قانونهای کیرشهف در تمامی مدارها قابل کاربرد هستند و به کار بردن آنها باعث سادگی در حل مدارهای پیچیده می‌گردد. قانونهای کیرشهف شامل دو قانون زیر است: 1)قانون شدت جریان یا قانون گره کیرشهف 2) قانون اختلاف پتانسیل‌ها 1) قانون شدت جریان‌ها: جمع جبری جریان‌هایی که به یک گره می‌رسند، صفر است. یعنی اگر جریان‌هایی که به هر گره می‌رسند را مثبت گرفته و جریان‌هایی که از گره خارج می‌شوند را منفی در نظر بگیریم، در هر گره و در هر نقطه از مدار: قانون گره کیرشهف بیانگر پایستگی بار الکتریکی می‌باشد. قانون اختلاف پتانسیل‌ها: در هر حلقه یا مدار بسته، جمع اختلاف پتانسیل‌ها صفر است. در استفاده کردن از قوانین کیرشهف در حل مدارهای جریان مستقیم باید نکات زیر را رعایت کنیم: 1)ابتدا تعداد حلقه‌های مستقل یک مدار را بشناسیم. 2) به تعداد حلقه‌های مستقل، باید جریان مجهول در مدار وارد کنیم. یعنی جریان‌هایی را در مدار در نظر بگیریم. جریان در تمام نقاط مدار با استفاده از قانون گره کیرشهف قابل پیدا کردن است. 3) اگر از قانون کیرشهف در حلقه‌های مستقل استفاده نماییم، به تعداد حلقه‌های مستقل، معادله پیدا می‌کنیم. برای این کار لازم است یک جهت حرکت در هر حلقه‌ انتخاب شود. 4) با حل معادلات می‌توانیم مجهولاتمان را که همان جریان در تمام قسمت‌های مدار است، به راحتی بیابیم. 5) اگر مجهولات، اختلاف پتانسیل بین دو نقطه است، به سادگی می‌توانیم بعد از پیدا کردن جریان از نقطه آغاز شروع کرده و با استفاده از قانون‌های افت ولتاژ در مقاومت ولتاژ دو سر پیل، اختلاف پتانسیل و یا پتانسیل هر نقطه را بیابیم. 6) اگر بعد از حل معادلات معلوم شد که تعدادی از ها منفی هستند، کافی است جهت آنها را عوض کنیم
تاریخ ارسال پست: پنج شنبه 28 اسفند 1398 ساعت: 1:59

در این هنگام مدل اتمی كوانتمی (یا ابر الكترونی ) به همكاری بسیاری از دانشمندان به در عرصه رقابت مطرح شد . از جمله دانشمندانی كه در این مدل اتمی سهم چشمگیری داشتند ، هایزنبگ ، پلانك و شرودینگر را می توان نام برد . البته انیشتین با ارائه فرمول های خود نیز توانست به این مدل اتمی كمك كند . طبق این مدل اتمی اتم از هسته و الكترون تشكیل شده است ، كه هسته در مركز اتم قرار دارد و الكترون ها در اطراف هسته اتم در سطوح انرژی مشخصی حركت می كنند ( در اینجا باید توجه داشت كه همه الكترون ها به دور هسته نمی چرخند بلكه در اطراف آن در حال حركت هستند ) ، اما تعیین دقیق مكان (موضع ) و سرعت ( نوع حركت ) الكترون ها به طور هم زمان و در یك لحظه امكان پذیر نیست . الكترون ها در اطراف هسته اتم در فضای مشخصی حركت می كنند ، كه به این فضای اطراف اتم كه بیشترین احتمال وجود اتم را دارد ، اوربیتال می گویند . اوربیتال ها در واقع تراز انرژی الكترون ها را مشخص می كنند . هر كدام از این اوربیتال ها به چند زیر لایه تقسیم می شوند كه الكترون های زیر لایه های یك اوربیتال ، دارای انرژی یكسانی هستند . در مدل اتمی كوانتمی ، تجسم اتم بسیار مشكل است . به همین دلیل بعضی از افراد برای مطالعه دگرگونی های اتم در یك واكنش از مدل اتمی بور استفاده می كنند . البته مدل كوانتمی را در صفحه های سه بعدی (رایانه ) نشان می دهند . ورنر هایزنبرگ ، دانشمند آلمانی ، خاطر نشان ساخت كه تعیین دقیق الكترون ( موضع ومكان آن ) و همچنین اندازه سرعت آن (نوع حركت ) در یك لحظه امكان پذیر نیست . برای دیدن جسمی وهمچنین تشخیص محل آن كافیست یك فوتون را به سطح آن گسیل كنیم و با انعكاس آن فوتون از سطح و بازگشتش به حسگر های مجازی یا حقیقی ( چشم یا هر نوع حسگر مجازی كه رادار ها را دریافت می كند ) ، موقعیت آن جسم را بازگو می كند . طبق قوانین پلانك در مورد امواج ، فوتون دارای طول موج و همچنین انرژی می باشد ، به همین دلیل هنگامی كه به سطح جسم برخورد می كند ، مقداری از انرژی خود را به سطح جسم مقابل منتقل می كند . اما ممكن است تاثیری بر آن نداشته باشد . ( مانند برخورد نور به سطح آینه وانعكاس آن ) اما اگر بخواهیم موقعیت یا جایگاه احتمالی الكترون ها را در اطراف هسته اتم بیابیم و یك فوتون به الكترون بتابانیم ، الكترون با دریافت مقداری انرژی از فوتون ، سرعتش افزایش می یابد ، و در نتیجه می توانیم از جایگاه و محل حركت الكترون مطلع شویم ، اما نمی توانیم از حركت و سرعت آن سخنی بگوییم و اگر با انجام آزمایش هایی (از جمله استفاده از میدان مغناطیسی ) بتوانیم سرعت الكترون را ثبت كنیم ، در اینجا نمی توانیم به طور دقیق محل حركت الكترون را مشخص كنیم . این بیان به عنوان عدم قطعیت هایزنبرگ شناخته شده است . پس ما در واقع اشكال اوربیتال ها را بر اساس امواجی كه از الكترون ها ساطع می شود ، مجسم می كنیم. همانگونه که برای مشخص کردن موقعیت یک جسم در فضا به سه عدد (طول ، عرض و ارتفاع) نیاز است، برای مشخص کردن هر یک از اوربیتالهای یک اتم نیز به چنین داده هایی نیاز داریم. شرودینگر به این منظور از سه عدد M1 و L و n استفاده کرد که عددهای کوانتومی خوانده می شوند. عدد کوانتومی اصلی (n) : عددی است که بور برای مشخص کردن ترازهای انرژی یا همان لایه های الکترونی بکار برد. ۱= n پایدارترین لایه انرزی را نشان می دهد. هر چه n بالاتر رود سطح انرژی لایه های الکترونی افزایش می یابد و فاصله ی آن لایه از هسته دورتر می شود. لایه های الکترونی خود از گروههای کوچک تر به نام زیر لایه تشکیل شده اند.عدد n تعداد زیر لایه های هر لایه را هم مشخص می کند. مثلاً در لایه الکترونی ۲= n دو زیر لایه وجود دارد. عدد کوانتومی اوربیتالی (L) نشان دهنده ی شکل ، انرژی و تعداد اوربیتال ها است. L می تواند مقادیر ۰ تا 1 - n را در بر بگیرد. 1 اوربیتال کردی L=0 ® S اوربیتال دمبلی L=1 ® 3P 5 اوربیتال L=2 ® D 7 اوربیتال L=3 ® F عدد کوانتومی مغناطیسی (۱m) : جهت گیری اوربیتالها را در فضا معین می کند. ۱m می تواند مقادیری از L – تا L + دارا باشد. با در نظر گرفتن محورهای X ، y ، z قرار می گیرد و به صورت pX ؛ pY ؛ pZ نشان داده می شود. برای آدرس دادن اوربیتال ها به شیوه ی زیر عمل می شود: برای مثال2px نشان می دهد که این اوربیتال دمبلی شکل در لایه های الکترونی دوم و در زیر لایه ی p قرار دارد و در راستای محور Xها جهت گیری کرده است. عدد کوانتومی مغناطیسی اسپین (MS) : مربوط به جهت حرکت الکترون به دور خودش است. دانشمندان افزون بر حرکت اوربیتالی ، یک حرکت اسپینی نیز به الکترون نسبت داده اند (حرکت الکترون به دور خود MS تنها دو مقدار (½+ برای چرخش در جهت عقربه های ساعت و ½- برای چرخش در خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت) دارد. طبق اصل پائولی در هر اوربیتال حداکثر دو الکترون آن هم با اسپین مخالف قرار می گیرند. اگر برای رسم آرایش الکترونی اتم عنصرهای دیگر از اتم هیدروژن شروع کنیم و سپس یک به یک بر تعداد پروتونهای درون هسته بیفزائیم، بدین گونه اتم عنصرهای سنگین تر از هیدروژن را به ترتیب افزایش عدد اتمی ساخته ایم. به این شیوه، اصل آفبا می گویند.
تاریخ ارسال پست: دو شنبه 25 اسفند 1398 ساعت: 1:21

شکافت هسته‌ای برای اولین بار در سال ۱۹۳۹ توسط اتوهان و لیزمیتنر در انیستیتوی شیمی قیصر ویلهلم در برلین کشف شد. نتایج بمباران اورانیوم به وسیلهٔ نوترون، هم جالب بود و هم سؤال برانگیز. این آزمایش اولین بار در سال ۱۹۳۴ توسط انریکوفرمی (Enrico Fermi) و همکارانش انجام شد اما تا سال‌ها بعد نتوانستند به خوبی آن را تفسیر کنند. ۱۶ ژانویه سال ۱۹۳۹ نیلزبوهر (Niles Bohr) از کپنهاگ دانمارک راهی ایالات متحده شد تا چند ماهی را در پرینستون بگذراند و دربارهٔ برخی مسائل با آلبرت انیشتین به بحث بپردازد (سال بعد بوهر مجبور شد برای فرار از دست نازی‌‌ها به سوئد فرار کند) درست قبل از اینکه بوهر دانمارک را ترک کند، دو تن از همکارانش به نام اتورابرت فریچ (Oto Robert Frich) و لیز می‌تنر (Lise Meitner) که هر دو از آلمان فرار کرده بودند، دربارهٔ تحقیقات خود با بوهر صحبت کردند آن‌ها حدس زده بودند که احتمالاً جذب یک نوترون توسط هستهٔ اورانیوم در برخی موارد، منجر به شکسته شدن هسته به دو بخش تقریباً مساوی همراه با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی خواهد شد فرآیندی «شکافت» نامیده شد. شکافت هسته‌ای چیست؟ در فیزیک، شکافت یک فرآیند هسته‌ای است یعنی در هستهٔ یک اتم رخ می‌دهد. در شکافت هسته‌ای یک هسته به ۲ تا چند هستهٔ کوچک‌تر و محصولات جانبی تبدیل می‌شود. این محصولات شامل نوترون‌های آزاد و فوتون‌ها (اغلب به صورت پرتوهای گاما) می‌باشند. در فرآیند شکافت مقدار بسیار زیادی انرژی که در واقع انرژی پیوندی نیروی هسته‌ای قوی است، آزاد می‌شود. شکافت هسته‌ای معادل واژه انگلیسی Nuclear fission است. در واقع انرژی هسته‌ای به ۲ روش تولید می‌شود: ۱-گداخت هسته‌ای: در این روش که در سطح خورشید هم انجام می‌شود، معمولاً هیدروژن‌ها با برخورد به یکدیگر تبدیل به هلیوم می‌شوند و در این تبدیل، انرژی بسیار زیادی بصورت نور و گرما تولید می‌شود. ۲- شکافت هسته‌ای: در این روش هسته یک اتم توسط یک نوترون به دو بخش کوچک‌تر تقسیم می‌شود. در این روش غالباً از عنصر اورانیوم استفاده می‌شود. بنابراین شکافت هسته‌ای فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبک‌تر تبدیل می‌شود. وقتی هسته‌ای باعدد اتمی زیاد شکافته شود، مقداری ازجرم آن به انرژی تبدیل می‌شود. از این انرژی در تولید برق (درنیروگاه هسته‌ای) یا تخریب (درسلاح‌های هسته‌ای) استفاده می‌شود. به طور کلی در فرآیند شکافت اگر یک نوترون به هسته اصابت کند به طور میانگین ۵/۲ نوترون در اثر شکافت آزاد می‌شود حال اگر ما تعداد نوترون‌های آزاد شده را ۳ عدد فرض کنیم و مدت زمان لازم برای تحقق هر شکافت ‎۰/۰۱ ثانیه باشد، مقدار اورانیوم مصرف شده در یک ثانیه در حدود ۱۰ به توان ۲۳ کیلوگرم خواهد بود. واضح است که واکنش زنجیره‌ای شکافت می‌تواند مقادیر قابل توجهی از اورانیوم را در مدت زمان ناچیزی به انرزی تبدیل کند. مشخص است که ما نیازی به تولید مستمر نوترون نداریم بلکه با اصابت اولین نوترون به هسته وآزاد شدن نوترون‌های ناشی از فرآیند شکافت ما می‌توانیم نوترون مورد نیاز خود را بدست آوریم که مسلما این تعداد نوترون بسیار بیشتر از نیاز ما خواهد بود. به حداقل مقدار اورانیومی که برای فرآیند شکافت لازم است جرم بحرانی یا مقدار بحرانی می‌گویند. از به هم پیوستن دو یا چند جرم بحرانی یک ابر جرم بحرانی حاصل می‌شود. برای ایجاد شکافت هسته‌ای نیاز به بمب باران نوترونی است. یعنی نوترونی را که سرعت آن با سرعت نور برابری می‌کند با روش‌هایی مانند استفاده ازآبهای سنگین، یاسبک کاهش سرعت پیدا کند تا بعد از ناپایدار شدن هسته اتم، اتم تجزیه شود. دراورانیومپس از تجزیهٔ عناصر باریم و کریپتون، ۲/۵ عدد نوترون پس داده می‌شود. اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ نفوذ کند، در اثر برخورد به هسته اتم اورانیوم ۲۳۵، اورانیوم به دو قسمت شکسته می‌شود که اصطلاحا شکافت هسته‌ای نامیده می‌شود. در تصویربالا اتم اورانیم۲۳۵ دیده می‌شود که پس از برخورد یک نوترون متلاشی شده و پرتوهایرادیو اکتیواز خود صادر می‌کند. سپس به دو عنصر باریم۱۴۱ و کریپتون۹۲ تقسیم شده و به پایداری می‌رسد و در ضمن ۲/۵ عدد نوترون دیگر آزاد می‌کند که هر یک موجب شکافت یک هستهٔ اورانیوم دیگر می‌شوند و این واکنش زنجیره‌ای مرتب ادامه پیدا می‌کند. در واکنش های شکافت هسته‌ای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد. اما مسئله مهم‌تر این است که نتیجه شکستن هسته اورانیم۲۳۵، آزادی دو نوترون است که می‌تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته اورانیم۲۳۵ را می‌شکند. چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می‌کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می‌باشند. سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترون‌ها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترون‌ها دو برابر می‌شود، در یک لحظه واکنش زنجیره ای خود بخودی شکست هسته‌ای شروع می‌گردد. در واکنشهای کنترل شده هسته‌ای تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی بتدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می‌شود. بنابر این می‌توان حاصل بمباران نوترونی هسته اتم و شکافت هسته‌ای را در چهار مرحله زیر خلاصه کرد: ۱- با ناپایدار کردن هسته اورانیم به وسیله یک نوترون پر سرعت، یک هسته اورانیم به دو هسته کوچک‌تر (باریم و کریپتون) شکافته می‌شود. ۲- دو یا سه نوترون از هسته جدا می‌شود و با سرعت به سوی اتم‌های دیگر می‌رود. ۳-در اثر جدا شدن هسته، انرژِی حرارتی زیادی تولید می‌شود که ما از آن استفاده می‌کنیم. ۴-اشعه های رادیو اکتیو تولید می‌گردد.
تاریخ ارسال پست: چهار شنبه 20 اسفند 1398 ساعت: 4:59

اشعه فرابنفش انرژی الکترومغناطیسی است که طول موج کوتاه و انرژی زیادی دارد و برای چشم انسان نامرئی است و در طیف الکترومغناطیسی، بین اشعه ایکس و نور مرئی قرار دارد. وجود این اشعه در نور خورشید باعث آفتاب سوختگی پوست بدن می‌شود. وجود این اشعه در نور خورشید باعث آفتاب سوختگی پوست بدن می‌شود. این اشعه طول موجی بین 0.0144 میکرومتر و 0.39 میکرومتر را دارد. گستره اشعه فرابنفش اشعه فرابنفش بین طول موجهای 0.0144 میکرومتر و 0.39 میکرومتر است. اشعه فرابنفش را به سه منطقه تقسیم می‌کنند: ماورا بنفش با طول موج بلند یا ماورا بنفش A: این اشعه بین طول موجهای 0.39 و 0.315 میکرومتر قرار دارد. نسبت این اشعه در نور آفتاب ، قوس الکتریکی زغال و چراغهای الکتریکی معمولی زیاد است. ماورا بنفش با طول موج متوسط یا ماورا بنفش B: این اشعه بین طول موجهای 0.315 و 0.28 میکرومتر است. این اشعه در نور چراغ بخار جیوه و قوسهای الکتریکی با الکترودهای فلزی وجود دارد، تاثیر آنها در پوست شدید است. ماورا بنفش با طول موج کوتاه یا ماورا بنفش C: این اشعه شامل طول موجهای کوتاهتر از 0.28 میکرومتر است و فقط در قوس الکتریکی جیوه وجود دارد. جذب اشعه فرابنفش از شیشه معمولی فقط اشعه فرابنفش A عبور می‌کند. در صنعت شیشه‌هایی با ترکیبات مخصوص می‌سازند که طول موج 0.26 یعنی ماورا بنفش B و A و قسمتی از C را نیز عبور دهد. شفافیت کوارتز خیلی بیشتر از شیشه است و فقط طول موجهای کوتاهتر از 0.18 میکرومتر در آن جذب می‌شود. به همین سبب حبابهای چراغهای مولد اشعه فرابنفش را از کوارتز تهیه می‌کنند. آب خالص برای اشعه فرابنفش، شفاف‌ترین مایعات است و طبقات نازک آن امواج بلندتر از 0.2 میکرومتر را از خود عبور می‌دهند. گازها معمولا برای اشعه فرابنفش، شفاف هستند و طول موجهای بلندتر از 0.18 میکرومتر از لایه‌های نازک هوا بخوبی عبور می‌کنند. منابع اشعه فرابنفش منابع اشعه فرابنفش خیلی زیاد است. تعدادی از آنها عبارتند از: 1- قوس الکتریکی زغال نسبت اشعه فرابنفش در قوس الکتریکی زغال نسبتا کم است، ولی اگر اکسیدهای فلزی به الکترودهای زغالی اضافه کنند، مقدار این اشعه افزایش می‌یابد. برای این کار الکترودهایی می‌سازند که در آنها یک غلاف زغالی دور اکسید فلزی را گرفته است. قوسهایی که الکترود آنها از فلز خالص ساخته شده باشند، نیز به نسبت زیاد اشعه فرابنفش دارند. 2- چراغهای بخار جیوه مهمترین و متداولترین منابع اشعه فرابنفش چراغهای بخار جیوه هستند که با مصرف کم نیروی الکتریکی، مقدار زیادی اشعه فرابنفش تولید می‌کنند. قسمت اساسی لامپ از لوله‌ای از جنس کوارتز ساخته شده است که در دو طرف آن دارای دو مخزن جیوه است. اندازه‌گیری اشعه فرابنفش اساس اندازه گیری اشعه فرابنفش متکی به خواص فیزیکی و شیمیایی آن است. وسایلی که برای اندازه گیری اشعه فرابنفش وجود دارد، اکتی نومتر (Actinometer) نامیده می‌شود و به سه دسته تقسیم می‌شود: پیل ترموالکتریک: جسمی را که کلیه اشعه را جذب می‌کند، در معرض تابش اشعه قرار داده و حرارت حاصله را اندازه گیری می‌کنند. اکتی نومتر فیزیکی: مهمترن این نوع اکتی نومترها سلول فوتوالکتریک (Photoelectric) است که از یک حباب از جنس کوارتز که به خوبی تخلیه شده است، تشکیل شده و نیز شامل دو الکترود است. اکتی نومتر شیمیایی: املاح نقره در اثر تابش اشعه فرابنفش احیا شده و چون نقره آن آزاد می‌گردد، املاح سیاه رنگ می‌شود. اکتی نومتری که متکی به خاصیت فوق است، اکتی نومتر بوردیه (Bordier) است. خواص فیزیکی اشعه فرابنفش خاصیت فوتوالکتریک اگر اشعه فرابنفش به فلزات بتابد، از آنها الکترون جدا می‌کند، ولی جدا شدن الکترون در کلیه فلزات به یک اندازه نیست و حساسیت کادمیوم بیش از همه می‌باشد. مقدار الکترونی که از فلز جدا می‌شود، متناسب با مقدار انرژی اشعه‌ای است که به آن می‌تابد. خواص شیمیایی اشعه فرابنفش 1- خاصیت فلوئورسانس یکی از خواص مهم و جالب اشعه فرابنفش خاصیت فلوئورسانس آن می‌باشد. اگر در مقابل اشعه فرابنفش و یا یک چراغ بخار جیوه، اجسامی از قبیل گچ و کولوفان (Colophan) و محلول سالسیلات دو سود یا آنتی پیرین و یا بعضی از سنگهای معدنی را قرار دهند، ملاحظه می‌شود که هر یک به نسبت جذب اشعه به رنگهای مختلف درخشندگی پیدا می‌کند. این خاصیت نیز بستگی به طول موج و شدت جذب اشعه دارد. بعضی اجسام در مقابل اشعه فرابنفش با موج بلند این خاصیت را ندارند و به عکس در مقابل اشعه فرابنفش با موج کوتاه خاصیت فلوئورسانس پیدا می‌کند. 2- خاصیت فوتو شیمیایی اشعه فرابنفش باعث تعداد زیادی فعل و انفعالات شیمیایی می‌شود و این خاصیت در اشعه با موج کوتاه 0.3 میکرومتر شدیدتر است. از جمله مانند نور مرئی که املاح نقره را تجزیه و فلز آنها را آزاد می‌سازد و این خاصیت در اشعه با موج کوتاه بیشتر است. مدتها برای اندازه گیری مقدار اشعه فرابنفش از این خاصیت استفاده می‌کردند. کاربرد اشعه فرابنفش برای ضد عفونی کردن آبها تحریک پذیری شدید روی اعضای حسی سطحی تخریب نسوج تخریب باکتریها
تاریخ ارسال پست: دو شنبه 18 اسفند 1398 ساعت: 17:43

ستفاده اصلی از انرژی هسته‌ای، تولید انرژی الكتریسته است. این راهی ساده و كارآمد برای جوشاندن آب و ایجاد بخار برای راه‌اندازی توربین‌های مولد است. بدون راكتورهای موجود در نیروگاه‌های هسته‌ای، این نیروگاه‌ها شبیه دیگر نیروگاه‌ها زغال‌سنگی و سوختی می‌شود. انرژی هسته‌ای بهترین كاربرد برای تولید مقیاس متوسط یا بزرگی از انرژی الكتریكی به‌طور مداوم است. سوخت اینگونه ایستگاه‌ها را اوانیوم تشكیل می‌دهد.چرخه سوخت هسته‌ای تعدادی عملیات صنعتی است كه تولید الكتریسته را با اورانیوم در راكتورهای هسته‌ای ممكن می‌كند.اورانیوم عنصری نسبتاً معمولی و عادی است كه در تمام دنیا یافت می‌شود. این عنصر به‌صورت معدنی در بعضی از كشورها وجود دارد كه حتماً باید قبل از مصرف به صورت سوخت در راكتورهای هسته‌ای، فرآوری شود.الكتریسته با استفاده از گرمای تولید شده در راكتورهای هسته‌ای و با ایجاد بخار برای به‌كار انداختن توربین‌هایی كه به مولد متصل‌اند تولید می‌شود.سوختی كه از راكتور خارج شده، بعداز این كه به پایان عمر مفید خود رسید می‌تواند به عنوان سوختی جدید استفاده شود.فعالیت‌های مختلفی كه با تولید الكتریسیته از واكنش‌های هسته‌ای همراهند مرتبط به چرخه‌ سوخت هسته‌ای هستند. چرخه سوختی انرژی هسته‌ای با اورانیوم آغاز می‌شود و با انهدام پسمانده‌های هسته‌ای پایان می‌یابد. دوبار عمل‌آوری سوخت‌های خرج شده به مرحله‌های چرخه سوخت هسته‌ای شكلی صحیح می‌دهد. اورانیوم اورانیوم فلزی رادیواكتیو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمین موجود است. این فلز حدوداً ۵۰۰ بار از طلا فراوان‌تر و به اندازه قوطی حلبی معمولی و عادی است. اورانیوم اكنون به اندازه‌ای در صخره‌ها و خاك و زمین وجود دارد كه در آب رودخانه‌ها، دریاها و اقیانوس‌ها موجود است. برای مثال این فلز با غلظتی در حدود ۴ قسمت در هر میلیون (ppm۴) در گرانیت وجود دارد كه ۶۰ درصد از كره زمین را شامل می‌شود، در كودها با غلظتی بالغ بر ppm۴۰۰ و در ته‌مانده زغال‌سنگ با غلظتی بیش از ppm۱۰۰ موجود است. اكثر رادیو اكتیویته مربوط به اورانیوم در طبیعت در حقیقت ناشی از معدن‌های دیگری است كه با عملیات رادیواكتیو به وجود آمده‌اند و در هنگام استخراج از معدن و آسیاب كردن به جا مانده‌اند.چند منطقه در سراسر دنیا وجود دارد كه غلظت اورانیوم موجود در آنها به قدر كافی است كه استخراج آن برای استفاده از نظر اقتصادی به صرفه و امكان‌پذیر است. این نوع مواد غلیظ، سنگ معدن یا كانه نامیده می‌شوند. - چرخه سوخت هسته‌ای استخراج اورانیوم هر دو نوع حفاری و تكنیك‌های موقعیتی برای كشف كردن اورانیوم به كار می‌روند، حفاری ممكن است به صورت زیرزمینی یا چال‌های باز و روی زمین انجام شود.در كل، حفاری‌های روزمینی در جاهایی استفاده می‌شود كه ذخیره معدنی نزدیك به سطح زمین و حفاری‌های زیرزمینی برای ذخیره‌های معدنی عمیق‌تر به كار می‌رود. به‌طور نمونه برای حفاری روزمینی بیشتر از ۱۲۰ متر عمق، نیاز به گودال‌های بزرگی بر سطح زمین است؛ اندازه گودال‌ها باید بزرگتر از اندازه ذخیره معدنی باشد تا زمانی كه دیواره‌های گودال محكم شوند تا مانع ریزش آنها شود. در نتیجه، تعداد موادی كه باید به بیرون از معدن انتقال داده شود تا به كانه دسترسی پیدا كند زیاد است.حفاری‌های زیرزمینی دارای خرابی و اخلال‌های كمتری در سطح زمین هستند و تعداد موادی كه باید برای دسترسی به سنگ معدن یا كانه به بیرون از معدن انتقال داده شوند به‌طور قابل ملاحظه‌ای كمتر از حفاری نوع روزمینی است. مقدار زیادی از اورانیوم جهانی از (ISL) (In Sitaleding) می‌آید. جایی كه آب‌های اكسیژنه زیرزمینی در معدن‌های كانه‌ای پرمنفذ به گردش می‌افتند تا اورانیوم موجود در معدن را در خود حل كنند و آن را به سطح زمین آورند. (ISL) شاید با اسید رقیق یا با محلول‌های قلیایی همراه باشد تا اورانیوم را محلول نگهدارد، سپس اورانیوم در كارخانه‌های آسیاب‌سازی اورانیوم، از محلول خود جدا می‌شود.در نتیجه انتخاب روش حفاری برای ته‌نشین كردن اورانیوم بستگی به جنس دیواره معدن كانه سنگ، امنیت و ملاحظات اقتصادی دارد.در غالب معدن‌های زیرزمینی اورانیوم، پیشگیری‌های مخصوصی كه شامل افزایش تهویه هوا می‌شود، لازم است تا از پرتوافشانی جلوگیری شود. آسیاب كردن اورانیوم محل آسیاب كردن معمولاً به معدن استخراج اورانیوم نزدیك است. بیشتر امكانات استخراجی شامل یك آسیاب می‌شود. هرچه جایی كه معدن‌ها قرار دارند به هم نزدیك‌تر باشند یك آسیاب می‌تواند عمل آسیاب‌سازی چند معدن را انجام دهد. عمل آسیاب‌سازی اكسید اورانیوم غلیظی تولید می‌كند كه از آسیاب حمل می‌شود. گاهی اوقات به این اكسیدها كیك زرد می‌گویند كه شامل ۸۰ درصد اورانیوم می‌باشد. سنگ معدن اصل شاید دارای چیزی در حدود ۱/۰ درصد اورانیوم باشد.در یك آسیاب، اورانیوم با عمل سنگ‌شویی از سنگ‌های معدنی خرد شده جدا می‌شود كه یا با اسید قوی و یا با محلول قلیایی قوی حل می‌شود و به صورت محلول در می‌آید. سپس اورانیوم با ته‌نشین كردن از محلول جدا می‌شود و بعداز خشك كردن و معمولاً حرارت دادن به صورت اشباع شده و غلیظ در استوانه‌های ۲۰۰ لیتری بسته‌بندی می‌شود.باقیمانده سنگ معدن كه بیشتر شامل مواد پرتوزا و سنگ معدن می‌شود در محلی معین به دور از محیط معدن در امكانات مهندسی نگهداری می‌شود. (معمولاً در گودال‌هایی روی زمین).پس‌مانده‌های دارای مواد رادیواكتیو عمری طولانی دارند و غلظت آنها كم خاصیتی سمی دارند. هرچند مقدار كلی عناصر پرتوزا كمتر از سنگ معدن اصلی است و نیمه عمر آنها كوتاه خواهد بود اما این مواد باید از محیط زیست دور بمانند. تبدیل و تغییر محلول آسیاب شده اورانیوم مستقیماً قابل استفاده به‌عنوان سوخت در راكتورهای هسته‌ای نیست. پردازش اضافی به غنی‌سازی اورانیوم مربوط است كه برای تمام راكتورها لازم است.این عمل اورانیوم را به نوع گازی تبدیل می‌كند و راه به‌دست آوردن آن تبدیل كردن به هگزا فلورید (Hexa Fluoride) است كه در دمای نسبتاً پایین گاز است.در وسیله‌ای تبدیل‌گر، اورانیوم به اورانیوم دی‌اكسید تبدیل می‌شود كه در راكتورهایی كه نیاز به اورانیوم غنی شده ندارند استفاده می‌شود.بیشتر آنها بعداز آن كه به هگزافلورید تبدیل شدند برای غنی‌سازی در كارخانه آماده هستند و در كانتینرهایی كه از جنس فلز مقاوم و محكم است حمل می‌شوند. خطر اصلی این طبقه از چرخه سوختی اثر هیدروژن فلورید است .
تاریخ ارسال پست: شنبه 16 اسفند 1398 ساعت: 5:38

راکتورهای هسته ایراکتورهای هسته‌ای دستگاه‌هایی هستند که در آنها شکافت هسته‌ای کنترل شده رخ می‌دهد. راکتورها برای تولید انرژی الکتریکی و نیز تولید نوترون‌ها بکار می‌روند. اندازه و طرح راکتور بر حسب کار آن متغیر است. فرآیند شکافت که یک نوترون بوسیله یک هسته سنگین (با جرم زیاد) جذب شده و به دنبال آن به دو هسته کوچکتر همراه با آزاد سازی انرژی و چند نوترون دیگر شکافته می‌شود. شکافت هسته ای اتم اورانیم ۲۳۵ در واقع در اثر نفوذ یک نوترون حرارتی به درون هسته یک اتم سنگین است که باعث شکافت آن به دوپاره از هسته های جدید و سبکتر می گردد. در ضمن در عمل شکافت به طور متوسط ۲-۳ نوترون ایجاد شده و مقداری انرژی تابشی گاما آزاد می گردد. انرژی سینتیک محصولات شکافت و نوترون ها به مواد اطراف خود از طریق برخورد و جذب پرتو به تولید گرما منجر خواهد شد. انرژی آزاد شده از هر شکافت حدود ۱۱-۱۰*۳.۲ ژول است در حالیکه تولید انرژی از منابع متعارف سوخت فسیلی که حاصل تشکیل یک مولکول دی اکسید کربن هست حدود ۱۹-۱۰*۶.۷ می باشد. نوکلوییدهای غیر قابل شکافت هم در طی فرآیندهای بالا با دریافت و یا برخورد با یک نوترون با ایزوتوپ هایی به تعداد نوترون بالاتر تبدیل خواهد شد. بدین ترتیب رادیونوکلوئید های جدیدی خواهیم داشت که درمیان آنها پاره های شکافت مواد شکافت پذیر جدیدی مثل اورانیم۲۳۵، پلوتونیم ۲۳۹ وجود داشته و پلوتونیم ۲۴۱ نیز به طور مصنوعی می تواند زایش پیدا کند. این فرآیندهای فیزیکی در راکتورهای هسته ای اتفاق می افتد. درون میله های سوخت فرآیندهای شکافت و زایش در اثر واکنش زنجیره ای صورت می گیرد و واکنش با تولید نوترون به طور دائم ادامه می یابد. راکتورهای هسته برای اهداف فراوانی طراحی و ساخته می شوند که بعضی از آنها عبارتند از: ▪ راکتورهای تولید حرارت و برق ▪ راکتورهای کِشنده ▪ راکتورهای تحقیقاتی ▪ راکتورهای تولید پلوتونیم ▪ راکتورهای اختصاصی برای مقاصدی همچون ساخت زیردریایی، فضا پیما، آب شیرین کن و... ● ساختار عمومی راکتورهای هسته ای: بخش مرکزی راکتور هسته ای جدا از آزمایشگاه ها، بخش های جانبی و خدماتی آن از یک ساختمان ویژه ای تشکیل شده است که ویژگی آن نه فقط به دلیل جادادن وسایل خاص راکتور، بلکه به لحاظ استحکام، ویژگی مصالح ساختمانی، ایزوله یا منزوی بودن از محیط زیست، مقاومت در مقابل زلزله، خوردگی و دسترسی به سرویس های مخصوص کاملاً استثنایی است. یک راکتور هسته ای جدا از سازه های ساختمانی به طور کلی از قسمت های زیر تشکیل شده است: ۱) مجموعه های سوخت ۲) کند کننده ها ۳) خنک کننده ها ۴) سیستم های ایمنی ۵) میله های کنترل ۶) حفاظ های مختلف در اینجا به بحث مختصری درباره ی هرکدام از این قسمت ها پرداخته می شود: ۱) مجموعه های سوخت سوخت یک راکتور هسته ای را ممکن است شامل آنچه که در قلب راکتور به عنوان سوخت وجود دارد در نظر گرفت. به عبارت واقعی تر سوخت راکتور در چندین مجموعه سوخت و هر مجموعه متشکل از چندین میله سوخت و هر میله شامل تعداد معینی از قرص ها یا حبه های مواد شکافت پذیر هسته ای مثل اورانیم و یا در بعضی موارد پلوتونیم می باشد. میله های سوخت در راکتور به صورت صفحه ای(Plate) و غنای اورانیم ۲۳۵ تا ۹۵ درصد می رسد. هرمیله ی سوخت از غلاف زیر کالوی و شامل قطعاتی از قرص های دی اکسید اورانیم است. زیر کالوی ۲ تا ۴ یک آلیاژ زیر کونیم با عیار کمی از قلع، آهن، کرم و نیکل است؛ میله های سوخت ممکن است به صورت انفرادی در جاهای مخصوص خود گذاشته شود و یا ممکن است به صورت مجموعه های سوخت درون قلب راکتور به طور منظم قرارگیرند. سوخت راکتور مخصوصاً راکتورها مخصوصا راکتورهای قدرت به طور اصولی یا از عناصری شامل اتم های قابل شکافت تامین می شوند و یا از اتم های ایزوتروپ عناصری که قابلیت تبدیل به اتم های قابل شکافت را دارند بنابراین اتم های قابل شکافت عبارتند از: ▪ اورانیم ۲۳۵ ، ▪ پلوتونیم ۲۳۹ ▪ اورانیم ۲۳۳ اتم های مستعد با قابلیت تبدیل به اتم های قابل شکافت عبارتند از: ▪ اورانیم ۲۳۸ ▪ توریم ۲۳۲ سوخت راکتورها از نظر فرآیندهای استفاده در راکتورها بر اساس استراتژی کشور ممکن است به یکی از سه روش زیر عمل گردد: ۱) یکبار استفاده از اورانیم و ارسال سوخت مصرف شده به انبار موقت و سپس دفن همیشگی آن ۲) استفاده چندباره از اورانیم و برقراری سیکل اورانیم-پلوتونیم با اعمال عملیات باز فرآوری روی آن ۳) استفاده از سیکل اورانیم-توریم به این معنی که توریم ۲۳۲ ابتدا تبدیل به اورانیم ۲۳۳ می شود و سپس این اورانیم به عنوان سوخت در راکتورها مورد استفاه قرار می گیرد. ۲) کند کننده ها کند کننده ماده ای است که برای کند کردن نوترون های سریع تا انرژی های حرارتی در راکتورهای هسته ای مورد استفاده قرار می گیرند. گاهی اوقات همین کندکننده ها عمل سرد کنندگی راکتور را هم انجام می دهد. موادی که می توانند به عنوان کننده مورد استفاده قرارگیرند عبارتند از: آب، آب سنگین، گرافیت و گاهی اوقات هم بریلیوم آب به دلیل داشتن هیدروژن که عنصری سبک است و نیز فراوانی و ارزانی آن مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی هرچه ماده کندکننده دارای قابلیت کندکنندگی بهتری برای نوترون ها باشد درجه کمتری از سوخت غنی شده مورد نیاز خواهد بود. آب سنگین بهتر از گرانیت و گرانیت بهتر از آب دارای خاصیت کندکنندگی است، ولی تولید آب سنگین نسبتاً گران است و گرانیت هم تاثیرات نامطلوبی در نتیجه در نتیجه پرتوگیری از خود بروز می دهد. ▪ مشخصات یک کند کننده خوب: الف) نوترون ها نباید با کندکننده واکنش نشان دهد، چون در اینصورت بازدهی تولید نوترون کاهش یافته و راکتور به سمت خاموشی می رود. ب) نوترون ها باید در محیط کندکننده ها در فاصله های کوتاهی پس از چند برخود کند شوند زیرا در غیر اینصورت، نوترون توسط اورانیم ۲۳۸ گیر افتاده و موجب تشدید ناخالصی های کند کننده می شود که این وضعیت اقتصادی نیست. ج) گرچه کند کننده ها باید ارزان باشند ولی در عین حال خواص ساختاری آنها باید رضایت بخش هم باشد. د) کندکننده باید با سایر مواد ساختاری راکتور سازگار باشد و نباید خواص خورندگی، سایندگی و یا تحت تاثیر پرتوهای رادیواکتیو قرار گیرد. و) کندکننده طی فرآیند دائمی بمباران های نوترونی نباید تحت تاثیرات و تغییرات نامطلوب فیزیکی یا شیمیایی قرار گیرد. هـ) یک کند کننده خوب باید به طور مؤثر نوترون های سریع حاصل از شکافت را به نوترون های حرارتی تبدیل کند. ۳) خنک کننده ها: خنک کننده برای انتقال حرارت از میله های سوخت به طور مستقیم مورد استفاده قرار می گیرد. این فقط در صورتی است که خنک کننده نقش کند کننده هم داشته باشد. در مواردی که ماده کند کننده دیگری مورد استفاده است در این صورت انتقال حرارت معمولا توسط خنک کننده مستقیماً از کندکننده و غیر مستقیم یا در بعضی موارد مستقیم از میله های سوخت انجام می پذیرد. اکثراً آب به عنوان سرد کننده مورد استفاده قرار می گیرد. به هر حال گاهی اوقات آب سنگین، فلزات مایع(سدیم و پتاسیم) یا حتی گازها(دی اکسیدکربن) هم ممکن است مورد استفاده واقع شوند. امروزه در اکثر راکتورهای تجاری آب به عنوان سردکننده مورد استفاده قرار می گیرد. در اینصورت آب علاوه بر نقش سرد کنندگی وظیفه کند کنندگی را نیز انجام می دهد. ▪ خواص ایده آل برای یک خنک کننده: الف) سطح مقطع جذب نوترونی کوچکی داشته باشد، در این صورت میزان تابش رادیواکتیویته در حین کارگردانی اپراتوری کاهش می یابد. ب) فراوان و ارزان باشد. ج) غیرخورنده یا خوردگی کمی داشته باشد، چون لوله ها و ساختارهای دیگر که با آن در تماس هستند باید سالم بمانند. د) ضریب انتقال حرارتی بالا داشته باشد. به این ترتیب حرارت به سهولت به سرد کننده انتقال یافته و جابجا خواهد شد. و) ویسکوزیته یا غلظت کم داشته باشد که سبب کاهش مصرف کمتر برق برای پمپ کردن آن می شود. هـ) دارای توانایی نگهداری درجه حرارت های بالا به صورت مایع، حتی اگر تحت فشار باشد. خنک کننده هایی که در راکتورهای تحقیقاتی یا تجاری استفاده شده اند عبارتند از: الف) آب سبک یا سنگین(اولی شامل دو اتم هیدروژن است و دومی شامل دو یا یک اتم دوتریم می باشد) ب) فلز مایع (مثل سدیم، پتاسیم یا آلیاژی از ترکیب هر دو) ج) مواد آلی مایع (مثل اتانول، پروپان، پنتان، هوا یا گاز دی اکسید کربن) ۴) سیستم های ایمنی در راکتور وظایف دستگاه ها و سیستم های کنترل(I&C) در راکتورهای هسته ای شامل اندازه گیری، کنترل، تنظیم، چک کردن و حفاظت است. عملیات اجرایی راکتور بر اساس نیازهای فیزیکی، شیمیایی، فرآیندهای مهندسی و اپراتوری است که به عهده سیستم ها و دستگاه های آن گذاشته شده است. سیستم دستگاهی و کنترل ممکن است به دوبخش ایمنی و اپراتوری یا کارگردانی تقسیم شوند. حفاظت راکتور و محیط زیست به عهده سیستم های ایمنی گذاشته شده است. این سیستم¬ها غالبا در مواقع ضروری کارمی کنند و در دوران بهره برداری و خارج از وضعیت اضطراری اکثرا غیرفعال هستند. قابلیت عملکرد این دستگاه های نصب شده اضافی دائما بطور خود مونیتورینگ و تست های دوره ای بررسی می شوند. کنترل قدرت راکتور معمولا در بخشی از I&C ایمنی ملحوظ و منظور می گردد. کنترل و دستگاه های اوپراتوری شامل تمام سیستم هایی است که کارگردانی و یا عملکرد طبیعی و بدون خطر یک راکتور هسته ای را تضمین و مطمئن می سازد. به همین دلیل ممکن است آنرا به گروه های اجرایی وکارهای پیچیده ای که در خط فرآیند است تقسیم نمود. ۵) میله های کنترل میله های کنترل برای تنظیم توزیع قدرت در راکتور در زمان اپراتوری مورد استفاده قرار می گیرند. مهمترین وظیفه میله های کنترل که بین میله های سوخت قرار می گیرند، برای خاموش کردن یا متوقف کردن فرآیند شکافت هسته ای در زمان هایی که لازم است، چنین عملی انجام شود. خاموش کردن راکتور می تواند از طریق کنترل اتوماتیک یا توسط اپراتور انجام پذیرد. میله های کنترل از موادی ساخته شده اند که خیلی سریع با جذب نوترون ها واکنش های هسته ای را متوقف می کنند. موادی که به این منظور استفاده می شوند عبارتند از کربور نقره، ایندیم، کادمیم و هافنیوم. میله های کنترل به داخل وخارج از میله های سوخت حرکت کرده و نرخ واکنش هسته ای را تنظیم می نمایند. در راکتورهای هسته ای دونوع کنترل وجود دارد: الف) کنترل آرام، برای جلوگیری از به وجود آمدن قدرت زیاد و برقراری قدرت متعادل راکتور. این کنترل بیشتر توسط محلول های برن و یا افزایش یا کاهش آن در کندکننده ها اعمال می گردد. ب) کنترل سریع، برای کاهش سریع قدرت راکتور و یا خاموش کردن راکتور از مجموعه میله های کنترل که ممکن است به صورت دستی یا اتوماتیک باشند استفاده می شود. در مواقع اضطراری، میله های کنترل با شتاب به صورت اتوماتیک به داخل میله های سوخت سقوط می کنند و سبب خاموشی راکتور می گردند. ۶) حفاظت راکتور وظیفه سیستم حفاظت از راکتور اطمینان از آشکارسازی تمام حوادث پیش بینی شده در طراحی و اعتماد از امکان انجام عملیات حفاظتی می باشد. این برنامه و تمهیدات باید اطمینان دهد راکتور همیشه بطور ایمن کار می کند. حوادث، بخش هایی از یک حادثه بزرگتر هستند که به کارگردانی راکتور دیکته می کند که به دلایل ایمنی کار راکتور باید قطع شود. بنابراین داده های آنالوگ سیستم ارزیاب، فرآیندهای ویژه منجر به حادثه احتمالی را شناسایی کرده و از طریق یک سیستم دیگر علائمی را تولید می کند که نشان می دهد حدود آن نارسایی ها و یا اشکالات از حد معینی فراتر رفته است. این علائم واقعی آغاز انحراف یا لغزش راکتور از حالت طبیعی است که ترجیحا تمام عملیات کارگردانی را تحت کنترل درمی آورد و متعاقبا فعال شدن تمام سیستم های مهندسی ایمنی را برای کنترل حادثه، باعث می گردد. در تمام موارد، شناسایی و آشکارسازی مبتنی بر فرآیندهای متفاوتی است که هر نوع ابهامی را در رابطه با سیستم آشکارسازی حادثه و قصورهای رایج در سیستم ارزیابی داده ها رفع می کند. وسایل و ابزار اضافی تکمیلی چنان، اطمینانی را فراهم می آورند که با حفاظت به موقع راکتور اثرات سوء حادثه های احتمالی کاهش یابد. وسایل اضافی مبتنی بر انجام وظیفه های انحصاری، به طور فیزیکی از نظر محل قرارگیری طوری از یکدیگر جداشده اند که در مقابل حوادث بیرونی می توانند سالم باقی بمانند. تابلوی وضعیت سیستم حفاظت راکتور را در تمام زمان های کار عادی راکتور و شرایط اضطراری به طور بسیار روشن و واضح به پرسنل کارگردانی اعلام می نماید. تست های دوره ای با دستگاه های مخصوص تست کردن انجام می شوند. قصورهای آشکار و نهان در کانال های مربوطه توسط خویش گزارشگر اعلام می شوند. نوع دیگر حفاظت با نام حفاظت رادیولوژیکی و کنترل پرتوگیری وجود دارد که وظیفه آن عبارتست از کاهش پرتوگیری و آلودگی داخل راکتورها و محیط زیست در کمترین حد ممکن. سیستم های مختلف کنترل پرتوگیری، اندازه گیری و ثبت پرتوها را در تمام مناطق کنترل شده انجام می دهد. سیستم های مختلف کنترل پرتوگیری امکان بررسی میزان دز تابش محلی، منطقه ای، محیط زیست، پرتوگیری پرسنلی و همچنین میزان نشت پسمان های مایع، گاز و جامد را فراهم می کند. سیستم های کنترل پرتوگیری، دستگاه های نصب شده دائمی هستند که بخشی از مجموعه سیستم I&C محسوب می شوند. مونیتورهای ثابت بررسی نمونه های محلی را بطور دائم و یا متناوب انجام می دهند و مونیتورهای متحرک شامل دستگاه های اندازه گیری پرتو در محل های متفاوت نصب هستند.
تاریخ ارسال پست: جمعه 15 اسفند 1398 ساعت: 14:17

گرانش نیوتن قانون گرانش عمومی خود را رسما در پرینکیپیا اعلام کرد که در سال ۱۶۸۷ منتشر شد. در واقع او قسمت اعظم این نظریه را در سکونت گاه خانوادگی خود در ولستروپ انگلیس چند سال پیشتر، بین سال‌های ۱۶۶۵ و۱۶۶۶ ، در خلال شش ماه تعطیلی دانشگاه کمبریج به دلیل بروز واگیری طاعون در لندن، یافته و تدوین کرده بود. این قانون را می‌توان به این قرار بیان کرد: هر ذره در عالم ذره‌ی دیگری را با نیرویی می‌رباید که بزرگی آن با حاصلضرب جرم‌های این دو ذره متناسب است و با مجذور فاصله‌ی بین آن‌ها نسبت عکس دارد. راستای این نیرو در امتداد خط مستقیمی است که دو ذره را به هم وصل می‌کند. این قانون را می‌توانیم در قالب معادله رو به رو بنویسیم: F=GmM/r^2 در اینجا F عبارت است از نیروی وارد بر ذره‌یm که ذره‌ی M در فاصله‌ی r به آن وارد می‌کند. ثابت تناسب G را ثابت عمومی گرانش می‌گویند. مقدار این ثابت را در آزمایشگاه با اندازه‌گیری نیرو‌ی بین دو جسم به جرم‌های معلوم، تعیین می‌کنند. در حال حاضر مقدار پذیرفته شده‌ی این ثابت در سطح جهان، در دستگاه یکا‌های SI، عبارت است از : G=(6.67259+o.00085) * 10-11 Nm2kg-2 تمام معرفت کنونی ما نسبت به جرم اجرام نجومی، از جمله زمین، بر مبنای این ثابت بنیادی استوار است. این قانون نمونه‌ای از رده‌ی کلی نیروهایی به شمار می‌آید که به آن‌ها نیروی مرکزی می‌گویند؛ یعنی، نیروهایی که خط‌ کنش آن‌ها از یک نقطه یا مرکز ناشی می‌شود یا به آن خاتمه می‌یابد. افزون بر این‌ها، بزرگی این نیرو، مانند بزرگی نیروی گرانش، باید از جهت مستقل باشند، یعنی نیروی مرکزی همسانگرد است. رفتار چنین نیرویی را می‌توان به طریق زیر مجسم کرد: سطحی فرضی و کروی را با ذره‌ای جرمدار در مرکز آن، به صورت منبع گرانش فرض کنیم. وقتی کسی روی این سطح گام برمی‌دارد، پی می‌برد که همواره تحت تاثیر نیرویی ربایشی به سمت مرکز قرار دارد، که بزرگیش از مکان او بر سطح کره مستقل است. برای تعیین موضع روی سطح این کره، از این رو به هیچ وجه نمی‌توان استفاده کرد.
تاریخ ارسال پست: پنج شنبه 14 اسفند 1398 ساعت: 1:3

فيزيك ذرات بنيادي بخشي از فيزيك است. موضوع مورد مطالعه ي فيزيكدانان ذرات بنيادي اين است كه بدانند جهان از چه ذراتي ساخته شده و اين ذرات چگونه در كنش با يكديگر هستند. اما اين ذرات چه هستند؟ در حدود سال 1900 تصور مي شد كه اتم سنگ بناي جهان است و غير قابل تجزيه مي باشد بزودي مشخص شد كه اتم از يك هسته ي مركزي با الكتريكي مثبت و تعدادي الكترون كه در اطراف آن در گردشند، تشكيل شده است هنگاميكه هسته مورد مطالعه قرار گرفت، فيزيكدانان متوجه شدند كه هسته از پروتون با بار الكتريكي مثبت و نوترون كه از نظر الكتريكي حنثي است تشكيل شده و الكترونها در اطراف آن در گردشند ماده از چه ذراتي ساخته شده است؟ هرچه تحقيقات روي هسته بيشتر انجام مي شد، ذرات جديدي كشف مي شدند. همچنين تحقيقات بيشتر نشان داد كه پروتونها و نوترونها نيز از ذرات ديگري كه كوارك ناميده شدند ساخته شده است سرانجام فيزيكدانان ذرات سازنده ي ماده را به دو دسته لپتونها و كواركها تقسيم كردند در اين تقسيم بندي هادرونها از جمله پروتون و نوترون ذره ي بنيادي نيستند و از كواركها ساخته شده اند پاد ماده يكي از كشفيات بسيار جالب، كشف پاد ماده است براي هر ذره ي بنيادي يك ذره ديگري وجود دارد كه آن را پا ماده ي آن مي نامند به عنوان مثال پاد ماده ي الكترون، پوزيترون است كه تنها از نظر الكتريكي با هم تفاوت دارند ماده و پاد ماده يكديگر را جذب كرده و به انرژي تبديل مي شوند بهمين دليل آنها را پاد ماده مي نامند توجه شود كه پاد ماده تنها يك اصطلاح است و از نظر فيزيكي هر دوي آنها ماده مي باشند اسپين اسپين يكي از خواص ذرات مانند جرم و بار است. اسپين اندازه ي حركت زاويه اي ذره است و ساده ترين راه براي اندازه گيري اندازه حركت زاويه اي ذره بر اثر گردش آن است در واقع سخن از گردش ذره درست نيست، بلكه اندازه حركت زاويه اي ذره يكي از خواص ذاتي ذرات است اسپين نظير اندازه حركت و انرژي در تمام مراحل ثابت است كواركها شش كوارك و شش پاد كوارك وجود دارد كه كه سه دسته دوتايي تشكيل مي دهند. اين گروهها عبارتند از up-down بالا-پايين charm-strange عجيب-افسون top-bottom سر- ته يك خاصيت ديگر جالب كواركها اين است كه هيچگاه كواركها به تنهايي مشاهده نمي شوند و آنها در كنار يكديگر قرار دارند و ذرات مركب را مي سازند اين ذرات مركب هادرون ناميده مي شوند كواركها نطير الكترون و پروتون داراي بار الكتريكي هستند. اما بار الكتريكي كواركها كسري از بار الكتريكي پايه است Flavour Mass (GeV/c2) Electric Charge (e) u up 0.004 +2/3 d down 0.08 -1/3 c charm 1.5 +2/3 s strange 0.15 -1/3 t top 176 +2/3 b bottom 4.7 -1/3 Leptons Flavour Mass (GeV/c2) Electric Charge (e) electron neutrino <7 x 10-9 0 electron 0.000511 -1 muon neutrino <0.0003 0 muon (mu-minus) 0.106 -1 tau neutrino <0.03 0 tau (tau-minus) 1.7771 -1 نيروهاي اساسي نيروهاي اساسي طبيعت عبارتند از نيروي الكترومغناطيسي هسته اي ضعيف هسته اي قوي گرانش همه ي اين نيروها توسط ذرات تبادلي حمل مي شوند به عنوان مثال ذرات تبادلي نيروي الكترومغناطيسي فوتون ناميده مي شود الكترون و پروتون با انتشار و جذب فوتون همديگر را جذب مي كنند همچنين نوترينو يك ذره بدون بار الكتريكي است، بنابراين فوتون منتشر يا جذب نمي كند نيروي هسته اي ضعيف همه ي اجسام پايدار موجود در جهان از يك نوع لپتون (الكترون) و دو كوارك (بالا-پايين) ساخته شده اند كه تركيب اين دو كوارك بصورت پروتون و نوترون ظاهر مي شود در هر صورت شش تاي آنها پيشگويي و مشاهده شده اند و شش تاي ديگر مشاهده نشده اند، زيرا كواركها و لپتونهاي سنگين به دليل وجود نيروي هسته اي ضعيف قابل مشاهده نمي باشند نيروي هسته اي ضعيف باعث مي شود كه كواركها و لپتونهاي سنگين به كواركها و لپتونهاي سبكتر واپاشيده شوند ذره ي حامل نيروي واپاشي لپتونها و كواركهاي سنگين W+ and W- هر كدام از اينها شامل يك ذره ي باردار و يك ذره ي خنثاي Z است علاوه بر بار الكتريكي، كواركها داراي خاصيت ديگري هستند كه بار - رنگ ناميده مي شود colour charge نيروي بين درات بار - رنگب سيار قوي است كه آنرا نيروي قوي مي نامند نيروي قوي بسيار سخت و جاذبه است كه روي پروتونها و نوترونها اعمال مي شود اين نيرو بر نيروي دافعه الكتريكي بين پروتونها غلبه مي كند و موجب مي شود هسته پايدار بماند در واقع نيروي قوي بين كواركها اعمال مي شود ذره اي كه اين نيرو را حمل مي كند گلوئون gluon ناميده مي شود مدل استاندارد ذرات بنيادي با توجه به مطالب بالا مدل استاندارد ذرات بنيادي به شرح زير است شش عدد كوارك شش عدد لپتون و چهار بوزون كه نيروها را حمل مي كنند بطور كلي ذراتي كه ماده را مي سازند فرميون و ذراتي كه نيرو ها را حمل مي كنند بوزون ناميده مي شوند
تاریخ ارسال پست: جمعه 8 اسفند 1398 ساعت: 17:28

اگردماي فلزات مختلف را تا دماي معيني(دماي بحراني) پايين اوريم پديده شگرفي در انها اتفاق مي افتد كه طي ان به ناگهان مقاومتشان را در برابرعبور جريان برق تا حد صفراز دست خواهند داد .وتبديل به ابررسانا خواهند شد. (البته موادي مانند نقره نيز هستند كه مقاومت ويژه شان حتي در دماي صفر درجه كلوين نيز صفر نمي شود).هرچند در اين دما ميتوان بسياري از مواد را ابر رسانا نمود محققا ن براي رسيدن به چنين دمايي مجبورند از هليم مايع ويا هيدرژن استفاده كنند كه بسيار گرانند . امروزه ابر رسانايي را در موادي ايجاد مي كنند كه دماي بحرانيشان زيادتر از 77 درجه كلوين است كه براي رسيدن به چنين دمايي از ازت مايع استفاده مي كنند كه نقطه جوشش 77 درجه كلوين است. تاريخجه ابررسانا يي ابررسانايي براي اولين باردر سال 1911 توسط هايك كامرلينگ اونس(1926-1853)مطرح گرديد. وي دماي يك ميله منجمد جيوه اي را تا دماي نقطه جوش هليم مايع(4.2 درجه كلوين )پايين اوردد و مشاهده نمود كه مقاومت ان ناگهان به صفر رسيد. سپس يك حلقه سربي را در دماي 7 درجه كلوين ابررسانا نمود و قوانين فارادي را بر روي ان ازمايش كردومشاهده نمود وقتي با تغيير شار در حلفه جريان القايي توليد شود. حلقه سربي برعكس رسانا هاي ديگر رفتارمي نمايديعني پس از قطع ميدان تا ماداميكه در حالت ابر رسانايي قرار داردجريان اكتريكي را حفظ مي كند. به عبارتي اگريك سيم ابررسانا داشته باشيم پس از بوجود امدن جريان الكتريكي دران بدون مولد الكتريكي ( مثل باطري يا برق شهر )نيز مي تواند حامل جريان باشد. اگر در همين حالت ميدان مغناطيس قوي در مجاورت سيم ابررسانا قرار دهيم ويا دماي سيم را با لاتر از دماي بحراني ببريم جريان در ان بسرعت صفر خواهد شد چون دراين حالتها سيم را از حالت ابررسانايي خارج كرده ايم . اقاي اونس با همين كشف جايزه نوبل فيزيك در سال 1913 را از ان خود نمود.در عكس بالا اونس و همسرش نشسته و دوستان دانشمند مانند البرت انيشتين در پشت سر وي قرار دارند. اثرمايسنر سپس در سال 1933 Meissner وOschsenfeld مطابق شكل نشان دادند كه وقتي ماده مورد ازمايش قبل از ابررسانا شدن در ميدان مغناطيسي باشد شار از ان عبور ميكند ولي وقتي در جضور ميدان به دماي بحراني برسدو ابررسانا گردد ديگر هيچگونه شار مغناطيسي از ان عبور نمي كند تبديل به يك ديامغناطيس كامل مي شود كه شدت ميدان درون ان صفر خواهد بود. فيزيكدانان مختلف همواره سعي كرده بودند به موادي دست پيدا كنند كه اولا دردماي پايين ابرسانا شوند و ثانيا براي فرايند سرمايش بجاي هليم پر هزينه از نيتروژن مايع استفاده شود.تا بدن ترتيب بتوانند كابلهاي مناسب براي حمل و انتقال برق ويا موتور الكتريكي بسازند. يك مغناطيس استوانه اي روي يك قطعه ابررسانا كه توسط نيتروژن خنك شده شناور است زيرا ابررسانا طبق خاصيت يعني اثر مايسنر مي توانند خطوط ميدان مغناطيس را به خارج پرتاب كنند دارد.و همانطور كه ميدانیم قرص مغناطيسي را شناور نگه دارندو بدن ترتيب يك موتور چرخان ساخته ميشود. بلاخره در سال 1986 دو فيزيكدان سويسي به نامهاي George bednorz-Alex Muller از آزمايشگاه زوريخ توانستند ابرسانايي ازجنس سراميك اكسيد مس در دماي بالا 60 درجه كلوين بسازند كه براي فرايند سرمايش از نيتروژن مايع استفاده ميشد كه بسيار كم هزينه بود. بدين ترتيب دو گام مهم براي ساخت كابلهاي ابررسانايي برداشته شد و لي سراميك اكسيد مس براي ساخت كابل شكننده بود بنابراين تلاشهاي ديگري آغاز شد.كه تا به امروز هم ادامه دارد دانشجويان و دانشمندان ايراني هم در اين عرصه بسيار فعال هستند. طبق گزارش ايرنا سعيد سلطانيان به همراه يك گروه علمي در دانشگاه ولو نگوگ ايالت نيو ساوت ولز استراليا به سرپرستي پروفسور دو ابررسانايي ساختند كه بالاترين ركورد را در ميان ابررسانا دارد اين ابررسانا به شكل سيم يا نوار ي از جنس دي بريد منيزيم با پوششي از آهن است. كاربردهاي مختلف ابررساناها از ابررسانايي ميتوان در ساخت آهن رباهاي ويژه طييف سنجهاي رزونانس مغناطيسي هسته و عكسبرداري تشديد مغناطيسي هسته و تشخيص طبي استفاده نمود و همچنين چون با حجم كم جريانهاي بسيار بالا را حمل مي كنند مي توان از آنها در ساخت موتورهاي الكتريكي (ژنراتورها- كابلها) استفاده نمود كه حجمشان 4 تا 6 برابر كوچكتر از موتورهاي فضاپيماي امروزي هستند. ميتوان از آهن رباهاي ابررسانا در ساختمان ژيروسكوپ براي هدايت فضا پيما استفاده نمود. مي توان از نيم رسانا ها در ساخت قطارهاي شناور استفاده نمودمانند قطار سريع السير ژاپني ها كه در سال 2000 ميلادي ساخته شد وبا با سرعت 581 km/h حركت مي كرد در اين بجاي قطار بجاي استفاده از چرخ از ميدان مغناطيسي استفاده شده است.
تاریخ ارسال پست: پنج شنبه 7 اسفند 1398 ساعت: 7:0

انرژی هسته ای به طور کلی برای سلامت انسان ایمن و غیر زیان آور تشخیص داده شده است. اما وقتی اشکالی در تاسیسات هسته ای رخ دهد، می تواند موجب گسترش انتشار پرتوهای رادیواکتیو و به مخاطره افتادن سلامت انسانها شود و حتی یک نیروگاه هسته ای متوسط را به نامی مشهور و به یادماندنی مثل “چرنوبیل” تبدیل کند. با این حال، انفجار در نیروگاه هسته ای چرنوبیل روسیه تفاوت های زیادی با حوادث اخیر نیروگاه هسته ای فوکوشیمای ژاپن دارد که در اثر زمین لرزه دچار مشکل شده است. تمام کارشناسان معتقدند که این دو حادثه به هیچ وجه دارای وضعیت مشابه نیستند. انفجارهای هیدروژنی روزهای اخیر که در راکتورهای نیروگاه فوکوشیمای شماره یک رخ داد، باعث مجروح شدن ۱۱ نفر شد و صدمات زیادی به این راکتورها وارد کرد و این مسئله نگرانی از احتمال ذوب شدن این راکتورها و انتشار پرتوهای رادیواکتیو خطرناک را افزایش داده است. نتیجه آزمایش کنترل پرتوهای رادیواکتیو در بیش از ۱۶۰ نفر که در نواحی اطراف نیروگاه فوکوشیما بودند، مثبت اعلام شد و ۱۷ نفر از خدمه یک بالگرد آمریکایی که در حال امدادرسانی در آن نواحی بودند نیز با سطح پائینی از پرتوهای رادیواکتیو آلوده شده اند، اما پس از شستشوی بدنشان با آب و صابون دیگر نشانه ای از آلودگی مشاهده نشده است. دیوید برنر، رئیس مرکز تحقیقات رادیولوژیکی دانشگاه کلمبیا معتقد است که سطح تشعشات در حال حاضر پایین است، اما پس از ۲۴ تا ۴۸ به سطح بحرانی خواهد رسید. اکنون که عموم مردم از این که چه اتفاقی در نیروگاه ژاپن رخ خواهد داد، دچار اضطراب شده اند و به همین خاطر بررسی نوع پرتوهایی که هر روز مردم با آن در ارتباط هستند و خطری که پرتوگیری بیش از حد ایجاد خواهد کرد، از اهمیت شایانی برخوردار است. دکتر جیمز ترال، رئیس دانشکده رادیولوژی آمریکا می گوید: من نگران این هستم که افکار عمومی بر ضد انرژی هسته ای تحریک شود و بار دیگر شاهد رکود این منبع انرژی در جهان باشیم. وی می افزاید: اگر نگاهی واقع بینانه به انرژی هسته ای داشته باشیم متوجه خواهیم شد که پیامدهای آن برای سلامت انسان بسیار کمتر از هر نوع انرژی تولید شده از منابع فسیلی است. آلاینده ها و پرتوگیری پرتوهای هسته ای نامرئی است و نمی توان آن را بو یا مزه و یا حتی لمس کرد. چهار نوع “پرتو یون ساز” ابتدایی وجود دارد که در حقیقت به نوری گفته می شود که دارای انرژی لازم برای یونولیزه کردن اتم است و آن را به ذرات شارژ شده تبدیل می کند. ذرات “آلفا” نسبتا سنگین هستند و زمانی که پخش می شوند قادر به نفوذ در پوست انسان یا لباس نیستند، اما اگر به نحو دیگری وارد بدن شوند، خطرساز خواهند شد. پرتوهای “بتا” می توانند موجب صدمات پوستی شوند و از لحاظ داخلی نیز برای بدن زیان دارند. اشعه های “گاما” و “اکس” نیز نورهای نامرئی پرانرژی ای هستند که می توانند به بافت های سلولی آسیب برسانند و بیش از سایر تشعشات برای بدن مضر هستند. اندازه گیری میزان دقیق پرتوهایی که تاکنون به بدن یک انسان تابیده شده، غیرممکن است. پرتوگیری به انرژی جذب شده توسط بدن از تابش مواد رادیواکتیو یا همان پرتوهای پرانرژی نامرئی نور که موجب واکنش های شیمیایی می گردد، گفته می شود. وقتی افرادی را در پوشش یونیفورم های مخصوص با دستگاه های موسوم به “شمارشگر مولر” در دستانشان می بینید، آنها در حقیقت مشغول اندازه گیری آلاینده های رادیواکتیو در محیط می باشند. تحقیقاتی که از سوی شورای ملی محافظت پرتوی آمریکا به انجام رسید حاکی از آن بود که تقریبا نیمی از کل پرتوهایی که وارد بدن مردم آمریکا می شوند از طریق آزمایشات پزشکی مثل سی تی اسکن و یا شیمی درمانی رخ می دهد. اما پرتوهای دیگری نیز هر روز از طریق نور خورشید، ستارگان و خاک به بدن انسان منتقل می شود. هر انسان به طور متوسط سالانه ۳ هزار میکروسیورت پرتو دریافت می کند. برای مثال پرتو دریافتی ناشی از یک بار قرار گرفتن زیر دستگاه سی تی اسکن معادل ۳ هزار میکروسیورت است که البته فقط برای چند دقیقه به طول می انجامد. بنابراین هر قدر که از مرکز تابش پرتو دورتر باشیم، پرتوگیری کمتری از اشعه های زیان آور مانند گاما دریافت خواهیم کرد. بیماری ناشی از تابش اشعه به طور کلی هر قدر پرتوگیری شخص بیشتر باشد، علائم بیماری ناشی از تابش اشعه سریع تر و شدیدتر بروز خواهد کرد. حالت تهوع و استفراغ، سردرد، خستگی و تنگی نفس و افت فشار خون از علائم اولیه این بیماری است که ممکن است حتی در ۱۰ دقیقه نخست ظاهر شوند. اثرات طولانی مدت بیماری های ناشی از تابش اشعه در مغز استخوان ها رخ می دهد که با تزریق نوعی پروتئین و یا گلبول های قرمز و یا پلاکت های خونی قابل درمان است. با این حال، زمانی که احتمال آسیب دیدگی اعضای داخلی بدن در اثر پرتوگیری از اشعه وجود داشته باشد، بسته به نوع اشعه، درمان متناسب صورت می گیرد. خطرات ناشی از حوادث در نیروگاه های هسته ای “ید رادیواکتیو” یا “رادیو ید” که برای انسان خطرناک است یکی از محصولات جانبی واکنش های شیمیایی مرتبط با اورانیوم در نیروگاه هسته ای فوکوشیمای ژاپن است. چون غده تیروئید بدن مستعد دریافت “ید رادیواکتیو” است، افرادی که در معرض خطر تشعشات این نیروگاه قرار دارند می توانند “یدات پتاسیوم” مصرف کنند، چون حاوی ترکیبات پایدار ید است و تیروئید را از آسیب ناشی از “ید رادیواکتیو” حفظ می کند. دولت ژاپن در حال حاضر “یدات پتاسیوم” بین مردم نواحی اطراف نیروگاه فوکوشیما پخش می کند. در حادثه انفجار نیروگاه چرنوبیل روسیه، “ید رادیواکتیو” در فضا پخش شد و برخی از پزشکان معتقدند که پس از مصرف علوفه آلوده به این ماده توسط گاوها، به انسان ها نیز منتقل شد و چون مقابله ای با ورود این ماده به بدن صورت نگرفت، پس از مدتی موجب بروز سرطان در افراد گشت. اما حادثه انفجار نیروگاه هسته ای دیگری نیز ۳۲ سال پیس در “تری مایل” آمریکا رخ داد که با وجود ذوب شدن راکتورهای هسته ای این نیروگاه و خروج بخشی از سوخت، فاجعه ای شکل نگرفت و هیچ نشانه ای از ابتلا به سرطان در نواحی اطراف آن نیز مشاهده نشد. به این ترتیب شکی نیست که تمامی منابع فسیلی و غیر فسیلی و هسته ای با تمام مزایا و امکاناتی که در اختیار بشر قرار می دهند، همواره مخاطراتی را نیز برای بشر به همراه دارند که شدت و ضعف آنها معمولاً در شرایط اضطراری بروز می کند.
تاریخ ارسال پست: دو شنبه 4 اسفند 1398 ساعت: 21:18