لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 11
بسم الله الرحمن الرحیم
فیزیک هسته ای
نام و نام خانوادگی:
نفیسه روشن نیا
عطیه شیبانی راد
دبیرراهنما:
سرکار خانم سلیمی
پایه تحصیلی:دوم ریاضی وتجربی
دبیرستان فرزانگان 2
سال تحصیلی86-87
مقدمه
درون هر اتم می‌توان سه ذره ریز پیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.پروتونها در کنار هم قرار می‌گیرند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند، در حالی که الکترونها به دور هسته می‌چرخند. پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف ، یکدیگر را جذب می‌کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می‌کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترونها در حرکت به دور هسته می‌گردد. در اغلب حالت‌ها 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.
اتمهای ناپایدارتا اوایل قرن بیستم، تصور می‌شد تمامی اتم‌ها 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 میکند.
هیدورژن ایزوتوپ های متعددی دارد و فقط یکی از آنها رادیو اکتیو است. هیدروژن طبیعی ،هیدروژن 2 یا دو تریوم است که یک پروتون و یک نوترون در هسته خود جای داده استولی ایزوتوپ بعدی که تریتیوم خوانده میشود، ناپایدار است
/
واپاشی رادیو اکتیو1- واپاشی آلفا2- واپاشی بتا3- شکافت خودبه خودی
در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید میشود:1- پرتو آلفا2- پرتو بتا3- پرتو گاما4- پرتوهای نوترون
تابش های طبیعی خطرناک
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 اتم‌ها منجر به جداسازی الکترونها از لایه ظرفیتشان میشود. از دست دادن الکترونها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول‌ها و جهش های ژنتیکی را برای موجودات زنده به دنبال دارد. جالب است بدانید جهش ژنتیکی عامل بروز سرطان است.ذ رات 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 می‌توانند 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 می‌توان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.پرتوهای گاما همانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می‌شوند. 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 می‌شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همین قدرت نفوذ بالا می‌توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند، تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت..
ساختار نیروگاهاتمی
طی سال های گذشته اغلب کشورها بهاستفاده از این نوع انرژی هسته ای تمایل داشتند و حتی دولت ایران ۱۵ نیروگاه اتمیبه کشورهای آمریکا، فرانسه و آلمان سفارش داده بود. ولی خوشبختانه بعد از وقوع دوحادثه مهم تری میل آیلند (Three Mile Island) در ۲۸ مارس ۱۹۷۹ و فاجعه چرنوبیل (Tchernobyl) در روسیه در ۲۶ آوریل ۱۹۸۶، نظر افکار عمومی نسبت به کاربرد اتم برایتولید انرژی تغییر کرد و ترس و وحشت از جنگ اتمی و به خصوص امکان تهیه بمب اتمی درجهان سوم، کشورهای غربی را موقتاً مجبور به تجدیدنظر در برنامه های اتمی خودکرد.
نیروگاه اتمی در واقع یک بمب اتمی است که به کمک میله های مهارکننده وخروج دمای درونی به وسیله مواد خنک کننده مثل آب و گاز، تحت کنترل درآمده است. اگرروزی این میله ها و یا پمپ های انتقال دهنده مواد خنک کننده وظیفه خود را درستانجام ندهند، سوانح متعددی به وجود می آید و حتی ممکن است نیروگاه نیز منفجر شود،مانند فاجعه نیروگاه چرنوبیل شوروی. یک نیروگاه اتمی متشکل از مواد مختلفی است کههمه آنها نقش اساسی و مهم در تعادل و ادامه حیات آن را دارند. این مواد عبارت انداز:۱-ماده سوخت متشکل از اورانیوم طبیعی، اورانیوم غنی شده، اورانیوم وپلوتونیم است:عمل سوختن اورانیوم در داخل نیروگاه اتمی متفاوت از سوختنزغال یا هر نوع سوخت فسیلی دیگر است. در این پدیده با ورود یک نوترون کم انرژی بهداخل هسته ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ عمل شکست انجام می گیرد و انرژی فراوانی تولید میکند. بعد از ورود نوترون به درون هسته اتم، ناپایداری در هسته به وجود آمده و بعداز لحظه بسیار کوتاهی هسته اتم شکسته شده و تبدیل به دوتکه شکست و تعدادی نوترون میشود. تعداد متوسط نوترون ها به ازای هر ۱۰۰ اتم شکسته شده ۲۴۷ عدد است و این نوترونها اتم های دیگر را می شکنند و اگر کنترلی در مهار کردن تعداد آنها نباشد واکنششکست در داخل توده اورانیوم به صورت زنجیره ای انجام می شود که در زمانی بسیارکوتاه منجر به انفجار شدیدی خواهد شد.در واقع ورود نوترون به درون هسته اتماورانیوم و شکسته شدن آن توام با انتشار انرژی معادل با ۲۰۰ میلیون الکترون ولت استاین مقدار انرژی در سطح اتمی بسیار ناچیز ولی در مورد یک گرم از اورانیوم در حدودصدها هزار مگاوات است. که اگر به صورت زنجیره ای انجام شود، در کمتر از هزارم ثانیهمشابه بمب اتمی عمل خواهد کرد.اما اگر تعداد شکست ها را در توده اورانیوم وطی زمان محدود کرده به نحوی که به ازای هر شکست، اتم بعدی شکست حاصل کند شرایط یکنیروگاه اتمی به وجود می آید. به عنوان مثال نیروگاهی که دارای ۱۰ تن اورانیومطبیعی است قدرتی معادل با ۱۰۰ مگاوات خواهد داشت و به طور متوسط ۱۰۵ گرم اورانیوم۲۳۵در روز در این نیروگاه شکسته می شود و همان طور که قبلاً گفته شد در اثر جذبنوترون به وسیله ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۸ اورانیوم ۲۳۹ به وجود می آمد که بعد از دوبار انتشار پرتوهای بتا (یا الکترون) به پلوتونیم ۲۳۹ تبدیل می شود که خود ماننداورانیوم ۲۳۵ شکست پذیر است. در این عمل ۷۰ گرم پلوتونیم حاصل می شود. ولی اگرنیروگاه سورژنراتور باشد و تعداد نوترون های موجود در نیروگاه زیاد باشند مقدار جذببه مراتب بیشتر از این خواهد بودو مقدار پلوتونیم های به وجود آمده از مقدار آنهاییکه شکسته می شوند بیشتر خواهند بود. در چنین حالتی بعد از پیاده کردن میله های سوختمی توان پلوتونیم به وجود آمده را از اورانیوم و فرآورده های شکست را به کمک واکنشهای شیمیایی بسیار ساده جدا و به منظور تهیه بمب اتمی ذخیره کرد.۲-نرمکننده ها موادی هستند که برخورد نوترون های حاصل از شکست با آنها الزامی است و برایکم کردن انرژی این نوترون ها به کار می روند. زیرا احتمال واکنش شکست پی در پی بهازای نوترون های کم انرژی بیشتر می شود. آب سنگین (D2O) یا زغال سنگ (گرافیت) بهعنوان نرم کننده نوترون به کار برده می شوند. ۳-میله های مهارکننده: اینمیله ها از مواد جاذب نوترون درست شده اند و وجود آنها در داخل رآکتور اتمی الزامیاست و مانع افزایش
تحقیق و بررسی در مورد فیزیک هسته ای 10 ص
