شیمیدانان جهان

ازاین به بعد هر دفعه یک شیمیدان نامی جهان را معرفی می کنیم.

شیمیدان سوئدی «سوانت آرنیوس» (svante arrhenius) که در فاصله سالهای ۱۸۵۹ تا ۱۹۲۷ می‌‌زیسته است، بسیاری از ایده‌های اولیه درباره تفکیک یونی در محلولها را فرمولبندی کرد. در وهله نخست، عقاید وی پذیرفته نشد. در واقع وی پایینترین نمره ممکن را در امتحان Ph.D دریافت کرد! در ۱۹۰۳ ،«آرنیوس» به دلیل عقاید انقلابیش، جایزه نوبل را در شیمی برد. وی یکی از نخستین دانشمندانی است که وجود رابطه‌ای را در بین مقدار کربن دی اکسید موجود در اتمسفر و دمای کره زمین پیشنهاد کرد. پدیده‌ای که امروز به نام «اثر گلخانه ای» شناخته شده است.

شیمی نظری

دید کلی

شیمی را می‌توان به صورت علمی که با توصیف ویژگیها ، ترکیب و تبدیلات ماده سروکار دارد، تعریف کرد. اما این تعریف ، نارساست. این تعریف ، بیانگر روح شیمی نیست. شیمی همچون دیگر علوم ، سازمانی زنده و در حال رشد است، نه انباره‌ای از اطلاعات. علم ، خاصیت تکوین خودبخود دارد. ماهیت هر مفهوم تازه آن ، خود محرک مشاهده و آزمایشی جدید است که به بهبود بیش از پیش آن مفهوم و سرانجام به توسعه دیگر مفاهیم می‌انجامد.

از آنجا که زمینه‌های علمی همپوشانی دارند، مرز متمایزی میان آنها نمی‌توان یافت و در نتیجه مفاهیم و روشهای علمی کاربرد همگانی پیدا می‌کنند. در پرتو این گونه رشد علمی ، دیگر تعجبی ندارد که یک پژوهش علمی معین ، بارها از مرزهای مصنوعی و پرداخته ذهن بشر بگذرد.

قلمرو شیمی مفهومی متعارف

علم شیمی با ترکیب و ساختار مواد و نیروهایی که این ساختارها را بر پا نگه داشته است، سروکار دارد. خواص فیزیکی مواد از این رو مورد مطالعه قرار می‌گیرند که سرنخی از مشخصات ساختاری آنها را بدست می‌دهند و به عنوان مبنایی برای تعیین هویت و طبقه‌بندی بکار می‌روند و کاربردهای ممکن هر ماده بخصوص را مشخص می‌کنند. اما واکنشهای شیمیایی ، کانون علم شیمی هستند. توجه علم شیمی به هر گوشه قابل تصوری از این تغییر و تبدیلها کشیده می‌شود و شامل ملاحظاتی است از این قبیل:

• شرح تفصیلی درباره چگونگی واکنشهای و سرعت پیشرفت آنها
  
  
• شرایط لازم برای فراهم کردن تغییرات مطلوب و جلوگیری از تغییرات نامطلوب
  
  
• تغییرات انرژی که با واکنشهای شیمیایی همراه است.
  
  
• سنتز موادی که در طبیعت صورت می‌گیرد.
  
  
• سنتز موادی که مشابه طبیعی ندارند.
  
  
• روابط کمّی جرمی بین مواد در تغییرات شیمیایی.

 

 

پیدایش شیمی جدید

شیمی جدید که در اواخر سده هیجدهم ظاهر شده است، طی صدها سال ، توسعه یافته است. داستان توسعه شیمی را تقریبا به پنج دوره می‌توان تقسیم کرد:

فنون عملی

این فنون تا 600 سال قبل از میلاد مسیح رایج بوده است. تولید فلز از کانه‌ها ، سفالگری ، تخمیر ، پخت و پز ، تهیه رنگ و دارو فنونی باستانی است. شواهد باستان شناسی ثابت می‌کند که ساکنان مصر باستان و بین‌النهرین در این حرفه‌ها مهارت داشته‌اند. ولی چگونه و چه وقت این حرفه‌ها برای نخستین بار پیدا شده‌اند، معلوم نیست.

در این دوره ، فنون مذکور که در واقع فرایندهای شیمیایی هستند، توسعه بسیار یافته‌اند. اما این توسعه و پیشرفت ، تجربی بوده است، بدین معنی که مبنای آن تنها تجربه عملی بوده، بدون آنکه تکیه گاهی بر اصول شیمیایی داشته باشد. فلزکاران مصری می‌دانستند که چگونه از گرم کردن کانه مالاشیت با زغال ، مس بدست آورند، ولی نمی‌دانستند و در صدد دانستن آن هم نبودند که چرا این فرایند موثر واقع می‌شود و آنچه در آتش صورت می‌گیرد، واقعا چیست؟

نظریه‌های یونانی

این نظریه‌ها از 600 تا 300 سال قبل از میلاد عنوان شدند. جنبه فلسفی یا جنبه نظری شیمی حدود 600 سال قبل از میلاد در یونان باستان آغاز شد. اساس علم یونانی ، جستجوی اصولی بود که از طریق آن ادراکی از طبیعت حاصل شود. دو نظریه یونانی در سده‌های واپسین اهمیت فراوان یافت:

• این مفهوم که تمام مواد موجود در زمین ، ترکیبی از چهار عنصر (خاک ، باد ، آتش و آب) است، به نسبتهای گوناگون ، از اندیشه‌های فیلسوفان یونانی این دوره نشات یافته است.
  
  
• این نظریه که ماده از آحاد مجزا و جدا از همی به نام اتم ترکیب یافته است، بوسیله لوسیپوس پیشنهاد شد و دموکرتیس آن را در سده پنجم ق.م. توسعه داد.
  
  نظریه افلاطون این بود که اتمهای یک عنصر از لحاظ شکل با اتمهای عنصر دیگر تفاوت دارد. علاوه بر این ، او باور داشت که اتم‌های یک عنصر می‌توانند با تغییر شکل به اتمهایی از نوع دیگر تغییر یابند یا استحاله پیدا کنند. مفهوم استحاله در نظریه‌های ارسطو نیز منعکس است.
  
  ارسطو (که به وجود اتمها معتقد نبود) می‌گفت که عناصر و بنابراین تمام مواد از ماده اولیه یکسانی ترکیب یافته‌اند و تفاوت آنها فقط از لحاظ صورتهایی است که این ماده اولیه به خود می‌گیرد. به نظر ارسطو ، صورت ماده نه تنها شکل ، بلکه کیفیتها (از لحاظ رنگ ، سختی و غیره) را نیز دربر می‌گیرد و همین صورت است که ماده‌ای را از ماده دیگر متمایز می‌کند. او می‌گفت که تغییر صورت پیوسته در طبیعت صورت می‌گیرد و تمام اشیای مادی (جاندار و بی جان) از صورتهای نابالغ به صورتهای بالغ رشد و تکامل می‌یابند.
  
  در سراسر قرون وسطی باور این بود که کانی‌ها رشد می‌کنند و هرگاه کانیها از معادن استخراج شوند، معادن بار دیگر از کانیها پر می‌شوند.

 

 

کیمیاگری

کیمیاگری از 300 سال قبل از میلاد تا حدود 1650 میلادی رایج بود. سنت فلسفی یونان باستان و تجارت صنعتگران مصر باستان در شهری که بوسیله اسکندر کبیر در 331 ق.م. بنا شد یعنی اسکندریه مصر ، با هم جمع شدند و حاصل آمیزش آنها ، کیمیاگری بود. کیمیاگران اولیه برای ابداع نظریه‌هایی درباره ماهیت ماده از روشهای مصری برای بکارگیری مواد استفاده می‌کردند.

کیمیاگران باور داشتند که یک فلز می‌تواند با تغییر کیفیات (بویژه رنگ آن) تغییر پذیرد و چنین تغییراتی در طبیعت صورت می‌گیرد. فلزات می‌کوشند تا همچون طلا کامل شوند. همچنین آنها باور داشتند که این گونه تغییرات ممکن است بوسیله مقدار بسیار اندکی از یک عامل استحاله کننده قوی (که بعدا سنگ فیلسوفان نامیده شد) ایجاد شود.

در سده هفتم میلادی ، مسلمانان مراکز تمدن هلنی (از جمله مصر در 640 میلادی) را تسخیر کردند و کیمیاگری بدست آنها افتاد. در سده‌های دوازدهم و سیزدهم ، کیمیاگری به تدریج به اروپا راه یافت و آثار عربی به لاتین برگردانده شد. کیمیاگری تا سده هفدهم دوام یافت. در این زمان نظریه‌ها و نگرشهای کیمیاگران بتدریج زیر سوال قرار می‌گرفت.

کار رابرت بویل که اثر معروف خود به نام شیمیدان شکاک را در 1661 منتشر کرد، در این باره ارزشمند است. گرچه بویل باور داشت که استحاله فلزات پست به طلا امکان‌پذیر است، ولی او اندیشه کیمیاگری را مورد انتقاد شدید قرار داد. بویل باور داشت که نظریه شیمیایی باید حاصل شواهد تجربی باشد.

فلوژیستون

این نظریه از 1650 تا 1790 میلادی رواج داشت. تقریبا در سراسر سده هجدهم ، نظریه فلوژیستون نظریه‌ای مسلط در شیمی بود. این نظریه که بعدها معلوم شد نظریه‌ای نادرست است، در اصل کار "گئورک ارنست اشتال" بود. فلوژیستون «اصل آتش» ، جز تشکیل دهنده ماده‌ای دانسته می‌شد که متحمل سوختن می‌شود. چنین پنداشته می‌شد که یک جسم بر اثر سوختن ، فلوژیستون خود را از دست می‌دهد و به صورت ساده‌تری کاهیده می‌شود. باور این بود که نقش هوا در عمل سوختن ، انتقال فلوژیستون آزاد شده است.

بنا به نظریه فلوژیستون چوب در اثر سوختن به خاکستر و فلوژیستون (که بوسیله هوا جدا می‌شود)تبدیل می‌گردد. طبق نظریه فلوژیستون ، چوب ، ماده مرکبی است که از خاکستر و فلوژیستون ترکیب یافته است. همچنین در مورد عمل تکلیس ، این نظریه عنوان می‌دارد که فلز ، ماده مرکبی است که از یک کالکس و فلوژستیون ترکیب یافته است.

در نظریه فلوژیستون ، ذاتا" مشکلی است که هرگز توضیح کافی درباره آن داده نشد. وقتی چوب می‌سوزد، فرض بر این است که فلوژیستون از دست می‌دهد و نتیجه آن خاکستری است که وزن آن کمتر از قطعه چوب اصلی است. اما در عمل تکلیس ، از دست رفتن فلوژیستون با افزایش وزن همراه است، چون کالکس یا اکسید فلزی ، وزنش بیشتر از فلز اصلی است. طرفداران نظریه فلوژیستون این مشکل را تشخیص داده بودند، لیکن تقریبا در سراسر سده هیجدهم ، اهمیت توزین و اندازه گیری دانسته نشد.

 

شیمی جدید

کار آنتوان لاوازیه در اواخر سده هیجدهم را معمولا آغاز شیمی جدید می‌دانند. "لاوازیه" ،‌ با تعمق کافی ، دست‌اندرکار براندازی نظریه فلوژیستون شد و انقلابی در شیمی پدید آورد. او که ترازوی شیمیایی بسیار استفاده می‌کرد، با تکیه بر نتایج آزمایشهای کمی ، به توضیح تعدادی از پدیده‌های شیمیایی دست یافت.

قانون پایستاری جرم می‌گوید که در جریان یک واکنش شیمیایی تغییر محسوسی در جرم صورت نمی‌گیرد. به گفته دیگر ، جرم کل تمام موادی که در واکنش شیمیایی وارد می‌شوند، برابر جرم تمام محصولات واکنش است. این قانون ، توسط لاوازیه به وضوح بیان شد. برای لاوازیه نظریه فلوژیستون امری ناممکن بود.

اقداماتی که دانشمندان از سالهای 1970 به بعد به عمل آورده‌اند، با استفاده از کتاب لاوازیه با عنوان « رساله‌ای مقدماتی درباره شیمی» که در سال 1789 منتشر شد، بیان شده است. آنچه در دو سده پس از لاوازیه درباره شیمی دانسته شده، بسیار بیشتر از بیست سده پیش از اوست. علم شیمی از آن زمان به بعد ، تدریجا در پنج شاخه اصلی بسط یافت. (البته این تقسیمات اختیاری است و به طبقه بندی آنها انتقادهایی وارد است.)

طبقه‌بندی شیمی

• شیمی آلی : شیمی ترکیبات کربن است.
  
  
• شیمی معدنی : شیمی تمامی عناصر به جز کربن. البته بعضی از ترکیبات ساده کربن مانند کربناتها و بطور سنتی در زمره ترکیبات معدنی طبقه بندی می‌شوند، زیرا از منابع معدنی بدست می‌آیند.
  
  
• شیمی تجزیه : تشخیص اجزای تشکیل دهنده مواد ، هم از لحاظ کیفی و هم از لحاظ کمی.
  
  
• شیمی فیزیک : مطالعه اصول فیزیکی که زمینه درک ساختار ماده و تبدیلات شیمیایی است.
  
  
• زیست شیمی : شیمی سیستمهای زنده اعم از گیاهی و حیوانی.

نوبل شيمي 2006

 

نوبل شيمي  2006

 

 

جايزه نوبل شيمي سال  2006  به راجر كورنبرگ از دانشگاه استنفورد رسيد. وي به دليل بررسي و ارايه توضيح روشني از فرايند نسخه برداري سلولي كه در طي پديده ي پروتئين سازي رخ مي دهد ، موفق به دريافت عاليترين جايزه ي علمي جهاني در رشته ي شيمي شده است. نسخه برداي ، در واقع تهيه ي كپي از مواد ژنتيكي سلول است كه براي توليد سلول هاي جديد و در نتيجه ساخت پروتئين ها در سلول هاي بدن جانداران به طور طبيعي اجرا مي شود.راجر فرزند آرتور كورنبرگ ، برنده ي جايزه نوبل پزشكي سال 1947 است كه به خاطر مطالعاتش در زمينه ي چگونگي كپي برداري از  DNA سلولي موفق به  دريافت اين جايزه شده است . راجر كورنبرگ براي نخستين بار در جهان  در تحقيقات خود شيوه ي نسخه برداري از DNA و تشكيل  mRNA يا (RNA پيام آور) در يك سلول يوكاريوت )گياهي يا جانوري( را با كمك تصاوير اتمي و تجزيه تحليل جزييات آنها شرح داده است .

 

گزارشى از مراحل غنى سازى اورانيوم

گزارشى از مراحل غنى سازى اورانيوم

 

•چرخه سوخت هسته اى

مثل هر ماده مصرفى، اورانيومى كه از زمين استخراج مى شود را نمى توان به طور مستقيم براى توليد انرژى مصرف كرد بلكه بايد فرآيند هاى شيميايى و فيزيكى زيادى روى اورانيوم انجام شود تا قابل مصرف در نيروگاه براى توليد انرژى شود. به اين عمليات چرخه سوخت هسته اى مى گويند. چرخه سوخت هسته اى شامل تمام مراحل اكتشاف، استخراج، غنى سازى، مصرف در رآكتور و بالاخره نابودى زباله هاى هسته اى است.

•اكتشاف

ذخاير طبيعى اورانيوم به صورت سنگ معدن از زمين استخراج مى شود. با استفاده از روش هاى زمين شناسى، مناطق مناسب براى استخراج اورانيوم شناسايى و انتخاب مى شود. مثلاً از خاك مناطق مختلف كه تشعشعات راديواكتيو دارند، نمونه هايى را به آزمايشگاه مى برند و با استفاده از روش هاى شيميايى ميزان اورانيوم قابل استخراج را بررسى مى كنند. با توجه به هزينه هاى استخراج، اگر غلظت اورانيوم به اندازه اى بود كه استخراج آن به صرفه باشد آن نقطه به عنوان معدن اورانيوم شناخته مى شود. مهمترين منابع اورانيوم ايران در ساغند يزد است.

•كيك زرد

پس از خارج كردن سنگ معدن اورانيوم از معدن سنگ ها را آسياب مى كنند تا به تكه هاى كوچك با ابعاد تقريباً يكسان تبديل شود. اورانيوم در اين حالت به صورت اكسيد است و فرمول شيميايى آن U3O8 است. اين تكه هاى سنگ معدن اورانيوم را در محلولى از اسيد سولفوريك قرار مى دهند. اسيد، اورانيوم را حل كرده و آن را از زوائدى كه در سنگ معدن وجود دارد جدا مى كند محلولى كه به اين روش به دست مى آيد، تصفيه و خشك مى شود و به صورت پودرى در مى آيد كه به آن كيك زرد گفته مى شود.

• غنى سازى

اورانيوم موجود در طبيعت از دو نوع ايزوتوپ ساخته شده (به اتم هاى يك عنصر كه وزن متفاوت دارند ايزوتوپ مى گويند. ايزوتوپ ها خواص شيميايى كاملاً يكسان اما خواص فيزيكى متفاوتى دارند. براى مثال اورانيوم داراى دو ايزوتوپ ۲۳۵ و ۲۳۸ است.) در طبيعت و در روى كره زمين به طور متوسط از ۱۰۰ درصد مقدار اورانيوم، ۷۱/۰ درصد آن اورانيوم ۲۳۵ و ۲۸/۹۹ درصد آن اورانيوم ۲۳۸ است. اما اورانيوم ۲۳۸ را نمى توان به عنوان سوخت در رآكتور به كار برد زيرا عنصرى پايدار است. اما ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۵ كه ناپايدار است، شكافته مى شود و انرژى توليد مى كند. به همين دليل بايد ميزان غلظت اورانيوم ۲۳۵ را در نمونه بالا برد. به اين عمليات غنى سازى مى گويند. تاسيساتى كه عمليات غنى سازى سوخت اورانيوم را انجام مى دهند تاسيسات تغليظ اورانيوم يا UCF نام دارد كه در ايران اين تاسيسات در اصفهان مستقرند. براى غنى كردن اورانيوم بايد آن را به حالت گازى درآورد. طى چند فرآيند شيميايى، كيك زرد را به گاز هگزا فلورايد اورانيوم UF6 تبديل مى كنند. دو روش براى غنى سازى اورانيوم وجود دارد:شكافت و سانتريفيوژ.

•پخش

در روش پخش (ديفيوژن) گاز UF6 را با فشار از ميان تعدادى غشا عبور مى دهند. در اين بين اورانيوم ۲۳۵ چون سبك تر از اورانيوم ۲۳۸ است سريع تر از غشا عبور مى كند به اين ترتيب اورانيوم طى مراحل مختلف عبور از غشا غنى مى شود. مهمترين عيب اين روش اين است كه بسيار طول مى كشد و برق زيادى هم مصرف مى كند.

•سانتريفوژ

روش بهتر و با صرفه تر سانتريفوژ است. اين روش البته سخت تر و پيچيده تر است. محققان كشورمان توانسته اند به فناورى اين روش غنى سازى دست يابند. اصول كلى سانتريفوژ بسيار ساده است. گاز UF6 را درون مخازن استوانه اى بزرگى قرار مى دهند و با سرعت بالا مى چرخانند. در اين بين اورانيوم ۲۳۵ باز هم به دليل سبكى از اورانيوم ۲۳۸ جدا مى شود. از آنجايى كه جرم اين دو تركيب بسيار به هم نزديك است و اختلاف آنها كم است اين عمليات بايد مرتباً و به تعداد زياد تكرار شود تا سطح مطلوب غنى سازى به دست بيايد. در سوخت مناسب براى نيروگاه هاى هسته اى غلظت اورانيوم ۲۳۵ حدود كمتر از پنج درصد است يعنى اورانيوم تا پنج درصد بايد غنى شود. اما براى ساخت بمب هسته اى بايد اورانيوم تا ۹۰ درصد غنى شود. فرآيند سانتريفوژ نيازمند تجهيزات بسيار گرانقيمت است. اما هزينه انرژى آن از روش قبلى بسيار كمتر است. البته امروزه به صورت محدود روش هاى ديگرى هم براى غنى سازى وجود دارد كه مهمترين آن غنى سازى با ليزر است. اما اين روش ها به طور محدود و آزمايشگاهى هستند و در مقياس صنعتى به كار نمى رود. تجهيزات غنى سازى اورانيوم ايران، سانتريفوژهاى مستقر در سايت هسته اى نطنز است.

• توليد سوخت هسته اى

پس از رسيدن اورانيوم به غلظت مورد نظر (كه به صورت گاز UF6 است) آن را به حالت جامد در مى آورند. با استفاده از فرآيندهاى شيميايى UF6 را به دى اكسيد اورانيوم (UO2) تبديل مى كنند. Uo2 پودرى جامد است كه آن را فشرده مى كنند و به صورت قرص در مى آورند. اين قرص ها را در دماى بالا حرارت مى دهند تا به حالت سراميكى دربيايد. اين قرص ها را دسته كرده و درون يك لوله قرار مى دهند. اين لوله از آلياژى مخصوص ساخته شده كه در مقابل خوردگى بسيار مقاوم است و رسانايى حرارتى بالايى هم دارد. به اين ترتيب سوخت مناسب براى نيروگاه هاى هسته اى آماده شده است.

• شكافت هسته اى و واكنش زنجيره اى

در رآكتورهاى هسته اى با استفاده از فرآيند شكافت هسته، انرژى توليد مى شود. در فرآيند شكافت، يك هسته سنگين و ناپايدار مثل اورانيوم ۲۳۵ در اثر تحريك (مثلاً برخورد يك نوترون پرانرژى) به عناصر سبك تر شكافته مى شود و در اين فرآيند مقدارى هم انرژى گرمايى توليد مى شود. يكى از محصولات شكافت نوترون است. يعنى در اثر شكافت اورانيوم نوترون توليد مى شود كه اين نوترون به نوبه خود مى تواند با برخورد به يك اورانيوم ۲۳۵ ديگر، آن را بشكافد و به اين ترتيب واكنش هسته اى و توليد انرژى ادامه مى يابد. به اين فرآيند، واكنش زنجيره اى مى گويند، زيرا مراحل اين واكنش همانند حلقه هاى زنجير به دنبال يكديگر تكرار مى شوند.

• رآكتورهاى هسته اى

در مركز رآكتورهاى هسته اى ميله هاى سوخت و كنترل يك در ميان چيده شده اند. در درون ميله هاى سوخت، فرآيند شكافت رخ مى دهد و انرژى آزاد مى شود. اين انرژى، آب كه اطراف ميله ها را فرا گرفته گرم مى كند. آب گرم شده خود از درون مخازن آب ديگرى مى گذرد و آنها را گرم كرده و بخار مى كند. بخار آب توليد شده توربين ها را مى گرداند و با چرخش توربين ها كه به ژنراتور متصل اند، برق توليد مى شود. به اين ترتيب، انرژى توليد شده در اثر شكافت اورانيوم به برق تبديل مى شود. برق توليد شده از شكافت يك تن اورانيوم برابر برق توليد شده از سوزاندن ۲۰ هزار تن ذغال سنگ يا ۳۰ ميليون متر مكعب گاز طبيعى است!از آنجايى كه تعداد پروتون توليد شده در هر مرحله زنجير بيش از يكى است، اگر شكافت و واكنش زنجيرى خود به خود ادامه پيدا كند، واكنش زنجيره اى به سرعت گسترش يافته و به سرعت فراگير مى شود. در چنين حالتى در مدت كمى انرژى زيادى توليد مى شود. اين همان اتفاقى است كه در بمب هاى هسته اى مى افتد. براى كنترل اين فرآيند در نيروگاه ها، در ميان ميله هاى سوخت، ميله هاى كنترل را قرار مى دهند. اين ميله ها مواد جذب كننده نوترون هستند كه سرعت واكنش را كنترل كرده و مانع از انفجار ناگهانى آن مى شوند.

• انواع رآكتورها

رآكتورهاى هسته اى از لحاظ سرعت عمل به دو دسته تقسيم مى شوند:۱- رآكتورهاى گرمايى: كه سرعت عملشان كم است و فرآيند شكافت در آنها به آرامى صورت مى گيرد. اين رآكتورها كاملاً جنبه صلح آميز دارند. رآكتور اتمى بوشهر از اين گونه است.۲- رآكتورهاى سريع: كه هدف اصلى آنها توليد سوخت لازم براى سلاح هاى هسته اى است. محصول اين رآكتورها پلوتونيوم و اورانيوم ۲۳۵ است.

• زباله هاى هسته اى

مثل هر فعاليت ديگر بشرى، توليد برق هسته اى هم ضايعاتى دارد. اما براى مثال، براى توليد ۸ مگاوات ساعت انرژى الكتريكى، تنها ۳۰ گرم زباله، راديواكتيو توليد مى شود. اين در حالى است كه براى توليد همين مقدار برق از بهترين نوع زغال سنگ، هشت هزار كيلوگرم دى اكسيد كربن توليد مى شود. در عين حال خطر زباله هاى هسته اى بسيار بيشتر و نگهدارى آنها نيازمند روش هاى پيچيده ترى است. زباله هايى مثل لباس هاى تكنسين ها، لوازم و تجهيزات و ساير موادى كه راديو اكتيويته كمى دارند، پس از فشرده سازى و آتش زدن دفن مى شوند. اما مهمترين قسمت دفن زباله هاى هسته اى، نابودى سوخت مصرف شده است. براى اين كار سوخت هسته اى را كه بسيار گرم و راديواكتيو است، چندين سال درون استخرهاى عميق آب قرار مى دهند. پس از سرد شدن، آن را خارج مى كنند. حدود ۳ درصد اين سوخت مصرف شده، مواد قابل بازيافت مثل پلوتونيوم و اورانيوم ۲۳۵ است كه مصارف پزشكى و نظامى دارد. بقيه آن را به پودر تبديل كرده درون مخازن محكم و غيرقابل خوردگى قرار داده و در نقاط معلومى كه دور از دسترس افراد است، دفن مى كنند.

• باشگاه هسته اى

باشگاه هسته اى اصطلاحى است كه براى كشورهاى داراى توانايى ساخت و توليد سلاح هسته اى به كار مى رود. در جدول نام كشورهاى عضو باشگاه هسته اى و تعداد بمب هسته اى آنها ذكر شده است. البته گفتنى است علاوه بر اين ۹ كشور، كشورهايى همچون آرژانتين، استراليا، برزيل، مصر، آلمان، عراق، ژاپن و... در سال هاى قبل طرح هايى را به منظور ساخت سلاح هاى هسته اى به اجرا گذاشته بودند و به موفقيت هايى هم دست يافتند، اما هم اكنون داراى سلاح هسته اى نيستند و طرحى براى ادامه فعاليت هاى هسته اى خود ندارند. همه اين كشورها معاهده منع گسترش سلاح هاى هسته اى را امضا كردند. با اين همه به نظر مى رسد كشورهاى پيشرفته صنعتى همچون كانادا، آلمان، ژاپن، ايتاليا و... توانسته اند به فناورى ساخت و توليد سلاح هسته اى دست يابند و به رغم آنكه در حال حاضر داراى هيچ گونه سلاحى نيستند، اما در صورتى كه لازم باشد و تصميم به توليد سلاح بگيرند، مى توانند در مدت زمان كوتاهى (از چند هفته و چند ماه تا يك سال) چند سلاح هسته اى قابل استفاده توليد كنند. اما همان گونه كه ذكر شد، ايران كشورى است كه توانسته است به فناورى غنى سازى در حد ۵/۳ درصد دست يابد كه صرفاً براى استفاده در سوخت هاى هسته اى مناسب است و براى توليد سلاح بايد اورانيوم را تا ميزان ۹۰ درصد غنى سازى كرد، به اين ترتيب ايران كشورى است كه داراى فناورى صلح آميز هسته اى است. به گفته كارشناسان مسائل هسته اى با راه اندازى ۱۶۴ دستگاه سانتريفوژ فقط مى توان مقدار اورانيوم لازم براى سوخت هسته اى را توليد كرد، اما براى غنى سازى در حد توليد سلاح هسته اى به هزاران دستگاه سانتريفوژ و چندين سال زمان نياز است. در عين حال براى ساخت سلاح هسته اى، علاوه بر غنى سازى تا ۹۰ درصد به فناورى هاى ويژه ساخت بمب و داشتن توان نظامى و تجهيزات مناسب براى استفاده از بمب (همانند موشك هاى قاره پيما يا زيردريايى هاى عظيم) نيز نياز است كه به نظر مى رسد هم اكنون در دسترس ايران نباشد

کاربردهای دانش هسته ای

کاربردهای دانش هسته ای

   

نمونه ظروف شیشه ای که با پرتو افکنی سخت تر شده استحکام بیشتری پیدا کرده اند.

دانش و تکنولوژی هسته ای علاوه بر آنکه می تواند در یک کشور بعنوان جایگزین سوختهای فسیلی برای تولید انرژی محسوب شود، می تواند در بسیاری از بخشهای صنایع تولیدی و خدماتی نیز کاربردهای مفید داشته باشد. در این نوشته قصد داریم تا به معرفی برخی از کاربردهای غیر نیروگاهی انرژی هسته ای بپردازیم.

سالهای سال است که استفاده از ایزوتوپهای مواد رادیواکتیو در بدست آوردن اطلاعات از گذشته، اندازه گیری های صنعتی، کنترل کیفی محصولات، تغییر ویژگیهای محصولات و ... کاربرد دارد. خصیصه اصلی که باعث استفاده از این نوع مواد در صنعت می شود ویژگی پرتو افکنی مواد رادیو اکتیو است که در اینجا به برخی از این کاربردها اشاره می کنیم. لازم به ذکر است که مواد رادیو اکتیوی که در این گونه از موارد استفاده می شود، بسیار ضعیف و با طول عمر بسیار کم است، بگونه ای که هیچگونه خطری را متوجه انسان نمی کند.

اندازه گیری ضخامت
از آنجایی عبور پرتوهای رادیو اکتیو از مواد بتدریج باعث کاهش انرژی آنها می شود، با ساخت دستگاه های اندازه گیری دقیق انرژی می توان ضخامت اجسامی را که این پرتوها به آن تابیده می شود را اندازه گیری کرد. از همین خاصیت می توان برای مشخص کردن کیفیت برخی از مواد یا اجناس تولیدی که آیا ترک و شکستگی دارند یا خیر نیز استفاده کرد.

اندازه گیری سرعت
استفاده از مقادیر بسیار کم و ضعیف از مواد رادیو اکتیو در کنترل پروسس های تولید محصولات تقریبآ کاری عادی در تمامی کشورهای صنعتی جهان است. برای مثال افزودن مقدار کمی از این مواد به مایعی که از درون شبکه لوله ای به هم پیچیده عبور می کند، اجازه می دهد تا بسادگی بتوان با اندازه گیری تشعشعات از بیرون لوله، پی به سرعت مایع درون لوله و از آنجا دبی مایع پی برد.

کنترل کیفی
کاربرد بسیار جالب دیگر هنگامی است که می خواهیم محلولهای کاملآ همگن تهیه کنیم. فرض کنید می خواهید دو مایع که از لحاظ فیزیکی کاملآ مشابه هم هستند را با یکدیگر بصورت کاملآ یکنواخت - با هر نسبتی - مخلوط کنید. برای حصول اطمینان از اینکه این دو ماده خوب با یکدیگر مخلوط شده اند کافی است به یکی از آنها مقدار کمی ماده رادیو اکتیو اضافه کنید و در انتهای مسیر تولید نمونه گیری کنید. بدیهی است اگر میزان مواد رادیو اکتیو در نمونه ها یکی باشد این دو ماده بصورت یکنواخت با یکدیگر مخلوط شده اند.

سالهای سال است که کشورهای صنعتی از دانش هسته ای برای اندازه گیری کمیت های مختلف صنعتی استفاده می کنند.

استفاده بعنوان حساسه (Sensor)
در بسیاری از موارد که امکان تماس مستقیم سنسور (حساسه) با موادی که قرار است اندازه گیری شوند وجود ندارد و یا سنسور لازم بسیار گرانقیمت است - مانند فلزات مذاب، شیشه مذاب و ... - ساده ترین روش، برای اندازه گیری استفاده از مواد رادیواکتیو است. کافی است همانند مثالهای قبل مقدار بسیار کمی از مواد رادیو اکتیو را با فلز مخلوط کنید و میزان - یا در واقع سطح مایع - آنرا بدون تماس مستقیم اندازه گیری کنید.

تغییر در ویژگیهای مواد
تاباندن اشعه رادیو اکتیو به ماده می تواند باعث بالارفتن کیفیت یا میزان برخی ویژگیهای مواد شود. بعنوان مثال خصوصیاتی چون سختی، مقاومت و چگالی از جمله شاخص هایی هستند که اشعه رادیو اکتیو می تواند روی آن تاثیر بگذارد.

چند مثال کاربردی در صنعت

• در صنعت اتومبیل سازی از مواد رادیواکتیو برای کنترل کیفیت ورق استیل استفاده می شود.
• در صنعت ساخت و نگهداری هواپیما برای کنترل وجود شکاف یا نشتی در موتورهای جت از مواد رادیو اکتیو استفاده می کنند.
• برای برآورد میزان سنگهای معدنی در معادن یا مواد نفتی در چاه های نفت یا حفاری ها از این مواد استفاده می کنند.
• برای مشخص کردن کیفت جوشکاری در لوله های که در زیر زمینی کار گذاری شده اند نیز مواد رادیو اکتیو راه حل مناسبی است.
• ببسیاری از دستگاههای فتوکپی برای جلوگیری از به هم چسبیدن کاغذها بر اثر الکتریسیته ساکن و در نهایت جمع شدن در دستگاه از مقادیر بسیار کمی مواد رادیو اکتیو استفاده می کنند.
• استفاده از مواد رادیو اکتیو برای تمیز کردن و زدودن آلودگی در بسیاری از لوازم مانند لنزهای چشم یا برخی مواد آرایشی.
• و ....

در کشاورزی
استفاده از میزان بسیار کم مواد رادیو اکتیو یکی از ساده ترین روشها برای از بین بردن آفت های مختلف است. جالب اینجاست که بدانید این روش برخلاف استفاده از سموم شیمایی اثرات منفی بر محصولات نخواهد داشت. بخصوص در مواردی که حشرات و آفت ها در مقابل سموم مقاوم شده باشند با استفاده از مواد رادیو اکتیو بسادگی می توان آنها را از بین برد.

همچنین با استفاده از مواد رادیو اکتیو می توان خاصیتی در گیاهان ایجاد کرد که آنها از حد اکثر آب موجود در خاک استفاده کنند. به این ترتیب علاوه بر کاهش میزان آب مصرفی و هزینه های تولید؛ مانع از به هدر رفتن آب خواهیم شد.

استفاده از دانش هسته ای و مواد رادیو اکتیو برای دفع آفت ها در کشاورزی از ساده ترین و مفیدترین روشها است.

استفاده در صنایع غذایی
استفاده از مواد رادیو اکتیو در صنایع غذایی در کشورهای پیشرفته بسیار متداول است. باید دقت کرد که نوع مواد و نحوه استفاده از آنها در این روشهای کاربردی به گونه ای است که به هیچ وجه خطری مواد غذایی را تهدید نمی کند. در ادامه به نمونه هایی از این موارد اشاره می شود.

از بین بردن میکروب و طولانی تر کردن عمر مواد غذایی
تشعشع مواد رادیو اکتیو ضعیف بر روی مواد غذایی باعث از بین بردن باکتری های خطرناک شده و طول عمر بیشتر غذا را موجب می شوند. استفاده از این روش برای کشتن میکروب وبا سالهاست که کاربرد دارد و نیز حمل و نقل در مسیرهای طولانی یا نگهداری دراز مدت مواد غذایی بدون استفاده از این مواد کاری بسیار دشوار است.

استرلیزه کردن بدون ایجاد تغییر فیزیکی
پرتو افکنی بر روی مواد غذایی بدون آنکه حالت فیزیکی یا مزه ماده خوراکی را تغییر دهد می تواند آنرا بطور کامل استرلیزه کند. یادآور در روشهای قدیمی با گرم کردن ماده سعی در کشتن میکروبهای آن می کردند. بدیهی است که این روش تنها برای برخی از مواد غذایی می تواند کاربرد داشته باشد ضمن اینکه می تواند کیفیت فیزیکی مواد را تحت تاثیر خود قرار دهد.

مثالهای کاربردی در صنایع غذایی

• کشتن حشرات کوچک یا میکرو ارگانیزم ها در مواد غذایی.
• طولانی تر کردن عمر گوشت.
• کند کردن پروسه رشد انواع قارچ در مواد غذایی.
• کند تر کردن زمان رسیدن انواع میوه ها.
• جلوگیری از زاد و ولد حشرات در گندم و جو.
• جلوگیری از جوانه زدن سبزیجاتی مانند پیاز یا سیب زمینی.
و...

 

آدرس سایت	توضیحات درباره سایت	نام سایت
www.mollasadra.persianblog.com	مقالات درباره شيمي و فيزيك و رياضي و نجوم و نكته هاي زيبا	ملاصدرا
www.science.persianblog.com	مقالات در زمینه ریاضی ، فیزیک ، شیمی ، زیست	Science
www.mhhch.persianblog.com	لینک های خوب در زمینه های مختلف شیمی	شیمی
www.members.fortunecity.com	همه چیز درباره هیدرولوژی و علوم آب	ايران هيدرولوژی
www.bookqk.com	سایتی برای مهندسان شیمی	مهندسى شيمى
www.roxana.persianblog.com	مقالاتی مفید از شیمی	شیمی(من و بارون)
www.nioc.org	سایت وزارت نفت	nioc
www.chemtrain.persianblog.com	مقالاتی مفید از شیمی	قطار شيمى
www.reza6082.persianblog.com	مطالب بسيار جالب شيمي	شيميست
www.sharifchem.persianblog.com	مجله علمي تحقيقاتي شيمي	مجله شيمي
www.mazyarweblog.persianblog.com	مقالات شيمي در زمينه بسپار ها	بسپار نامه
www.chemnew.persianblog.com	مطالب و اخبار جالب و به درد بخور شيمي	وبلاگ شيميست
www.radical.persianblog.com	مقالات ، آزمایشها و اطلاعاتی در زمینه شیمی و فیزیک	رادیکال
www.alonelane.persianblog.com	خاطرات شخصي يك شيميست كه به شيمي هيچ ربطي نداره	خاطرات شيميست
www.cdcdc.com	گروه شیمی وزارت آموزش و پرورش - دفتر برنامه ریزی و تالیف کتب درسی	cdcdc
www.chem.persianblog.com	.. مقالات و نوشته واخبار درباره شیمی همراه با اطلاعاتی در زمینه آزمایش میلیکان ، ریاضیات گسسته و	talk about شیمی
www.mimshimi82.persianblog.com	وبلاگ دانشجویان مهندسی شیمی دانشگاه فردوسی مشهد دارای مطالب و مقالات درباره شیمی و نفت و گاز	mimshimi82
www.iranexplorer.net	اولين نشريه الكترونيكي بيو شيمي در ايران ارائه تحقيق رايگان ودانلود جزوات دانشگاهي ويژه دانشجويان	بيو ايران
www.cosmetic-chemist.persianblog.com	مقالات درباره مواد استفاده شده در وسايل بهداشتي و آرايشي از ديدگاه شيمي	وسايل بهداشتي آرايشي
www.roshdmag.org	مجله شیمی در سایت رشد - وابسته به آموزش و پرورش	مجله شیمی
www.cheresources.com	محاسبات مهندسی شیمی به صورت آنلاین	cheresources-onlinecalc
www.thesaurus.irandoc.ac.ir	irandoc  اصطلاحات شیمی در سایت	thesaurus-chemistry
www.nedayegaz.com	دارای مطالب و مقالات درباه صنعت گاز	نشریه ندای گاز
www.mihanblo.com	دارای مقالاتی درباره شیمی در وب سایت مدرسه	کلوپ شیمی
www.kkhec.ac.ir	انجمن شیمی مرکز آموزش عالی خواجه نصیر کرمان	anjomanshimi
www.shimi.ir	مبانی شیمی آلی در یک مقاله	شیمی آلی
www.shimi.ir	مبانی شیمی معدنی در یک مقاله	شیمی معدنی
www.shimi.ir	مبانی شیمی تجزیه در یک مقاله	شیمی تجزیه
fa.wikipedia.org	wikipedia دایره المعارف تخصصی شیمی به زبان فارسی در	دایره المعارف شیمی
www.che.com	انگلیسی :: مجله تخصصی مهندسی شیمی	مجله شيمي
www.aiche.org	انگلیسی :: انجمن مهندسين شيمي آمريكا	aiche
www.assaluyeh.com	اطلاعات متنوعی درباره مناطق نفتی و گازی ایران به ویژه منطقه ویژه اقتصادی و انرژی عسلویه و پارس جنوبی	بانك اطلاعاتي عسلويه
www.nedayegaz.com	ماهنامه داخلی شرکت ملی گاز......	نشريه نداي گاز
www.iies.org	موسسه مطالعات بین المللی انرژی	مطالعات انرژي
www.shana.ir	خبرگزاری شانا ، شبکه اطلاع رسانی نفت و انرژی	خبرگزاري شانا
www.pafko.com	انگلیسی :: تاریخچه مهندسی شیمی	تاريخچه مهندسي شيمي
www.cheau.com	انگلیسی :: انجمن مهندسی شیمی ، سایتی عالی برای مهندسان شیمی	انجمن مهندسي شيمي
www.bookqk.com	اولین وبلاگ فارسی در زمینه مهندسی شیمی......	مهندسي شيمي
www.chestudent.persianblog.com	نوشته های یک دانشجوی مهندسی شیمی	يك دانشجوي ايراني
wwwchemicaleng.persianblog.com	یک وبلاگ با مقالات و مطالب بسیار در زمینه مهندسی شیمی ، که دیگر به روز نمی شود	مهندس شيمي
www.ingche.persianblog.com	مطالبی در مورد مهندسی شیمی با زبانی ساده و قابل فهم برای همه	كيمياگران نوين
www.groups.yahoo.com	در یاهو che_82 گروه مهندسی شیمی	groups-che_82
www.chemocean.com/	گروه شیمی دبیرستان علامه حلی دارای مطالب شیمی	شِمی علامه حلي
www.atomi.persianblog.com	وبلاگی در زمینه اتم از نگرش شیمی و فیزیک	atom
www.sharifchem.persianblog.com	مجله علمی شیمی از دانشجویان دانشگاه شریف	sharifchem
www.jumptochem.com	انگلیسی :: سایتی خوب دارای جدیدترین رویدادها و مقالات شیمی	Jump to Chemistry
www.radio.weblogs.com	انگلیسی :: سایت مربوط به شیمی	101-365 baby
www.pearl1.lanl.gov	یک جدول تناوبی با توضیحاتی کامل در مورد هر عنصر	جدول تناوبي عناصر
www.radio.weblogs.com	101-365 جدول تناوبی در سایت	p e r i o d i c
www.scs-intl.com	JPG جدول تناوبی با مزه در قالب عکس	جدول تناوبي
www.esfahanchem.port5.com	سایت دانشجویان شیمی دانشگاه اصفهان	دانشگاه اصفهان
www.chemblog.netfirms.com	تمرینات شیمی از دکتر ناصر	دکتر ناصر
www.groups.yahoo.com	در یاهو IranChemist گروه شیمی	groups-Iranchemist
www.shimi.ir	ایران شیمی ، یکی از مفید ترین سایت های فارسی شیمی و دارای مقالات و مطالب آموزشی در زمینه شیمی	shimi
www.iupac.org	که به آخرین تحولات دنیای شیمی و نامگذاری ها در شیمی آلی می پردازد IUPAC انگلیسی :: نشریه خبری	نشريه خبری آيوپاک
www.cem.msu.edu	انگلیسی :: مواد درسی برای شیمی آلی	Organic Chemistry
www.chemfinder.com	انگلیسی :: صنایع شیمی	chemfinder
www.chemcenter.com	انگلیسی :: انجمن شیمی آمریکا	chemcenter
www.chemweek.com	انگلیسی :: مجله هفتگی شیمی	chemweek
www.chem4kids.com	انگلیسی :: دارای مطالب و عکس هایی برای آموزش شیمی به کودکان	شیمی برای بچه ها