همجوشی هسته ای

[امین_بد]

شکافت هسته‌ای

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد




شکافت هسته‌ای (به انگلیسی: Nuclear fission) فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبکتر تبدیل می‌شود. وقتی هسته‌ای با عدد اتمی زیاد شکافته شود، بر پایه فرمول اینشتین، مقداری از جرم آن به انرژی تبدیل می‌شود. از این انرژی در تولید برق (در نیروگاه هسته‌ای) یا تخریب (سلاح‌های هسته‌ای) استفاده می‌شود.
اوتوهان زمانی که قصد داشت از بمباران اورانیوم با نوترون آن را به رادیم تبدیل کند دریافت که به اتم بسیار کوچک‌تری دست یافته‌است.در تمام واکنش‌های هسته‌ای که تا ان زمان شناخته شده بود تنها ذرات کوچک از هسته جدا می‌شدند اما این بار یک تقسیم بزرگ رخ داده بود. لایز میتنر و اوتو فریش دریافتند که فراوردهٔ این بمباران نوترونی باریم است و جرم هر اتم اورانیم هنگام تبدیل شدن به ذرات کوچک‌تر به اندازهٔ یک پنجم جرم یک پروتون کاهش می‌یابد و این جرم مطابق رابطهٔ اینشتین E=mc² به انرژی تبدیل شده‌است.به خاطر شباهت این پدیدهٔ تقسیم هسته با تقسیم سلولی میتنر و فریش آن را شکافت نامیدند.مقالهٔ این یافته در یازدهم فوریهٔ ۱۹۳۹ در نشریهٔ نیچر با عنوان «واکنش هسته‌ای نوع جدید» منتشر شد.
در تصویر اتم اورانیم-۲۳۵ دیده می‌شود که پس از برخورد یک نوترون متلاشی شده و پرتوهای رادیو اکتیو از خود صادر می‌کند.سپس به دو عنصر باریم-۱۴۱ و کریپتون-۹۲ تقسیم شده و به پایداری می‌رسدودر ضمن سه عدد نوترون دیگر آزاد می‌کند که هر یک موجب شکافت یک هستهٔ اورانیوم دیگر می‌شوند واین واکنش زنجیره‌ای مرتب ادامه پیدا می‌کند .

منبع:
www.wikipedia.org

[امین_بد]

همجوشی هسته‌ای



چگونگی همجوشی دوتریوم و تریتیوم


برای دیگر کاربردها همجوشی (ابهام‌زدایی) را ببینید.همجوشی (گداخت) هسته‌ای یا فیوژن فرآیندی عکس عمل شکافت هسته‌ای است. در فرآیند همجوشی هسته‌ای هسته‌های سبک مانند هیدروژن، دوتریوم و تریتیوم با یکدیگر همجوشی داده شده و هسته‌های سنگین‌تر و مقداری انرژی تولید می‌شود.
برای اینکه همجوشی امکان پذیر باشد هسته‌هایی که در واکنش وارد می‌شوند باید داریای انرژی جنبشی کافی باشند تا بر میدان الکترواستاتیکی پیرامونشان فائق آیند. بنابر این دما‌های وابسته به واکنش‌های همجوشی فوق العاده بالاست.
همجوشی طبیعی





همجوشی به صورت طبیعی هم رخ می‌دهد. انرژی گرمایی که هر روزه زمین و منظومه شمسی را گرم می‌کند ناشی از واکنشهای همجوشی در خورشید است به این نحو که در خورشید (یا در ستارگان دیگر) نیروهای گرانشی قوی باعث می‌شوند ایزوتوپهای هسته‌های هیدروژن به اندازه کافی به هم نزدیک و با هم ترکیب شوند تا هسته هلیوم و مقداری انرژی تولید شود.البته برای آغاز همجوشی بايد هسته های مورد نظر را باید به اندازه کافی به هم نزدیک کنیم.برای نزدیک کردن هسته‌ها به هم باید بر نیروی دافعه کولنی میان هسته‌ها غلبه کنیم که این کار نیاز به انرژی بسیار بالایی دارد.بطور مثال برای آغاز همجوشی مخلوطی از دوتريوم و تریتیوم باید دمای سوخت را تا دمای 100 میلیون درجه سانتیگراد بالا ببریم
مزیت‌ها

مزیت همجوشی هسته‌ای نسبت به شکافت هسته‌ای مقایسه می‌شود:

• منابع سوخت آن بسیار فراوان است. به عنوان مثال دوتريوم حدود ۱۵۳ ۰/۰ درصد اتمی ازهیدروژنهای آب اقیانوسها را تشکیل می‌دهد. تريتيوم نیز در فرآیند جذب نوترون توسط لیتیوم قابل تولید است.
• به ازاء هر نوکلئون از ماده سوخت، انرژی تولیدی نسبت به روش شکافت بیشتر است.
• معضل پسماندهای هسته‌ای را ندارد.
• اینکه در هنگام وقوع حوادث احتمالی، راکتور همجوشی از کنترل خارج نمی‌شود.

به عنوان مثالی از انرژی تولیدی در یک راکتور همجوشی می‌توان گفت اگر یک گالن از آب دریا را که دارای مقدارکافی دوترون است در واکنش همجوشی استفاده کنیم معادل ۳۰۰ گالن گازوئیل انرژی بدون آلودگی تولید می‌کند.
روش‌های همجوشی


لیزر نوا در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در تحقیقات همجوشی


محصورسازی به روشهای متفاوتی انجام پذیر است. مهمترین این روشها عبارتند از:
محصور سازی مغناطیسی


در این روش از میادین پرقدرت برای حفظ یک پلاسما استفاده می‌گردد.دو نوع رآکتور توکوماک و اسفرومک بر اساس اين روش طراحی شده است.
همجوشی هسته‌ای کنترل شده توسط لیزرهای پر توان


در این روش از لیزرهای پرتوانی جهت محصورساختن ساچمه‌های کوچکی استفاده می‌شود که در آنها سوخت هسته‌ای فشرده سازی شده باشد.
منبع

• همجوشی هسته‌ای نوشته: مهرداد صمیمی فر؛ انجمن فیزیک‌دانان جوان ایران

مقاله‌های وابسته

• توکاماک(در آینده)
• پلاسما(در آینده)