pour le bac: physique

الموضوع في 'أرشيف المنتدى التعليمي' بواسطة hatem al mo5tar, بتاريخ ‏18 أفريل 2009.

  1. hatem al mo5tar

    hatem al mo5tar عضو

    إنضم إلينا في:
    ‏5 سبتمبر 2008
    المشاركات:
    83
    الإعجابات المتلقاة:
    25
      18-04-2009 14:27
    :besmellah1
    مفاعلات الماء الثقيل

    في مفاعلات الماء الثقيل يستخدم الماء الثقيل بدلا من الماء الخفيف (العادي) للتبريد والتهدئة، والماء الثقيل لا يختلف من الناحية الكيماوية عن الماء الخفيف، فلكليهما نفس الطعم ونفس الخواص الطبيعية، وكلاهما يتكون جزيئه من ذرتين من الهيدروجين وذرة من الاوكسجين، والفارق بينهما ان ذرة الهيدروجين في الماء الثقيل تتكون نواتها من بروتون ونيوترون ويسمى الديتيريوم (او الهيدروجين الثنائي) في حين ان نواة الهيدروجين في الماء الخفيف تتكون من بروتون فقط. وهذا الفرق يعطي ميزة للهيدروجين الثنائي الموجود في الماء الثقيل في تفاعلاته مع النيوترونات، حيث من المعروف ان احتمالية انشطار نواة اليورانيوم 235 تكون كبيرة بواسطة نيوترونات ذات طاقة منخفضة، كما ان هذه النيوترونات تساهم في انتاج وقود نووي جديد هو البلوتونيوم 239 وذلك من خلال امتصاص انوية اليورانيوم 238 لها وتحولها الى بلوتونيوم، وبما ان النيوترونات الناتجة من الانشطار تكون ذات طاقة عالية جدا، وجب تخفيض طاقتها بواسطة المهدئ الذي يكون في العادة من مادة ذات عدد ذري قليل كالهيدروجين ومن هنا استخدم الماء والجرافيت لاحتوائهما على الهيدروجين، وعند انخفاض طاقة النيوترونات للحصول على احتمالية انشطار اعلى، فانها للأسف تصبح عرضة لامتصاصها من الهيدروجين نفسه فلا تذهب لانوية ذرات اليورانيوم 235 لشطرها، ولا لانوية ذرات اليورانيوم 238 لانتاج البلوتونيوم، مما يقلل من معدل عمليات الانشطار، ومن عمليات انتاج البلوتونيوم 239

    ومن هنا كانت اهمية الماء الثقيل نتيجة لوجود ذرات الهيدروجين الثنائي فيه حيث يكون فقدان انليوترونات بالامتصاص اقل وبالتالي فانه يمكن الاستفادة منها في المزيد من انتاج الطاقة بزيادة معدل الانشطار وزيادة انتاج البلوتونيوم 239 والذي يستخدم بدوره كوقود للمفاعلات او في الاسلحة النووية.

    و الخلاصة الأهم التي يمكن أن نستخلصها هي أن مفاعلات الماء الثقيل قادرة على إنتاج الطاقة الكهربائية إنتاج السلاح النووي أي أنها تصلح للإستعمال في المجال السلمي وفي المجال الحربي على عكس مفاعلات الماء الخفيف التي لا تستطيع أن تنتج أسلحة نووية و هي قادة فقط على إنتاج الطاقة الكهربائية أي صالحة فقط للإستخدام السلمي.




    مفاعل آراك الإيراني العامل بالماء الثقيل (قيد الإنجاز)
    13-04-09 21:53
    Tweety1302 أنوع المفاعلات النووية

    المفاعلات البحثية:
    تعتبر المفاعلات البحثية مصادر للنيوترونات و تستخدم في تطبيقات التحليل بالتنشيط النيوتروني. يشتهر من انواع المفاعلات البحثية خمسة انواع هي سلوبوك وارغونوت وتريغا ومفاعل البِرْكة ومفاعل الماء الثقيل. تتراوح قدرة هذه المفاعلات بين (20) كيلوواط الى (5) الاف كيلوواط باستثناء مفاعل الماء الثقيل الذي تتراوح قدرته بين (10) الى (26) الف كيلوواط. وتتراوح نسبة تخصيب اليورانيوم في هذه الانواع من 20 بالمئة الى 93 بالمئة. وتبلغ كمية اليورانيوم-235 المستخدم من اقل من 3 كيلوغرام الى 9 كيلوغرام او اقل من ذلك بقليل.

    مفاعلات انتاج القدرة:
    ينحصر مدى انتاج القدرة الكهربائية في مفاعلات تتراوح قدرتها بين 500 و 1000 مليون واط، وتزداد تكلفة انتاج الطاقة الكهربائية مع نقصان قدرة المفاعل. حتى عام 1977 كان نصف مفاعلات القدرة الكهربائية من مفاعلات الماء الخفيف المضغوط وثلثها من مفاعلات الماء الخفيف المغلي والبقية اما مبردة بالغاز او مفاعلات مهدأة بالماء الثقيل. يحتوي قلب مفاعل الماء المضغوط او مفاعل الماء المغلي حوالى 40000 قضيب وقود تحوي حوالي 88 طنا من اوكسيد اليورانيوم المخصب بنسبة 2 الى 3 بالمئة.



    صورة مفاعل نووي للأبحاث العلمية وتُري فيه قضبان اليورانيوم وقضبان التحكم




    مجمع مفاعلات انتاج القدرة Cattenom بفرنسا
    13-04-09 10:55
    Tweety1302 تأثيرات السلاح النووي

    التأثيرات الناجمة عن الانفجار النووي:
    تنقسم هاته التأثيرات إلى ثلاثة انواع من التأثيرات:
    •التأثيرات الناجمه عن انفجار القنبله النووية :
    ويقصد بها التأثير الذي يحدثه انفجار الاسلحة النووية نتيجه لعملية الانفجار بحد ذاتها وليست الاضرار الاخرى ومن المعرف ان قوة الانفجار في هذه الحاله شديده جدا وتؤدي الحراره والضغط الشديدين الناجمة من الانفجار إلى حركة سريعة للغازات نحو خارج منطقة الانفجار مسببه ضغطا هائل على شكل موجات دائريه متعاقبة وتكون سرعة هذه الموجات مئات الكيلو مترات في الساعة.
    •التأثيرات الحرارية للقنبلة النووية:
    وتنتج هذه الحرارة من انبعاث كميات هائلة من الاشعة الكهرومغناطيسية مثل الاشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية وتعتبر الحروق الجلدية وتلف الانسجة البصرية من اهم التأثيرات للحرارة الناتجة من الانفجار يقصد بها الاضرار الناتجة فقط من حرارة الانفجار:
    •التأثيرات الاشعاعية للقنبلة النووية:
    ويقصد بها التأثير الاشعاعي الناتج من جراء انفجار الاسلحة النووية وينقسم لنوعين رئيسيين:
    التأثير الاشعاعي الاولي وهو الناجم من الانفجار في الدقائق الاولى منه.
    التأثير الاشعاعي الثانوي وهو الذي يبقى بالجو والتربه لمدد طويله بعد فترة الانفجار.
    فعلى سبيل المثال إذا دخل شخص ما إلى منطقه تبعد 1 كيلو متر عن انفجار قنبله نوويه بعد 100 ساعه من الانفجار فسوف يتعرض إلى التأثير الثانوي للاشعاع.




    التأثير التفجيري و الحراري و الإشعاعي للسلاح النووي
    13-04-09 10:30
    Tweety1302 أنواع السلاح النووي

    هناك ثلاثة انواع رئيسية من الأسلحة النووية وهي:
    •الأسلحة النووية الأنشطارية وتشمل على هذه الأنواع الفرعية: قنابل الكتلة الحرجة, قنابل المواد المخصبة.
    •الأسلحة النووية الأندماجية ومن اهم انواعها القنابل الهيدروجينية التي تعرف ايضا بالقنابل النووية الحرارية والقنبلة النيوترونية.
    •الأسلحة النووية التجميعية وتشمل على هذه الأنواع الفرعية: القنابل ذو الأنشطار المصوب, قنابل الأنشطار ذو الأنضغاط الداخلي.

    أنواع القنابل :
    أمهات القنابل ثلاث: النووية (او الذرية)، والهيدروجينية، والنيوترونية:
    • النووية تعمل وفق مبدأ فلق الذرة او ما يعرف بـ«الانشطار النووي» وتصدر اشعاعات سامة قاتلة للكائنات الحية والمباني.
    • الهيدروجينية تعمل، على العكس، بدمج ذرتين او اكثر. ويؤدي هذا الاندماج النووي لتوليد طاقة حرارية هائلة تفوق بمئات المرات الطاقة الناتجة عن القنبلة النووية. والتفاعلات التي تصاحب انفجارها شبيهة بتلك التي تحدث على الشمس. وعلى عكس النووية ايضا فلا تصدر عنها اي اشعاعات ضارة. والواقع ان تفوق الهيدروجينية الحراري الكبير على النووية يتيح استخدام هذه الأخيرة مجرد صاعق للأولى.
    • اما النيوترونية فتعمل وفق مبدأ تفاعل النيوترونات. وتتميز هذه القنبلة عن سابقتيها بأنها تحدث خسائر في الأرواح وليس في الممتلكات، اي انها تقتل الكائنات الحية بدون اضرار في المباني.



    قنبلة نووية تجريبية الفرنسية وقع تفجيرها بمنطقة ميروريا التابعة لأرخبيل تيوماتو (الفرنسي) بالمحيط الهادي
    13-04-09 10:08
    Tweety1302 السلاح النووي

    السلاح النووي هو عبارة عن سلاح يعتمد في قوته التدميرية على عملية الأنشطار النووي ونتيجة لعملية الأنشطار هذه تكون قوة انفجار قنبلة نووية صغيرة اكبر بكثير من قوة انفجار اضخم القنابل التقليدية حيث ان بامكان قنبلة نووية واحدة من تدمير او الحاق اضرار فادحة بمدينة بكاملها. تم تفجير اول قنبلة نووية للاختبار في 16 جويلية 1954 في منطقة تدعى صحراء ألاموغوردو الواقعة في ولاية نيو مكسيكو في الولايات المتحدة وسميت القنبلة باسم القنبلة (أ) وكان هذا الأختبار بمثابة ثورة في عالم المواد المتفجرة التي كانت قبل اختراع القنبلة النووية تعتمد في قوتها على الأحتراق السريع لمواد كيميائية وكان هذا الأحتراق يؤدي الى نشوء طاقة معتمدة فقط على الالكتروناتات الموجودة في المدار الخارجي للذرة على عكس القنبلة النووية التي تستمد طاقتها من نواة الذرة مستندا على عملية الأنشطار النووي وبهذه العملية فان شكلا دائريا صغيرا بحجم كف اليد يمكن ان تسبب انفجارا يصل قوته الى انفجار يحدثه 20,000 طن من مادة تي إن تي.
    و السلاح النووي لا يمكن أن يصنع إلاّ في مفاعلات الماء الثقيل القادرة على إنتاج كرات من البالتينيوم تحاط بمتفجرات تصعقها في لحظة الارتضام فينتج عنها انفجار يعادل ذلك الناتج عن آلاف الأطنان من اصابع الديناميت.



    السحابة الناتجة من اسقاط قنبلة نووية على ناكاساكي في اليابان 1945 وكانت ارتفاع السحابة 18 كم


    12-04-09 19:37
    Tweety1302 إنتاج الطاقة من المفاعلات النووية

    تتمثل الفكرة الأساسية لإنتاج الطاقة الكهربائية في إنتاج بخار الماء تحت ضغط عالي جدا يمكن من إدارة توربينات المولد الكهربائي بسرعة عالية فتنتج عن عملية الدوران هذه الطاقة الكهربائية. وعند إنتاج الكهرباء تعمل توربينات المحطة النووية ومولداتها الكهربائية، مثل تلك التي في محطات الوقود الأحفوري. فالبخار الذي يولّده المفاعل يدير ريش توربينات المحطة التي تسيِّر المولِّدات. ولكثير من المحطات مجموعة مؤتلفة من التوربينات والمولِّدات تُسمّى المولدات التوربينية.
    إذن الفكرة الفيزيائية لعمل المفاعل النووي هي واحدة في كل المفاعلات ولكن هناك نوعان من المفاعلات : أحدهما، وهو مفاعل الماء المضغوط، يولد البخارخارج وعاء المفاعل. أما النوع الثاني، فهو مفاعل الماء المغلي، ويولّد البخار داخل وعاء المفاعل.
    حيث في النظام الاول يستخدم الماء المضغوط الذي يمكن ان ترتفع درجة حرارته إلى مئات الدرجات المئوية قبل ان يتحول الى بخار ويستخدم الماء المضغوط كمصدر للحرارة لتحويل الماء إلى بخار في دائرة ثانوية أخرى منفصلة عن دائرة التبريد بينما في الانواع الاخرى من المفاعلات يتم إستعمال ماء التبريد الذي ارتفعت درجة حرارته وتحول إلى بخار مباشرة لتحريك التوربينات وهنا تكون دائرة رئيسية واحدة كما هو موضح في المخططات التفصيلة التالية:
    مفاعل الماء المضغوط: في الجزء الايسر من مخطط المفاعل النووي نلاحظ الماء المضغوط الذي يستخدم في تبريد اليورانيوم والحرارة الناتج والتي يمتصها الماء المضغوط يفقدها لتحويل الماء إلى بخار يستخدم في تحريك التوربينات وتوليد الحركة المطلوبة لتوليد الطاقة الكهربية. لاحظ ان دائرة التبريد تختلف عن دائرة البخار.


    مخطط مفاعل الماء المضغوط


    مفاعل الماء المغلي:في الجزء الايسر من مخطط المفاعل النووي نلاحظ الماء المغلي في قلب المفاعل يتحول إلى بخار يستخدم في تحريك التوربينات وتوليد الحركة المطلوبة لتوليد الطاقة الكهربية. لاحظ ان دائرة التبريد هي نفس دائرة البخار.



    مخطط مفاعل الماء المغلي




    صورة توضح انابيب ضخ البخار المضعوط لتحريك التوربيانت لتوليد الكهرباء




    التوربينات التي تتحرك بفعل ضغط البخار الموجه عليها




    صورة لمحطات توليد طاقة كهربائية باستخدام المفاعل النووية وموضح البرج الاسمنتي الذي تخرج منه الابخرة الناتجة من عملية تبريد اليورانيوم
    11-04-09 21:36
    Tweety1302 المفاعلات النووية
    (مفاعلات القدرة)

    تتألف بوجه عام من ثلاثة أقسام رئيسية وهي:
    1- وعاء المفاعل أو وعاء الضغط: بناء في شكل صهريج، يتضمن كل أجزاء المفاعل، ويوضع قرب قاعدة مبنى المفاعل. وتصنع جدران الوعاء من الفولاذ بحيث لا يقل سمكها عن 15سم، وتدخل إلى الوعاء وتخرج منه أنابيب من الفولاذ لنقل الماء والبخار.
    2- القلب: يحتوي على الوقود النووي، ولذا فهو يمثل الجزء الذي يحدث به الانشطار. ويقع القلب قرب قاع وعاء المفاعل، ويتألف بصورة رئيسية من الوقود النووي الذي يُثَبّت في مكانه بين صفيحتين، علوية وسفلية، تسندان الوقود.
    3- قضبان التحكم: قضبان فلزية طويلة تحتوي على عناصر كالبورون والكادميوم التي تمتص النيوترونات الحرة، وتساعد بذلك على ضمان أمان التفاعل المتسلسل. وتتصل هذه القضبان برافعة آلية خارج وعاء المفاعل تمامًا. وتستطيع الرافعة إدخال القضبان إلى القلب أو سحبها لإبطاء التفاعل المتسلسل أو تسريعه.
    وتتوقف عمليات المفاعل على مواد تسمى المهدئات والمبرّدات. والمهدئ مادة كالماء أو الكربون تبطئ النيوترونات التي تمر خلالها. وتتطلب المفاعلات مهدئًا، لأن النيوترونات التي يطلقها الانشطار تكون سريعة، في حين أن النيوترونات البطيئة هي اللازمة لإحداث تفاعل متسلسل في خليط اليورانيوم 238 واليورانيوم 235 الذي يستعمله المفاعل وقودًا. أما المبرِّد فهو مادة كالماء أو ثاني أكسيد الكربون تنقل الحرارة نقلاً جيدًا، ولكنها لا تمتص النيوترونات بسهولة. فهي تنقل الحرارة الناتجة من التفاعل المتسلسل وبذلك تعمل على منع انصهار قلب المفاعل وعلى توليد البخار.
    وكثير من مفاعلات القدرة هي من نوع مفاعلات الماء الخفيف التي تستعمل ماءً خفيفًا عاديًا بمثابة مهدئ ومبِّرد معًا. يطلق الماء إلى داخل القلب حيث يستخدم مهدئًا للبدء بتفاعل متسلسل، وحالما يبدأ التفاعل يُستخدم الماء مبرّدًا. ويستخدم كثير من البلدان مواد أخرى في التهدئة والتبريد. فبعض مفاعلات القدرة، على سبيل المثال، مفاعلات ماء ثقيل ويُستعمل فيها أكسيد الديوتريوم أو الماء الثقيل مهدئًا ومبردًا على حد سواء.




    نموذجي مفاعل نووي يتألف بصورة رئيسية من قلب وقضبان تحكُّم ووعاء المفاعل أو الضغط





    وعاء المفاعل يتم إنزاله بحذر وعناية إلى مكانه في موقع تشييد محطة الطاقة. وتُصنع الأوعية من الفولاذ الثقيل ويزن أضخمها أكثر من 720 طنًا.
    11-04-09 19:02
    Tweety1302 النفايات النووية

    يولِّد انشطار اليورانيوم 235 نيوترونات حرة أكثر مما هو ضروري لاستمرار التفاعل المتسلسل. ويتحد بعضها مع نوى اليورانيوم 238 التي يفوق عددها في وقود المفاعل عدد نوى اليورانيوم 235 كثيرًا. وحين تأسر نواة اليورانيوم 238 نيوترونًا تتحول إلى يورانيوم 239 التي تتفكك إلى نبتونيوم 239 (Np-239)، والتي تتفكك إلى بلوتونيوم 239. وهذه العملية نفسها تكون بلوتونيوم 239 في المفاعل المولِّد. ويمكن للنيوترونات البطيئة أن تشطر البلوتونيوم 239 مثلما تشطر اليورانيوم 235 أيضًا. وهكذا ينشطر البلوتونيوم 239 المتكون أثناء انشطار اليورانيوم 235 ويبقى البلوتونيوم 239 في مجمعات الوقود.
    ويُحْدث انشطار اليورانيوم 235 أيضًا كثيرًا من النظائر المشعة الأخرى مثل السترونتيوم 90، والسيزيوم 137 والباريوم 140. وتظل هذه النفايات مشعة وخطرة حتى نحو 600 سنة بسبب النظيرْين السترونتيوم والسيزيوم. ويتفكك مقدار كاف من هذين النظيرين بعد هذا الوقت إلى نظائر مستقرة ولايثيران بعدئذ أي مشكلة. غير أن نفايات البلوتونيوم وبعض العناصر الأخرى المتولدة اصطناعيًا تظل مشعة لآلاف السنين. ويمكن أن يسبب البلوتونيوم مهما صغر حجمه سرطانات أو أمراضًا وراثيةً للإنسان. أما إذا كان مقداره أكبر فقد يسبب داء الإشعاع كما يسبب الموت. ويمثل التخلص من هذه النفايات على نحو آمن إحدى مشكلات إنتاج الطاقة النووية.
    وتحتاج معظم المحطات النووية إلى تبديل مجمعات الوقود مرة كل سنة. ولما كانت النفايات المشعة تصدر حرارة، فقد وجب تبريد ما استعمل من مجمعات الوقود بعد نقلها. ويتم تبريد هذا الوقود المستعمل بتخزينه تحت الماء في أحواض تخزين مصممة تصميمًا خاصًا.




    نفايات نووية مخزنة تحت الأرض




    نفايات نووية مخزنة تحت الأرض
    11-04-09 14:04
    Tweety1302 مراحل تخصيب اليورانيوم

    في الخطوة الأولى يحوّل اليورانيوم الطبيعي إلى غاز في شكل اليورانيوم سداسي الفلور.
    في الخطوة الثانية ينقل الغاز المتحصل عليه الى جهاز الطرد المركزي للغاز و يتكون هذا الجهاز من من غلاف أسطواني مفرّغ من الهواء, تدور بداخله أسطوانة بسرعة كبيرة, هذه الأسطوانة تدور تقريبا دون أي نوع من الاحتكاك بواسطة محرّك كهربائي من أسفل, ومغناطيس قوي من أعلى, غاز اليورانيوم الطبيعي يدخل هذه الأسطوانة ويأخذ سرعة دورانها, الغاز الثقيل بتركيز أكبر ليورانيوم 238 يدفع إلى الخارج في اتجاه جدار الأسطوانة, والغاز الخفيف بتركيز أكبر ليورانيوم 235 يبقى في مركز الأسطوانة. بعمل فارق حراري على الأسطوانة يمكن فصل الغازين في اتجاه قمة وقاع الأسطوانة, حيث يتم امتصاصها عن طريق أنابيب موصلة بالخطوة التالية للتخصيب. أسطوانات الطرد المركزي توصل بالتوالي والتوازي بعضها البعض كي تصل درجة تركيز يورانيوم 235 إلى الدرجة المطلوبة. توضع هذه الأسطوانات التي يصل عددها إلى مئات عدة فيما يسمى محطة الطرد المركزي.



    رسم توضيحي لاسطوانة الطرد المركزي

    ولأن فرق الكتلة بين جزيئات غاز النظيرين بسيطة, يتم تخصيب اليورانيوم في خطوات متتالية, في كل خطوة يتم زيادة نسبة اليورانيوم 235 حتى النسبة المطلوبة.



    رسم توضيحي يبين كيفية انتاج اليورانيوم المخصب (الاحمر) من اليورانيوم العادي (الأصفر)



    أسطوانات الوقود النوويداخلالمفاعل النووي
    11-04-09 11:59
    Tweety1302 تحضير الوقود

    بعد أن يتم استخراج خام اليورانيوم، يمر الخام بعمليات طويلة من الطحن والتنقية لفصل اليورانيوم عن العناصر الأخرى. و يجب أن يخصب، ليزيد احتمال ارتطام النيوترونات الحرة بنواة اليورانيوم 235، أي يجب زيادة نسبة هذا اليورانيوم، ليزيد احتمال ارتطام النيوترونات الحرة بنواة اليورانيوم 235. ويرسل اليورانيوم الذي تم فصله من الخام إلى محطة الإخصاب (أجهزة الطرد المركزي).
    وتنزع محطات الإخصاب من اليورانيوم مقادير مختلفة من اليورانيوم 238 اللازم للاستعمال. ويحتاج معظم مفاعلات الماء الخفيف وقودًا لا يحتوي على أكثر من 97,5% من اليورانيوم 238، و 2,5 إلى 3 % من اليورانيوم 235. ويُحتاج في الأسلحة النووية، وفي وقود السفن النووية، إلى كميات من اليورانيوم 235 نسبتها أعلى من ذلك كثيرًا. ويشحن اليورانيوم المخصب الذي يراد استعماله وقودًا في المفاعل إلى محطات إعداد الوقود.
     
    4 شخص معجب بهذا.
  2. super-mkach5

    super-mkach5 عضو نشيط

    إنضم إلينا في:
    ‏29 نوفمبر 2008
    المشاركات:
    260
    الإعجابات المتلقاة:
    211
      18-04-2009 21:35
    merciiiiiiiiiiiii
     

مشاركة هذه الصفحة

جاري تحميل الصفحة...