انجام پایان نامه

درخواست همکاری انجام پایان نامه  بانک مقالات رایگان انجام پایان نامه

سفارش پایان نامه

|

انجام پایان نامه ارشد

 پایان نامه 

مشاوره پایان نامه| پایان نامه درباره انرژی هسته ای


1-1مقدمه
اورانيوم، عنصري كمياب محسوب مي شود. اين عنصر كاربردهاي ويژه‌اي دارد؛ بنابراين تهيه، توليد و بازار مصرف آن به گونه اي خاص كنترل مي شود. اين عمل توسط «آژانس بين المللي انرژي اتمي»، انجام مي پذيرد.
در گذشتة نه چندان دور، هر يك از كشورها جداگانه فعاليت مي نمودند؛ تا اينكه آژانس مزبور پايه گذاري شد. پس از فروپاشي اتحاد جماهير شوروي و تحول سياسي در شرق اروپا، كشورهاي بيشتري به آژانس مزبور، پيوستند. در حال حاضر، آژانس بين المللي انرژي اتمي 120 عضو دارد؛ كه كشور ما نيز يكي از آنان است.
در ايران،فعاليت هاي هسته اي زير نظر سازمان انرژي اتمي انجام مي شود. سازمان مزبور، از چند معاونت تشكي شده؛ كه معاونت توليد سوخت هسته‌اي، يكي از آنان است. معاونت مورد نظر، از چند واحد تشكيل مي شود؛ كه واحدهاي اكتشاف و استخراج، سوخت و كانه آرايي دو واحد مهم آن محسوب مي شوند.
واحد اكتشاف و استخراج، فعاليت‌هاي مربوط به اكتشاف و استخراج كانسارهاي اورانيوم را، به عهده دارد. واحد سوخت و كانه آرايي، در رابطه با فرآوري كانسنگ هاي اورانيوم دار، فعاليت مي كند.
از نظر اكتشافي، فعاليت هاي گسترده اي انجام شده ؛ و دو سوم كشور توسط پروازهاي هوايي و دورسنجي مورد بررسي قرار گرفته است؛ كه اين فعاليت ها همچنان ادامه دارد.
پس از كشف مناطقي كه داراي معدن اورانيوم هستند مثل منطقه سلقه و معدنكاري اورانيوم و استخراج آن توسط فرآيندهاي سنگ معدن آماده تغليظ شده ، و جهت تهيه در نيروگاه هاي هسته‌اي مورد استفاده قرار مي گيرد. اميد است كه در اين پروژه توانسته باشم نمايي از چرخة سوخت هسته اي در ايران را به رشته تحرير درآورده باشم.
 
چكيده
با توجه به مصرف روز افزون انرژي درصنايع مختلف، براي تامين انرژي مورد نياز صنايع مختلف از منابع متفاوتي استفاده مي شود.يكي از بهترين و به صرفه ترين منابع انرژي در جهان سوخت هسته اي مي باشد كه توليد انرژي از سوخت هسته اي در راكتورهاي هسته اي صورت مي پذيرد و از لحاظ مقدار توليد انرژي در مقايسه با ديگر منابع توليد انرژي سوخت هسته اي از اهميت خاصي برخوردار است براي تفهيم اين موضوع ذكر اين مطلب ضروري است كه حرارتي كه از 500 گرم اورانيوم بدست مي آيد معادل حرارتي است كه از 1500 تن زغال سنگ بدست مي‌آيد. بنابراين مي توان گفت سوخت هسته اي يكي از بهترين و بزرگترين منابع توليد انرژي محسوب مي شود. از آنجائيكه سوخت هسته اي مورد نياز نيروگاههاي هسته اي از ايزوتوپي از عنصر اورانيوم بنام اورانيوم 238 كه در طبيعت فراوان يافت مي شود و 99% از پوسته زمين را تشكيل مي دهد تامين مي شود. لذا اكتشاف اين عنصر پرتوزا از اهميت خاصي برخوردار است. مراحل مختلفي براي اكتشاف اين عنصر استراتژيك طي مي شود تا در نهايت به مناطق محدود اميد بخش رسيد. در مراحل اوليه ابتدا بررسي مي شود كه كاني سازي اورانيوم از لحاظ زمين شناسي در چه مناطقي مي تواند وجود داشته باشد، بعد از مطالعات اوليه با توجه به اين مطلب كه عناصر سنگيني مثل اورانيوم در طبيعت از نظر ساختمان اتمي ناپايدار هستند ودائماً تمايل دارند كه به حالت پايدار برگردند. اين گرايش باعث توليد اشعة گاما، آلفا و بتا مي‌شود. بيشترين تشعشات اين عناصر اشعه گاما است و اين اشعه نيز بوسيله شمارنده، سنتيلومتر، اسپكترومتر و ساير دستگاهها قابل اندازه گيري هستند.لذا براي پيدا كردن مناطقي كه احتمال وجود عناصر راديواكتيو در آنها وجود دارد. اشعه گاما را ابتدا دروسعت زياد توسط اندازه گيري هاي هوايي توسط هواپيما يا هلي كوپتر براي مناطق وسيع وبزرگ تعيين مي كنند. نتيجه اين راديومتري اين عناصر مي باشد. با پردازش و تفسير دانسته هاي راديومتري هوايي در محدوده هايي كه با توجه به راديومتري هوايي اميد بخش تشخيص داده شد، عمليات راديومتري زميني و اندازه گيري اشعه گاماي عناصر در مقياس كوچكتر وزميني انجام مي شود تا در نهايت بعد از مراحل اكتشاف مقدماتي و تفضيلي و با حفر گمانه ها و تخمين ذخيره به كانسارهاي اقتصادي اورانيوم رسيد. پس از عمليات اكتشاف تفضيلي،مرحله بهره برداري و استخراج سنگهاي حاوي  اورانيوم صورت مي‌گيرد. در مرحله بعدي با فرآوري اين سنگها توسط روشهاي مختلف از جمله خردايش و آسياب آنها، فلوتاسيون و ليچينگ كانيهاي اورانيوم از سنگهاي باطله جدا شده و بصورت يك كيك زرد رنگي از سنگها استحصال مي شود. در مراحل بعدي اين كيك زرد تحت عمليات غني سازي انجام مي گيرد و به اورانيوم غني شده كه همان سوخت هسته اي است تبديل مي شود. در اين حالت اشعه گاما بسيار قوي است. اشعه هاي گاما از نظر منشاء توليد به دو دسته تقسيم مي شوند:
1- منشا اول سنگ طبيعي يا منابع طبيعي است.
2- منشاء دوم توليدات صنعتي مي باشد مثل اورانيوم غني شده براي مصرف در راكتورها.
اورانيوم طبيعي اشعه گاماي ضعيفي دارد، اما اشعه گاماي چشمه‌هاي مصنوعي، گاماي فوق العاده قوي دارد. عمده مصرف اورانيوم غني شده بصورت سوخت هسته اي در راكتورهاي هسته اي براي توليد برق مي باشد. اما مصارف ديگري نيز دارد كه از جمله مصرف در راكتورهاي تحقيقاتي براي مطالعات هسته اي مي باشد. از اين فرآورده  براي مصارف ديگر از جمله توليد راديو داروها براي اندام و سلولهاي سرطاني كه فقط در آنها جذب مي شود و آنها را از بين مي برد نيز استفاده مي كنند، راديوداروها در راكتورهاي تحقيقاتي بدست مي آيند. مصرف ديگر استفاده از اشعه گاماي حاصل از شكافت هسته اي در راكتورهاي تحقيقاتي است كه از اين اشعه اي گاما براي مصارف پزشكي، كشاورزي و توليد راديو داروها استفاده مي كنند و مخربترين كاربرد آن استفاده از اين منبع انرژي هسته اي در بمبهاي اتمي و ويرانگر با شدت تخريب بالا مي باشد.
با توجه به كاربردهاي مخلتف عناصر راديواكتيو و هم چنين توليد انرژي زياد توسط سوخت هسته اي در راكتورهاي هسته اي، بنابراين براي توليد بهينه و انرژي مقرون به صرفه تر از ديگر منابع با توجه به منابع گسترده و عيار بالاي اورانيوم در محدوده هايي از كشورمان ايران، مي توان براي توليد انرژي در دامنه زياد از سوخت هسته اي استفاده كرد كه براي اين كار تاسيس نيروگاه هاي هسته اي مختلف در كشور از جمله نيروگاه اتمي بوشهر در حال اجراء مي باشد و براي تامين سوخت هسته اي اين نيروگاهها بايد منابع اورانيوم موجود در كشورمان شناسايي و بعد از طي مراحل مختلفي اكتشافي و استخراجي تبديل به سوخت هسته اي نيروگاهها و راكتورهاي هسته اي مختلف در كشور از جمله نيروگاه اتمي بوشهر در حال اجراء ي باشد و براي تامين سوخت هسته اي اين نيروگاهها بايد منابع اورانيوم موجود در كشورمان شناسايي و بعد از طي مراحل مختلفي اكتشافي و استخراجي تبديل به سوخت هسته اي نيروگاهها و راكتورهاي تحقيقاتي براي مصارف ديگر شود. با راه اندازي نيروگاههاي هسته اي در كشور مي توان به توليد انرژي زيادي كه از اين روش بدست مي آيد دست يافت. البته بايد به اين نكته مهم توجه داشت كه اين امر با ضريب ايمني بالايي صورت پذيرد زيرا خطر احتمالي يك نيروگاه هسته اي بزرگ كمتر از يك بمب اتمي نيست، بنابراين بايد تمام نكات و زواياي ايمني و بروز خطر احتمالي در نظر گرفته شود تا فجايعي مثل انفجار نيروگاه اتمي چرنوبيل روسيه هيچگاه در جهان تكرار نشود.
   




فصل اول

معرفي مواد پرتوزا
 
1-1- راديواكتيويته (Radio activity)
فروپاشي خودبخود هسته يك اتم باعث گسيل پرتوهائي از اتم مي گردد كه اين پديده را راديواكتيويته وپرتوهاي ساطع شده را در مجموع تشعشعات راديو اكتيو مي نامند كه خود شامل اشعه فروپاشي خودبخود هسته يك اتم باعث گسيل پرتوهائي از اتم مي گردد كه اين پديده را راديواكتيويته وپرتوهاي ساطع شده را در مجموع تشعشعات راديو اكتيو مي نامند كه خود شامل اشعه   از جنس هسته هليم   (بارمثبت)، اشعة   از الكترونها ( بار منفي ) و اشعه   است كه آن نيز از سري امواج الكترومانيتيك با فركانس بالا مي باشد و مي توان ذرات فوتون را به آن نسبت داد. قدرت نفوذ اشعه   در شرايط متعارفي در حدود چند سانتيمتر در هوا بوده بطوريكه با يك ورق كاغذ براحتي مي توان جلوي آنها را سد كرد. اشعة  حداكثر تا 5/1 ميلي متر در سرب قابليت نفوذ داشته و بالاخره اشعة   داراي قدرت نفوذ بسيار زيادي است و تا چندين سانتيمتر در سرب نفوذ مي كند. پرتوهاي راديواكتيو بهنگام برخورد با مواد گوناگوني سه اثر مختلف از خود بجا مي گذارند:
1-1-1- اثر شيميائي:
نظير اثر نور بر امولوسيونهاي حساس وفيلم عكاسي ( كه منجر به كشف اشعة راديواكتيو توسط هانري بكرل (1896) گرديد):
1-1-2- اثر لومينسانس ( فسفرسانس) :
اين پديده تحت عنوان Scintillation در ساختمان دستگاه هاي سنتيلومتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.
1-1-3- اثر يونيزاسيون:
كه باعث يونيزه شدن برخي از گازها مي شود كه اين خاصيت نيز بنوبه خود اساس كار برخي از وسايل سنجش راديواكتيويته مي باشد. (شمارشگر هاي گايگر)
هستة اتم با تشعش پرتوهاي   به هسته‌اي متفاوت با خواص جديد تبديل مي‌گردد. به عبارتي با تغيير جرم و عدد اتمي كه ناشي از خروج پروتونها در قالب اشعه   و الكترونها در قالب اشعة   است اتم جديدي بوجود مي‌آيد. اين پديده تحت عنوان تلاش هسته‌اي يا تلاشي راديواكتيو ناميده مي شود. مي‌دانيم مقدار تغييرات لحظه اي فوق نسبت به اتمهاي حاضر در اتم(N) در لحظة دلخواه (T) مقدار ثابتي است ( قانون تجزيه) ، يعني:
(   = مقدار ثابت براي هر ايزوتوپ )                         
به عبارتي نسبت تلاشي هر هسته با تعداد اتمهاي حاضر آن ايزوتوپ بوجود آمده نسبت مستقيم دارد.                                          
(N تعداد اتمهاي اوليه در لحظه t=0)                        
قانون تجزيه
 
هرگاه حالتي رادر نظر بگيريم كه نصف اتمهاي اوليه تبديل به اتمهاي حاضر شده اند يعني نسبت   باشد، داريم:
 
در اينجا t را با   نمايش داده و آنرا نيمه عمر آن اتم مي ناميم.
(Half-Life)                                              
پس   مدت زمان لازم براي تبديل نصف اتمهاي اوليه به اتمهاي ثانويه مي باشد. اين زمان براي اتمهاي گوناگون متفاوت بوده و مثلاً براي پلونيوم – 214 برابر   ثانيه وب راي اروانيوم –238 برابر   سال مي باشد. اين فعل و انفعالات تا جائي ادامه مي‌يابد كه منتهي به ايجاد يك اتم پايدار گردد. تا به حال سه سري از اين واكنش ها شناسايي شده اند كه پس از طي مراحل واسطه‌اي همگي به سرب ختم مي‌شوند. در شكلهاي (1-1) و (1-2) دو سري اورانيوم –238 و توريم – 232 نشان داده شده اند.
در علم زمين شناسي از پديده فوق براي تعيين سن مطلق (Absolute Age) سنگها استفاده مي‌شود كه به روشهاي مختلف مثل روش اورانيوم، روش پتاسيم آرگن، روش روبيديم – استرونسيوم و كربن –14 انجام مي پذيرد.



شكل (1-1): سري تلاشي راديواكتيو مربوط به اورانيوم – 238 كه به ايزوتوپ پايدار
سرب –206 ختم مي شود.


شكل (1-2) : سري تلاشي راديواكتيو مربوط به توريوم –232 كه به ايزوتوپ پايدار
سرب –208 ختم مي شود.
1-2-1- تاريخچه
مواد  راديواكتيو اورانيوم در سال 1789 توسط M.H.Klaproth كشف و بخاطر همزماني آن با كشف سياره اورانوس در آن دهه (1781) بنام اورانيوم خوانده شد ولي براي اولين بار بطور خالص توسط Peligot (1841) تهيه گرديد. توريوم نيز در سال 1828 توسط J.Berzelius كشف شد. با كشف پديده راديواكتيويته توسط بكرل، (1896) و مطالعات پرارزش بعدي توسط دانشمنداني نظير راترفورد، كوري، گابگر، ماير، ويلورد،  بكلر، چادويك و سرانجام كشف راديواكتيويتة مصنوعي توسط ايرن و ژوليوكوري (1934) اهميت مواد راديواكتيو فزوني يافت.
1-2-2- 1- كاربرد:
مواد راديواكتيو انفجار دو بمب اتمي در 1945 قدرت بسيار عظيم انرژي اتمي را بر همگان روشن ساخت و از آن ببعد موج جديدي براي اكتشاف اورانيوم و دستيابي به انرژي هسته‌اي آغاز گشت. تا قبل از آن تاريخ مهمترين استفاده از سنگهاي معدني اورانيوم بخاطر تهيه راديوم بود كه براي اولين بار توسط كوري ها كشف شده بود. راديوم در آن موقع بعنوان يك منبع راديواكتيو براي آزمايشات فيزيكي و شيميائي گوناگون اربرد داشت و در نتيجه اورانيوم بعنوان يك محصول فرعي  راديوم محسوب مي شد.
از خود اورانيوم نيز بعنوان ماده رنگين در صنايع سراميك و شيشه سازي عكاسي و بعنوان كاتاليزور در برخي واكنشهاي شيميائي و موارد محدود ديگري استفاده مي‌شد.
1-2-1-1- تكنولوژي هسته‌اي:
نياز به اورانيوم براي مصارف صنعتي با كنترل انرژي اتمي آغاز شد و پيشرفتهاي بسيار چشمگيري در تكنيكهاي اكتشافي و استخراج آن بوقوع پيوست. اهميت انرژي اتمي را زماني بهتر درك مي‌كنيم كه بدانيم چيزي حدود 500 گرم اورانيوم خالص ( كه مكعبي به ابعاد 5/1 اينچ مي شود) در حدود 10000 وات- ساعت انرژي توليد مي‌كند كه معادل انرژي حاصل از احتراق 1500 تن زغالسنگ است. در حال حاضر در حدود 375 نيروگاه اتمي در جهان در حال كار بوده و در حدود 15% انرژي مورد نياز در جهان را تأمين مي ‌كنند و صنايع ديگري نيز با استفاده از انرژي اتمي مشغول بكار هستند.
كاربردهاي وسيع تكنولوژي هسته‌اي را در همه جا مي‌توان يافت از جمله در ايران از فعاليتهاي سازمان انرژي اتمي

انجام پایان نامه

برای دیدن ادامه مطلب از لینک زیر استفاده نمایید

سفارش پایان نامه