فرآیند هسته ای
سال ها قبل در کتابی علمی - که حاوی مطالب سرگرم کننده نیز بود - با سوالی جالب برخورد کردم مبنی بر اینکه: اگر یک سیب داشته باشیم و آنرا از وسط به دو نیم کنیم و دوباره نیمه آنرا به دونیم کنیم و این عمل را تکرار کنیم، پس از چند بار تقسیم به اتم سیب می رسیم؟
بسیار اعجاب آور بود وقتی پاسخ را مشاهده کردم! باور نمی کنید؟
کافیست یک ماشین حساب برداشته محاسبه کنید. (پیشنهاد می کنم با سیب امتحان نکنید!) در نظر بگیرید قطر اتم ۱۰ به توان منفی ۸ سانتیمتر است.خوانده ام که اولین بار ذیمقراطیس یونانی (۴۵۰ ق.م.) وجود اتم را پیش بینی کرد. جالب اینجاست که وی حتی ویژگی های اتم را نیز (همانند غیر قابل تجزیه بودن و اینکه مواد مختلف از ترکیبات گوناگون اتمها بوجود می آیند و اینکه با تجدید آرایش اتمها می توان مواد جدیدی بوجود آورد) به درستی بیان کرد! پیش بینی هایی که واقعا انسان از شنیدن آنها متعجب می شود.
آنقدر که حتی افلاطون و ارسطو نیز آن را رد کردند. ولی در هرحال هیچ یک، حتی تصوری نیز از جهان درونی اتم و قدرتی که در آن نهفته است، نداشتند.تا آنکه سالها بعد افرادی مانند جیوردانو برونو (که خود در زمینه بیان نظریات انقلابی اعجوبه ای بود و در ۱۶۰۰م. با اراده کلیسا در آتش سوزانده شد) و پیر گاسندی با پیروی از این اعتقاد، زمینه را برای گسترش آن فراهم کردند.و اما با توجه به منابع عظیم انرژیهای فسیلی، چه نیازی به تجربه و آزمایش، برای استخراج انرژی هسته ای داریم؟
البته پاسخ این سوال امروزه واضح است:
منابع فسیلی رو به پایان هستند. بخش قابل توجهی از منابع جنگلی در حال نابودی ست. در حال حاضر بخشهای عظیمی از جنگلهای شمال آفریقا و خاور نزدیک و اروپای غربی و آمریکای شمالی از بین رفته (تقریبا از جنگلهای دست نخورده مناطق شمالی - جز در کانادا و سیبری - چیزی باقی نمانده). البته زغال سنگ و نفت جای چوب را گرفتند.
اساسا انقلاب صنعتی استفاده از زغال سنگ را گسترش داد ولی دیری نپایید که رغبت مصرف به سوی نفت و گاز طبیعی میل کرد.ولی همه اینها یادگار دوران باستان هستند و با مصرف آنها، هیچ چیز جایگزین شان نخواهد شد. در حال حاضر جهان چندین میلیون بشکه در روز مصرف نفت دارد و با اینکه موجودی نفت جهان بیش از یک میلیون میلیون بشکه براورد شده، ولی در هر حال این ماده ارزشمند روزی به پایان خواهد رسید. روشهای دیگری نیز وجود دارد. همانند تبدیل مستقیم حرارت به الکتریسیته (باطری های گرمایی) یا مولدهای خورشیدی (که البته بسیار با ارزش هستند.
برآورد شده اگر فقط زمینهای وسیع دره مرگ - در کالیفرنیا - و صحرا - درآفریقا - از باطریهای خورشیدی پوشیده شود، برق مورد نیاز جهان تا ابد تامین می شود!) که احتمالا تا آینده نزدیک، استفاده از این انرژی مقرون به صرفه نیست و یا انرژی باد.و اما کارمایه ای که احتمالا تا صدها سال بعد نیز نیازهای بشریت را براحتی تامین خواهد کرد، کارمایه اتمی است. (هرچند که لغت انرژی اتمی اشتباه است و معمولا به انرژی حاصل از سوختهای فسیلی گفته می شود و لغت صحیح انرژی هسته ای می باشد).
در ابتدا - یعنی پس از کشف نوترون در سال ۱۹۳۲ - فیزیکدانان پی بردند که این ذره جدید به علت خنثی بودنش می تواند به راحتی به داخل هسته نفوذ کند. پس با اشتیاق فراوان شروع کردند به بمباران هسته های مختلف. ایشان دریافتند که اگر نوترون را ابتدا از داخل آب یا پارافین عبور دهند، سرعت حرکت آن کاسته می شود و از آنجا که با کاهش سرعت نوترون، طول موج آن افزایش می یابد، احتمال برخورد آن با هسته بیشتر می شود.
وقتی هسته ای یک نوترون را به خود جذب می کند، عدد جرمی آن یک واحد افزایش می یابد و ممکن است به علت انرژی اضافی که به هسته می دهد، آنرا برانگیزاند که در نتیجه هسته از خود اشعه گاما صادر می کند. هسته جدید ناپایدار است و از آنجا که این هسته از خود الکترون صادر می کند (به علت دریافت انرژی) یکی از نوترونهای آن تبدیل به پروتون می شود و مثلا آلومینیوم (با عدد اتمی ۱۳) به سیلیس (با عدد اتمی ۱۴) تبدیل می شود. به این ترتیب یک عنصر به عنصر بالاتر خود تبدیل می شود. در همان زمان انریکو فرمی (ایتالیایی) و همکارانش تصمیم گرفتند تا با بمباران اورانیوم عنصری مصنوعی (شماره ۹۳) را بوجود بیاورند.
آنها فراورده این بمباران را « اورانیوم ایکس » نامیدند و تصور کردند عنصر جدیدی بوجود آوردند. آنها با توجه به جدول تناوبی خواصی مشابه رنیوم برای این ماده فرض کردند و کوشش کردند تا با استفاده از خود باریوم، آنرا از اورانیوم جدا کنند، که ممکن نشد.
سپس در سال ۱۹۳۸ فیزیکدان آلمانی اوتو هان و فریتس اشتراسمن با انجام آزمایشاتی متوجه شدند که این عنصر وقتی با باریوم مخلوط می شود خاصیت رادیو اکتیو پیدا می کند. آنان تصور کردند که این خاصیت جدید باید نتیجه رادیوم باشد و تصمیم گرفتند تا این بار با استفاده از رادیوم، عنصر جدید را از اورانیوم جدا کنند، که این هم ممکن نشد.تا آنکه در همان ماهها فیزیکدان اتریشی لیزه مایتنر (که با هان کار می کرد) موضوع را با شهامتی خاص حل کرد. خانم مایتنر اعلام کرد که اورانیوم در خلال بمباران هسته ای به باریوم رادیو اکتیو تبدیل می شود.
وزن باریوم تقریبا نصف اورانیوم بود در حالیکه با بمباران هسته ای چنین اتفاقی نمی افتاد. مایتنر گفت که هسته اورانیوم به دو نیمه تقسیم شده. عقیده ای که مثل بمب صدا کرد و جایزه نوبل شیمی ۱۹۴۴ نصیب هان شد. و به این ترتیب راه برای دستیابی به عظیم ترین انرژی و شمشیر دو لبه طبیعت باز شد
منبع : http://tehrandata.com
* ارسال مقاله توسط عضو محترم سایت با نام کاربری : cooper
/خ
بسیار اعجاب آور بود وقتی پاسخ را مشاهده کردم! باور نمی کنید؟
کافیست یک ماشین حساب برداشته محاسبه کنید. (پیشنهاد می کنم با سیب امتحان نکنید!) در نظر بگیرید قطر اتم ۱۰ به توان منفی ۸ سانتیمتر است.خوانده ام که اولین بار ذیمقراطیس یونانی (۴۵۰ ق.م.) وجود اتم را پیش بینی کرد. جالب اینجاست که وی حتی ویژگی های اتم را نیز (همانند غیر قابل تجزیه بودن و اینکه مواد مختلف از ترکیبات گوناگون اتمها بوجود می آیند و اینکه با تجدید آرایش اتمها می توان مواد جدیدی بوجود آورد) به درستی بیان کرد! پیش بینی هایی که واقعا انسان از شنیدن آنها متعجب می شود.
آنقدر که حتی افلاطون و ارسطو نیز آن را رد کردند. ولی در هرحال هیچ یک، حتی تصوری نیز از جهان درونی اتم و قدرتی که در آن نهفته است، نداشتند.تا آنکه سالها بعد افرادی مانند جیوردانو برونو (که خود در زمینه بیان نظریات انقلابی اعجوبه ای بود و در ۱۶۰۰م. با اراده کلیسا در آتش سوزانده شد) و پیر گاسندی با پیروی از این اعتقاد، زمینه را برای گسترش آن فراهم کردند.و اما با توجه به منابع عظیم انرژیهای فسیلی، چه نیازی به تجربه و آزمایش، برای استخراج انرژی هسته ای داریم؟
البته پاسخ این سوال امروزه واضح است:
منابع فسیلی رو به پایان هستند. بخش قابل توجهی از منابع جنگلی در حال نابودی ست. در حال حاضر بخشهای عظیمی از جنگلهای شمال آفریقا و خاور نزدیک و اروپای غربی و آمریکای شمالی از بین رفته (تقریبا از جنگلهای دست نخورده مناطق شمالی - جز در کانادا و سیبری - چیزی باقی نمانده). البته زغال سنگ و نفت جای چوب را گرفتند.
اساسا انقلاب صنعتی استفاده از زغال سنگ را گسترش داد ولی دیری نپایید که رغبت مصرف به سوی نفت و گاز طبیعی میل کرد.ولی همه اینها یادگار دوران باستان هستند و با مصرف آنها، هیچ چیز جایگزین شان نخواهد شد. در حال حاضر جهان چندین میلیون بشکه در روز مصرف نفت دارد و با اینکه موجودی نفت جهان بیش از یک میلیون میلیون بشکه براورد شده، ولی در هر حال این ماده ارزشمند روزی به پایان خواهد رسید. روشهای دیگری نیز وجود دارد. همانند تبدیل مستقیم حرارت به الکتریسیته (باطری های گرمایی) یا مولدهای خورشیدی (که البته بسیار با ارزش هستند.
برآورد شده اگر فقط زمینهای وسیع دره مرگ - در کالیفرنیا - و صحرا - درآفریقا - از باطریهای خورشیدی پوشیده شود، برق مورد نیاز جهان تا ابد تامین می شود!) که احتمالا تا آینده نزدیک، استفاده از این انرژی مقرون به صرفه نیست و یا انرژی باد.و اما کارمایه ای که احتمالا تا صدها سال بعد نیز نیازهای بشریت را براحتی تامین خواهد کرد، کارمایه اتمی است. (هرچند که لغت انرژی اتمی اشتباه است و معمولا به انرژی حاصل از سوختهای فسیلی گفته می شود و لغت صحیح انرژی هسته ای می باشد).
در ابتدا - یعنی پس از کشف نوترون در سال ۱۹۳۲ - فیزیکدانان پی بردند که این ذره جدید به علت خنثی بودنش می تواند به راحتی به داخل هسته نفوذ کند. پس با اشتیاق فراوان شروع کردند به بمباران هسته های مختلف. ایشان دریافتند که اگر نوترون را ابتدا از داخل آب یا پارافین عبور دهند، سرعت حرکت آن کاسته می شود و از آنجا که با کاهش سرعت نوترون، طول موج آن افزایش می یابد، احتمال برخورد آن با هسته بیشتر می شود.
وقتی هسته ای یک نوترون را به خود جذب می کند، عدد جرمی آن یک واحد افزایش می یابد و ممکن است به علت انرژی اضافی که به هسته می دهد، آنرا برانگیزاند که در نتیجه هسته از خود اشعه گاما صادر می کند. هسته جدید ناپایدار است و از آنجا که این هسته از خود الکترون صادر می کند (به علت دریافت انرژی) یکی از نوترونهای آن تبدیل به پروتون می شود و مثلا آلومینیوم (با عدد اتمی ۱۳) به سیلیس (با عدد اتمی ۱۴) تبدیل می شود. به این ترتیب یک عنصر به عنصر بالاتر خود تبدیل می شود. در همان زمان انریکو فرمی (ایتالیایی) و همکارانش تصمیم گرفتند تا با بمباران اورانیوم عنصری مصنوعی (شماره ۹۳) را بوجود بیاورند.
آنها فراورده این بمباران را « اورانیوم ایکس » نامیدند و تصور کردند عنصر جدیدی بوجود آوردند. آنها با توجه به جدول تناوبی خواصی مشابه رنیوم برای این ماده فرض کردند و کوشش کردند تا با استفاده از خود باریوم، آنرا از اورانیوم جدا کنند، که ممکن نشد.
سپس در سال ۱۹۳۸ فیزیکدان آلمانی اوتو هان و فریتس اشتراسمن با انجام آزمایشاتی متوجه شدند که این عنصر وقتی با باریوم مخلوط می شود خاصیت رادیو اکتیو پیدا می کند. آنان تصور کردند که این خاصیت جدید باید نتیجه رادیوم باشد و تصمیم گرفتند تا این بار با استفاده از رادیوم، عنصر جدید را از اورانیوم جدا کنند، که این هم ممکن نشد.تا آنکه در همان ماهها فیزیکدان اتریشی لیزه مایتنر (که با هان کار می کرد) موضوع را با شهامتی خاص حل کرد. خانم مایتنر اعلام کرد که اورانیوم در خلال بمباران هسته ای به باریوم رادیو اکتیو تبدیل می شود.
وزن باریوم تقریبا نصف اورانیوم بود در حالیکه با بمباران هسته ای چنین اتفاقی نمی افتاد. مایتنر گفت که هسته اورانیوم به دو نیمه تقسیم شده. عقیده ای که مثل بمب صدا کرد و جایزه نوبل شیمی ۱۹۴۴ نصیب هان شد. و به این ترتیب راه برای دستیابی به عظیم ترین انرژی و شمشیر دو لبه طبیعت باز شد
منبع : http://tehrandata.com
* ارسال مقاله توسط عضو محترم سایت با نام کاربری : cooper
/خ
