در اوائل دهه سالهای 1960 نیروی دریائی ممالک متحده درخواست جالبی را از مهندسین علوم هسته ای نمود: تقاضا شده بود که یک ایستگاه آزمایشهای پژوهشی در عمق یخ های گرین لند ساخته شود. برای این منظور احتیاج به نیروی برق زیادی بود. آیا مهندسین می توانستند یک نیروگاه برق هسته ای کوچکی بسازند که قابل حمل با این ایستگاه دور افتاده باشد؟ مسئله تنها در کوچکی نیروگاه نبود بلکه می بایستی به اندازه ای بی خطر باشد که بتوان آنرا در نزدیکی محل سکونت دانشمندان بکار انداخت. چرا نیروی دریائی یک نیروگاه برق هسته ای را بجای موتور دیزل که برای تولید برق میتوانست مورد استفاده قرار گیرد ، انتخاب کرده بود؟
مسئله دیگری که مهندسین علوم هسته ای با آن مواجه گردیدند هنگامی بود که می خواستند یک ایستگاه رادار در بالای کوه مرتفعی در نزدیکی ساندانس وایومینگ تاسیس نمایند که از خطوط انتقال نیرو فاصله زیادی داشت.
اشکال این بود که چگونه نیروی زیاد مورد لزوم ایستگاه رادار را در این نقطه دور افتاده تامین نمایند؟ البته استفاده از نیروی اتمی اشکال را مرتفع می ساخت ، بنابراین یک دستگاه راکتور برق اتمی در 27 قطعه طوری ساخته شد که وزن هیچ یک از قطعات متجاوز از15 هزار کیلو نبوده و به راحتی با هواپیما و هلیکوپتر قابل حمل بود.
مهندسین علوم هسته ای پیش بینی می کنند که در آتیه نیروگاههای برق اتمی قابل حمل موارد استفاده های گوناگونی خواهند داشت. هنگامی که حوادث ناگوار طبیعی مانند زمین لرزه ها ، طوفان ها ، گردبادها و سیل ها در منطقه ای رخ می دهند ، اغلب نیروی برق را که شدیدا مورد نیاز می باشد قطع می نمایند. شهرهایی که در معرض این گونه حوادث شوم قرار می گیرند ، برگشتن آنها به وضع عادی بدون کمک نیروی برق آسان نیست. نیروگاههای برق اتمی قابل حمل یکی از وسایلی است که نیروی الکتریکی مورد نیاز شدید را در یک چنین موقعیت های اضطراری تامین می نمایند. آنها را می توان در عرض یک ساعت بر روی کامیون ها سوار کرده و روانه مناطق آسیب دیده نمود.
در آنجا می توان آن را به خطوط نیروی ایستگاه فرعی جهت ادامه نیروی برق مورد نیاز متصل نمود. همچنین نیروگاههای اتمی قابل حمل می توانند سوخت اضطراری جهت وسائط نقلیه موتوری تهیه نمایند. دانشمندان از مدتها قبل می دانند که اگر به اندازه کافی برق در اختیار داشته باشند این امکان وجود دارد که هوا و آب را به سوخت قابل احتراق تبدیل نمایند. هیدروژن را می توان از آب معمولی گرفته و با نیتروژن موجود در هوا جهت تولید آمونیاک ترکیب داد و در موتورهای (درون سوز) بخصوصی که طراحی شده اند به عنوان سوخت بکار برد. نیروگاههای برق اتمی قابل حمل به مناطقی که از نظر سوخت در مضیقه هستند حمل می شوند و می توانند مقادیر زیادی از سوخت آمونیاک یا انواع دیگر جانشین بنزین را جهت سوخت اضطراری وسائط نقلیه تهیه نمایند.
ژنراتور شگفت آور اسنپ
آیا تا به حال فکر کرده اید که فضانوردان سفینه آپولو 12 که در نووامبر سال 1969 در ماه فرود آمدند ، از چه منبعی نیروی برق مورد احتیاج را جهت مخابره تصاویر تلویزیونی ، آمار و اطلاعات علمی به زمین تامین کردند؟ مقدار زیادی برق جهت موفقیت در هر سفر فضایی مورد نیاز می باشد ، در حقیقت پس از این که فضانوردان آپولو 12 ماه را ترک کردند ، مولد برقی را که بجای گذاشتند مدتها وسیله فرستادن اطلاعات علمی از چندین دستگاه دیگر به زمین بود.
هنگامی که رئیس جمهور دگمه کوچکی را که در روی میزش تعبیه شده بود فشار داد یک مولد برق اسنپ- 3 به اندازه یک توسرخ بکار افتاد که می توانست 11600 وات ساعت نیروی برق تولید کند.
مولد برق اسنپ-3 راه را برای استفاده از ایزوتوپ های دیگر آینده باز نمود. اگر چه تغییر و اصلاحات زیادی روی آنها انجام گرفته ، اما مولدهای برق اسنپ همگی با استفاده از اصول تبدیل ترمو الکتریک ، برق تولید می نمایند. اصول ترمو الکتریک را می توان به صورت ساده تر «تبدیل مستقیم گرما به برق» بیان نمود.
این اصل تقریبا 150 سال پیش توسط دانشمند آلمانی به نام توماس جان سی بک کشف گردید. او مشاهده نمود هنگامی که دو فلز مختلف در یک مدار مسدود بهم متصل شوند ، دو نقطه اتصال را در درجه حرارت متفاوتی نگه دارند ، اختلاف پتانسیل الکتریکی در آن مدار بوجود می آید. این گونه اتصال ها را یک کوپل ترمو الکتریک یا ترمو کوپل نامیده اند.
در ترمو کوپلها معمولا از دو فلز یا دو آلیاژ مختلف استفاده می شود و در داخل مولد برق رادیو ایزوتوپی منبع سوخت ، ایزوتوپ رادیو اکتیوی مانند پلونیم 210 وجود دارد که در اثر فساد تدریجی ذراتی را با سرعت بسیار زیاد انتشار می دهد. این ذرات به اتم های پوسته ای که ماده رادیو اکتیو در آن جای دارد برخورد نموده و به وسیله ماده مذکور جذب می شوند. این تصادم های اتمی باعث ازدیاد درجه حرارت داخلی مولد برق می گردند و سپس گرمای حاصله به یک رشته ترمو کوپل هدایت می شوند و در آنجا به نیروی الکتریکی مبدل می گردند.
مهندسین علوم هسته ای با بکار بردن سوخت ایزوتوپ های رادیو اکتیو مختلف ، نیروی خروجی و مدت تولید آن را در مولدهای برق اسنپ کنترل می نمایند.
دانشمندان بین تمام ایزوتوپ های رادیو اکتیو که به عنوان سوخت به کار می روند تنها هشت نوع مختلف را انتخاب نموده اند که هر کدام ارزش مشخصی در تولید نیرو دارند.
برای مثال نیمه عمر عنصر پموتونیم 238 برابر 89 است که نسبتا طویل می باشد. اگر تولید نیروی برق برای مدتی طولانی مورد نیاز باشد مولدهای برق اسنپ که از عنصر پلوتونیم به عنوان سوخت استفاده می کنند بسیار مناسب هستند ، از طرف دیگر سریم 144 نیمه عمری کمتر از یک سال دارد ، اما شدت تولید نیروی آ« زیاد است. به بیان دیگر مقدار زیادی انرژی از یک کیلو سوخت اتمی تهیه می کند. بنابراین اگر مولد برقی مورد نیاز باشد که در مدت کوتاه مقدار زیادی نیروی برق تولید کند ، انتخاب عنصر سریم 144 سوخت مناسب خواهد بود.
«پرومتیم 147» در درجات بسیار زیاد ذوب می شود ، پس در جاهایی که مولد برق باید حرارت زیاد را تحمل کند این عنصر شدیدا مورد نیاز می باشد.
مولدهای برق اسنپ مدتها است که با برنامه های فضایی ارتباط دارند.
درست بعد از اثبات کارایی و ارزش مولدهای برق ایزوتوپی اسنپ-3 در موشکی که از پایگاه فضایی کیپ کندی به مدار زمین پرتاپ شد ، از اسنپ- 3 استفاده کردند. با وجود این که از نظر اندازه بسیار کوچک (قطر آن پنج اینچ است) می باشد ، اما سوخت پولوتونیم 238 آن 2.7 وات نیروی الکتریکی تولید می کرد که در فرستنده رادیویی ماهواره مورد استفاده قرار گرفته بود.
دانشمندان دو سال بعد اسنپ 9 آ که ده برابر نیرومندتر از اسنپ 3 آ بود ساختند. در سال 1963 دو دستگاه از ماهواره هایی که در مدار زمین قرار گرفته بودند ، تمام انرژی خود را از اسنپ 9 آ کسب نمودند. همجنین مولدهای برق اسنپ در مدارهایی که 960 کیلومتر با زمین فاصله دارند در حرکت بوده و نیروی ماهواره های هواشناسی نیمبوس را تامین می نمایند. این ماهواره ها دائما زمین را دور زده و اطلاعات هواشناسی را به صورت تصاویری از ابرها و مسیر طوفان ها که مشابه آن را در برنامه هواشناسی تلویزیون مشاهده نموده اید جهت پیش بینی هوا به زمین می فرستند. در ماهواره نیمبوس نمونه ب دو دستگاه مولد برق ایزوتوپی هر یک به قدرت 30 وات به هم متصل شده اند که به طور پیوسته یک منبع تغذیه 60 واتی را جهت مصرف برق ماهواره تامین می نمایند. همچنین دانشمندان مورد استفاده های فراوانی برای مولدهای برق اسنپ در روی زمین پیدا.کرده اند.
در فاصله 1120 کیلومتری از قطب شمال جزیره ای عاری از سکنه به نام اکسل هایبک وجود دارد که متخصصین اولین ایستگاه هواشناسی اتمی دنیا را که مخصوص جمع آوری اطلاعات مربوط به باد ، فشار و درجه هوای یخ زده قطب شمال می باشد ، تاسیس می نمایندو یک فرستنده رادیویی که برق آن ، از یک رشته مولد نیروی اسنپ تامین می شود ، اطلاعات مذکور را مجددا به ایسگاه دیگر که در منطقه گرمتری قرار دارد می فرستد. مولدهای برق اسنپ که از استرونتیم 90 به عنوان سوخت استفاده می کنند ، نه تنها اطلاعت مربوط به هواشناسی را مخابره می نمایند ، بلکه گرمای تولید شده در منبع نیروی آن از یخ زدن آلات و ادوات حساس پیش بینی هوا در سرمای قطب شمال جلوگیری می کند.
نیروی دریایی ممالک متحده مورد استفاده ای جهت مولدهای برق اسنپ در قایق هایی که در نقاط مختلف دریا با دستگاه های کسب اطلاعات هواشناسی شناور می باشند ، کشف نموده است. در گذشته نیروی برق دستگاه های مذکور از باطری معمولی تامین می گردید که هر چند بار می بایستی تعویض می شدند.
با وجود این اخیرا نیروی در یایی از مولدهای برق(اسنپ 7- د) که سوخت آن از استرونتیم 90 تامین می شود ، استفاده می کند.
امروزه این گونه قایق ها که در نقاط دور تغییرات هواشناسی را تحت نظر دارند ، چندین سال تمام بدون هیچ گونه سوخت گیری مجدد بکار خود ادامه می دهد.
فقط برای یک چیز: چون موتور دیزل مقدار زیادی هوا را آلوده می ساخت ، می بایستی در فضای باز ورودی یخ ها قرار داده شود ، که در این صورت پیوسته در معرض هوای بسیار سرد قطب شمال قرار می گرفت. بعلاوه هزینه حمل سوخت موتور دیزل به این نقطه دور افتاده برای هر گالن شش دلار تمام می شد که البته در مقابل نیروی ناچیزی که تهیه می کرد ، پول زیادی بود. مهندسین علوم هسته ای با جدیت تمام شروع بکار کرده و موفق به ساختن یک راکتور اتمی گردیدند که به آسانی از هم تفکیک می شد. قطعات آن توسط کشتی ، هواپیما ماشین های روی برف حمل شد و در یک اطاقک برفی در منطقه گرینلند مجددا روی هم کار گذاشته شد که بدون هیچگونه اشکالی شروع به تولید برق نمود. انجام کار فوق نمونه آزمایش بسیار جالبی از کار برد راکتورهای اتمی بود که هر کجا و هر موقع لازم باشد می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.
اشکال این بود که چگونه نیروی زیاد مورد لزوم ایستگاه رادار را در این نقطه دور افتاده تامین نمایند؟ البته استفاده از نیروی اتمی اشکال را مرتفع می ساخت ، بنابراین یک دستگاه راکتور برق اتمی در 27 قطعه طوری ساخته شد که وزن هیچ یک از قطعات متجاوز از15 هزار کیلو نبوده و به راحتی با هواپیما و هلیکوپتر قابل حمل بود.
مهندسین علوم هسته ای پیش بینی می کنند که در آتیه نیروگاههای برق اتمی قابل حمل موارد استفاده های گوناگونی خواهند داشت. هنگامی که حوادث ناگوار طبیعی مانند زمین لرزه ها ، طوفان ها ، گردبادها و سیل ها در منطقه ای رخ می دهند ، اغلب نیروی برق را که شدیدا مورد نیاز می باشد قطع می نمایند. شهرهایی که در معرض این گونه حوادث شوم قرار می گیرند ، برگشتن آنها به وضع عادی بدون کمک نیروی برق آسان نیست. نیروگاههای برق اتمی قابل حمل یکی از وسایلی است که نیروی الکتریکی مورد نیاز شدید را در یک چنین موقعیت های اضطراری تامین می نمایند. آنها را می توان در عرض یک ساعت بر روی کامیون ها سوار کرده و روانه مناطق آسیب دیده نمود.
در آنجا می توان آن را به خطوط نیروی ایستگاه فرعی جهت ادامه نیروی برق مورد نیاز متصل نمود. همچنین نیروگاههای اتمی قابل حمل می توانند سوخت اضطراری جهت وسائط نقلیه موتوری تهیه نمایند. دانشمندان از مدتها قبل می دانند که اگر به اندازه کافی برق در اختیار داشته باشند این امکان وجود دارد که هوا و آب را به سوخت قابل احتراق تبدیل نمایند. هیدروژن را می توان از آب معمولی گرفته و با نیتروژن موجود در هوا جهت تولید آمونیاک ترکیب داد و در موتورهای (درون سوز) بخصوصی که طراحی شده اند به عنوان سوخت بکار برد. نیروگاههای برق اتمی قابل حمل به مناطقی که از نظر سوخت در مضیقه هستند حمل می شوند و می توانند مقادیر زیادی از سوخت آمونیاک یا انواع دیگر جانشین بنزین را جهت سوخت اضطراری وسائط نقلیه تهیه نمایند.
ژنراتور شگفت آور اسنپ
آیا تا به حال فکر کرده اید که فضانوردان سفینه آپولو 12 که در نووامبر سال 1969 در ماه فرود آمدند ، از چه منبعی نیروی برق مورد احتیاج را جهت مخابره تصاویر تلویزیونی ، آمار و اطلاعات علمی به زمین تامین کردند؟ مقدار زیادی برق جهت موفقیت در هر سفر فضایی مورد نیاز می باشد ، در حقیقت پس از این که فضانوردان آپولو 12 ماه را ترک کردند ، مولد برقی را که بجای گذاشتند مدتها وسیله فرستادن اطلاعات علمی از چندین دستگاه دیگر به زمین بود.
هنگامی که رئیس جمهور دگمه کوچکی را که در روی میزش تعبیه شده بود فشار داد یک مولد برق اسنپ- 3 به اندازه یک توسرخ بکار افتاد که می توانست 11600 وات ساعت نیروی برق تولید کند.
مولد برق اسنپ-3 راه را برای استفاده از ایزوتوپ های دیگر آینده باز نمود. اگر چه تغییر و اصلاحات زیادی روی آنها انجام گرفته ، اما مولدهای برق اسنپ همگی با استفاده از اصول تبدیل ترمو الکتریک ، برق تولید می نمایند. اصول ترمو الکتریک را می توان به صورت ساده تر «تبدیل مستقیم گرما به برق» بیان نمود.
در ترمو کوپلها معمولا از دو فلز یا دو آلیاژ مختلف استفاده می شود و در داخل مولد برق رادیو ایزوتوپی منبع سوخت ، ایزوتوپ رادیو اکتیوی مانند پلونیم 210 وجود دارد که در اثر فساد تدریجی ذراتی را با سرعت بسیار زیاد انتشار می دهد. این ذرات به اتم های پوسته ای که ماده رادیو اکتیو در آن جای دارد برخورد نموده و به وسیله ماده مذکور جذب می شوند. این تصادم های اتمی باعث ازدیاد درجه حرارت داخلی مولد برق می گردند و سپس گرمای حاصله به یک رشته ترمو کوپل هدایت می شوند و در آنجا به نیروی الکتریکی مبدل می گردند.
مهندسین علوم هسته ای با بکار بردن سوخت ایزوتوپ های رادیو اکتیو مختلف ، نیروی خروجی و مدت تولید آن را در مولدهای برق اسنپ کنترل می نمایند.
دانشمندان بین تمام ایزوتوپ های رادیو اکتیو که به عنوان سوخت به کار می روند تنها هشت نوع مختلف را انتخاب نموده اند که هر کدام ارزش مشخصی در تولید نیرو دارند.
برای مثال نیمه عمر عنصر پموتونیم 238 برابر 89 است که نسبتا طویل می باشد. اگر تولید نیروی برق برای مدتی طولانی مورد نیاز باشد مولدهای برق اسنپ که از عنصر پلوتونیم به عنوان سوخت استفاده می کنند بسیار مناسب هستند ، از طرف دیگر سریم 144 نیمه عمری کمتر از یک سال دارد ، اما شدت تولید نیروی آ« زیاد است. به بیان دیگر مقدار زیادی انرژی از یک کیلو سوخت اتمی تهیه می کند. بنابراین اگر مولد برقی مورد نیاز باشد که در مدت کوتاه مقدار زیادی نیروی برق تولید کند ، انتخاب عنصر سریم 144 سوخت مناسب خواهد بود.
«پرومتیم 147» در درجات بسیار زیاد ذوب می شود ، پس در جاهایی که مولد برق باید حرارت زیاد را تحمل کند این عنصر شدیدا مورد نیاز می باشد.
مولدهای برق اسنپ مدتها است که با برنامه های فضایی ارتباط دارند.
درست بعد از اثبات کارایی و ارزش مولدهای برق ایزوتوپی اسنپ-3 در موشکی که از پایگاه فضایی کیپ کندی به مدار زمین پرتاپ شد ، از اسنپ- 3 استفاده کردند. با وجود این که از نظر اندازه بسیار کوچک (قطر آن پنج اینچ است) می باشد ، اما سوخت پولوتونیم 238 آن 2.7 وات نیروی الکتریکی تولید می کرد که در فرستنده رادیویی ماهواره مورد استفاده قرار گرفته بود.
در فاصله 1120 کیلومتری از قطب شمال جزیره ای عاری از سکنه به نام اکسل هایبک وجود دارد که متخصصین اولین ایستگاه هواشناسی اتمی دنیا را که مخصوص جمع آوری اطلاعات مربوط به باد ، فشار و درجه هوای یخ زده قطب شمال می باشد ، تاسیس می نمایندو یک فرستنده رادیویی که برق آن ، از یک رشته مولد نیروی اسنپ تامین می شود ، اطلاعات مذکور را مجددا به ایسگاه دیگر که در منطقه گرمتری قرار دارد می فرستد. مولدهای برق اسنپ که از استرونتیم 90 به عنوان سوخت استفاده می کنند ، نه تنها اطلاعت مربوط به هواشناسی را مخابره می نمایند ، بلکه گرمای تولید شده در منبع نیروی آن از یخ زدن آلات و ادوات حساس پیش بینی هوا در سرمای قطب شمال جلوگیری می کند.
نیروی دریایی ممالک متحده مورد استفاده ای جهت مولدهای برق اسنپ در قایق هایی که در نقاط مختلف دریا با دستگاه های کسب اطلاعات هواشناسی شناور می باشند ، کشف نموده است. در گذشته نیروی برق دستگاه های مذکور از باطری معمولی تامین می گردید که هر چند بار می بایستی تعویض می شدند.
با وجود این اخیرا نیروی در یایی از مولدهای برق(اسنپ 7- د) که سوخت آن از استرونتیم 90 تامین می شود ، استفاده می کند.
امروزه این گونه قایق ها که در نقاط دور تغییرات هواشناسی را تحت نظر دارند ، چندین سال تمام بدون هیچ گونه سوخت گیری مجدد بکار خود ادامه می دهد.
مرسی مطلب مفید و بسیار جالبی بود
اگر میدونید ممنون میشم توضیح بدهید .
