انرژی هسته ای چگونه پدید می آید ؟

انرژی هسته ای چگونه پدید می آید ؟

انرژی هسته ای چیست؟ علم انرژی هسته ای
 

هسته ای توضیح داد

آندره آ گالیندو ، دفتر اطلاعات و ارتباطات عمومی آژانس

انرژی هسته ای شکلی از انرژی است که از هسته، هسته اتم ها که از پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده است، آزاد می شود. این منبع انرژی می تواند به دو صورت تولید شود: شکافت – زمانی که هسته اتم ها به چند قسمت تقسیم می شوند – یا همجوشی – زمانی که هسته ها با هم ترکیب می شوند.

انرژی هسته ای که امروزه در سراسر جهان برای تولید الکتریسیته استفاده می شود از طریق شکافت هسته ای است، در حالی که فناوری تولید برق از همجوشی در مرحله تحقیق و توسعه است. این مقاله به بررسی شکافت هسته ای می پردازد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد همجوشی هسته ای .

شکافت هسته ای چیست؟

شکافت هسته ای واکنشی است که در آن هسته یک اتم به دو یا چند هسته کوچکتر تقسیم می شود و در عین حال انرژی آزاد می شود.

به عنوان مثال، هنگامی که یک نوترون برخورد می کند، هسته یک اتم اورانیوم 235 به یک هسته باریم و یک هسته کریپتون و دو یا سه نوترون تقسیم می شود. این نوترون‌های اضافی به سایر اتم‌های اورانیوم 235 اطراف برخورد می‌کنند، که در اثر ضربی نیز شکافته شده و نوترون‌های اضافی تولید می‌کنند، بنابراین در کسری از ثانیه یک واکنش زنجیره‌ای ایجاد می‌کنند.

هر بار که واکنش رخ می دهد، انرژی به شکل گرما و تشعشع آزاد می شود . گرما را می توان در یک نیروگاه هسته ای به الکتریسیته تبدیل کرد، مشابه نحوه استفاده از گرمای سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ، گاز و نفت برای تولید برق.

شکافت هسته ای (گرافیک: A. Vargas/IAEA)

نیروگاه هسته ای چگونه کار می کند؟
 

در داخل نیروگاه‌های هسته‌ای، راکتورهای هسته‌ای و تجهیزات آن‌ها واکنش‌های زنجیره‌ای را که معمولاً با سوخت اورانیوم ۲۳۵ تامین می‌شود، برای تولید گرما از طریق شکافت، حاوی و کنترل می‌کنند. گرما عامل خنک کننده راکتور، معمولاً آب، را برای تولید بخار گرم می کند. سپس بخار به سمت توربین‌های چرخشی هدایت می‌شود و یک ژنراتور الکتریکی را برای ایجاد الکتریسیته کم کربن فعال می‌کند.

جزئیات بیشتر در مورد انواع مختلف راکتورهای انرژی هسته ای را در این صفحه بیابید .

راکتورهای آب تحت فشار بیشترین استفاده را در جهان دارند. (گرافیک: A. Vargas/IAEA)

استخراج، غنی سازی و دفع اورانیوم
 

اورانیوم فلزی است که در سنگ های سراسر جهان یافت می شود. اورانیوم دارای چندین ایزوتوپ طبیعی است که شکل‌هایی از عنصری هستند که از نظر جرم و خواص فیزیکی متفاوت هستند اما دارای خواص شیمیایی یکسانی هستند. اورانیوم دارای دو ایزوتوپ اولیه است: اورانیوم-238 و اورانیوم-235. اورانیوم 238 اکثریت اورانیوم جهان را تشکیل می دهد اما نمی تواند یک واکنش زنجیره ای شکافت ایجاد کند، در حالی که اورانیوم 235 را می توان برای تولید انرژی از طریق شکافت استفاده کرد اما کمتر از 1 درصد اورانیوم جهان را تشکیل می دهد.

برای افزایش احتمال شکافت اورانیوم طبیعی، لازم است مقدار اورانیوم 235 در یک نمونه معین از طریق فرآیندی به نام غنی سازی اورانیوم افزایش یابد. پس از غنی‌سازی اورانیوم، می‌توان از آن به‌عنوان سوخت هسته‌ای در نیروگاه‌ها به مدت سه تا پنج سال استفاده کرد و پس از آن هنوز رادیواکتیو است و باید طبق دستورالعمل‌های سخت‌گیرانه برای محافظت از مردم و محیط‌زیست دفع شود. سوخت مصرف شده که به آن سوخت مصرف شده نیز گفته می شود، می تواند به انواع دیگر سوخت برای استفاده به عنوان سوخت جدید در نیروگاه های هسته ای ویژه بازیافت شود.

چرخه سوخت هسته ای چیست؟

زباله هسته ای
 

بهره برداری از نیروگاه های هسته ای زباله هایی با سطوح مختلف رادیواکتیویته تولید می کند. اینها بسته به سطح رادیواکتیویته و هدفشان متفاوت مدیریت می شوند. برای آشنایی بیشتر با این موضوع انیمیشن زیر را ببینید.

مدیریت پسماندهای رادیواکتیو

نسل بعدی نیروگاه های هسته ای که راکتورهای پیشرفته نوآورانه نیز نامیده می شوند، زباله های هسته ای بسیار کمتری نسبت به راکتورهای امروزی تولید خواهند کرد. پیش بینی می شود که تا سال 2030 آنها در دست ساخت باشند.

انرژی هسته ای و تغییرات آب و هوایی
 

انرژی هسته ای یک منبع کم کربن و انرژی است، چرا که بر خلاف نیروگاه های زغال سنگ، نفت یا گاز قدرت، نیروگاه های هسته ای عملا CO تولید نمی 2 در طول عملیات خود را. راکتورهای هسته ای نزدیک به یک سوم برق بدون کربن جهان را تولید می کنند و در تحقق اهداف تغییر آب و هوا بسیار مهم هستند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انرژی هسته ای و انتقال انرژی پاک، این نسخه از بولتن آژانس بین المللی انرژی اتمی را بخوانید .

نقش آژانس بین المللی انرژی اتمی چیست؟
 

• آژانس بین‌المللی انرژی اتمی استانداردها و دستورالعمل‌های بین‌المللی را برای استفاده ایمن و مطمئن از انرژی هسته‌ای برای حفاظت از مردم و محیط زیست ایجاد و ترویج می‌کند .
• آژانس بین المللی انرژی اتمی با ارائه پشتیبانی فنی و مدیریت دانش از برنامه های هسته ای موجود و جدید در سراسر جهان حمایت می کند. آژانس بین‌المللی انرژی اتمی از طریق رویکرد نقاط عطف ، به کشورهایی که می‌خواهند یک برنامه انرژی هسته‌ای را توسعه دهند و همچنین به کشورهایی که برنامه‌شان را از رده خارج می‌کنند، تخصص فنی و راهنمایی می‌کند.
• آژانس بین‌المللی انرژی اتمی از طریق پادمان‌ها و فعالیت‌های راستی‌آزمایی خود نظارت می‌کند که مواد و فناوری‌های هسته‌ای از استفاده صلح‌آمیز منحرف نشوند.
• مأموریت های بازنگری و خدمات مشاوره ای به رهبری آژانس بین المللی انرژی اتمی، راهنمایی هایی را در مورد فعالیت های لازم در طول عمر تولید انرژی هسته ای ارائه می کنند: از استخراج اورانیوم تا ساخت، نگهداری و از کار انداختن نیروگاه های هسته ای و مدیریت پسماندهای هسته ای.
• آژانس بین المللی انرژی اتمی ذخایر اورانیوم با غنای پایین (LEU ) را در قزاقستان مدیریت می کند که می تواند به عنوان آخرین چاره توسط کشورهایی که به اورانیوم اورانیوم کم غنی شده برای اهداف صلح آمیز نیاز دارند مورد استفاده قرار گیرد.

منبع محتوای انگلیسی : iaea