تبلیغات
مهندسان مکانیک - انرژی هسته ای و کاربرد آن در خودرو
 
مهندسان مکانیک
وبلاگ مکانیک شهرستان کنگاور (مهندس کهنمویی)
صفحه نخست            تماس با مدیر            پست الکترونیک           RSS            ATOM
درباره وبلاگ


ضمن عرض سلام و خسته نباشید خدمت بازدید کنندگان محترم وبلاگ
این وبلاگ با هدف آشنا نمودن علاقه مندان به صنعت مکانیک راه اندازی شده است.
امید است توانسته باشیم گامی در راستای اعتلای سطح دانش این مرز و بوم برداریم.

مدیر وبلاگ : مهندس کهنمویی
مطالب اخیر

از این پس و به لطف فناوری‌های نوین در عرصه دانش انرژی هسته‌ای ، می‌توان ابعاد جدیدی از كاربردهای بالقوه این انرژی قدرتمند را انتظار كشید كه طی آن از تاسیسات و تجهیزات عریض و طویل متعارف و هیبت بزرگ رآكتورهای هسته‌ای برای به‌كار‌گیری‌ سوخت اتمی دیگر خبری نیست و كار به جایی می‌رسد كه استفاده از انرژی هسته‌ای را می‌توان در هیاتی متفاوت به سوی كاربردهای دم دستی و قابل حمل سوق داد.

انرژی هسته ای

تحقیقات دانشمندان از فرم تازه كشف شده‌ای از اورانیوم حكایت دارد كه می‌تواند نیروگاه‌های برق هسته‌ای را تا حد جای گرفتن در خودروی شما و نهایتا توانبخشی به آن كوچك‌سازی كند. به این ترتیب با معرفی نوع جدیدی از ملكول اورانیوم می‌توان دستیابی به اهداف بسیار ارزنده‌ای همچون داروها و سوخت هسته‌ای ارزان‌تر، خردتر و البته ایمن‌تر را نوید داد. در همین رابطه دانشمندان آزمایشگاه لوس آلاموس توانسته‌اند ملكول جدیدی از فرم شناخته شده نیترید اورانیوم را ارائه كنند كه از سال‌ها قبل هدف مطالعه و جستجوی محققان بوده است، اما ماجرا به كشف این فرم جدید اورانیوم خلاصه نمی‌شود و این ملكول جدید علاوه بر مطرح كردن گزینه سوخت هسته‌ای ارزان‌تر و ایمن‌تر، می‌تواند از سوخت‌های فسیلی انرژی بیشتری استخراج كند و در نتیجه خودروها را به لحاظ كارآمدی سوخت در جایگاه ایده‌آل‌تری قرار دهد و البته جدا از كاربرد سوختی و توانبخشی به وسایل نقلیه می‌تواند به ارائه داروهای كارآمد ارزان‌تر نیز بینجامد.

این كشف جدید در حالی نوید دستاوردهای قابل ملاحظه‌ای از انرژی هسته‌ای پاك در آینده را می‌دهد كه به گفته سرپرست گروه تحقیقاتی كه شرح كشفیات آنها طی مقاله‌ای در شماره تازه ژورنال تخصصی شیمی طبیعت آمده است، نیتریدهای آكتینیدی (خانواده‌ای از تركیبات رادیواكتیوی) نامزد اصلی سوخت‌های هسته‌ای آینده محسوب می‌شوند، ضمن این كه چنین تركیباتی قادرند پیوندهای كربن ـ هیدروژن را كه بسیار محكم هستند نیز بشكنند. در واقع تركیب نام‌آشنای حوزه انرژی هسته‌ای یعنی نیترید اورانیوم باعث شكافتن و جدا كردن اتم‌های هیدروژن از یك اتم كربن می‌شود كه در نوع خود ماموریت سهل و ساده‌ای نیست.

نكته جالب قضیه این است كه فرآیند مشابهی با چنین كاركردی هر روزه در موتور خودروها اتفاق می‌افتد، ولی متاسفانه حجم قابل ملاحظه‌ای از انرژی موجود در آن همه پیوندهای كربن ـ هیدروژن به صورت گرما تلف می‌شود.

به بیان دیگر، چنانچه این دو اتم بتوانند شكافته و از هم جدا شوند بدون آن كه تمامی انرژی‌شان از دست رود، در آن صورت بنزین می‌تواند به نحو بسیار كارآمدتری نه‌تنها برای سوخت یك خودرو، بلكه برای بهبود بخشیدن به انواع كاملی از فرآورده‌های نفتی از پلاستیك‌ها گرفته تا داروها نیز مورد استفاده واقع شود.

در این میان البته مشكلی پیش روی دانشمندان قرار دارد و از بد حادثه این ملكول جدید زمانی كه اتم‌های هیدروژن را از یك اتم كربن می‌شكافد، از میان می‌رود. در واقع برای این كه نیترید اورانیوم به لحاظ تجاری واجد قابلیت ماندگاری و بقا شود، مجبور است اتم‌های هیدروژن را یكی پس از دیگری هدف هجوم خود قرار دهد و به این ترتیب خودش در حین فرآیند نابود نمی‌شود.

با این وصف، دانشمندان ناگزیر از تبدیل‌ نیترید اورانیوم به یك سازمان‌دهنده یا همان كاتالیزور خواهند بود و این همان مقصودی است كه به اعتقاد محققان باید عملی و میسر شود، اما در حال حاضر عملی نیست.

اما ظاهرا یافتن راه‌حلی برای این مشكل بزرگ را باید در جایی غیر از آزمایشگاه‌ها و حوزه عناصر و تركیبات شیمیایی جستجو كرد. قضیه از این قرار است كه هرچند دانشمندان ممكن است یك پیوندشكن مولكولی ارزان، مطمئن و قابل استفاده مجدد را در مشت خود نداشته باشند، ولی انگار طبیعت از قبل این كار را كرده است. سیتوكرومP450 كه عملا در هر ارگانیسمی روی زمین یافت می‌شود همان برگ طلایی مورد نظر دانشمندان است. این ماده آنزیمی است كه ردپای آن را در شمار انبوهی از ترادیسی یا دگرگونی‌های شیمیایی از ایجاد كردن انرژی در میتوكندری‌ها گرفته تا متابولیسم داروها می‌توان سراغ گرفت.

p450

دانشمندان معتقدند نتایج تحقیقاتشان از این واقعیت حكایت دارد كه نیترید اورانیوم همانند سیتوكرومP450 می‌تواند پیوندهای كربن ـ هیدروژن را بشكند. در واقع دانشمندان با مطالعه دقیق شیوه‌ای كه نیترید اورانیوم پیوندهای كربن ـ هیدروژن را می‌شكند، می‌توانند درخصوص روشی كه سیتو‌كروم P450 همین مأموریت را در طبیعت به انجام می‌رساند به اطلاعات بیشتر و باارزش‌تری دست پیدا كنند، چراكه این فرآیند به رغم اهمیت زیست‌شناختی و همچنین اهمیت اقتصادی بالقوه‌ای كه دارد، تاكنون آن طور كه باید و شاید مورد شناخت و مطالعه درست قرار نگرفته است.

ابعاد مختلف این كشف جدید و اهمیت خود موضوع، فرم جدید مولكولی اورانیوم توجه محققان زیادی را به خود جلب كرده است و هر یك جنبه خاصی از آن را مورد بحث و اظهارنظر قرار داده‌اند. در این میان هر چند به اعتقاد برخی دانشمندان، جالب‌توجه‌ترین جنبه این مولكول جدید را می‌توان شیمی آن دانست، ولی آنچه بیش از همه كانون توجه سایر محققان قرار گرفته و بر آن اتفاق نظر دارند این واقعیت كتمان‌ناپذیر است كه مولكول جدید اورانیوم حرف‌های زیادی برای گفتن دارد، اما عامل محرك و انگیزه واقعی برای ایجاد این مولكول جدید را همان كاربرد پیشنهاد شده‌اش به عنوان یك سوخت هسته‌ای نوین می‌توان قلمداد كرد.

محققان معتقدند نیترید اورانیوم می‌تواند به جایی ختم شود كه تصورش هم خالی از هیجان نیست. این مقصد مهم و ارزشمند نیروگاه‌های برق هسته‌ای كوچك، ارزان‌تر و حتی قابل حمل خواهد بود. در این میان مراكز بزرگی همچون ناسا و

HPG و دیگر سازمان‌ها و مراكز تحقیقاتی كه سهم قابل ملاحظه‌ای در پژوهش‌ها و دستاوردهای نسل آینده برق و قدرت را به خود اختصاص داده‌اند، همگی ‌ دنبال به‌كار‌گرفتن نیترید اورانیوم به عنوان یك سوخت هسته‌ای نسل آینده در رآكتورهایشان هستند.

آسمان پاک

البته به رغم ارتباط اورانیوم با موضوع تشعشعات مرگبار، این مولكول جدید حاوی اورانیوم تهی شده است كه در نوع خود و از نقطه نظر رادیولوژیكی نسبتا بی‌ضرر نشان می‌دهد. ضمن این كه فرصت‌های زیادی را در حوزه كاربردهای صنعتی و كاتالیزورها مطرح می‌‌كند. از طرفی محققان با امیدواری معتقدند فرصت‌های قابل ملاحظه‌ای كه این ماده رادیو اكتیو جدید پیش می‌كشد، به حوزه كاربردهای صنعتی و شیمی مواد ختم نمی‌شود. در واقع داشتن قابلیتی كه قادر به تخریب سریع، قابل اطمینان و كارآمد پیوندهای كربن ـ هیدروژن باشد می‌تواند باعث ارزان‌تر تمام شدن فرآیند تولید داروها و سایر مواد و تركیبات شیمیایی مهم صنعتی شود و اهمیت آن زمانی بیشتر جلوه می‌كند كه می‌بینیم بسیاری از این تركیبات نفت محور هستند. به اعتقاد كارشناسان، نمی‌توان از كنار این واقعیت براحتی گذشت كه فرآیند تصفیه و پالایش هر روزه نفت برای تولید جدول بلند بالایی از مواد و فرآورده‌ها، مستلزم صرف درجه حرارت‌های بالا، فشار بالا و مراحل چندگانه و در كل مترادف صرف مقادیر قابل توجه انرژی است.

با این اوصاف دانشمندان معتقدند اگر این مولكول جدید بتواند همین فرآیند پیوسته فرآوری و پالایش نفت را در درجه حرارت معمولی، فشار معمولی و طی یك مرحله واحد به انجام برساند، به معنای آن است كه این ملكول كوچك، زمان و سرمایه را برای ما پس‌انداز و صرفه‌جویی كرده است.

خطرات استفاده از انرژی

سابقه قرار گرفتن کارگران معادن در معرض  گاز رادون و در نتیجه ابتلا به سرطان ریه، مهمترین مورد قابل بررسی محسوب می شود. اما قرار گرفتن در معرض میزان بالای این گاز در معادن اورانیم در سی سال اخیر کمتر بوده است. با این وجود، با در نظر گرفتن این که مقدار زیادی گاز رادون در اطراف معادن اورانیم یافت می شود و همچنین وجود گرد و غبارها حاوی محصولات واپاشی رادیو اکتیو در معادن فوق باید با گرد و غبارهای موجود در معادن زغال سنگ مقایسه شوند. در هر دو مورد، با استفاده از تمهیدات موجود، خطرات حاصل، برای معدنکاران خیلی کم است و معمولا کمتر از خطرات ناشی از حوادث صنعتی است.
آیا انرژی هسته ای خطرناک است؟

در چرخه سوخت هسته ای، خطرات تابشی برای کارگران، پایین است و حوادث صنعتی مربوطه هم کم است. مسلما تولید انرژی الکتریسیته از روش هسته ای کاملا خالی از خطر نیست، اما به نظر می رسد که از روش های دیگر تبدیل انرژی مطمئن تر باشد.

سرطان بیماری رایجی بین افراد مسن تر است و انتظار می رود در بین افرادی که با پرتو های هسته ای سر و کار دارند نیز این بیماری وجود داشته باشد. ولی این بدین معنی نیست که بیماری ناشی از اثر پرتو بوده باشد.گسترش و شیوع سرطان در سراسر جهان یکسان نیست و به علت تفاوت های محلی، مشکل است، که ثابت شود آیا رابطه ای بین دزهای دریافتی کم و احتمال ابتلای به سرطان وجود دارد یا خیر. به هر حال این در مناطق زیادی تحت مطالعه و بررسی است. هیچگونه مدارک و شواهد مستندی وجود ندارد که نشان دهد بیماری سرطان در کارگران در معرض پرتو بیش از سرطان نزد سایر مردم  همسن در کشورهای غربی است، جایی که بیماری سزطان 25 درصد مرگ و میر را باعث می گردد. در مواردی که میزان تابش و دز دریافتی ناشی از صنایع هسته ای کم است، اثرات حاصل، صرفا احتمالی هستند. جدول زیر اطلاعات حوادث مربوط به تولید انرژی از 1977 تاکنون که بیش از 20 سال را در بر دارد، نشان می دهد.

 

محل

سال

مرگ و میر

توضیحات

جزیره سه مایلی آمریکا 1358هخ(1979م)

----

مهندسی پیچیده و خرابی

دستگاه ها-حادثه راکتور هسته ای

ماچو،هندوستان 1358هخ(1979م)

2500

خرابی سدهیدرو-الکتریک
هیراکود، هندوستان 1359هخ(1980م)

1000

خرابی سدهیدرو-الکتریک
اورتوئلا،اسپانیا 1359هخ(1980م)

70

انفجار گاز
دونباس،اکراین 1359هخ(1980م)

68

انفجار متان در معدن زغال سنگ
گوآویو،کلمبیا 1362هخ(1983م)

160

خرابی سدهیدرو-الکتریک
چرنوبیل،اکراین 1365هخ(1986م)

+31

حادثه راکتورهای هسته ای
پایپر آلپا،دریای شمال 1367هخ(1988م)

167

انفجار سکوی نفتی دریایی
آشا-اوفا،سیبری 1368هخ(1989م)

600

نشت خط لوله گاز مایع و آتش سوزی
دوبرنیا،یوگوسلاوی 1369هخ(1990م)

178

معدن زغال سنگ
هونگتون،شانکسی،چین 1370هخ(1991م)

147

معدن زغال سنگ
بلچی،رومانی 1370هخ(1991م)

116

خرابی سدهیدرو-الکتریک
کزیو،ترکیه 1371هخ(1992م)

272

انفجار متان در معدن زغال سنگ
کوئنکا،اکوآدور 1372هخ(1993م)

200

معدن زغال سنگ
دورنخا،مصر 1373هخ(1994م)

580

اصابت صاعقه به انبار سوخت
سئول،کره جنوبی 1373هخ(1994م)

500

حریق نفت
مینانائو،فیلیپین 1373هخ(1994م)

90

معدن زغال سنگ
دهنباد،هندوستان 1374هخ(1995م)

70

معدن زغال سنگ
تائگو،کره جنوبی 1374هخ(1995م)

100

انفجار نفت و گاز
اسپیتسبرگ،روسیه 1375هخ(1996م)

141

معدن زغال سنگ
هنان،چین 1375هخ(1996م)

84

انفجار متان در معدن زغال سنگ
گوآیزهو،چین 1376هخ(1997م)

43

انفجار متان در معدن زغال سنگ
دونباس،اوکراین 1377هخ(1998م)

63

انفجار متان در معدن زغال سنگ

لیائونینگ،چین

1377هخ(1998م)

71

انفجار متان در معدن زغال سنگ

واری،نیجریه

1377هخ(1998م)

+500

نشت خط لوله نفت و آتش سوزی
دونباس،اوکراین 1378هخ(1999م)

+50

انفجار متان در معدن زغال سنگ

 

آیا انرژی هسته ای خطرناک است؟
آیا انرژی هسته ای خطرناک است؟

 

در این میان حادثه چرنوبیل بدترین آنها در شاخه فناوری هسته ای است که با وجود گذشت 24 سال از این فاجعه حدود 9 میلیون نفر در نواحی آلوده به رادیواکتیو چرنوبیل سکونت دارند و پیش بینی کارشناسان انگلیسی گویای این مسئله تلخ است که حدود 66 هزار نفر دیگر به علت ابتلا به سرطان كه انفجار نیروگاه هسته‌ای چرنوبیل باعث آن شده است در سالهای آینده جان خود را از دست خواهند داد كه این میزان 15 برابر پیش بینی‌های سازمان ملل است.

اخیرا نیز بروز زمین لرزه و سونامی در ژاپن، باعث آسیب رسیدن به تاسیسات هسته ای این کشور شده است که آسیب به نیروگاه فوکوشیما بدترین مورد بوده است و بروز فاجعه ای قریب الوقوع این کشور را تهدید می کند.

ثرات محیطی

فناوری هسته ای و اثرات محیطی آن (1)

تولید برق از هر نوع انرژی اولیه، دارای اثرات محیطی ویژه ای می باشند. یک ارزیابی متعادل از انرژی هسته ای شامل مقایسه اثرات محیطی آن با اثرات محیطی تولید الکتریسیته توسط زغال سنگ است.  در یک معدن اورانیوم، دستور العمل های استاندارد بهره برداری اطمینان می دهد که هیچگونه آلودگی قابل توجه در هوا یا آب وجود ندارد و یا به وجود نمی آید. امروزه، اثرات محیط زیست ناشی از استخراج معادن زغال سنگ ناچیزند، مگر در مقادیر و ابعاد وسیع که احتیاج به احیای محیط پیرامون فعالیت ها داشته باشد و در محل ها و مناطق خاصی، پساب ها و زهکشی اسیدی ناشی از عملیات اخیر، یک مشکل جدی تلقی می شود.

روزانه مقادیر قابل توجهی مواد رادیو اکتیویته از نیروگاه های زغال سنگی و نیز هسته ای به جو زمین وارد می شود.

ممکن است در مورد زغال سنگ کمی عجیب و دور از ذهن باشید اما سوزاندن زغال سنگ، مقادیر کمی اورانیوم، رادیوم و توریم که در زغال سنگ موجودند را رها می کند و این رهاسازی حین عملیات احتراق سبب رادیواکتیویته شدن خاکستر حاصل می گردد

 نیروگاه های هسته ای و مراکز باز فرآوری سوخت های هسته ای نیز مقدار کمی گاز رادیواکتیو آزاد می کنند، برای مثال کریپتون 85 و زنون 133 و نیز ممکن است مقدار کمی از ید 131 (که به کمک تجهیزات پیشرفته آشکار سازی در محیط قابل تشخیص می باشد) آزاد سازند. برای کاهش انتشار خاکستر ناشی از نیزوگاه های زغال سنگی و همینطور رادیو نوکلوییدهای حاصل از نیروگاه های هسته ای و نیز سایر نیروگاه ها گام هایی برداشته شده است. در حال حاضر هیچکدام از این فعالیت ها مشکل زیست محیطی قابل توجهی را به وجود نیاورده اند.

فناوری هسته ای و اثرات محیطی آن (1)

پسمان های هسته ای جامد حاصل از نیروگاه های هسته ای که شدیدا رادیواکتیو هستند، را ممکن است به مدت 40 تا 50 سال نگهداری کنند تا اکتیویته آنها به کمتر از یک در صد میزان اولیه کاهش یابد. معذالک برای رهایی از آنها، حتی همین پسمان های قدیمی را ممکن است دور از جو زمین نگهداری کرد. پسمان های با سطح اکتیویته متوسط در مخازن زیر زمینی قرار داده می شوند. پسمان های با اکتیویته کم نیز به طور سنتی دفن می شوند. خاکستر رادیواکتیو حاصل از نیروگاه های زغال سنگی در گذشته اثرات قابل توجهی بر طبیعت داشتند، زیرا با آنها به عنوان مشکل برخورد نشده بود. گرمای اتلافی تولید شده بر اثر عدم کارایی ذاتی تبدیل انرژی، برای تولید الکتریسیته در نیروگاه هایی که سوخت آنها زغال سنگ یا اورانیوم باشد، کمابیش یکسان است.

کارایی گرمایی نیروگاه های زغال سنگی بین 20 درصد تا 40 درصد متغیر است. انواع جدیدتر آنها کارایی بالای 32 درصد را ارایه می دهند. نیروگاه های هسته ای دارای کارایی بین 29 درصد تا 38 درصد هستند

 امروزه نوع رایج راکتورهای آب سبک کارایی حدود 34 درصد دارند. بنابراین از نظر میزان اتلاف حرارتی هیچ کدام از سوخت ها ترجیحی به یکدیگر ندارند، مستقل از اینکه خنک سازی در یک نیروگاه از طریق آب یک رودخانه یا برج های خنک کننده، با استفاده از هوا انجام شود. در هر صورت این گرما همیشه لازم نیست که تلف شده باشد.

فناوری هسته ای و اثرات محیطی آن (1)

در نقاط  دارای آب و هوای خنک تر، این گرما به میزان زیادی قابلیت مصرف جهت استفاده های منطقه ای و کشاورزی پیدا می کند، و این به سهم خود سبب کاهش حجم بخار می گردد که مه های محلی ناشی از آزاد شدن گرما در محیط به وجود می آیند. در تولید برق با استفاده از نیروگاه های زغال سنگی یا نفتی مسئله زیست محیطی مهم، تولید CO2 و SO2 است.  وقتی که زغال سنگ با 5/2 درصد گوگرد برای تولید برق استفاده می شود به ازای هر نفر در یک سال به میزان 9 تن CO2 و میزان 120 کیلوگرم SO2 تولید گردد.

گاز CO2 و یا حتی SO2 از دیگر سوختهای فسیلی مانند نفت و گاز نیز بوجود می آید. دی اکسید گوگرد چنانچه به مقدار زیاد در جو زمین آزاد شود، سبب باران های اسیدی می گردد. در نیم کره شمالی سالانه میلیون ها تن SO2 بر اثر تولید برق آزاد می شود، هرچند که این آلودگی اخیرا به میزان زیادی کمتر شده است.

باران های اسیدی با PH برابر 4 یا کمتر از تبعات مستقیم رهاسازی این گازهای آلاینده در هواست. این باران های اسیدی در شمال شرقی آمریکا و کشورهای اسکاندیناوی تغییرات زیست شناختی، اکولوژیکی و ضررهای اقتصادی را موجب شده است. در بریتانیا و آمریکا ابتدا به منظور کاهش موارد یاد شده، بیشتر از نفت با گوگرد کمتر یا گاز طبیعی استفاده می شد. اما این راه برد، برخی مسائل کلی ناشی از هزینه حمل و نقل نفت و یا شبکه لوله کشی گاز به خانه ها و موسسات صنعتی را به همراه داشته است.

در یک نگاه کلی بررسی اثرات زیست محیطی تولید برق هسته ای و جلوگیری از تولید آلاینده های گازی معدنی یا رادیواکتیو می تواند گام موثری در رفع نگرانی های جامعه جهانی پیرامون استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای باشد

الکتریسیته تولیدی با انرژی هسته ای تنها زمانی به کار بشر امروز می آید که تخریب های زیست محیطی این فرایند تولید و بازفرآوری مواد آن در کمترین سطح ممکن باشد.



نوع مطلب : مقالات رایگان، متفرقه، 
برچسب ها : انرژی هسته ای، انرژی هسته ای و خودرو، انرژی های جدید، خودرو های هسته ای، اورانیوم، اورانیوم و کاربرد آن، کاربرد اورانیوم در خودرو، کاربرد تکنولوژی هسته ای در خودرو، نقش تکنولوژی های نو در خودرو، مواد رادیو اکتیو خودرو،
لینک های مرتبط :

یکشنبه 1385/05/22
جمعه 1396/06/17 12:49
Hi! This is my first comment here so I just wanted to give a quick shout out and
tell you I genuinely enjoy reading your blog posts. Can you suggest any other blogs/websites/forums
that cover the same subjects? Appreciate it!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


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 :