لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 22
نیمه عمر ماده رادیواکتیو یعنی چه ؟
هیچ کس نمی تواند زمان فروپاشی هسته اتم به خصوصی را پیش بینی کند . مثلا فروپاشی یک هسته به خصوص رادیم می تواند یک ثانیه دیگر ، فردا یا 10000 سال دیگر صورت گیرد البته یک چیز را می توان با اطمینان خاطر پیش بینی کرد . از 100000 هسته رادیم پس از 1620 سال دقیقا 50000 هسته(50% از آنها) فرو می پاشند . فروپاشی نیمی از هسته ها در یک قطعه اورانیم 238، 5/4 میلیارد سال طول می کشد زمانی را که در آن هسته نیمی از اتمهای یک ایزوتوپ می نامند همان طور که مشاهده کردیم این زمان در اورانیم 238 5/4 میلیارد سال طول می کشد . پولونیم «نیمه عمر » بسیار کوتاهتری دارد . این زمان 138 روز است . در فرانسیم این زمان فقط 21 دقیقه طول می کشد پس از دو زمان نیمه عمر فقط 4/1 (2/1 (2/1)و پس از 10 زمان نیمه عمر فقط 1024/1 (2/1 (2/12/1 (2/12/1 (2/12/1 (2/12/1 (2/1) از هسته های اولیه در عنصر باقی می مانند بنابراین از یک کیلوگرم رادیم پس از 1620(10سال فقط حدود 98/0 گرم باقی می ماند .
در جریان شکافت اتم اورانیم چه روی می دهد ؟
اورانیم طبیعی سه ایزوتوپ (234- U 235- U و 238- U) دارد از هر 1000 اتم اورانیم 993 اتم هسته 238- U و 7 اتم هسته 235- U دارند . مقدار 234 – U آن قدر کم است که لازم نیست در نظر گرفته شود . نوترونهای آرام فقط هسته های 235- U را می شکافند در جریان این عمل نخست یک هسته واسطه یعنی 236- U ایجاد می شود این هسته پایدار نیست و به یک هسته باریم 144 یک هسته کریپتون 90و2 نوترون جدید تبدیل می شود اکنون با پدیده ای آشنا می شویم که کشف آن باعث اختراع بمب اتمی و نیروگاههای هسته ای شد و جهان را تغییر داد قطعات ایجاد شده به هنگام شکافت دارای جرم کمتری نسبت به مجموع جرمهای هسته و گلوله نوترونی اند . به عبارت دیگر جرم از دست می رود . جرم از دست رفته مطابق معادله اینشتین (E=mc2) به مقدار عظیمی انرژی (انرژی اتمی) تبدیل می شود می توان گفت که در این جریان آن بخش از انرژی که صرف یکپارچه نگاه داشتن اتم بزرگتر شده بود آزاد می شود و امکان دور شدن قطعات جدید را از یکدیگر فراهم می آورد قطعات جدید با سرعت بسیار زیاد به اتمهای همجوار خود برخورد می کنند و آنها نیز به نوبه خود در اثر این برخورد نوسانهای شدیدی پیدا می کنند و به یکدیگر ساییده می شوند . به این ترتیب انرژی جنبشی قطعات به گرما تبدیل می شود .
در شکافت هسته ای مقدار زیادی انرژی آزاد می شود .از یک گرم اورانیم 235 می توان 23000 کیلو وات ساعت انرژی به دست آورد . اغلب به هنگام شکافت هسته ای 3 نوترون جدید نیز ایجاد می شود . هسته واسطه 236- U مثلا می تواند به باریم 144 کریپتون 89 و 3 نوترون تبدیل شود . متاسفانه هسته های نیمه سنگین جدید برحسب قاعده خود رادیواکتیوند و پرتوهای خطرناک منتشر می کنند ما درباره هنگام بررسی مشکل اصلی نیروگاههای اتمی (یعنی تخلیه زباله های اتمی ) در این باره صحبت خواهیم کرد .
برای شکافت هسته های 238- U باید نوترونهای بسیار سریع داشته باشیم . البته نوترونهای آرام نیز در این هسته ها نفوذ می کنند ولی در داخل هسته گرفتار می شوند و 239- U را می سازند این هسته نیز طی یک مرحله میانی به پلوتونیم 239 تبدیل می شود که به نوبه خود می تواند به خوبی به وسیله نوترونهای آرام شکافته شود .
واکنش زنجیره ای چیست ؟
هنگامی که یک قطعه بزرگ 235 – U (و یا پلوتونیم) در زمانی کوتاه بمباران نوترونی می شود روند زیر اتفاق می افتد نخستین هسته شکافته می شود . این هسته 2 تا 3 نوترون را به خارج پرتاب می کند این نوترونها در مثال ما دو هسته دیگر را می شکافند و در مجموع به طور متوسط 5 نوترون آزاد می شود وقتی چهار تا از این نوترونها به هسته های همجوار برخورد کنند و آنها را بشکافند 8 تا 12 نوترون جدید به وجود می آید این نوترونها با چشمپوشی از درصد ضایعاتشان دوباره هسته های دیگری را می شکافند و با هر شکافت مقدار عظیمی انرژی رها می شود ر این ضمن حدود 20 نوترون جدید ایجاد می شود که آنها نیز دوباره هسته هایی را مورد اصابت قرار می دهند وخلاصه در کسر بسیار کوچکی از ثانیه تعداد هسته های شکافته شده و مقدار انرژی آزاد شده بهمن آسا افزایش می یابد این جریان را «واکنش زنجیره ای » می نامند .
روش غیر قابل کنترلی که در بالا بیان شد در بمب اتمی به کار گرفته می شود حداقل جرم سوخت هسته ای که برای انجام یک واکنش زنجیره ای مورد نیاز است «جرم حیاتی»نامیده می شود در اورانیم 235 این جرم تقریبا 23 کیلوگرم است یک گلوله اورانیم به قطر 13 سانتی متر همین جرم را دارد اگر کمتر از این حد سوخت به کار گرفته شود تعداد بسیار زیادی نوترون از دست می رود این نوترونها بدون برخورد با هسته ای از محدوده توده اورانیم خارج می شوند خوشبختانه «واکنش زنجیره ای» را می توان کنترل کرد به این ترتیب که در هر ثانیه امکان انجام تعداد معینی شکافت را فراهم آورد دقیقا همین تکنیک در نیروگاههای اتمی به کار گرفته می شود .
غنی سازی چیست ؟
در اورانیم طبیعی معمولا «واکنش زنجیره ای» اتفاق نمی افتد بیش از 99% از اورانیم یافت شده در طبیعت از نوع 238 – U است 2 تا 3 نوترونی که در اثر یک شکافت هسته ای ایجاد می شوند اغلب پرشتاب تر از آنند که بتوانند هسته های نادر 235 – U را بشکافند از طرف دیگر آنها کندتر از ان حرکت می کنند کا قادر باشند 238- U را خرد کنند و توسط 238 – U گرفتار می شوند .
بنا براین واکنش زنجیره ای بدون آمادگی و تنها با یک شکافت هسته ای انجام پذیر نیست . برای رسیدگی به یک واکنش ذنجیره ای می توان دو راه را در پیش گرفت . 1- باید مقدار 235-U را افزایش داد تا مواد قابل شکافت بیشتری به دست آید . 2- باید سرعت نوترونهای ایجاد
تحقیق درمورد رادیو اکتیو 21 ص
