پایان نامه اورانیوم مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۸۳  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود پایان نامه اورانیوم نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست

مقدمه            ۲
اورانیم            ۳
چرخه سوخت هسته ای      ۱۱
کاربردهای انرژی هسته ای              ۱۳
نیروگاه هسته ای      ۱۳
بمب هسته ای         ۱۳
پیل برق هسته ای      ۱۳
کاربردهای پزشکی      ۱۴
کاربرد انرژی هسته ای در بخش دامپزشکی و دامپروری     ۱۴
کاربردهای کشاورزی      ۱۴
کاربردهای صنعتی      ۱۵
انرژی هسته ای در پزشکی هسته ای و امور بهداشتی     ۱۶
کاربرد انرژی هسته ای در تولید برق           ۱۶
راه های مختلف تولید انرژی هسته ای           ۲۰
انواع راکتور         ۲۹
نیروگاه اتمی         ۳۴
بمب هسته ای چگونه ساخته می شود           ۶۵
کلاهک هسته ای      ۷۸
منابع     ۸۳

منابع:

کتب:

۱-    شیمی عمومی/دکتر غلامرضا قاضی مقدم/انتشارات دانشگاه تهران/۱۳۷۵/چاپ سوم/تهران

۲-    درآمدی بر فیزیک امروز/هانس اهانیان/ترجمه مهدی گلشنی، ناصر مقبلی/انتشارات خوارزمی/ چاپ اول تهران

۳-  مبانی فیزیک نوین/ ریچارد وایدنر و رابرت سلز/ ترجمه علی اکبر بابایی، مهدی صفا/ مرکز نشر دانشگاهی/ ۱۳۸۲/ چاپ هفتم/ تهران

۴-    شیمی هسته ای/ دکتر ابراهیم کارخانه ای/ نشر دانشگاه همدان/ ۱۳۸۱/ چاپ اول/ همدان

۵-    فیزیک هسته ای کوهن

مقدمه

تامین انرژی مورد نیاز بشر برای ادامه حیات یکی از مسائل مهم جهان امروز است. انرژی حاصل از سوختهای فسیلی رو به اتمام است و بشر برای جایگزینی انرژی نیازمند منابع  دیگری است. تولید انرژی از کنترل کردن واکنش های شکافت ( ( Fission حاصل از عناصر سنگین و یا واکنشهای کداخت ( Fuision ) حاصل از عناصر سبک راهی است که بشر امروزی به عنوان انرژی جایگزین در آن گام نهاده است.

یک بررسی مقایسه ای بین مواد خام اولیه مورد استفاده برای تولید انرژی برق نشان می دهد گرمای حاصل از شکافت یک کیلوگرم اورانیوم معادل گرمای سوختن ۲۵۰۰ تن ذغال سنگ می باشد. در این شکافت ( یک کیلوگرم اورانیوم ) تقریبا یک گرم ماده به انرژی تبدیل شده و انرژی حاصل از تبدیل یک گرم ماده قادر به تامین مصرف سالیانه برق یک شهر ۱۵۰۰۰ نفری می باشد.

استفاده از سوخت هسته ای برای تولید انرژی ، با به کارگیری اولین راکتورهای قدرت در دهه ۶۰ میلادی شروع شد و تولید و مصرف آن به طور پیوسته رو به افزایش بوده است.

فن آوری تولید و بهره برداری از سوخت هسته ای یکی از پیچیده ترین و پیشرفته ترین فن آوری امروزی است. تاسیسات هسته ای عمدتا نیازمند به موارد قابل اهمیت نظیر اورانیوم ، توریم ، زیر کونیم و آب سنگین است. به عبارت دیگر ، پایه گذاری ایجاد این صنایع در تاسیسات هسته ای از اهمیت ، ضرورت خاصی برخوردار است.

به همین دلیل کلیه کشورهای توسعه یافته یک برنامه مدون هسته ای در دست دارند به طوریکه در حال حاضر تعداد نیروگاههای هسته ای در فرانسه ۵۷ ، آلمان ۲۱ ، ژاپن ۴۲ ، کانادا ۲۰ ، سوئد ۱۲ ، انگلیس ۳۷ ، آمریکا ۱۲ و سوییس ۵ میباشد.

اورانیوم

اورانیوم عنصر فلزی ، با علامت اختصاری U و عدد اتمی ۹۲ است که می تواند هم به عنوان سوخت برای نیروگاه های هسته ای و هم برای بمب اتم بکار برود.

اورانیوم در سال ۱۹۸۲ توسط کلابروت ، شیمیدان آلمانی در معدن سنگ بجیلند از معدن ساکونی کشف شده است. پرتوزایی در سال ۱۹۸۶ توسط فیزیکدان فرانسوی به نام هنری بکرل کشف گردید. اما توسط خواهران کوری زمانی که آنان رادیوم و پلوتونیوم همراه اورانیوم را شناسایی کردند فرمول بندی شد. استحصال اورانیوم از معدن سنگ در سال ۱۹۱۴ انجام گرفت و در سال ۱۹۳۹ داینگ پدیده فیسیون طبیعی را برای عناصر پرتوزایی معرفی کرد. در سال ۱۹۴۲ با کشف پدیده تبدیل ساده به انرژی ( E = MCR ) اورانیوم به عنوان ماده  قدرتمند برای تولید انرژی وارد میدان گردید و از آن زمان به بعد انرژی هسته ای یکی اقلام مهم انرژی مطرح شد.

امروزه حدود ۵۸۲ معدن اورانیوم با ذخیره ۶۸۰ ، ۸۱۰ ، ۴ تن در رده RAR و EAR کره زمین کشف شده است. اورانیومی که از معدن به دست می آید یک دست نیستند. به عبارت دیگر همه اتم های اورانیوم دارای یک وزن نیستند ، بعضی از آنها سنگین تر و بعضی از آنها سبک ترند.

همه اتم های اورانیوم ، یعنی چه اورانیوم سنگین و چه اورانیوم نیمه سنگین و چه اورانیوم سبک ، در درون هسته خود دارای ۹۲ پروتون می باشند ، اما تعداد نوترون های آنها متفاوت است . اورانیوم سنگین ، در هسته خود تعداد ۱۴۶ نوترون دارد. در حالی که اورانیوم نیمه سنگین تعداد ۱۴۳ نوتورن و اورانیوم سبک تعداد ۱۴۲ نوترون دارد. برای نام گذاری این سه نوع اورانیوم ، دانشمندان  تعداد پروتون ها و نوترون های آنها را به اسم اورانیوم اضافه می کنند . به عنوان مثال ، اورانیوم سنگین را به نام اورانیوم ۲۳۸ یا U238 ، اورانیوم نیمه سنگین را به نام اورانیوم ۲۳۵ یا U235 و اورانیوم سبک را به نام اورانیوم ۲۳۴ یا U234   می نامند. برای سوخت راکتورهای هسته ای و بمب اتم ، اورانیوم نیمه سنگین از همه مناسب تر است ، اما درصد آن در سنگ معدن اورانیوم چیزی کمتر از یک درصد است. به طور کلی ، اورانیوم سنگین به مقدار زیاد یعنی حدود نود ونه و سه دهم درصد و اورانیوم نیمه سنگین به مقدار بسیار کم یعنی حدود هفت دهم درصد و اورانیوم سبک به مقدار فوق العاده جزیی به مقدار یک صدم درصد به طور طبیعی ، در معدن اورانیوم وجود دارد.

اورانیوم نیمه سنگین یا U235 ، عنصر اصلی برای راه انداختن و ادامه یافتن چرخه سوخت در راکتور اتمی است ، اما مقدار طبیعی آن ، یعنی مقدار هفت دهم درصد ، کافی نیست و باید غلظت اورانیوم نیمه سنگین از هفت دهم درصد به پنج درصد افزایش یابد ، عملیات مربوط به افزایش غلظت اورانیوم نیمه سنگین از هفت دهم درصد به پنج درصد را ، اصطلاحا ، عمل غنی سازی اورانیوم می نامند. برای این کار از دستگاهی به نام « سانتریفیوژ » استفاده می کنند. میزان مصرف سالانه اورانیوم در کشورهای مختلف بالغ بر ۶۵۰۰ تن می شود. انتظار می رود مقدار مصرف تا سال ۲۰۲۰ میلادی به ۷۵۰۰۰ تن در سال فزونی یابد.

مهمترین کشورهای دارای منابع اورانیوم عبارتند از : کانادا ، استرالیا ، آفریقای جنوبی ، برزیل ، قزاقستان ، ازبکستان ، روسیه ، نیجریه ، نامیبیا . معدن های اورانیوم دارای ۱۰ هزار تن از بزرگترین معدن ها و کوچکترین آن با ذخیره حدود ۵۰۰ تن به شمار می رود.

گرچه انواع مختلفی از معادن اورانیوم کشف گردیده و در دست بهره برداری است اما معادن جای گرفته در ماسه سنگی که مناسب استحصال هستند. از انواع ارزان و اقتصادی در بازار جهان تلقی می شوند.

ایزوتوپهای اورانیوم

دید کلی

برحسب نظریه اتمی عنصر عبارت است از یک جسم خالص ساده که با روشهای شیمیایی نمی توان آنرا تفکیک کرد. از ترکیب عناصر با یکدیگر اجسام مرکب بوجود می آیند. تعداد عناصر شناخته شده در طبیعت حدود ۹۲ عنصر است. هیدروژن اولین و ساده ترین عنصر و پس از آن هلیوم ، کربن ، ازت ، اکسیژن و…. فلزات روی ، مس ، آهن ، نیکل و …. و بالاخره آخرین عنصر طبیعی به شماره ۹۲ ، عنصر اورانیوم ، است. بشر توانسته است بطور مصنوعی و به کمک واکنشهای هسته ای در راکتورهای هسته ای و یا به کمک شتاب دهنده های قوی بیش از ۲۰ عنصر دیگر بسازد که تمام آنها ناپایدارند و عمر کوتاه دارند و به سرعت با انتشار  پرتوهایی ، تخریب می شوند.

ایزوتوپهای عناصر

اتمهای یک عنصر با اجتماع ذرات بنیادی به نام پرتون ، نوترون و الکترون تشکیل یافته اند. پروتون بار مثبت و الکترون بار منفی و نوترون فاقد بار است. تعداد پروتونها نام و محل قرار گرفتن عنصر در جدول تناوبی   ( جدول مندلیف ) مشخص می شود. اتم اورانیوم در خانه شماره ۹۲ قرار دارد. یعنی دارای ۹۲ پروتون است. تعداد نوترونها در اتمهای مختلف یک عنصر همواره یکسان نیست که برای مشخص کردن ، آنها از کلمه ایزوتوپ استفاده می شوند.

بنابراین اتمهای مختلف یک عنصر را ایزوتوپ می گویند ، مثلا هیدروژن سه ایزوتوپ دارد : هیدروژن معمولی که فقط یک پروتون دارد و فاقد نوترون است. هیدروژن سنگین یک پروتون و یک نوترون دارد که به آن دوتریوم گویند و نهایتا تریتیوم که از دو نوترون و یک پروتون تشکیل شده و ناپایدار است و طی زمان ، تجزیه می شود. ایزوتوپ سنگین هیدروژن یعنی دوتریم در نیروگاههای اتمی کاربرد دارد و از الکترولیز آب بدست می آید. در جنگ جهانی دوم آلمانیها برای ساختن نیروگاه اتمی و تهیه بمب اتمی در سوئد و نروژ مقادیر بسیار زیادی آب سنگین تهیه کرده بودند که انگلیسیها متوجه منظور آلمانیها شده و مخازن و دستگاههای الکترولیز آنها را نابود کردند.

ایزوتوپهای اورانیوم

عنصر اورانیوم ، چهار ایزوتوپ دارد که فقط دو ایزوتوپ آن به علت داشتن نیمه عمر نسبتا بالا در طبیعت و در سنگ معدن یافت می شوند. این دو که در هر دو ۹۲ پروتون وجود دارد . ولی u و U 238 ایزوتوپ عبارتند از ۲۳ اولی ۱۴۳ و دومی ۱۴۶ نوترون دارد.

اختلاف این دو فقط وجود ۳ نوترون اضافی در ایزوتوپ سنگین است . ولی از نظر خواص شیمیایی این دو ایزوتوپ کاملا یکسان هستند و برای جدا سازی آنها از یکدیگر حتما باید از خواص فیزیکی آنها یعنی اختلاف جرم ، ایزوتوپها استفاده کرد.

شکافت هسته ای اورانیوم

شکست پذیر است و در نیروگاههای اتمی از این خاصیت استفاده U ایزوتوپ ۲۳۵ می شود و حرارت ایجاد شده در اثز این شکست را تبدیل به انرژی الکتریکی می نمایند. در واقع ورود یک نوترون  به درون هسته این اتم سبب شکست آن شده ۲۰۰ ( دویست میلیون الکترون ولت ) انرژی و دو Mev و به ازای هر اتم شکسته شده تکه شکست و تعدادی نوترون حاصل می شود که می توانند اتمهای دیگر را بشکنند ، بنابراین در برخی از نیروگاهها ترجیح می دهند تا حدی این ایزوتوپ را در مخلوط طبیعی دو ایزوتوپ غنی کنند و بدین ترتیب مسئله غنی سازی اورانیوم مطرح می شود.

کاربرد ایزوتوپهای اورانیوم

در راکتورهای هسته ای به عنوان سوخت بکار می روند.
در نیروگاههای هسته ای برای تولید انرژی الکتریکی بکار برده می شود.
در ساخت انواع مهمات هسته ای از جمله بمبهای هسته ای ، بمب هیدروژنی و .. کاربرد دارند.
به طور کلی می توان موارد زیر را به عنوان مصادیق کاربرد تکنیکهای هسته ای در حوزه پزشکی نام برد:

۱٫ تهیه و تولید رادیو داروی ید – ۱۳۱ ، جهت تشخیص بیماریهای تروئید و درمان آنها

۲٫ در درمان بیماریهای سرطانی ، تومورهای مغزی و غیره بکار می گیرند.

۳٫ تهیه و تولید کیتهای رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته ای

۴٫ کنترل کیفی رادیو داروهای خوراکی و تزریقی برای تشخیص درمان بیماریها

کاربرد انرژی اتمی در بخش دامپزشکی و دامپروری
کاربرد تکنیکهای هسته ای در مدیریت منابع آب
کاربرد انرژی هسته ای در بخش صنایع غذایی و کشاورزی
کاربرد انرژی هسته ای در صنایع
کاربرد تکنیک هسته ای در شناسایی مینهای ضد نفر

اورانیوم و انرژی هسته ای

یکی از چگالترین فلزات رادیو اکتیو است که در طبیعت یافت ( Uranium ) اورانیوم می شود. این فلز در بسیاری از قسمتهای دنیا در صخره ها ، خاک و حتی اعماق دریا و اقیانوس ها وجود دارد. اگر بخواهید از میزان موجودیت آن ایده ای بدست آورید باید بگوییم که میزان وجود و پراکندگی آن از طلا ، نقر ، جیوه بسیار بیشتر است.

اورانیوم در طبیعت بصورت اکسید و با نمک های مخلوط در مواد معدنی ( مانند اورانیت یا کارونیت ) یافت می شود. این نوع مواد اغلب از فوران آتشفشانها بوجود می آیند و نسبت وجود آنها در زمین چیزی معادل دو در میلیون نسبت به سایر سنگها و مواد کانی است. این فلز به رنگ سفید نقره ای است و کمی نرم تر از استیل بوده و تقریبا قابل انعطاف است.

شیمی دان ( Martin Klaproth ) اورانیوم در سال ۱۷۸۹ توسط مارتین کلاپورت کشف شد. وجه تسمیه این فلز به Pitchblende آلمانی از نوعی اورانیت بنام کشف سیاره اورانوس بازمی گردد که هشت سال قبل از آن ، ستاره شناسان آنرا کشف کرده بودند.

اورانیوم یکی از اصلی ترین منابع گرمایشی در مرکز زمین است و بیش از ۴۰ سال است که بشر برای تولید انرژی از آن استفاده می کند. دانشمندان معتقد هستند از اورانیوم بیش از ۶٫۶ بیلیون سال پیش در اثر انفجار یک ستاره بزرگ بوجود آمده و در منظومه شمسی پراکنده شده است. برای درک بهتر از توانایی اورانیوم در تولید انرژی لازم است نگاهی به ساختمان اتمی این فلز داشته باشیم.

اورانیوم را بهتر بشناسیم

اورانیوم را در واقع می توان سنگین ترین ( به بیان دقیقتر چگالترین ) عنصر در طبیعت نامید ، شاید بد نباشد بدانید که در این میان هیدروژن سبکترین عناصر طبیعت است. اورانیوم خالص حدود ۱۸٫۷ بار از آب چگالتر است و همانند بسیاری از دیگر مواد ، رادیو اکتیو در طبیعت بصورت ایزوتوپ یافت می شود. بطور ساده ایزوتوپ حالت خاصی از حضور یک عنصر در طبیعت است که در هسته آن به تعداد مساوی – با عنصر اصلی – پروتون وجود دارد اما تعداد نوترون های آن متفاوت است. بنابراین طبق این تعریف ساده می توان دریافت که ایزوتوپ های یک عنصر عدد اتمی مشابه خود عنصر را خواهند داشت اما وزن اتمی متفاوتی دارند. در این میان ایزوتوپ ۲۳۵ برای بدست آوردن انرژی از نوع ۲۳۸ آن بسیار مهمتر با فراوانی تنها ۰٫۷ درصد ( آمادگی آنرا دارد که تحت شرایط ) U-235 است چرا که ، Fissil Uranium خاص شکافته شده و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند. به این ایزوتوپ به معنای اورانیوم شکافتنی هم گفته می شود و برای این عملیات از اصطلاح استفاده می شود Nuclear Fission شکافت هسته ای  با اورانیوم نیز همانند سایر مواد رادیواکتیو دچار پوسیدگی و زوال می شود. مواد رادیو اکتیو دارای این خاصیت هستند که از خود بطور دائم ذرات آلفا و بتا و با اشعه گاما ، منتشر می کنند.

با سرعت کمی فسیل می شود و نیمه عمر آن چیزی در حدود ۴٫۵۰۰ U-238 ، میلیون سال ( تقریبا معادل عمر زمین ) است. این موضوع به این معنی است که با فسیل شدن اورانیوم با همین سرعت کم انرژی معادل ۰٫۱ وات برای هریک تن اورانیوم تولید می شود و این برای گرم نگاه داشتن هسته زمین کافی است.

نگاه ساده به شکاف هسته ای اورانیوم

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.