مقدمه

اخیراً
راکتور های گداخت هسته ای به وسیله تأثیر مهمی که به روی منابع نیرو دارند
مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند،راکتور های گداخت هسته ای،نسبت به راکتور
های شکافت هسته ای موجود به منابع سوخت بیشتری احتیاج خواهند داشت. نفوذ
اشعه در آنها کمتر از درجات معمول پیشین می باشد و زباله های اتمی کمتری
را تولید خواهند کرد. تا به حال کسی این تکنولوژی را به کار نبرده است ولی
به کار گیری آن چندان هم دور از دسترس نیست. راکتور های گداخت هسته ای در
مراحل آزمایشی در چندین آزمایشگاه در کشور ایلات متحده و دیگر کشور ها در
حال انجام است. کنسرسیوم متشکل از آمریکا، روسیه، اتحادیه اروپا و ژاپن
پیشنهاد ساخت راکتور گداخت هسته ای بنام "راکتور آزمایشی بین المللی هسته
ای حرارتی" ITER را در منطقه کداراش(Cadarache) فرانسه در دستور کار قرار
داده اند.این عمل جهت نشان دادن امکان بکارگیری راکتور های گداخت هسته ای
مورد نظر در تولید برق است.

 

فیزیک گداخت هسته ای:واکنش ها

راکتور
های هسته ای موجود برای تولید نیرو از شکست هسته ای اتم استفاده می کنند.
در شکست هسته ای اتم تولید انرژی از شکستن یک اتم به دو اتم حاصل می شود.
در راکتور های اتمی متداول نوترونهای با انرژی بالا اتم های سنگین اورانیم
را به دو قسمت تقسیم می کنند و حجم زیادی را از انرژی، اشعه و زباله های
رادیو اکتیو باطول عمر بالا بر جای می گذارند. در گداخت هسته ای اتم انرژی
از ترکیب دو اتم و به وجود آمدن یک اتم حاصل می شود. در یک راکتور گداخت
هسته ای از ترکیب اتم های هیدروژن با هم،اتم هلیوم،نوترونها و مقدار بسیار
زیادی انرژی حاصل می شود. این واکنش از نوع واکنشی است که باعث ایجاد قدرت
بمبهای هیدروژنی و به وجود آمدن اشعه خورشید می باشد. این نسبت به شکست
هسته ای آشکارتر، ایمن تر وکار آمد تر خواهد بود و همچنین منابع و نیروی
بیشتری را عرضه خواهد نمود. انواع مختلفی از واکنش های گداخت هسته ای وجود
دارند در اکثر آنها ایزوتوپ های هیدروژن به نام های تریتیم و دوتریم وجود
دارند.

زنجیره پروتون?پروتون

این زنجیره طرح قالب و یا بارزی از واکنش گداخت هسته ای است که در ستاره ها از قبیل خورشید مورد استفاده می باشد.

1) دو جفت پروتون با هم دو اتم دوتریم را بوجود می آورند.

2) هر اتم دو تریم با یک پروتون پیوند خورده و یک اتم هلیم-3 را به وجود می آورند.

3)  دو اتم هلیم-3 با هم ترکیب شده و باعث به وجود آمدن برلیوم-6 می شوند که ناپایدار است.

4) برلیوم-6
به دو اتم هلیم-? تبدیل می شود. این واکنش ها موجب تولید ذرات با انرژی
فراوانی از قبیل (پروتون،الکترون،نوترون و پزیترون ها) و اشعه های نور و
پرتوهای گاما می شود.

واکنش های دوتریم-دوتریم

دو اتم دوتریم با هم ترکیب شده و یک  اتم هلیم-? و یک نوترون را به وجود می آورند.

واکنش های دوتریم- تریتیم

یک اتم دوتریم ویک اتم تریتیم ترکیب شده و تشکیل یک هلیم-? و یک نوترون را می دهند.

اکثر
انرژی آزاد شده به صورت نوترونهای با انرژی بالا می باشند. از لحاظ عقلی
مهار کردن گداخت هسته ای، در یک راکتور کار ساده ای به نظر می آید. اما
برای دانشمندان پیدا کردن یک راه حل قابل کنترل و امن برای انجام این کار،
موضوع را دشوار کرده بود و برای فهمیدن این مطلب، ما محتاج درک شرایط مورد
نیاز برای گداخت هسته ای اتم هستیم.

 شرایط راکتور گداخت هسته ای

زمانیکه
اتم های هیدروژن به هم جوش می خورند، هسته ها باید با هم ترکیب شوند. با
این وجود پروتون های هر هسته، به خاطر دارا بودن بار همنام(+) همدیگر را
می رانند. اگر تا به حال سعی کرده اید که دو آهن ربای هم نام را به هم
نزدیک کنید و احساس کرده اید که آنها از هم فرار می کنند پس می توان گفت
که این اصل را تجربه کرده اید. برای دریافت چگونگی گداخت هسته ای شما باید
شرایط ویژه ای را به وجود آورید تا بر این خواسته غالب شوید. در ذیل
شرایطی که گداخت هسته را ممکن می سازد ارائه شده است.

دمای بالا

دمای بالا به اتم های هیدروژن انرژی کافی برای غلبه بر رانش الکتریکی بین پروتون ها را فراهم می کند.

1) گداخت هسته ای به دمای حدود 100 میلیون کلوین نیاز دارد(حدود 6 برابر داغ تر از هسته خورشید)

2) در
این دما هیدروژن دیگر به صورت گاز نیست بلکه به صورت پلاسما می
باشد.پلاسما یک وضعیت با انرژی بالا از ماده می باشد که در آن الکترون ها
از اتم جدا شده و به صورت آزاد به هر طرف حرکت می کند.

3) خورشید
این دما را از طریق توده عظیم خود و نیروی جاذبه ای که این توده را در
هسته به هم می فشارد بدست می آورد. ما باید با استفاده از انرژی
ماکروویو،لیزر،ذرات یونی به این دما دست پیدا کنیم.

فشار بالا

1) تحت فشار بالا اتمهای هیدروژن به هم فشرده می شوند.آنها باید در  ^15-10متر از همدیگر قرار گیرند تا به هم جوش بخورند.

2) خورشید با استفاده از توده خود و نیروی گرانش اتم های هیدروژن را در هسته به هم می فشرد.

3) ما باید با استفاده از میدانهای وسیع مغناطیسی،لیزر های قوی ویا اشعه یونی،اتم های هیدروژن را به هم بفشاریم.

با
تکنولوژی موجود ما تنها دما و فشار لازم برای گداخت هسته ای از نوع
دوتریم-تریتیم را میتوانیم حاصل کنیم. گداخت هسته ای از نوع دوتریم-دوتریم
به دمای بالا تری نیاز دارد که شاید در آینده به آن برسیم. اساساً گداخت
هسته ای هسته ای از نوع دوتریم-دوتریم بهتر است. چراکه استخراج دوتریم از
آب دریا ساده تر از بدست آوردن تریتیم از لیتیم می باشد. همچنین دوتریم
رادیو اکتیو نبوده و واکنش های دوتریم-دوتریم انرژی بیشتری را آزاد می کند.

تهیه کننده : مژده اصولی