انرژی هسته‌ای از معدن تا نیروگاه
اسلاید 1: انرژی هسته ای از معدن تا نیروگاه1
اسلاید 2: مراحل تولید انرژی هسته ای استفاده از انرژي هسته‌اي براي توليد برق روشي پيچيده اما كارامد براي تامين انرژي مورد نياز بشر است . به طور كلي براي بهره برداري از انرژي هسته‌اي در نيروگاههاي هسته‌اي ، از عنصر اورانيوم غني شده به عنوان سوخت در راكتورهاي هسته‌اي استفاده مي‌شود كه ماحصل عملكرد نيروگاه ، تولید انرژي الكتريسته است . عنصر اورانيوم كه از معادن استخراج مي‌شود به صورت طبيعي در راكتورهاي نيروگاه‌ها قابل استفاده نيست و به همين منظور بايد آن را به روشهاي مختلف به شرايط ايده عال براي قرار گرفتن درون راكتور آماده كرد . اورانيوم يكي از عناصر شيميايي جدول تناوبي است كه نماد آن U و عدد اتمي آن ۹۲ است . اين عنصر داراي دماي ذوب 1450 درجه سانتيگراد بوده و به رنگ سفيد مايل به نقره‌اي ، دارای وزن سنگين ، فلزي و راديواكتيو است و به رغم تصور عام ، فراواني آن در طبيعت حتي از عناصري از قبيل جيوه ، طلا و نقره نيز بيشتر است . آشنایی با مفاهیم کلی انرژی هسته ای و کاربرد آنعنصر اورانيوم در طبيعت داراي ايزوتوپهاي مختلف از جمله دو ايزوتوپ مهم و پايدار اورانيوم ۲۳۵ و اورانيوم ۲۳۸ است . براي درك مفهوم ايزوتوپهاي مختلف از هر عنصر بايد بدانيم كه اتم تمامي عناصر از سه ذره اصلي پروتون ، الكترون و نوترون ساخته مي‌شوند كه در تمامي ايزوتوپهاي مختلف يك عنصر، تعداد پروتونهاي هسته اتمها با هم برابر است و تفاوتي كه سبب بوجود آمدن ايزوتوپهاي مختلف از يك عنصر مي‌شود ، اختلاف تعداد نوترونهاي موجود در هسته اتم است . به طور مثال تمامي ايزوتوپهاي عنصر اورانيوم در هسته خود داراي ۹۲ پروتون هستند اما ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۸ در هسته خود داراي ۱۴۶ نوترون (238=92+146) و ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۵ داراي ۱۴۳ نوترون (235=92+143) در هسته خود است . 2Nuclear Energy
اسلاید 3: اورانيوم ۲۳۵ مهم ترين ماده مورد نياز راكتورهاي هسته‌اي (براي شكافته شدن و توليد انرژي) است اما مشكل كار اينجاست كه اورانيوم استخراج شده از معدن تركيبي از ايزوتوپهاي ۲۳۸ و ۲۳۵ بوده كه در اين ميان سهم ايزوتوپ ۲۳۵ بسيار اندك (حدود ۰/۷درصد) است و به همين علت بايد براي تهيه سوخت راكتورهاي هسته‌اي به روشهاي مختلف درصد اوانيوم ۲۳۵ را در مقايسه با اورانيوم ۲۳۸ بالا برده و بسته به نوع راكتور هسته‌اي به ۲ تا ۵ درصد رساند و به اصطلاح اورانيوم را غني‌سازي كرد . درون راكتورهاي هسته‌اي ، هسته اورانيوم ۲۳۵ به صورت كنترل شده شكسته شده كه در اين فرايند مقداري جرم به انرژي تبديل مي‌شود . همين انرژي سبب ايجاد حرارت ( اغلب از اين حرارت براي تبخير آب استفاده مي‌شود ) و در نتيجه چرخيدن توربينها و در نهايت چرخيدن ژنراتورهاي نيروگاه و توليد برق مي‌شود . مراحل تولید انرژی هسته ای 3Nuclear Energy
اسلاید 4: در نيروگاههاي غير هسته‌اي ، از سوزاندن سوختهاي فسيلي از قبيل نفت و يا زغال سنگ براي گرم كردن آب و توليد بخار استفاده مي‌شود كه يك مقايسه ساده ميان نيروگاههاي هسته‌اي و غير هسته‌اي ، صرفه اقتصادي قابل توجه نيروگاههاي هسته‌اي را اثبات مي‌كند . به طور مثال ، براي توليد ۷۰۰۰ مگاوات برق حدود ۱۹۰ميليون بشكه نفت خام مصرف مي‌شود كه استفاده از سوخت هسته‌اي براي توليد همين ميزان انرژي ساليانه ميلونها دلار صرفه جويي به دنبال دارد و به علاوه ميزان آلايندگي زيست محيطي آن نيز بسيار كمتر است . كافي است بدانيم كه مصرف اين ۱۹۰ ميليون بشكه نفت خام براي توليد ۷۰۰۰ مگاوات برق ۱۵۷هزار تن گاز گلخانه‌اي دي اكسيد كربن ، ۱۵۰ تن ذرات معلق در هوا ۱۳۰ تن گوگرد و ۵ تن اكسيد نيتروژن در محيط زيست پراكنده مي‌كند كه نيروگاههاي هسته‌اي اين آلودگي‌ها را ندارند . * پس از آشنايي با مفاهيم كلي انرژي هسته‌اي و مزاياي آن ، ابتدا با مراحل مختلف چرخه سوخت هسته‌اي آشنا مي‌شويم و سپس نحوه استفاده از سوخت هسته‌اي درون راكتور را مرور مي‌كنيم ... مراحل تولید انرژی هسته ای 4Nuclear Energy
اسلاید 5: چرخه ی سوخت هسته ای بازفرآوري سوخت مصرف شده توليد سوخت هسته‌اي تبديل و غني‌سازي اورانيوم فراوري سنگ معدن اورانيوم مراحل تولید انرژی هسته ای 5Nuclear Energy
اسلاید 6: در حال حاضر چند كشور صنعتي جهان هر كدام در يك ، چند و يا همه چهار مرحله ياد شده از چرخه سوخت هسته‌اي فعاليت مي‌كنند . هم اكنون به لحاظ صنعتي ، كشورهاي فرانسه ، ژاپن ، روسيه ، آمريكا و انگليس داراي تمامي مراحل چرخه سوخت هسته‌اي در مقياس صنعتي هستند و در مقياس غيرصنعتي ، كشورهاي ديگري مثل هند نيز به ليست فوق اضافه مي‌شوند . كشورهاي كانادا و فرانسه در مجموع داراي بزرگترين كارخانه‌هاي تبديل اورانيوم (مرحله پيش از غني‌سازي) هستند كه محصولات آنها شامل UO3 , UO2 , UF6 غني نشده مي‌باشد و پس از آنها به ترتيب كشورهاي آمريكا ، روسيه و انگلستان قرار دارند . در زمينه غني‌سازي نيز ، دو كشور آمريكا و روسيه داراي بزرگترين شبكه غني‌سازي جهان هستند . آمريكا هم اكنون بزرگترين توليدكننده سوخت هسته‌اي (مرحله بعد از غني سازي) در جهان است و پس از آمريكا ، كانادا توليدكننده اصلي سوخت هسته‌اي در جهان محسوب مي‌شود . پس از آمريكا و كانادا ، كشورهاي انگليس ، روسيه ، ژاپن ، فرانسه ، آلمان ، هند ، كره جنوبي و سوئد از توليدكنندگان اصلي سوخت هسته‌اي جهان هستند . آمريكا بيشترين سهم بازفراوري سوخت مصرف شده هسته‌اي در جهان را داراست و پس از آن فرانسه ، انگليس ، روسيه ، هند و ژاپن قرار دارند . درحال حاضر بين كشورهاي جهان سوم ، هندوستان پيشرفته‌ترين كشور در زمينه دانش فني چرخه سوخت هسته‌اي است . مراحل تولید انرژی هسته ای 6Nuclear Energy
اسلاید 7: استخراج اوانيوم از معدن و تهيه كيك زرد (مرحله فراوري سنگ معدن اورانيوم) ، عنصر اورانيوم در طبيعت به صورت تركيبات شيميايي مختلف از جمله اكسيد اورانيوم ، سيليكات اورانيوم و يا فسفات اورانيوم و به صورت مخلوط با تركيباتي از عناصر ديگر يافت مي‌شود . در ميان كشورهاي مختلف جهان ، استراليا داراي بزرگترين معادن اورانيوم است و كشورهاي قزاقستان ، كانادا ، آفريقاي جنوبي ، ناميبيا ، برزيل و روسيه نيز از معادن بزرگي برخوردارند . مواد معدني حاوي اورانيوم با استفاده از روشهاي معدن‌كاوي زيرزميني و يا روزميني استخراج شده و سپس طي فرايندهاي مكانيكي و شيميايي موسوم به “ آسياب كردن” و “ كوبيدن” از ديگر عناصر جدا مي‌شوند . اورانيوم پس از استخراج تفكيك ، كوبيده ، خرد و به شكل پودر درآمده و سپس براي توليد ماده موسوم به “ كيك زرد ”( Yellow Cake ) مورد استفاده قرار مي گيرد . كيك زرد در واقع محصول فراوري سنگ معدن ارونيوم است و به تركيباتي از اورانيوم گفته مي‌شود كه ناخالصي‌هاي معدني آن به ميزان زيادي گرفته شده و حاوي ۷۰ تا ۹۰ درصد اكسيد اورانيوم از نوع U3O8 است . فراوری سنگ معدن اورانیم ( تهیه کیک زرد ) مراحل تولید انرژی هسته ای 7Nuclear Energy
اسلاید 8: روشهای مختلف غنی سازیسانتريفوژ گازيپخش گازي اكلترومغناطيسيفتويونيزاسيونفتوديساسيون ليزريتبادل شيميايينازل جداسازيرزونانس سيكلوترونيمراحل تولید انرژی هسته ای 8Nuclear Energy
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.