دانلود مقاله کاربرد لیزر در گداخت هسته ای

اختصاصی از نیک فایل دانلود مقاله کاربرد لیزر در گداخت هسته ای دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

بشر نمى تواند تا ابد به سوخت فسیلى تکیه کند. اولاً منابع نفت، گاز و زغال محدود است و بالاخره تمام خواهد شد. دیگر این که به عقیده دانشمندان گازهاى گلخانه اى که از طریق سوزاندن سوخت هاى فسیلى تولید مى شود از عوامل اصلى تغییرات آب و هوایى هستند.با این حال، تقاضا براى انرژى نیز در حال افزایش است. در سال ،۱۹۹۰ در حدود ۷۵ درصد جمعیت جهان (در کشورهاى در حال توسعه) ۳۳ درصد کل انرژى جهان را سوزاندند.تا سال ۲۰۲۰، ۸۵ درصد جمعیت جهان از کشورهاى در حال توسعه ۵۵ درصد انرژى را مصرف خواهد کرد. بنابراین رقابت بیشترى بر سر منابع موجود سوختى به وجود خواهد آمد. برخى تصور مى کنند که گداز هسته اى جایگزین نسبتاً ایمنى براى سوخت هاى فسیلى خواهد بود.
مقامات شش کشور جهان آمریکا، چین، روسیه، ژاپن، کره جنوبی و هند به همراه نماینده اتحادیه اروپا روز سه شنبه ۲۱ نوامبر یک قرارداد چند میلیارد دلاری را برای احداث پیشرفته ترین راکتور هسته ای آزمایشی از نوع گداخت هسته ای (فیوژن) به امضا رساندند. اجرای طرح مشترکی برای تولید انرژی ارزانقیمت و بدون آلودگی زیست محیطی مشارکت خواهند کرد.
در صورت موفقیت این طرح آزمایشی - که آن را آیتر (International Thermonuclear Experimental Reactor) نام داده اند - فناوری به دست آمده از آن برای ساخت یک نیروگاه گداز هسته ای آزمایشی به کار خواهد رفت.
آغاز طرح آیتر در شهر پاریس بوده و این شهر میزبان مقامات کشورهای آمریکا، روسیه، ژاپن، کره جنوبی، چین و هند بود. شیراک در مراسم روز سه شنبه که در کاخ الیزه در شهر پاریس برگزار شد اعلام کرد که اگر شرایط فعلی ادامه یابد، انسان تا ۱۰۰ سال آینده منابع سوختهای فسیلی را که ظرف صدها میلیون سال ایجاد شده اند، مصرف خواهد کرد.
گفتگو برای تعیین محل ساخت نیروگاه آزمایشی مدت ها ادامه داشته و به ویژه بین فرانسه و ژاپن در این زمینه رقابت وجود داشت. بالاخره، این راکتور هسته ای فوق پیشرفته در شهر “کاداراش” در منطقه پرووانس در جنوب فرانسه در حدود ۶۰ کیلومتری شهر مارسی احداث خواهد شد و با تولید نامحدود و پاکیزه برق می تواند کشورهای مختلف جهان را بی نیاز نماید. احداث رآکتور گداز هسته ای ۱۰ سال و اجرای طرح نهایی آیتر سی و پنج سال تعیین شده و هزینه آن تقریباً ۵۷/۴ میلیارد یورو (به قیمت هاى سال ۲۰۰۰)می باشد. اتحادیه اروپا و فرانسه که عملا میزبان نخستین طرح آزمایشی محسوب می شود، ۵۰ درصد هزینه هاى احداث را پرداخت خواهند کرد و پنج شریک دیگر هر یک ۱۰ درصد آن را تقبل مى کنند. چون ژاپن قبول کرد از احداث آن در خاک خود به نفع فرانسه چشم بپوشد از مزایایى برخوردار خواهد شد. این کشور میزبان یک مرکز تحقیقات مواد مربوطه که نیمى از هزینه ساخت آن را اروپا به گردن مى گیرد خواهد بود. همچنین دانشمندان ژاپنى سهم بیشترى از سمت هاى تحقیقاتى آیتر خواهند داشت.اتحادیه اروپا اکنون از یک مقام ژاپنى براى به عهده گرفتن مدیریت کل پروژه آیتر حمایت خواهد کرد و به علاوه در صورتى که رآکتور نمونه Demo به مرحله ساخت برسد از ژاپن به عنوان محل ساخت آن پشتیبانى خواهد کرد. انتظار مى رود این پروژه بیش از ۱۰ هزار شغل ایجاد کند و تخصص به دست آمده از آیتر به اروپا اجازه خواهد داد فواید فناورى هاى منشعب را درو کند.
گداخت هسته ای(Fusion) در حقیقت سرچشمه انرژی خورشید و سایر ستارگان جهان محسوب می شود و هم اکنون دانشمندان عقیده دارند می توان از آن برای دستیابی به یک منبع انرژی ارزان، ایمن و غیرآلاینده استفاده کرد. این پروژه تمامی آموخته‌های بشر را انسجام خواهد بخشید.
در فناوری های هسته ای مرسوم فعلی هسته اتمهای سنگین در شرایط ویژه شکسته و هسته های عناصر سبکتر و همچنین انرژی آزاد می شود اما در فناوری گداخت هسته ای با تکیه بر این اصل کار مى کند که انرژى را مى توان از طریق فشردن هسته اتم ها به یکدیگر آزاد کرد. این درحالى است که شکافت اتمى فیزیون که نیروگاه هاى اتمى امروزى بر آنها متکى هستند با شکافتن اتم ها کار مى کند.در هسته خورشید، فشارهاى عظیم نیروى جاذبه اجازه وقوع چنین پدیده اى را در درجه حرارتى معادل تقریباً ۱۰ میلیون درجه سانتیگراد مى دهد. در زمین چنین فشار عظیمى ممکن نیست بنابراین باید از طریق بالا بردن درجه حرارت به بیش از ۱۰۰ میلیون درجه سانتیگراد به ایجاد گداز هسته اى دست زد. هیچ ماده اى روى زمین تاب تحمل تماس مستقیم با چنین حرارتى را ندارد. بنابراین دانشمندان براى دستیابى به گداز، یک گاز فوق العاده داغ یا همان پلاسما را در داخل یک میدان مغناطیسى بسیار فشرده به شکل تیوب نگاهدارى و فشرده مى کنند
بهترین سوخت براى گداز هسته اى شامل دو ایزوتوپ یا نوع مختلف از اتم هیدروژن است: دوتریوم و تریتیوم. دوتریوم را مى توان از آب که ماده اى فراوان است استخراج کرد. تریتیوم را مى توان از لیتیوم که در پوسته زمین به وفور یافت مى شود تولید کرد. وقتی این ایزوتوپ ها در دمای بالا ترکیب می شوند مقداری ماده از بین می رود و در مقابل مقدار عظیمی انرژی تولید می شود. گداز هسته اى، برخلاف سوخت هاى فسیلى دى اکسید کربن تولید نمى کند. دى اکسید کربن مهمترین گاز گلخانه اى است که دانشمندان آن را مسئول گرمتر شدن زمین مى شناسند. طرفداران طرح آیتر عقیده دارند فناوری گداخت هسته ای به دلیل عدم تولید گازهای گلخانه ای و نیز تولید مقدار اندکی از پسماندهای رادیواکتیو گزینه مناسبی برای تامین انرژی در آینده است. کارشناسان همجوشى هسته اى همچنین مى گویند که این سیستم ذاتاً ایمن است زیرا هر عیبى در آن باعث مى شود سیستم فوراً از کار بازایستد.
نوترون هاى تولید شده در جریان گداز، موادى را که در جداره هاى محفظه پلاسما به کار رفته فعال مى کند. اما یکى از اهداف این پروژه یافتن موادى است که بیشترین مقاومت را در برابر این بمباران داشته باشد. این مى تواند به تولید فضولاتى نسبتاً ایمن که ظرف مقطعى نسبتاً کوتاه (۵۰ تا ۱۰۰ سال) از میان مى رود منجر شود. در مقایسه، فضولات رادیواکتیو که در نتیجه شکافتن اتم ها در جریان فیزیون تولید مى شود دوام بسیار بیشترى (هزاران ساله) دارند.به علاوه حجم فضولات تولید شده در آیتر نسبتاً ناچیز خواهد بود. محصول جانبی این فرآیند از زباله بیمارستانی خطرناک تر نیست.

لیزر والکان (Vulcan) واقع در بریتانیا انرژی معادل ۱۰۰ برابر کل تولید الکتریسته جهان را در نقطه ای به اندازه چند میلیونیوم متر متمرکز کرد. دانشمندان در مقاله ای در New Journal of Physics گفتند می توانند چنین شرایطی را در مدتی کوتاه یعنی کسری از یک ثانیه ایجاد کنند. این آزمایش مفهومی علمی را به نمایش گذاشت که می تواند در ساخت راکتورهای آینده که با همجوشی هسته ای کار می کند نقش کلیدی داشته باشد.
لیزر والکان یک پتاوات (هزار تریلیون وات) انرژی را به نقطه ای در حدود یک دهم قطر موی انسان تابانید. این پالس برای یک تریلیونیوم ثانیه ادامه داشت که دمای مقصد را به ۱۰ میلیون درجه سانتیگراد، یعنی یک دهم چیزی که برای گداز هسته ای لازم است، رساند. پروفسور نورِیز به بی بی سی گفت: “ما می خواستیم کنش و واکنش اساسی ماده با این پالس های لیزری را درک کنیم.” تیم او به خصوص می خواست درک کند که چه مقدار انرژی از لیزر به مقصد منتقل می شود.
بریتانیا پیشنهاد ساخت تاسیسات لیزری حتی قوی تری موسوم به “هایپر” (High Power laser Energy Research) را داده است که امکان همجوشی لیزری به عنوان یک منبع بالقوه انرژی را محک خواهد زد. پروفسور پیتر نورِیز از آزمایشگاه “روترفورد اپلتون” در آکسفوردشایر که این آزمایش در آن انجام شد گفت: “هایپر یک تاسیسات پیشنهادی در ابعاد خیلی بزرگ است، بنابراین باید ابتدا مطمئن شویم که درک ما درست است.”
یکی از راه هایی که برای ایجاد چنین دمایی پیشنهاد شده ساخت لیزرهای فوق العاده قدرتمند مانند هایپر است، هرچند بسیاری به آن تردید دارد. پروژه دیگری در کالیفرنیا (National Ignition Facility) هست که قرار است تولید انرژی با کمک گداز هسته ای متکی بر لیزر را در فاصله ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۲ آزمایش کند.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   8 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید