X
تبلیغات
رایتل

آب سنگین و نحوه ی تولید و مصرف آن  چاپ

تاریخ : یکشنبه 16 خرداد‌ماه سال 1395 در ساعت 08:07 ب.ظ

اب سنگین- چگونگی تولید و موارد مصرف آن

آب سنگین چیست؟
آب سنگین، آبی است که هیدروژن
های آن دوتریوم یا ایزوتوپ سنگین هیدروژن است. این آب در مقایسه با آب معمولی نقطه جوش و نقطه انجماد بالاتری دارد و ویسکوزیته یا چسبندگی آن بیشتر است. هیدروژن دارای 2 ایزوتوپ پایدار H و D و یک ایزوتوپ ناپایدار و رادیواکتیو T یا تریتیوم است. هسته ایزوتوپ معمولی هیدروژن دارای یک پروتون و هسته ایزوتوپ سنگین دارای یک پروتون و یک نوترون است. این نوترون اضافی، هم سبب کاهش جذب نوترون توسط دوتریوم در آب سنگین می شود و هم افزایش جرم آن را به همراه دارد. جرم ملکولی آب معمولی 18 و آب سنگین 20 است. در نتیجه یک لیتر آب سنگین دارای جرمی بیشتر از یک لیتر آب سبک است.

 آب سنگین چگونه تولید می شود؟
محققان برای اولین بار به طریق الکترولیز (برقکافت) به آب سنگین خالص دست یافتند
. چون نقطه جوش آب سنگین بالاتر از آب معمولی است، برای تولید آن، از روش تبخیر و تقطیر هم استفاده می شود. در تأسیسات تولید آب سنگین در اراک، طی مراحلی پیچیده از آب معمولی، آب سنگین به دست می آید که درجه خلوص آن 99/8 درصد است. تفاوت جرم آب سنگین و آب سبک قابل ملاحظه است و تفاوت در نقاط جوش این 2 نوع آب، امکان جداسازی آب سنگین و خالص سازی آن را تسهیل می کند. از میان هر 6400 تا 7000 ملکول آب معمولی، یک ملکول آب سنگین وجود دارد که برای دستیابی به آن از طرق فیزیکی و شیمیایی درجه خلوص آن را بالا می برند ، تأسیسات تولید آب سنگین تاکنون فقط در 8 کشور وجود داشته است که ما نهمین کشور هستیم.

کاربرد آب سنگین:

بیشترین استفاده ازآب سنگین درراکتورها است که شامل هر2 راکتور تحقیقاتی و نیروگاهی می شود
نیروگاه هایی که از انرژی شکافت اورانیوم استفاده می کنند به
2 بخش نیروگاه آب سبک و آب سنگین تقسیم می شوند. نیروگاه آب سبک دارای راکتور آب سبک و نیروگاه آب سنگین دارای راکتور آب سنگین است. سوخت نیروگاه های هسته ای، اورانیوم 238 و 235 است. اگر از اورانیوم 235 به عنوان سوخت هسته ای استفاده شود باید درجه غنای آن از 7/ 0 درصد (که در طبیعت وجود دارد) به 3 تا 5 درصد برسد تا جرم بحرانی لازم برای شکافت را داشته باشد. درون یک راکتور هسته ای، اورانیوم توسط نوترون ها، بمباران می شود. برخورد نوترون به هسته اتم اورانیوم، سبب شکست آن می شود و در اثر این شکست، انرژی و نوترون های اضافی به وجود می آید. نوترون های اضافی در یک واکنش زنجیره ای شرکت می کنند و باعث شکست دیگر اتم های اورانیوم می شود. اگر این نوترون های اضافی کنترل نشود، ورود آن ها به واکنش های زنجیره ای، سبب تولید انرژی بسیار زیاد و در نتیجه انفجار در راکتور می شود. از شکست هسته هر اتم اورانیوم معادل 200 میلیون الکترون ولت انرژی آزاد می شود؛ بنابراین باید از موادی که جاذب نوترون های اضافی هستند و یا کندکننده ها، استفاده شود. در راکتورهای آب سبک از اورانیوم 235 به عنوان سوخت و از آب سبک یا معمولی به عنوان کندکننده استفاده می شود. در راکتورهای آب سنگین، از اورانیوم معمولی یا 238 به عنوان سوخت و از آب سنگین برای کند کردن واکنش های زنجیره ای، بهره گرفته می شود. اگر در راکتور آب سنگین، از آب معمولی استفاده کنیم تمامی نوترون های حاصل از شکافت، توسط آب جذب شده و واکنش زنجیره ای متوقف می شود، درحالی که آب سنگین توانایی کمی در جذب نوترون دارد. پس از شکست هسته اورانیوم 235 یا 238، انرژی به صورت گرمایی آزاد و این انرژی توسط مواد خنک کننده و به منظور به حرکت درآوردن توربین به خارج از راکتور منتقل می شود. این مواد خنک کننده می تواند آب معمولی یا آب سنگین باشد که پس از انتقال حرارت به بیرون از راکتور و خنک شدن، مجددا" به راکتور برمی گردد و این فرآیند به صورت پیوسته، برای تولید برق، ادامه پیدا می کند. بنابراین آب سنگین و آب سبک در راکتورها علاوه بر کندکنندگی، نقش خنک کنندگی هم دارند.
از آب سنگین برای تولید رادیوایزوتوپ
ها در صنعت، کشاورزی و پزشکی استفاده می شود همچنین در رادیوگرافی، نوترون تراپی و نوترون رادیوگرافی از آن بهره برداری می شود. علاوه براین ها، آب سنگین برای تشخیص نشت آب های زیرزمینی یا نشت آب از سدها، کاربرد زیادی دارد. باتوجه به این که کشور ما دارای منابع بزرگی از اورانیوم طبیعی است، با تولید آب سنگین در اراک، می توانیم راکتورهای آب سنگینی بسازیم که برای سوخت خود نیازی به کار دشوار و پرهزینه غنی سازی اورانیوم ندارند. در تأسیسات اراک سالانه 16 تن آب سنگین تولید می شود که نه تنها در تولید برق از نیروگاه های آب سنگین کاربرد دارد، بلکه مصارف زیادی در پزشکی هسته ای دارد. همان طور که ذکر شد از آب سنگین برای تولید رادیوایزوتوپ ها و رادیوداروها استفاده می شود. رادیوایزوتوپ ها در صنعت و کشاورزی کاربرد زیادی دارند. پروژه تولید آب سنگین در اراک به اندازه دستیابی به فرآیند غنی سازی اورانیوم افتخارآفرین است.
به گفته دکتر نورانی متخصص پزشکی هسته ای اساس کار در دانش پزشکی هسته ای
استفاده از رادیوایزوتوپ ها و رادیوداروها است و از آب سنگین می توان به عنوان تارگت نوترون برای تولید این مواد استفاده کرد. از پرتوداروها برای تشخیص و درمان بیماری هایی چون سرطان، تومورهای خوش خیم و بدخیم، نارسایی های قلبی و عروقی استفاده می شود. مثلا" در پت اسکن که پیشرفته ترین تکنیک در پزشکی هسته ای است، گلوکز نشان دار یا FDG یا فلوئودین کاربرد بسیار زیادی دارد برای نشان دار کردن گلوکز از آب سنگین استفاده می شود که به عنوان مثال از FDG برای بررسی متابولیسم گلوکز و تشخیص تومورها در مغز بهره گیری می شود.

باتوجه به این که واردات بعضی رادیوایزوتوپ ها و رادیوداروها از کشورهای دیگر با مشکل مواجه است، تولید آب سنگین در کشور موفقیت بزرگی چه در عرصه تولید برق و چه در عرصه پزشکی و صنعت و کشاورزی محسوب می شود.

اگر ماه نباشد چه اتفاقی برای زمین می افتد؟  چاپ

تاریخ : چهارشنبه 25 فروردین‌ماه سال 1395 در ساعت 06:52 ب.ظ

ماه همواره یکی از مهم‌ترین مؤلفه‌های سازنده در ایجاد شرایط مناسب برای تکامل حیات در سیاره ما به شمار می‌رفته است، اما یافته‌های علمی اخیر نشان می‌دهد زمین آن قدرها هم که تصور می‌شده وابسته به وجود ماه نیست.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از جام جم، ژاک لاسکار، ستاره شناس فرانسوی در سال ۱۹۹۳ با انجام محاسبات پیچیده ریاضی به این نتیجه رسید که وجود گرانش ماه در ثابت نگه داشتن انحراف محوری زمین حیاتی است. انحراف محوری زمین در تعیین الگوی آب و هوایی نقش بسیار مهمی دارد و اگر دائم در حال تغییر باشد باعث بروز یک شرایط آب و هوایی بشدت متغیر می شود که تبعات زیست محیطی آن آرامش ساکنان زمین را مختل خواهد کرد.

لاسکار معتقد است ما زمینی ها بسیار خوش اقبال هستیم که قمری به این بزرگی بالای سرمان در آسمان داریم. هیچ کدام از سیاره های سنگی منظومه شمسی از این موهبت برخوردار نیستند. مریخ یا همان سیاره سرخ دو ماه کوچک دارد که با نام های فوبوس و دِیموس شناخته می شوند. اینها در واقع سیارک هایی بوده اند که در مدار مریخ به دام افتاده و البته تأثیر چندانی روی مریخ ندارند. از این رو، انحراف محوری مریخ میلیون ها سال است که مرتباً تغییر می کند و حتی گاهی انحراف محور چرخشی آن به بزرگی حداقل ۴۵ درجه می رسد. اما این خوش اقبالی زمینی ها در داشتن یک ماه منحصر به فرد فقط حاصل یک اتفاق بود. ۴٫۵ میلیارد سال پیش، یک سیاره یا سیارک عظیم (تقریباً به اندازه مریخ) با زمین برخورد کرد و از خرده سنگ های حاصل از این انفجار مهیب، ماه شکل گرفت. بر اساس فرضیه زمین کمیاب، پیتر وارد و دونالد براونلی در کتابی با همین عنوان استدلال کردند که فقط در سیاره های بسیار معدودی همه چیز برای تکامل حیات مهیاست. حال یافته های اخیر حاکی از آن است که باید در تحلیل های پیشین شک کرد.

جک لیسوئر از مرکز تحقیقات آمِس ناسا، جیسن بارنز از دانشگاه آیداهو و جان چمبرز از مؤسسه علوم کارنِگی به اتفاق نشان دادند که اگر ماه نبود چه اتفاقی برای زمین می افتاد. پژوهشگران دریافتند در صورت نبود ماه فقط ده درجه به انحراف فعلی محور چرخشی زمین که ۲۳٫۵ درجه است، اضافه خواهد شد. به نظر می رسد لاسکار در محاسبات خود دچار اشتباه شده بود. کامپیوترهای عصر جدید سریع تر و پرقدرت تر از ماشین های محاسباتی دهه ۱۹۹۰ عمل می کنند و می توانند نتایج دقیق تری ارائه دهند. پژوهشگران گفته اند که اگر زمین سریع تر می چرخید، مثلاً این که طول یک شبانه روز کمتر از ده ساعت می شد یا جهت چرخش زمین برعکس می شد، یعنی این که خورشید از مغرب طلوع و در مشرق غروب می کرد، آن وقت زمین می توانست از نیروی گرانشی سایر سیارات به ویژه مشتری استفاده کند و دیگر نیازی به ماه نداشت.

زمین هر ۲۴ ساعت یک بار به دور خود می چرخد. بعد از اتفاقی که به شکل گیری ماه منجر شد، زمین هر چهار یا پنج ساعت یک بار به دور خود می چرخید. اما سرعت چرخش آن به علت وجود ماه بتدریج کم شد. سرعت چرخش زمین پیش از شکل گیری ماه هنوز مشخص نیست، اما گمان می رود که حرکت سریعی داشته و حتی گاهی جهت چرخش آن عوض می شده است. در زمان پیدایش زمین این برخورد اجرام سنگین بود که بر جهت چرخش آن اثر گذاشت.

پژوهشگران معتقدند که جهت چرخش بیشتر سیارات سنگی از غرب به شرق است، اما عده دیگری اظهار می کنند بعضی سیارات سنگی در هر دو جهت می چرخند و این یعنی تعداد سیاراتی که جهت چرخش آنها از شرق به غرب است کم نیست. پژوهشگران نتیجه گرفتند که حیات در سیارات سنگی به وجود ماه وابسته نیست. حتی در بعضی موارد وجود یک ماه بزرگ می تواند تبعات زیست محیطی فاجعه بار داشته باشد. یافته های اخیر موقعیت جدیدی را برای اختر زیست شناسان فراهم کرده تا در جستجوی سکونتگاه های فرازمینی به موقعیت های جدیدتری فکر کنند.

احتمال کشف پنجمین نیروی بنیادی در سرن  چاپ

تاریخ : شنبه 22 اسفند‌ماه سال 1394 در ساعت 11:45 ق.ظ
نتایج به دست آمده در مرکز تحقیقات ذرات بنیادی سرن از فعالیتی احتمال خبر می‌دهد که به هیچ عنوان در چارچوب قوانین فیزیک کلاسیک قابل توضیح نیست. هنوز دانشمندان در این رابطه مطمئن نیستند اما احتمال دارد کشف پنجمین نیروی بنیادی همه مدل‌های استاندارد فیزیک را به هم بریزد.

به گزارش خبرآنلاین، در حال حاضر قوانین فیزیک موجود بهترین توضیح بشر برای اتفاق‌های هستی بوده است اما دانشمندان سرن نتایج به دست آورده‌اند که با هیچکدام از قوانین فعلی سازگاری ندارد. این نتایج در جریان تحقیق بر روی «بی‌مزون‌ها» یا مزون B به دست آمده است. بر اساس قوانین فیزیک کلاسیک ذره بی‌مزون در زاویه و فرکانس خاصی باید به واپاشی برسد اما اطلاعات جمع‌آوری شده در برخی آزمایش‌ها خلاف قوانین فیزیک کلاسیک است. با این وجود محققان هنوز در این رابطه مطمئن نیستند و احتمال خطا در این نتایج مطرح شده است. به همین خاطر محققان اعلام کرده‌اند نمی‌توانند هنوز این نتایج را یک کشف بخوانند.

در آزمایش‌ها از دو آشکارساز ATLAS و CMS استفاده شده که به کمک آنها می‌توان سرعت واپاشی ذرات را محاسبه کرد. قرار است برای اطمینان از این نتایج به زودی آزمایش‌های جدیدی شروع شود.  پروفسور ماریوز ویتک در این رابطه می‌گوید: وضعیت ما اکنون مثل یک فیلم سینمایی بزرگ است که اولین تریلر رسمی آن بیرون آمده است. همه هیجان زده‌اند که فیلم اصلی و پایان آن را بفهمند.

در حال حاضر مطالعه‌ مزون ‎B‎ در کانون توجه فیزیکدانان ذرات بنیادی قرار دارد. علت این امر این است که مزون ‎B‎ با طول عمر طولانی که دارد تنها از طریق برهم‌کنش ضعیف واپاشی می‌کند. بنابراین بررسی موارد فیزیکی مهم همچون نقض بار الحاقی-پاریته، نقض زمان معکوس و عدم تقارن قطبیدگی در واپاشی‌ها با مطالعه بر روی واپاشی مزون ‎B‎ صورت می‌گیرد.

در فیزیک کلاسیک چهار نیروی بنیادی شناخته شده در جهان عبارتند از: نیروی هسته‌ای ضعیف، نیروی هسته‌ای قوی، الکترومغناطیس و گرانش. اما این احتمال وجود دارد که نتایج غیرمتعارف واپاشی بی‌مزون‌ها همه چیز را به هم بریزد و در نهایت به کشف پنجمین نیروی بنیادی برسد. این مسئله می‌تواند دورانی برای فیزیک جدید باشد.

   1       2       3       4       5       ...       42    >>