آشنايى با اجزاى رآكتورهاى هسته اى

مهدى صارمى فر


در حالى كه توليد انرژى با استفاده از سوخت هاى فسيلى در جهان روزبه روز گران تر مى شود، برق هسته اى كه در نيروگاه هاى هسته اى و با استفاده از واكنش شكافت هسته اى توليد مى شود، منبع بسيار خوبى براى توليد انرژى و جايگزينى آن با برق فسيلى به شمار مى رود. توليد برق به روش هسته اى ضمن آنكه پايان ناپذير است، گازهاى گلخانه اى هم توليد نمى كند. تنها مشكل آن، زباله هاى هسته اى هستند كه در صورتى كه از آنها درست محافظت شود، عملاً هيچ ضررى براى محيط زيست ندارند.
• رآكتورهاى شكافت
در اثر شكافت هسته هاى سنگين مثل اورانيوم و تبديل آن به هسته هاى سبك تر و اشعه آلفا يا بتا و نوترون، مقدارى انرژى جنبشى هم آزاد مى شود. اگر جرم محصولات شكافت را از جرم ماده اوليه كم كنيم مقدار ناچيزى باقى مى ماند. اين مقدار ناچيز طبق معادله معروف اينشتين E=mc2 تبديل به انرژى جنبشى مى شود. گرماى توليد شده توسط شكافت، در قلب رآكتور توسط ميله هايى كنترل مى شود. نوترون ها تحريك كننده شكافت هستند. 
با قرار دادن جذب كننده هاى نوترونى بين اورانيوم مى توان ميزان فرآيند شكافت و سرعت آن و در نتيجه شدت گرماى توليدشده را كنترل كرد. گرماى حاصل توسط آب به بيرون از رآكتور منتقل مى شود. دماى آب درون چرخه تحت فشار، گاهى به چندين برابر نقطه جوش مى رسد. در بيرون از رآكتور اين گرما آب موجود در منبع ديگر را بخار مى كند و بخار آب توليد شده، با انرژى زيادى كه دارد، توربين هاى بخار را به حركت درمى آورد و برق توليد مى شود.
• قلب رآكتور
فرآيند شكافت معمولاً نوترون هاى سريع توليد مى كند. اما براى اينكه يك هسته اورانيوم شكافته شود، به يك نوترون كند نياز است. براى اين كار از كندكننده هاى نوترونى استفاده مى شود. گرافيت و آب سنگين، توان اين كار را دارند. 
• واكنش زنجيره اى
يك نوترون كند، اورانيوم را مى شكافد حاصل علاوه بر هسته هاى كوچك تر تعدادى نوترون است كه خود هسته هاى اورانيوم ديگر را مى شكافد. به اين فرآيند واكنش زنجيره اى مى گويند كه اساس كار رآكتور است.
• نخستين رآكتورهاى هسته اى
فرمى و زيلارد نخستين كسانى بودند كه توانستند يك واكنش زنجيره اى كامل را در يك رآكتور هسته اى انجام دهند. آنها در دهه ۱۹۴۰ كه بر روى پروژه ساخت بمب هسته اى براى ايالات متحده (منهتن) كار مى كردند، در دانشگاه شيكاگو و در آزمايشگاه شان اين كار را انجام دادند. اما در سال ۱۹۵۵ كه ايده اقتصادى شدن انرژى هسته اى رواج يافت، آنها اين كشف را در اداره اختراعات و اكتشافات ايالات متحده ثبت كردند.


• انواع رآكتورها
رآكتورها از لحاظ سرعت عمل شان به دو دسته تقسيم مى شوند:
۱- رآكتورهاى گرمايى: كه سرعت كمى دارند و فرآيند شكافت و توليد گرما در آنها به آرامى انجام مى شود. اكثر اين رآكتورها استفاده صلح آميز دارند.
۲- رآكتورهاى سريع: هدف اصلى اين رآكتورها توليد سوخت لازم براى سلاح هاى هسته اى است. پلوتونيوم و اورانيوم ۲۳۵ از محصولات اين رآكتورها هستند.

روزنامه شرق