نيروگاه هاي توليدكننده برق

[!!!OMID!!!]

۱- نيروگاه حرارتي:
از اواخر قرن نوزدهم بشر براي توليد الكتريسيته از نيروگاه هاي حرارتي استفاده مي كند. در اين نيروگاه ها ابتدا زغال سنگ مصرف مي شد و بعدها فرآورده هاي سنگين نفتي مورد استفاده قرار گرفت. اساس كار اين نيروگاه ها بر گرم كردن آب تا حالت بخار است و سپس بخارهاي توليد شده توربين هاي توليدكننده الكتريسيته را به حركت در مي آورند. عيب اين نوع نيروگاه ها توليد گاز كربنيك فراوان و اكسيدهاي ازت و گوگرد و غيره است كه در جو زمين رها شده و محيط زيست را آلوده مي كنند. دانشمندان بر اين باورند كه در اثر افزايش اين گازها در جو زمين اثر گلخانه اي به وجود آمده و دماي كره زمين در حال افزايش است. در كنفرانس هاي متعددي كه درباره همين افزايش گازها و به ويژه گرم شدن كره زمين در نقاط مختلف جهان برگزار شد (لندن، ريو دوژانيرو و همين سال گذشته در كيوتو) غالب كشورهاي جهان جز ايالات متحده آمريكا موافق با كم كردن توليد اين گازها بر روي كره زمين بودند و تاكنون تنها به علت مخالفت آمريكا موافقتي جهاني حاصل نشده است.

2- نيروگاه هاي آبي:
در مناطقي از جهان كهرودخانه هاي پر آب دارند به كمك سد آب ها را در پس ارتفاعي محدود كرده و از ريزش آببر روي پره هاي توربين انرژي الكتريكي توليد مي كنند. كشورهاي شمال اروپا قسمت اعظمالكتريسيته خود را از آبشارها و يا سدهايي كه ايجاد كرده اند به دست مي آورند. دركشور فرانسه حدود 30 تا 40 درصد الكتريسيته را از همين سدهاي آبي به دست مي آورند. متاسفانه در كشور ما چون كوه ها لخت (بدون درخت) هستند غالب سدهاي ساخته شده بر رويرودخانه ها در اثر ريزش كوه ها پر شده و بعد از مدتي غير قابل استفاده مي شوند.
3- نيروگاه هاي اتمي:
در دهه اول و دوم قرنبيستم نظريه هاي نسبيت اينشتين امكان تبديل جرم به انرژي را به بشر آموخت (فرمولمشهور اينشتين mc2=E). متاسفانه اولين كاربرد اين نظريه منجر به توليد بمب هاي اتميدر سال 1945 توسط آمريكا شد كه شهرهاي هيروشيما و ناكازاكي در ژاپن را به تلي ازخاك تبديل كردند و چند صد هزار نفر افراد عادي را كشتند و تا سال هاي متمادي افرادباقي مانده كه آلوده به مواد راديواكتيو شده بودند به تدريج درپي سرطان هاي مختلفبا درد و رنج فراوان از دنيا رفتند. بعد از اين مرحله غير انساني از كاربرد فرمولاينشتين، دانشمندان راه مهار كردن بمب هاي اتمي را يافته و از آن پس نيروگاه هاياتمي متكي بر پديده شكست اتم هاي اورانيم- تبديل بخشي از جرم آنها به انرژي- برايتوليد الكتريسيته ساخته شد.
اتم هاي سنگين نظير ايزوتوپ اورانيم 235 و ياايزوتوپ پلوتونيم 239 در اثر ورود يك نوترون شكسته مي شود و در اثر اين شكست، 200ميليون الكترون ولت انرژي آزاد شده و دو تكه حاصل از شكست كه اتم هاي سبك تر ازاورانيم هستند توليد مي شود. اتم هاي به وجود آمده درپي اين شكست غالباً راديواكتيوبوده و با نشر پرتوهاي پر انرژي و خطرناك و با نيمه عمر نسبتاً طولاني در طي زمانتجزيه مي شوند. اين پديده را شكست اتم ها (Fision) گويند كه بر روي اتم هاي بسيارسنگين اتفاق مي افتد. در اين فرايند همراه با شكست اتم، تعدادي نوترون به وجود ميآيد كه مي تواند اتم هاي ديگر را بشكند، لذا بايد نوترون هاي اضافي را از درونراكتور خارج كرد و اين كار به كمك ميله هاي كنترل كننده در داخل راكتور انجام ميگيرد و اين عمل را مهار كردن راكتور گويند كه مانع از انفجار زنجيره اي اتم هاياورانيم مي گردد.
از آغاز نيمه دوم قرن بيستم ساخت نيروگاه هاي اتمي يابراي توليد الكتريسيته و يا براي توليد راديو عنصر پلوتونيم كه در بمب اتم وهيدروژني كاربرد دارد، شروع شد و ساخت اين نيروگاه ها تا قبل از حوادث مهمي نظيرتري ميل آيلند در آمريكا در سال 1979 ميلادي و چرنوبيل در اتحاد جماهير شوروي سابقدر سال 1986 همچنان ادامه داشت وتعداد نيروگاه هاي اتمي تا سال 1990 ميلادي از رقم 437 تجاوز مي كرد. بعد از اين دو حادثه مهم تا مدتي ساخت نيروگاه ها متوقف شد. درسال 1990 مقدار انرژي توليد شده در نيروگاه هاي صنعتي جهان از مرز 300 هزار مگاواتتجاوز مي كرد.
ولي متاسفانه در سال هاي اخير گويا حوادث فوق فراموش شده وگفت وگو درباره تاسيس نيروگاه هاي اتمي جديد بين دولت ها و صنعتگران از يكسو ودانشمندان و مدافعان محيط زيست آغاز شده است. بديهي است اغلب دانشمندان و مدافعانمحيط زيست مخالف با اين روش توليد انرژي هستند و محاسبات آنها نشان مي دهد كه اگرقرار باشد تمام جهانيان از نيروگاه اتمي استفاده كنند، از يكسو احتمالاً توليدپلوتونيم از كنترل آژانس جهاني كنترل انرژي هسته اي خارج خواهد شد و امكان دارد هرديكتاتور غيرمعقول و ناآشنا با مفاهيم علمي تعادل محيط زيست، داراي اين سلاح خطرناكشود. از سوي ديگر افزايش مواد زايد اين نيروگاه ها كه غالباً راديوايزوتوپ هاي سزيم 137 و استرانسيم 90 و پلوتونيم 239 است، سياره زمين را مبدل به جهنمي غير قابلسكونت خواهد كرد.
با وجود اين، اخيراً ايالات متحده آمريكا مسائل فوق رافراموش كرده و برنامه ساخت نيروگاه هاي اتمي را مورد مطالعه قرار داده است. دركشورهاي اروپايي نيز صنايع مربوطه و به ويژه شركت هاي توليدكننده برق دولت هايمتبوع خود را براي تاسيس نيروگاه هاي اتمي تحت فشار قرار داده اند. ولي خوشبختانهدر اين كشورها با مقاومت شديد مدافعان محيط زيست روبه رو شده اند. اما در كشورهايآسيايي، در حال حاضر 22 نيروگاه اتمي در دست ساخت است (تايوان 2- چين 4- هندوستان 8- كره جنوبي 2- ژاپن 3- كره شمالي 1- ايران 2) و در كشورهاي كمونيستي سابق دهنيروگاه در حال ساخت است (اوكـراين 4- روسيه 3- اسلواكي 2- روماني 1)
موادزايد نيروگاه هاي موجود و در حال بهره برداري از 300 هزار تن در سال تجاوز مي كند وتا سال 2020 كه 33 نيروگاه در حال ساخت كنوني است به بهره برداري خواهند رسيد، موادزايد راديواكتيو و خطرناك از مرز 500 هزار تن در سال تجاوز خواهد كرد. (مجله كوريهاينترناسيونال 17-11 دسامبر 2003 صفحه 12) اگر اروپايي ها و آمريكا و كانادا نيزساخت نيروگاه هاي اتمي را شروع كنند، مواد زايد و راديواكتيو جهان از حد ميليون تندر سال تجاوز خواهد كرد. بايد توجه داشت كه براي از بين رفتن 99 درصد راديواكتيويته اين مواد بايد حداقل 300 سال صبر كرد.
4- نيروگاه متكي بر پديده پيوست اتم ها:
از اواسط قرن بيستم دانشمندان با جديتفراوان مشغول پژوهش و آزمايش بر روي پديده پيوست اتم هاي سبك هستند. در آغاز نيمهدوم قرن بيستم كشورهاي غربي (آمريكا، فرانسه و انگلستان و...) و اتحاد جماهيرشوروي، از اين پديده براي مصارف نظامي و توليد بمب هيدروژني استفاده كرده و به علتارزان بودن فرآورده هاي نفتي، كشورهاي پيشرفته كمك مالي چنداني به دانشمندان براييافتن وسيله كنترل بمب هيدروژني نكردند و اكنون كه قسمت اعظم ذخاير نفت و گاز مصرفشده، به فكر ساخت نيروگاهي براساس پديده پيوست اتم ها افتاده اند كه در آغاز به آناشاره شد و در زير اصول آن تشريح مي شود.
الف) بمب هيدروژني: بمب هيدروژنيدر واقع يك بمب اتمي است كه در مركز آن ايزوتوپ هاي سنگين هيدروژن (دوتريم D وتريسيم T و يا فلز بسيار سبك ليتيم Li) را قرار داده اند. بمب اتمي به عنوان چاشنيشروع كننده واكنش است. با انفجار بمب اتمي دمايي معادل ده ها ميليون درجه (K10000000) در مركز توده سوخت ايجاد مي شود، همين دماي بالا سبب تحريك اتم هاي سبكشده و آنها را با هم گداخت مي دهد. در اثر گداخت و يا در واقع پيوست اتم هاي سبك بايكديگر انرژي بسيار زيادي توليد مي شود. اين است كه در موقع انفجار بمب هيدروژني دوقارچ مشاهده مي شود، قارچ اول مربوط به شكست اتم هاي اورانيم يا پلوتونيم است وقارچ دوم مربوط به پديده پيوست اتم هاي سبك با يكديگر است كه به مراتب از قارچ اولبزرگ تر و مخرب تر است. واكنشي كه در خورشيد اتفاق مي افتد نتيجه پيوست اتم هايهيدروژن با يكديگر است، دماي دروني خورشيدها ميليون درجه است. (دماي سطح خورشيد 6000 درجه است).
در مركز خورشيد از پيوست اتم هاي هيدروژن معمولي ايزوتوپهاي دوتريم و تريسيم توليد مي شود و سپس اين ايزوتوپ به هم پيوسته شده و هسته اتمهليم را به وجود مي آ ورند. اين واكنش ها انرژي زا هستند و در اثر واكنش اخير 6/17ميليون الكترون ولت انرژي توليد مي شود. و اين واكنش ها همراه انفجار وحشتناك ومهيبي است كه همواره در درون خورشيد به طور زنجيره اي ادامه دارد و دليل اينكهخورشيد از هم متلاشي نمي شود اثر نيروي گرانشي بر روي جرم بي نهايت زياد درونخورشيد است. وقتي كه ذخيره هيدروژن خورشيد تمام شود، زمان مرگ خورشيد فرا مي رسد. (البته در 5 تا 6 ميليارد سال ديگر).
در مقايسه نسبي اوزان، در پديده پيوست 4 برابر انرژي بيشتر از پديده شكست اتم هاي اورانيوم توليد مي شود.
ب) نيروگاه متكي بر پديده پيوست:در اين پديده همانطور كه گفته شد اتم هاي سبك بايكديگر پيوست حاصل كرده و اتمي سنگين تر از خود به وجود مي آورند، در واقع همانواكنشي است كه در خورشيد اتفاق مي افتد ولي بايد شرايط ايجاد آن را بدون كاربرد بمباتمي به وجود آورد و به ويژه بايد آن را تحت كنترل درآورد. از دهه 1950 تاكنوندانشمندان سعي در به وجود آوردن دمايي در حدود ميليون درجه كرده تا واكنش پيوست رابه نحو متوالي در اين دما نگه دارند، دستگاهي كه براي اين كار ساخته اند توكاماك Tokamak نام دارد. تاكنون در آزمايشگاه ها توانسته اند به مدت حداكثر 4 دقيقه اينواكنش را ايجاد و كنترل كنند. در اين دستگاه كه در شكل نمايش داده شده است، ميدانمغناطيسي بسيار شديدي ايجاد كرده و شدت جريان الكتريكي در حدود 15 ميليون آمپر ازآن عبور مي كند (برق منزل شما 30 تا حداكثر 90 آمپر است). در مركز اين دستگاه اتمهاي سبك در اثر ميدان مغناطيسي و الكتريكي، حالت پلاسما را خواهند داشت. (در رويزمين ما سه حالت از ماده را مي شناسيم: جامد، مايع و بخار، ولي در داخل ستارگان ياخورشيد ماده به صورت پلاسما است، يعني در اين حالت هسته اتم ها در دريايي ازالكترون ها غرق اند.) در چنين حالتي اتم هاي سبك آنقدر تحريك و نزديك به هم شده اندكه در هم نفوذ مي كنند و اتم جديدي كه هليم است به وجود مي آيد. (ستارگان بسيارحجيم تر از خورشيد دماي دروني بيش صدها ميليون و يا حتي ميليارد درجه است و در آنهااتم هاي سنگين تر نظير كربن، ازت و اكسيژن با هم پيوست مي كنند و عناصري مانندسليسيم و گوگرد و... را به وجود مي آورند
​