مقاله ای درمورد انرژی هسته ای

این فایل با فرمت Word بوده و قابل ویرایش است و همچنین آماده پرینت می باشد

موضوع : مقاله ای درمورد انرژی هسته ای

اينكه مؤثرترين راه كند كردن نوترون‌هاي پر انرژي پراكندگيهاي متوالي آنها از عناصر سبك مثل هيدروژن در تركيباتي مثل آب و پارافين است. نقش مهم اين دو كشف در گسترش انرژي هسته‌اي در سالهاي بعد به ثبوت رسيد. 

آزمايشهاي فرمي روي اورانيم توسط دو شيميدان آلماني به نامهاي هان و استراسمن تكرار شد. اين دو نفر در سال 1317/1938 كشف كردند كه يكي از فراورده‌هاي برهم كنش نوترون با اورانيم، باريم است كه عنصري است در ميانة جدول تناوبي. ظاهراً واكنشي رخ داده بود كه در آن هستة سنگين اورانيوم، در اثر بمباران با نوترون، به دو هستة با جرم متوسط تقسيم شده بود. دو فيزيكدان، به نامهاي مايتنر و فريش، با شنيدن خبر اين كشف و بر مبني مدل قطره ـ مايعي هستة اتم توضيحي براي اين فرايند پيدا و محاسبه كردند كه انرژي بسيار زيادي (خيلي بيش از آنچه كه در فرايندهاي شناخته شدة پيش از آن ديده شده بود) از اين فرايند كه نام شكافت بر آن گذاشته شد آزاد مي‌شود. 

جلوه‌هاي مهم ديگري از شكافت در ماههاي بعد كشف شد. ژوليو و همكاران او در فرانسه نشان دادند كه در فرايند شكافت چند نوترون هم گسيل مي‌شود، و بعداً معلوم شد كه اين نوترون‌ها انرژي خيلي بالايي دارند. به اين ترتيب اين امكان وجود داشت كه فرايند شكافت، كه با يك نوترون آغاز مي‌شد و دو يا سه نوترون توليد مي‌كرد، در صورت بروز شكافت ديگري توسط اين نوترون‌هاي جديد، ادامه پيدا كند. زنجيره ـ واكنش خود ـ نگهداري كه به اين ترتيب ايجاد مي‌شد قادر بود مقدار فوق‌العاده زيادي انرژي ايجاد كند.

دو نوع واكنش زنجيره‌يا شكافت متمايز در پيش رو بود: يكي آنكه فرايند شكافت با آهنگ پايا و كنترل شده‌اي انجام مي‌شد و به صورت پايا و پيوسته‌اي انرژي آزاد مي‌كرد؛ و ديگر اينكه آهنگ شكافت به حدي سريع و كنترل نشده مي‌بود كه، واقعاً، يك انفجار هسته‌اي با توان تخريب خيلي زياد توليد مي‌كرد. با اين همه، پيش از اينكه اين ايده‌ها مي‌توانستند به واقعيت حتي نزديك بشوند، مجهولات و مشكلات زيادي بايد حل مي‌شد. در ميان اين مجهولات، سطح مقطع شكافت اوارنيم 235 (ميزان احتمال انجام اين نوع واكنش) بود، و تا اين كميت مشخص نمي‌شد هيچ راهي وجود نداشت كه بگوييم آيا واكنش زنجيره‌اي ممكن هست يا خير، و اگر امكان داشت جرم بحراني اورانيم لازم چه مقدار بود. همچنين معلوم شده بود كه براي دستيابي به يك واكنش زنجيره‌اي در انواع مشخصي از سيستم‌هايي كه براي توليد پايا و پيوستة انرژي طراحي مي‌شدند لازم بود انرژي نوترون‌هايي كه توسط شكافت توليد مي‌شدند به مشخص نمي‌شد هيچ راهي وجود نداشت كه بگوييم آيا واكنش زنجيره‌اي ممكن هست يا خير، و اگر امكان داشت جرم بحراني اورانيم لازم چه مقدار بود. همچنين معلوم شده بود كه براي دستيابي به يك واكنش زنجيره‌اي در انواع مشخصي از سيستم‌هايي كه براي توليد پايا و پيوستة انرژي طراحي مي‌شدند لازم بود انرژي نوترون‌هايي كه توسط شكافت توليد مي‌شدند به انرژي‌هاي خيلي پايين‌تري كاهش مي‌يافتند تا، همان طور كه فرمي نشان داده بود، شكافتهاي بيشتر را آسان‌تر باعث مي‌شدند. ماده‌اي كه براي حصول اين فرايند كند شدگي لازم بود كند كننده نام گرفت، و يكي از كند كننده‌هاي اوليه‌اي كه در آزمايشها مورد استفاده قرار گرفت آب سنگين بود، كه در زمان مورد بحث در اروپا فقط در يك جا پيدا مي‌شد – شركت هيدرو الكتريك (برق ـ آب= برقاب) نروژ، و تمام موجودي آن را در 1319/1940 فرانسه خريداري كرد. 

كشف شكافت در 1317/ 1938 و پيشرفتهاي بيشتر در سال 1318/1939، كه درست پيش از شروع جنگ جهاني دوم رخ داد، نمي‌توانست در زماني حساس‌تر از آن در تاريخ جهان اتفاق بيفتد. اگر هيتلر كاملاً به اهيمت اين كشف پي برده و دانشمندانش را به توسعة آن تشويق كرده بود، به احتمال زياد آلمان اولين كشوري مي‌بود كه سلاح هسته‌اي توليد مي‌كرد و تاريخ جهان در سي يا چهل سال گذشته خيلي تفاوت مي‌كرد. خوشبختانه، از ديد انگليسي‌ها، هيتلر قدر كشفيات دانشمندان اتمي خود را، كه بسياري از آنها يهودي و در حال مهاجرت به بريتانيا و آمريكا بودند، ندانست و تحقيقات شكافت در آلمان با امكانات و اولويت محدودي دنبال شد. تحقيقات شكافت در فرانسه هم در خرداد ـ تير / ژوئن 1319/1940 ناگهان قطع شد و دو دانشمند پيشتاز فرانسوي، هالبان و كوارسكي، به همراه ذخيرة حياتي آب سنگين فرانسه به بريتانيا آمدند. 

به اين ترتيب در تابستان 1319/1940 بريتانيا، كه تا آن زمان دست تنها درگير مقابله با آلمان بود، به كانون تحقيقات شكافت تبديل گرديد. در آن سال، اجتماع بزرگي از دانشمندان برجستة دنيا در بريتانيا وجود داشت، كه تعداد زيادي از آنها پناهندگان اروپايي بودند. شرايط، فوق‌العاده حساس و اضطراري بود، چون مشخص شده بود كه اولين كشور سازندة بمب اتمي به احتمال قوي برندة جنگ خواهد بود، و هيچكس دقيقاً نمي‌دانست آلمانها چه مي‌كنند. در آن سال، دانمشندان حاضر در بريتانيا پيشرفت قابل ملاحظه‌اي كردند و بطور نظري نشان دادند كه با استفاده از اورانيم 235 مي‌توان يك بمب اتمي با توان انفجار ويران‌گري ساخت، كه اين خود حملات هوايي، اين اقدامات غير عملي به نظر مي‌رسيدند. لذا تصميم بر آن شد كه تقريباً تمام كار تحقيقات، گسترش و توليد به ايالات متحدة آمريكا، كه كار بر روي شكافت در حال پيشرفت بود، هر چند نه در سطح پيشرفته و درجة اضطرار بريتانيا، منتقل شود. زيرا آمريكا داراي منابع صنعتي لازم بود و، حتي پس از شروع جنگ با ژاپن، از حملات هوايي در امان بود