پيك دانش آموز شماره 2-بهمن 86
فيبر نوري چيست ؟
فيبر نوري رشته اي شيشه اي به نازكي يك تار موي انسان است . قطر مقطع آن ، 005/0 تا 01/0 ميليمتر است . هر فيبر نوري داراي هسته اي داخلي و پوششي خارجي – روكش – است . از فيبر نوري براي انتقال پرتوهاي نور ، به خصوص پرتوهاي ليزري استفاده مي كنند. در سيستمهاي تلفني ، با استفاده از فيبرهاي نوري مي توان هزاران مكالمه را به طور هم زمان و تنها از طريق يك كابل برقرار كرد. ( در صورتي كه هر كابل مسي تنها براي برقراري يك مكالمه به كار مي آيد .)
مزيت ديگر فيبر نوري آن است كه چون هيچ گونه القاي الكتريكي در آنها صورت نمي گيرد ، در مكالمات مربوط نيز هيچ گونه اختلالي ( پارازيت يا نويز ) شنيده نمي شود.
با ارزش ترين قابليت فيبرهاي نوري در امور پزشكي است . به كمك اين فن آوري – و به كار گيري آن در دستگاه اندوسكوپي – مي توان از حفره ها و اندام هاي داخلي و غير قابل دسترس بدن تصاوير بسيار واضحي تهيه كرد و در اختيار پزشكان قرار داد.
نكته ! جنس فيبر نوري چنان شفاف است كه به طور نظري گفته شده است اگر با اين ماده شيشه اي به ضخامت 100 كيلومتر بسازند ، هم چنان آن سوي شيشه ديده مي شود .
تعبير پزشكي نوين از طب سوزني:
رشته هاي عصبي به گونه اي در سراسر پوست گسترده شده اند كه تحريك هر كدام از آنها روي يكي از اعضا اثر مستقيم مي گذارد . عمل سوزن زدن ، سبب تحريك عصبي اين مناطق ، ارسال پيامهاي خاصي به مغز ، ترشح هورمونهاي ويژه ، بهبود سوخت و ساز بدن و بالاخره تحريك رگهاي خوني مجاور و تسريع جريان خون در آن منطقه مي شود . مجموعه اين تحريكات اگر با مهارت انجام شود، مي تواند درمان و تسكين برخي دردها را فراهم كند .
براي اجراي طب سوزني ، 9 نوع سوزن مختلف ، به نازكي تار مو ، وجود دارد . بعد از فرو بردن سوزن در منطقه مورد نظر ، گاهي آن را به آرامي مي چرخانند ، گرم مي كنند يا با جريان الكتريكي بسيار ضعيفي آن نقطه را تحريك مي كنند .
به كمك طب سوزني ، بيماريهايي مانند ميگرن ، التهاب مفصلي و برخي بيماريهاي پوستي درمان مي شوند . در چين ، جراحي هاي مهمي ، بدون هيچ داروي مسكني و فقط با كمك طب سوزني انجام گرفته است .
انرژي هسته اي :
انرژي آزادشـده از هسـته ي اتم هاي سنگين كه به دو صورت همجوشي هسته اي(فوزيون) و شكافت هسته اي(فيسـيون) حاصل مي شود
تا چندي پيش انرژي هسته اي با انفجار بمب هاي اتمي هيروشيما و ناكازاكي شناخته شده بود و تصوير ذهني مردم جهان از انرژي هسته اي عبارت است از انفجار عظيم قارچ گونه اي كه پس از آن صدها هزار نفر از مردم شهرها و روستاها جان خود را از دست مي دهند و ترس و وحشت ميليون ها انسان بي گناه و زن و كودك را فرا مي گيرد وتا نسل هاي آينده آثار انفجار هسته اي با متولّد شدن كودكان معلول و ناقص بر جاي مي ماند؛امّا حقيقت موضوع اين است كه انرژي هسته اي يكي از نعمت ها و عطيه هاي الهي است كه با آن مي توان دنيايي بهتر و زيباتر ساخت و بسياري از تنگناهاي زندگي و كمبودهاي خويش را با آن جبران كرد و طول عمر انسان ها و آباداني شهرها و روستاها را موجب شد.و بر خلاف اين تصوّر ،انرژي اتمي نه تنها عامل مرگ و كشتار نيست بلكه فرصتي براي زندگي بهتر و زيباتر است.
مزاياي انرژي هسته اي:
1-سوخت بسيار كمي لازم است؛يك گرم اورانيوم 235Uبه اندازه ي 3 تن زغال سنگ يا 2 تن نفت انرژي گرمايي توليد مي كند.
2-ميزان آلودگي هوا در آن ها بسيار كم است.
3-تنها راه ممكن جهت پاسخ به نياز انرژي در كشورهاي صنعتي بزرگ مي باشد.ديگر سوخت هاي فسيلي احتياج آن ها را برآورده نمي كند.
روش هاي آزادسازي انرژي هسته اي
در طبيعت 2 راه براي ايجاد اين تغيير و توليد انرژي پيش بيني شده است.اگر عناصري در جدول تناوبي ،پيش از آهن قرار گرفته باشند مي توان از تركيب آن ها با يكديگر و شكل دادن هسته ي يك عنصر سنگين تر انرژي آزاد نمود.اين راهي است كه به همجوشي هسته اي معروف است و اتّفاقاً همان روشي است كه طبيعت آن را انتخاب كرده است.چرا كه علاوه بر امكان توليد انرژي بسيار بالا اين انرژي بسيار پاك و بدون آلودگي و اثرات آلوده كنندگي است كه در روش دوّم وجود دارد و از سوي ديگر منابع اوّليّه ي توليد اين انرژي بسيار در دسترس است.تمام انرژي سيّاره ي ما كه در قلب خورشيد توليد مي شود به همين طريق به دست مي آيد.در اين روش در دل خورشيد و تحت اثر دما و فشار بسيار بالا و در طي فرآيندي پيچيده دو هسته ي اتم هيدروژن با هم تركيب شده و هسته ي اتم هليوم را به وجود مي آورند و در طي اين مراحل اندكي از جرم خود را از دست مي دهد.اين جرم اندك بنا بر رابطه ي معروف جرم و انرژي اينشتين(E=mc2)به انرژي بدل مي شود و بدين ترتيب از تبديل ميليون ها تن هيدروژن به هليوم در هر ثانيه انرژي پاك و سالم بي نظيري از اين ستاره توليد مي شود.
امّا مشكل كوچكي وجود دارد كه اجازه نمي دهد اين منبع انرژي بي نظير بر روي زمين توليد شود و آن دما و فشار بالايي است كه بايد براي آغاز چرخه ي همجوشي آن را مهيّا كرد.در قلب خورشيد اين فشار و دما با توجّه به جرم بالاي اين ستاره آماده و مهيّا است،امّا بر روي زمين و در مقياسي قابل كنترل به دشواري مي توان به چنين شرايطي رسيد و همين امر باعث شده تا بحث راكتورهاي همجوشي در كانون توجّه دانشمندان در سراسر جهان قرار گرفته و هم اكنون گروه هاي بين المللي بسياري در تلاش براي رسيدن به نمونه ي راكتورهاي همجوشي بر روي زمين كه استفاده از آن در مقياس صنعتي سودمند و به صرفه باشد شب و روز خود را در آزمايشگاه هاي تحقيقاتي سپري مي كنند.
امّا راه ديگري هم وجود دارد كه بتوان روي زمين از هسته ي اتم اطراف ما براي استحصال انرژي استفاده نمود و آن زماني است كه هدف شما موادّي باشد كه در جدول تناوبي عناصر پس از آهن قرار گرفته اند. اين عناصر به دليل اين كه سطح انرژي پايستگي بالايي دارند اگر به عناصر قبل از خود(و يا ايزوتوپ هاي آن) شكسته شوند و به عبارت بهتر به عناصر سبك تر تبديل گردند ميزان انرژي مثبتي را آزاد مي كنند. اين عمل به دليل آزاد كردن موادّ راديواكتيو بخشي از آلودگي ها را هم به همراه دارد كه مي توان آن را مهار كرد.
از جمله مهم ترين اين آلودگي ها مي توان به موارد زير اشاره كرد:
1-انواع سرطان ها از جمله سرطان خون كه سال ها بعد بروز مي كند و ناشي از تابش مستقيم است.
2-تغييرات ژنتيكي كه در فرزندان نقايصي را موجب مي گردد.
تشريح فرايند غني سازي در روش شكافت
الف)استخراج سوخت
سوخت هسته اي:
سوخت هسته اي،مادّ اي است از جنس اورانيوم آن كه مي تواند در راكتورهاي هسته اي قرار گيرد و با انجام فعل و انفعالات شكافت هسته اي،انرژي زيادي از خود آزاد كند و از اين انرژي آزاد شده براي توليد برق يا مصارف درماني و پزشكي،صنعتي،كشاورزي يا تحقيقاتي استفاده شود.
اورانيوم يكي از عناصر شيميايي جدول تناوبي است كه نماد آن U و عدد اتمي آن 92 مي باشد.اورانيوم كه يك عنصر سنگين،سمّي،فلزّي،راديواكتيو و برّاق به رنگ سفيد مايل به نقره اي مي باشد به گروه آكتنيدها تعلّق داشته و ايزوتوپ 235 آن براي سوخت راكتورهاي هسته اي و سلاح هاي هسته اي استفاده مي شود.اين عنصر داراي دماي ذوبC ْ45 بوده و به رغم تصوّر عام،فراواني آن در طبيعت حتّي از عناصري از قبيل جيوه،طلا و نقره نيز بيشتر است.استراليا داراي بزرگ ترين معادن اورانيوم است و كشورهاي قزّاقستان، كانادا،آفريقاي جنوبي، ناميبيا، برزيل و روسيه نيز از معادن بزرگي برخوردارند.
عنصر اورانيوم در طبيعت داراي ايزوتوپ هاي مختلف(19 ايزوتوپ)از جمله دو ايزوتوپ مهم و پايدار 238 و 235 است.اورانيوم 235 مهم ترين مادّه ي مورد نياز راكتورهاي هسته اي است،امّا مشكل اين جاست كه اورانيوم استخراج شده از معدن تركيبي از ايزوتوپ هاي 235 و 238 بوده و در ميان سهم ايزوتوپ 235 حدود 7/0 درصد است و به همين علّت بايد به روش هاي مختلف درصد اورانيوم 235 را در مقايسه با اورانيوم 238 بالا برده و بسته به نوع راكتور هسته اي از 2 تا 5 درصد غني كرد.
استخراج اورانيوم:
براي كشف اورانيوم دو نوع حفّاري و تكنيك هاي موقعيّتي به كار مي رود.حفّاري ممكن است به صورت زيرزميني يا چاله هاي باز روي زمين انجام شود.
در كل حفاّري هاي روزميني در جاهايي استفاده مي شود كه ذخيره ي معدني نزديك به سطح زمين و حفّاري هاي زيرزميني براي ذخيره هاي معدني عميق تر به كار مي رود.به طور نمونه براي حفّاري هاي روزميني بيشتر از 200 متر عمق،نياز به گودال بزرگي در سطح زمين است.
ب)توليد كيك زرد
موادّ معدني حاوي اورانيوم با استفاده از روش هاي معدن كاوي "زيرزميني" يا "روزميني" استخراج شده و سپس طي فرايندهاي مكانيكي موسوم به "آسياب كردن" و "كوبيدن" از ديگر عناصر جدا مي شود. اورانيوم پس از استخراج تفكيك،كوبيده،خرد و به شكل پودر درآمده و سپس براي توليد مادّه اي موسوم به كيك زرد (yellow cake) مورد استفاده قرار مي گيرد.كيك زرد در واقع محصول فراروي سنگ معدن اورانيوم است و به تركيباتي گفته مي شود كه ناخالصي هاي معدني آن به ميزان زيادي گرفته شده و حاوي 7 تا 90 درصد اكسيد اورانيوم از نوع U3O8 است.
در يك آسياب اورانيوم با عمل سنگ شويي از سنگ هاي معدنيِ خرد شده جدا مي شود كه يا با اسيد قوي يا باز قوي حل مي شود و به صورت محلول در مي آيد،سپس اورانيوم با ته نشين كردن از محلول جدا مي شود و بعد از خشك كردن و معمولاً حرارت دادن به صورت اشباع شده و غليظ در استوانه هاي 200 ليتري بسته بندي مي شود.
ج)توليد UF6
كيك زرد اوّليّه طيّ سوّمـــين مرحــله از توليد سوخت هـسته اي در كارخانه ي فنّاوري اورانيوم موسوم به"UCF" به فراورده هاي مخـتلف اورانيوم تبــديل مي شود.مــهم ترين فراورده ي تولــيدي در UCF گاز " "UF6است.اين گاز محصول استراتژيكي در توليد سوخت هسته اي است.زيرا در عمليات غني سازي به دليل استفاده از روش سانتريفيوژ بايد اورانيوم به حالت گازي شكل درآيد تا با استفده از شرايط و خواصّ گاز عمليات غني سازي صورت پذيرد.،البته محصولات اورانيومي ديگري در كارخانه UCF توليد مي شود كه مي توان UF4 و UO2 را نان برد كه UO2 توليد شده در UCF بدون نياز به غني سازي مي تواند به عنوان سوخت راكتورهاي آب سنگين مورد استفاده قرار گيرد.
د)غني سازي
سنگ معدن اورانيوم موجود در طبيعت از دو ايزوتوپ 235 به مقدار 7/0درصد و اورانيوم 238 به مقدار 3/99 درصد تشكيل شده است.سنگ معدن را ابتدا در اسيد حل كرده و بعد از تخليص فلز،اورانيوم را به صورت تركيب با اتم فلوئور و به صورت ملكول هگزافلورايد اورانيوم(UF6) تبديل مي كنند كه به حالت گازي است.سرعت متوسّط ملكول هاي گازي با جرم ملكولي گـاز نسبت عكس دارد.اين پديده را"گراهان" در سال 1864 كشف كرد.از اين پديده كه به نام ديفوزيون گازي مشهور است براي غني سازي اورانيوم استفاده مي كنند.در عــمل هگزافلورايد اورانيومِ طبيعيِ گــازي شكل را ازســتون هايي كه جدار آن ها از اجسام متخلخل درست شده است عبور مي دهند.منافذ موجود در جسم متخلخل بايد قدري بيشتر از شعاع اتمي يعني در حدود 5/2 انگستروم(000000025/0 سانتي متر) باشد ضريب جداسازي متناسب با اختلاف جرم ملكول هاست.روش غني سازي اورانيوم تقريباً مطابق همين اصول است كه در اين جا گفته شد.با وجود اين مي توان به خوبي حدس زد كه پرخرج ترين مرحله ي توليد سوخت اتمي همين مرحله ي غني سازي ايزوتوپ هاست.زيرا از هر هزاران كيلو سنگ معدن اورانيوم 140 كيلوگرم اورانيوم طبيعي به دست مي آيدكه فقط 1 كيلوگرم كيلوگرم اورانيوم 235 خالص در آن وجود دارد.براي تهيه و تغليظ اورانيوم تا حدّ 5درصد حدّاقل 2000 برج از اجسام خلل و فرج دار با ابعاد نسبتاً بزرگ و پي در پي لازم است تا نسبت ايزوتوپ ها از برجي به برج ديگر به مقدار 01/0 درصد تغيير پيدا كند.در نهايت موقعي كه نسبت اورانيوم 235 به اورانيوم 238 به 5 درصد رسيد براي تخليص كامل بايد از سانتريفوژهاي بسيار قوي لستفاده كرد.براي ساختن نيروگاه اتمي،اورانيوم طبيعي و يا اورانيوم غني شده ميزان غني سازي 235U بين 1 تا 5 درصد كافي است،ولي براي تهيه ي بمب اتمي 5 تا 6 كيلوگرم 235U صد در صد خالص نياز است.)
معرفي سايت آموزشي:
سايت نابغه ها شامل دانستني هاي گوناگون در زمينه هاي مختلف شامل پزشكي و دنياي زنده ،زمين وفيزيك و... مي باشد.
