انرژی کمتر، به نیروگاه های با مقیاس بمراتب کوچکتری نیاز داشته و از این جهت برای کشورهای کوچکی که مبادرت به تولید سلاحهای هسته ای می نمایند دارای امکان پذیری اقتصادی است.

روسیه صنعت عظیم سانتریفوژ را از اتحاد جماهیر سابق به میراث برده است. گفته می شد که عراق نیز این روش را برای دستیابی به سلاحهای هسته ای بکار گرفته بود. تصور می شود که پاکستان بااستفاده از این روش درحال ساخت یک کاسکاد کوچکتر جهت اهداف نظامی و توسعه سلاحهای هسته ای خود است.

باید توجه کرد که برای تولید تنها یک سلاح هسته ای در سال، به چندین هزار سانتریفوژ نیاز می باشد.





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 27 تیر 1389
ماده تاریک معمای کیهان

کیهان شناسی که علم مطالعه آغاز، شکل گیری و تکامل عالم است هنوز نمی داند ۹۹% عالم را چه چیز تشکیل داده است. به نظر می رسد جز غیر قابل مشاهده ای قسمت اعظم عالم را تشکیل داده است که قابل شناسایی نیست.

این ماده واقعا چیست؟ چگونه آن را بشناسیم؟

اثبات وجود ماده تاریک:

ماده تاریک معمای کیهان
ماده تاریک معمای کیهان

جاذبه دلیل وجود ماده تاریک.
وجود یک پدیده را از دو روش می توان اثبات کرد: مشاهده مستقیم پدیده یا مشاهده تاثیر آن بر پدیده هایی که راحت تر مشاهده می شوند.
این مطلب که در آسمان شب چیزهایی هست که به راحتی دیده نمی شود و همیشه مورد توجه بوده است. هنگام استفاده از تلسکوپ یا رادیو تلسکوپ فقط اشیایی رصد می شوند که از خود نور یا امواج رادیویی ساتع می کنند. اما هر پدیده ای این خصوصیات را ندارد حتی سیاره خودمان زمین نیز به علت تاریکی بیش از حد قابل مشاهده نیست.

اولین مدرک. خوشه های کهکشانی.

مقدار قابل توجهی ماده در بررسی خوشه های کهکشانی وجود دارد که ما نمی توانیم به آسانی آنها را ببینیم. خوشه های که از تجمع چند صد تا چند هزار کهکشان یا کهکشان های تک در فضا بوجود آمده اند. در دهه ۱۹۳۰، zwicky، Smith، دو خوشه تقریبا نزدیک به هم Coma و Virgo را از لحاط کهکشان های تشکیل دهنده و سرعت خوشه ها مورد بررسی قرار دادند، و سرعتی که بدست آوردند چیزی بین ۱۰ تا ۱۰۰ برابر مقداری بود که انتظار داشتند.

معنی این چیست؟ در یک گروه از کهکشان ها مثل خوشه تنها نیروی موثر بر کهکشان ها گرانش است و این گرانش اثر کششی کهکشان ها بر یکدیگر است که باعث بالا رفتن سرعت آنها می شود.
سرعت می تواند مقدار ماده موجود در کهکشان را به دو طریق مشخص کند:
۱) جرم بیشتر کهکشان باعث می شود نیروی شتاب دهنده به کهکشان نیز بیشتر شود.
۲) اگر شتاب یک کهکشان خیلی زیاد باشد می تواند از میدان جاذبه خوشه خارج شود. اگر شتاب کهکشان بیش از سرعت فرار باشد، خوشه را ترک خواهد کرد.
به این ترتیب همه کهکشان ها سرعتی پایین تر از سرعت فرار (گریز) خواهند داشت. و با این نگرش می توان جرم کل خوشه را حدس زد که مقدار قابل توجهی از میزان مشاهده شده است. با این حال این نظریه به علت اینکه مبنی بر مشاهده بود و مشاهدات غالبا با اشتباه همراهند مدت طولانی مورد توجه قرار نگرفت.
هنگامی که چیزی به وسعت یک خوشه کهکشانی نگاه می کنید با اینکه ممکن است سرعت ها زیاد باشند در مقابل وسعت خوشه ها چیزی به حساب نمی آیند پس مشاهده مداوم یک خوشه در طی چندین سال تصویر یکسانی از آن بدست می دهد. ما نمی توانیم کهکشان هایی را که بدون الگو حرکت می کنند با دقت ببینیم. پس یک کهکشان با سرعت زیاد ممکن است از خوشه جدا شده باشد یا اصلا متعلق به خوشه نباشد. حتی ممکن است بعضی از کهکشان ها فقط مقابل کهکشان های دیگر در راستای خط دید آنها باشند. با این حساب این کهکشان گمراه کننده خواهد بود.

دلیل محکمتر: منحنی حرکت انتقالی کهکشان ها.

دلایل قابل اعتماد تری در دهه ۱۹۷۰ در پی اندازه گیری منحنی های دوران کهکشان ها ارایه شد. علت قابل اعتماد تر بودن آنها این است که اطلاعات موثق تری در مورد تعداد یشتری کهکشان دست می دهند.
از گذشته می دانستیم که کهکشان ها حول مرکز شان دوران دارند درست شبیه به چرخش سیارات به دور خورشید و مانند سیارات از قوانین کپلر پیروی می کنند. این قوانین می گویند سرعت چرخشی حول یک مرکز فقط به فاصله از مرکز و جرم موجود در مدار بستگی دارد.
پس با پیدا کردن سرعت چرخش یک کهکشان می توانیم جرم موجود در کهکشان را محاسبه کنیم. همان طور که در کناره های کهکشان میزان نور به سرعت کم می شود انتظار می رود سرعت چرخش نیز پایین بیاید ولی این اتفاق نمی افتد و سرعت در همان میزانی که محاسبه شده بود ثابت می ماند و این مطلب آشکارا نشان می دهد در کناره های کهکشان جرمی وجود دارد که ما نمی بینیم. این آزمایش در مورد چندین کهکشان حلزونی - از جمله کهکشان راه شیری خودمان - انجام شده و هر بار به همین نتیجه رسیده است. و این محکمترین و بهترین اثبات برای وجود ماده تاریک است.

چه میزان ماده تاریک وجود دارد؟

کیهان شناسان میزان موجود در عالم را با پارامتری به نام امگا مورد بحث قرار می دهند. در یک عالم بسته یعنی عالمی که جرم آن در حدی است که عاقبت در خود فرو می ریزد امگا بیش از ۱ تعریف می شود. در یک عالم باز یعنی عالمی که تا ابد اجزای آن در حال دور شدن از یکدیگر هستند امگا کمتر از ۱ است و یک عالم مسطح به طور ایده آل امگایی برابر ۱ خواهد داشت.
میزان ماده قابل مشاهده موجود در عالم در حدود ۰.۰۵ = امگا است و به هیچ وجه بیش از آن نمی باشند. نظریه پردازان مایلند امگای عالم را چیزی ۱ در حدود در نظر بگیرند به آن معنی که ماده تاریک ۰.۹۵ = امگا یا ۹۵% عالم را تشکیل داده است.
اما در صورتی که واقع بینانه تر نگاه کنیم می بینیم که دانشمندان دلیلی برای بیشتر بودن اندازه امگا از ۰.۴ ندارند با این حساب میزان ماده تاریک ۰.۳۵ امگا خواهد بود که ۸۸% جرم عالم است.
می بینیم که ۸۸% عالممان کاملا ناشناخته است!
چه چیز ماده تاریک را تشکیل داده است؟
حدس و گمان های زیادی در باره جنس ماده تاریک وجود دارد.

▪ ماده معمول

ماده تاریک ممکن است از چیزهای معمولی مثل جنس سیارات تشکیل شده باشد،
ماده تاریک ممکن است از چیزهای معمولی مثل جنس سیارات تشکیل شده باشد،

۱) سیارات.
ماده تاریک ممکن است از چیزهای معمولی مثل جنس سیارات تشکیل شده باشد، ولی سیاراتی مثل زمین به اندازه کافی جرم ندارند، پس ممکن است ژوپیترها تشکیل دهنده ماده تاریک باشند.
اما این نظریه چندین مشکل دارد، اول اینکه ما فرض کرده ایم سیارات فقط در اطراف ستارگان شکل گرفته اند، بنا بر این ستارگان به میزان بسیار کمی جرم آن ها را بالا می برند. با این حساب امگا = ۰.۰۰۵ خواهد بود که برای تشکیل دادن ۸۸% جرم عالم کافی نیست.
دومین و مهمترین مشکل از ترکیب هسته ای مهبانگ (big bang nacleosynthesis) ناشی می شود. در لحظه تولد عالم وقتی مهبانگ رخ داد عالم ماده ای بسیار گرم تشکیل شده از انواع ذرات بود، در حالی که عالم بزرک و بزرگتر و به سردی می گرایید ذرات ماده معمول مثل الکترون، نوترون و پروتون ها نیز سرد می شدند و اتمهای مواد موجود در عالم را تشکیل می دادند. غالب این اتمها مربوط به هلیوم و هیدروژن هستند.
BBN یک تئوری موفق است که نه تنها هیدروژن و هلیوم را به عنوان بیشترین عناصر جهان معرفی می کند بلکه نسبت آنها را نیز به درستی بیان می کند.
اما مسئله ای وجود دارد. مقدار هر ماده ای که تشکیل می شود به میزان ماده معمول تشکیل دهنده اتم (ماده بارنوییک) بستگی دارد و BBNمقدار این ماده را برای عالم کنونی چیزی در حدود امگا = ۰.۱ پیش بینی می کند.
باید توجه کرد که این میزان ماده بارنوییک برای مواد قابل مشاهده در عالم ما زیاد است در نتیجه مقداری ماده معمول تاریک (از جمله سیارات و ستارگان سوخته) وجود دارد اما این مواد نمی توانند توجیه کننده سرعت خوشه و منحنی دوران آنها باشند.

۲) ستارگان تاریک - ژوپیترها، کوتوبه های قهوه ای، کوتوله های سفید
ماده معمول دیگری که می تواند تشکیل دهنده ماده تاریک باشد ستارگانی هستند که جرم کافی برای سوختن و درخشان شدن ندارند- کوتوله های قهوه ای - یا ژوپیترها - ژوپیترها کوتوله هایی به مراتب (حدود ۱۰ برابر) سنگین تر هستند و به صورت ستارگان بسیار کوچک و کم نور فعالیت دارند. اما این احتمالات مثل سیارات در مقابل BBN با مشکل مواجه می شوند و باز باریون کافی وجود ندارد. احتمال این نیز می رود که نظریه BBNاشتباه باشد ولی چون این نظریه تا کنون بسیار موفق بوده است به دنبال انتخاب های دیگری برای ماده تاریک هستیم.

▪ ماده عجیب.

ماده تاریک هرچه که هست، مهمترین علت نیروهای گرانشی در این عالم است و حداقل باید سهم کوچکی در ساختار کنونی عالم داشته باشد
ماده تاریک هرچه که هست، مهمترین علت نیروهای گرانشی در این عالم است و حداقل باید سهم کوچکی در ساختار کنونی عالم داشته باشد

این ماده آنقدر ها هم عجیب نیست فقط ماده ای است که الکترون، نوترون و پروتون ندارد. بسیاری از چنین ذرات شناخته شده اند و چند مورد از آن ها در حد تئوری هستند تا بتوان مشکل ماده تاریک را حل کرد.

۱) نوترینوها:
نوترینوها ذرات بدون جرمی هستند که وجودشان ثابت شده و لی دلایلی وجود دارد که نشان داده گاهی اوقات جرم بسیار کوچکی دارند. در عالم مقدار بسیار زیادی از این ذرات وجود دارد، با این حال حتی یک جرم بسیار کوچک تر برای ماده تاریک پر اهمیت است. جرمی به اندازه ۵۰۰۰/۱ جرم الکترون، امگایی به اندازه ۱ بدست می دهد.

۲) ویمپ ها (WIMPs)
بیشتر انتخاب های ماده عجیت در دسته ویمپ ها - Weakly Interaching massive particles - قرار می گیرند. ویمپ ها دسته ای از ذرات سنگین هستند که به سختی با ذرات دیگر واکنش می دهند از این ذرات می توان در تراسنیو ها و آکسیون ها را نام برد.
تغییرات جاذبه
آخرین احتمال این است که ما هنوز جاذبه و گرانش را به درستی نشناخته باشیم. ممکن است جاذبه در مقیاس های بزرگ مثل کهکشان ها نسبت به مقیاس های کوچک که می شناسیم متفاوت باشد. با اینکه چنین احتمالی بعید به نظر می رسد ولی نباید حتی به عنوان یک احتمال کنار گذاشته شود.

نتیجه گیری:

ستاره شناسان هنگام رصد کهکشان ها دریافتند که مقدار بسیار زیادی ماده در عالم وجود دارد و کهکشان ها اتفاقی و نا مرتب در عالم جا نگرفته اند بلکه به صورت خوشه ها و ابر خوشه درمیان رشته ها و دیواره هایی جا گرفته اند که در بین شان تهی گاهها وجود دارند.
ماده تاریک هرچه که هست، مهمترین علت نیروهای گرانشی در این عالم است و حداقل باید سهم کوچکی در ساختار کنونی عالم داشته باشد.
در صورتی که ماده تاریک از ذرات سبک نوترینو تشکیل شده باشد می تواند فواصل بسیار بزرگ را پوشش دهد یعنی در فواصل بین رشته ها و دیواره ها قرار می گیرد این نوع ماده HDM یا ماده تاریک داغ نام دارد.
اما در صورتی که ماده تاریک از ذرات سنگین مثل WIMPs تشکیل شده باشد، ذراتش نسبتا به آرامی حرکت می کنند و می توانند مقیاس های کوچکتری مثل فواصل کهکشانی را پوشش دهند این نوع ماده CDM یا ماده تاریک سرد نام دارد. هر دو نوع ماده یعنی HDM و CDM مشکلاتی دارند از جمله اینکه CDM نی تواند ساختارهایی با مقیاس های بزرگ و HDM نمی تواند مقیاس های کوچک را تحت پوشش قرار دهد. با این حساب فرض می کنیم کهکشان ها در میان ماده مخلوط یاMDM شکل گرفته اند.

 



نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 27 تیر 1389

باریون

در فیزیک ماده، باریون‌ها گروهی است از ماده که شامل اجزای اتم(پروتون و نوترون) هم می‌باشد. این گروه از ماده، سنگین تر از دیگر گروه‌هاست. ریشه واژه باریون به باریس که در یونانی به معنی سنگین است برمیگردد.

ترکیبات سه کوآرک u، d یا s با مجموع اسپین 2/3 تشکیل یک دیکوپلت باریون می‌دهند.

هشتگانه (اُکتِت) اسپین سبک باریون‌های 2/1.

 





نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
دوشنبه 21 تیر 1389


( کل صفحات : 2 )    1   2   

صفحات جانبی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی
<