دانلود مقاله انرژی جزر و مد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 3

انرژی جزر و مد

جزر و مدهای کافی (حدود 6 متر) برای تولید انرژی به صرفه است. جزر و مد در اثر کش جاذبه‌ای ماه و خورشید و چرخش زمین بوجود می‌آید. نزدیک سواحل دریا، سطوح آب می‌توانند تا 24 متر بالا کشیده شوند. تنها حدود 24 نقطه وجود دارد که دارای شرایط مناسب و حدود ساده‌ترین سیستم تولید نیرو برای دستگاههای جزر و مدی شامل سدی به صورت مانع در عرض مدخل کولاب حاشیه‌ای دریا است. دروازه‌های آبگیر مانع به ظرف جزرومد هنگام جزرومدهای بزرگ اجازة ورود آب را می‌دهد و آب را از میان سیستم توربین خروجی عبور می‌‌‌دهد. این زمان که بین بالاترین نقطة مد و پایین ترین نقطه جزر وجود دارد را ebb tide می‌گویند. سیستم‌های دوراهه‌ای برای تولید برق همه در هنگام حدوهم در هنگام جزر وجود دارد

موانع جزر و مدی می‌توانند سطح جزرومد را در ظرف تغییر داده و آشفتگی را در آب بالا ببرند. این مسئله می‌تواند روی جهت یابی و تفریح نیز تأثیر بگذارد. بزرگترین ضرر بالقوة نیروی جزر و مدی، تأثیر یک ایستگاه جزر و مد روی گیاهان و حیوانات مصب کولاب است

دو نوع مانع تجاری از لحاظ اندازه در حال حاضر مورد استفاده است. یکی در لارنس (La Rance) فرانسه و نوع دیگر در کانادا، نوا اسکوتیا (Nova Scotia) رویال آناپلیس (Annapolis Royal) است. ایالات متحده هیچ دستگاه جزرومدی ندارد و تنها محل که نیروی جزرومدی می‌تواند انرژی به صرفة‌ اقتصادی را تولید کند در نظر داردفرانسه، انگلستان، کانادا و روسیه استعداد بیشتری از این بابت دارند

همچنین حصارهای جزرومدی می‌توانند انرژی جزرومد را مهار کنند، یک حصار جزر‌‌ و ‌مدی دارای توربین‌های قائم محور هستند که روی یک حصار سوار شده است. تمام آبی که عبور می‌کند به درون توربین‌ها رانده می‌شود. این تأسیسات در نواحی مانند کانال‌های بین خشکی‌ها نیز می‌توانند بکار گرفته شوند. حصارها تأثیر زیست محیطی کمتری نسبت به موانع جزرومدی دارند، اگرچه می‌توانند برای حرکت حیوانات بزرگ دریایی مشکل ساز باشند. هزینه نصب حصارهای جزرومدی نیز کتمر از موانع جزر و مدی است. یک حصار جزر و مدی در سواحل فیلیپین در حال فعالیت است.

توربین‌های جزر و مدی تکنولوژی جدیدی هستند که در بسیاری از نواحی جزر و مدی بکار گرفته می‌شود. اساساً آنها توربین‌های بادی هستند که در هر محلی که جریان جزر و مدی قوی دارد، واقع شده‌اند. از آنجا که آب 800 مرتبه چگال تر از آب است، توربین‌های جزر و مدی مجبور به داشتن مقاومت بیشتری از توربین‌های بادی خواهند بود. این توربین‌ها سنگین‌تر و گران‌تر هستند اما قادرند انرژی بیشتری را به دام بیاندازند .

دانلود مقاله انرژی هسته‌ای

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 7

انرژی هسته‌ای

انرژی هسته‌ای از تبدیل جرم یک ماده به انرژی و از طریق شکافت یا هم جوشی هسته‌ای بدست می‌آید. عمده‌ترین کاربرد انرژی اتمی تولید برق است و در نیروگاههای هسته‌ای، انرژی حاصل از سوخت هسته‌ای (اورانیوم غنی شده)‌ موجب بخار آب شده و سپس نیروی بخار حاصله مانند سایر نیروگاهها موجب چرخش توربین و تولید برق می‌گردد.

در سال 2003 بیش از 442 نیروگاه هسته‌ای در جهان فعال بوده‌اند و انرژی الکتریکی بعضی از کشورهای پیشرفته مانند فرانسه عمدتاً از برق هسته‌ای تأمین می‌گردد. از طرفی توان یک کشور در جهت دستیابی به کاربردهای صلح‌آمیز فن‌آوری هسته‌ای نمایانگر توان علمی، تکنولوژیکی و پیشرفت عالی آن کشور در علوم مختلف می‌باشد. در سال 2003 تعداد 33 راکتور جدید با ظرفیت 28565 مگاوات در دست ساخت بوده که از این تعداد بجز 3 راکتور در ژاپن و 3 راکتور در روسیه بقیه در کشورهای در حال توسعه در حال تکمیل می‌باشند.

بهره‌برداری از انرژی هسته‌ای در ایران با خرید راکتور 5 مگاواتی و نصب آن در دانشکده فنی دانشگاه تهران در سال 1346 آغاز گردید و براساس تدارکات انجام شده احداث 2300 مگاوات برق هسته‌ای در کشور تا دهه 1380 برنامه‌ریزی شده بود. به همین منظور سازمان انرژی اتمی ایران در سال 1353 تأسیس و با گسترش سریع، عهده‌دار تعهدات ساخت چهار نیروگاه در بوشهر و دارخوین، ایجاد تأسیسات آب شیرین کن در بوشهر، تأمین سوخت و پشتیبانی تکنولوژیکی از نیروگاه‌ها و قرارداد ساخت چهار نیروگاه دیگر در اصفهان و استان مرکزی گردید.

پس از پیروزی شکوهمند انقلاب اسلامی در کل برنامه‌های سازمان انرژی اتمی تجدید نظر اساسی بعمل آمد و مقرر گردید به منظور استفاده از سرمایه‌گذاری‌های گذشته واحد اول نیروگاه اتمی بوشهر تکمیل گردد و عملاً از سال 1376 به صورت جدی در دست پیگیری قرار گرفت.

جدول (25-6) : وضعیت تولید و ظرفیت‌های تولیدی ـ خدماتی سازمان انرژی اتمی ایران

عنوان

واحد

1376

1380

1381

کشف ذخایر جدید اورانیوم

تن

ـــ

1290

3400

ایجاد ظرفیت تولید اکسید اورانیوم در کارخانه تولید کیک زرد

تن در سال

ـــ

50

50

تولید ژنراتور تکنسیم

عدد

2254

3928

4221

تولید رادیوداروی تکنسیم

میلی کوری

405050

892550

1079600

تولید رادیو داروهای تالیم ـ 201، گالیم ـ 67، کریتپون- 81 و ایندیم ـ 111

میلی کوری

24937

43005

37450

تولید چشمه‌های صنعتی

تعداد

223

334

418

گسترش خدمات دزیمتری فیلم بج

نفر

18419

21000

21000

بررسی و کنترل آلودگی پرتوزائی نمونه انواع مواد معدنی وارداتی

تعداد نمونه

0

5257

790

4. در روی کره زمین تاثیر گرم شدن «گازهای گلخانه‌ای» یک پدیدة غیرقابل بحث است که بدون آن جهان از یخ پوشیده خواهد شد.

برای مدت هزاران سال، عدم تغییر تراکم گازهای گلخانه‌ای محیط زیست معقولی را ایجاد کرد که تمدن توانست در آن رشد یابد.

در قرن بیست و یکم، فعالیت انسان موجب می‌گردد این گازهای گرماگیر دو برابر شوند.

این تغییر در عصر زمین‌شناسی ناگهانی و کم‌سابقه است.

5.امروزه بیشتر انرژی که برای تولید برق، کار کارخانه‌ها، راه‌اندازی وسایل نقلیه و گرم کردن منازل مصرف می‌شود، از سوزاندن سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود.

منابع فسیلی، از جمله زغال، نفت و گاز طبیعی، آنچنان به سرعت مصرف می‌شوند که طی قرن آینده تا اندازه گسترده‌ای از بین می‌روند.

ضایعات تمام سوخت‌های فسیلی به طور مستقیم در هوا پراکنده می‌شود. بخش اعظم این ضایعات به شکل گازهای گلخانه‌های مانند دی‌اکسید کربن است.

در هر سال ضایعات ناشی از سوخت‌های فسیلی 25 میلیارد تن دی‌اکسید کربن به جو زمین اضافه می‌کند. این مقدار برابر است با 70 میلیون تن در هر روز و یا 800 تن در هر ثانیه.

کارشناسان جهان به منظور تجزیه و تحلیل تأثیرات ناشی از تشکیل سریع گازهای گرماگیر، از طریق هیأت‌های بین دول سازمان ملل در امر تغییر آب و هوا با یکدیگر همکاری می‌کنند.

مطالعه تغییرات آب و هوا، پیچیده و تابع تئوریهای رقابتی است. اما دانشمندان در این زمینه توافق دارند که افزایش گازهای گلخانه‌ای باعث جذب بیشتر گرمای خورشیدی توسط کره زمین می‌شود.

بعقیده بیشتر دانشمندان علم هواشناسی، گازهای گلخانه‌ای تولید شده بوسیله انسان موجب شده است که گرمترین 10 سال طول تاریخ در 15 سال اخیر رخ دهد.

کارشناسان علم هواشناسی به اتفاق آرا هشدار می دهند که تشکیل گازهای گلخانه‌ای ممکن است در قرن آینده فاجعه‌آمیز باشند.

افزایش سطح آب دریاها، دمای شدید هوا، بروز طوفان‌های سهمگین، خشکسالی ویرانگر و شیوع بیماری، تولید مواد غذایی، قابلیت اسکان  بشر را در بسیاری از مناطق از بین می‌برد.

این کارشناسان هشدار می‌دهند که تغییر شدید آب و هوا احتمالا ‌می‌تواند موجب بی‌ثباتی سرتاسر کره زمین شود.

همه کشورها در تغییر آب و هوا سهیم هستند. چه از نظر علت تغییر آب و هوا و چه از نظر تأثیر آن.

در کشورهای آمریکای شمالی هر شخص در هر روز 54 کیلوگرم یا 120 پوند دی‌اکسید کربن در جو زمین پخش میکند.

در اروپا و ژاپن سرانه انتشار این گاز در هر روز بیش از 23 کیلوگرم یا 50 پوند است.

دانلود مقاله انرژی اقیانوس

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 4

انرژی اقیانوس

انرژی جزر و مد

جزر و مد در اثر کش جاذبه‌ای ماه و خورشید و چرخش زمین بوجود می‌آید. نزدیک سواحل دریا، سطوح آب می‌توانند تا 24 متر بالا کشیده شوند. تنها حدود 24 نقطه وجود دارد که دارای شرایط مناسب و حدود جزر و مدهای کافی (حدود 6 متر) برای تولید انرژی به صرفه است. ساده‌ترین سیستم تولید نیرو برای دستگاههای جزر و مدی شامل سدی به صورت مانع در عرض مدخل کولاب حاشیه‌ای دریا است. دروازه‌های آبگیر مانع به ظرف جزرومد هنگام جزرومدهای بزرگ اجازة ورود آب را می‌دهد و آب را از میان سیستم توربین خروجی عبور می‌‌‌دهد. این زمان که بین بالاترین نقطة مد و پایین ترین نقطه جزر وجود دارد را ebb tide می‌گویند. سیستم‌های دوراهه‌ای برای تولید برق همه در هنگام حدوهم در هنگام جزر وجود دارد

موانع جزر و مدی می‌توانند سطح جزرومد را در ظرف تغییر داده و آشفتگی را در آب بالا ببرند. این مسئله می‌تواند روی جهت یابی و تفریح نیز تأثیر بگذارد. بزرگترین ضرر بالقوة نیروی جزر و مدی، تأثیر یک ایستگاه جزر و مد روی گیاهان و حیوانات مصب کولاب است

دو نوع مانع تجاری از لحاظ اندازه در حال حاضر مورد استفاده است. یکی در لارنس (La Rance) فرانسه و نوع دیگر در کانادا، نوا اسکوتیا (Nova Scotia) رویال آناپلیس (Annapolis Royal) است. ایالات متحده هیچ دستگاه جزرومدی ندارد و تنها محل که نیروی جزرومدی می‌تواند انرژی به صرفة‌ اقتصادی را تولید کند در نظر داردفرانسه، انگلستان، کانادا و روسیه استعداد بیشتری از این بابت دارند

همچنین حصارهای جزرومدی می‌توانند انرژی جزرومد را مهار کنند، یک حصار جزر‌‌ و ‌مدی دارای توربین‌های قائم محور هستند که روی یک حصار سوار شده است. تمام آبی که عبور می‌کند به درون توربین‌ها رانده می‌شود. این تأسیسات در نواحی مانند کانال‌های بین خشکی‌ها نیز می‌توانند بکار گرفته شوند. حصارها تأثیر زیست محیطی کمتری نسبت به موانع جزرومدی دارند، اگرچه می‌توانند برای حرکت حیوانات بزرگ دریایی مشکل ساز باشند. هزینه نصب حصارهای جزرومدی نیز کتمر از موانع جزر و مدی است. یک حصار جزر و مدی در سواحل فیلیپین در حال فعالیت است.

توربین‌های جزر و مدی تکنولوژی جدیدی هستند که در بسیاری از نواحی جزر و مدی بکار گرفته می‌شود. اساساً آنها توربین‌های بادی هستند که در هر محلی که جریان جزر و مدی قوی دارد، واقع شده‌اند. از آنجا که آب 800 مرتبه چگال تر از آب است، توربین‌های جزر و مدی مجبور به داشتن مقاومت بیشتری از توربین‌های بادی خواهند بود. این توربین‌ها سنگین‌تر و گران‌تر هستند اما قادرند انرژی بیشتری را به دام بیاندازند.

انرژی امواج

موج در اثر وزش باد روی سطح اقیانوس بوجود می‌آید. در امواج اقیانوس انرژی خارق‌العاده‌ای وجود دارد. مجموع نیروی امواجی که خطوط ساحلی دنیا را در می‌نوردند، 2 تا 3 میلیون مگاوات تخمین زده می‌شود. سواحل غربی ایالات متحده و اروپا و سواحل ژاپن و نیوزلند محلهای مناسبی برای مهار انرژی امواج اقیانوسهستند. یکی از راههای مهار انرژی امواج این است که خط سد امواج را به کانالهای باریک کج کرده و در آنجا متمرکز کنیم. این کار باعث نیرو و اندازة امواج می‌شود. سپس امواج می‌توانند به ظرف‌هایی کانال کشی شده و یا مستقیماً برای گرداندن توربین‌ها به کار روند. هیچ دستگاه انرژی موجی تجاری بزرگی وجود ندارد، اما انواع کوچک آن موجود می‌باشند، مکانهای ساحلی کوچک بهترین وضعیت را آیندة نزدیک برای تولید انرژی موجی کافی برای جوامع محلی دارند

تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس (OTEC)

انرژی خورشید سطح آب اقیانوس را گرم می‌کند. در نواحی استوایی، سطح آب تا بیش از 40 درجه گرم تر از درون آب است. این اختلاف حرارتی می‌تواند برای تولید برق به کار برده می‌شود. سیستم OTEC باید اختلاف دمایی حداقل 25 درجه سیلیوس داشته باشد تا بتواند کار کند، هاوایی از سال 1970 برای OTEC مورد بررسی قرار گرفت. امروزه هیچ عملکرد  وجود ندارد. کشمکش‌های زیادی وجود دارد.اول اینکه سیستم‌های OTEC بهرة‌ بالای انرژی ندارند. پمپ کردن آب مشکل مهندسی بزرگی‌ست. برق نیز باید به خشکی انتقال یابد. برای رسیدن به تکنولوژی لازم جهت تولید و انتقال اقتصادی برق از سیستم  10 تا 20 سال وقت نیاز است.

خورشید

تحقیقاتی برای ساخت مزارع خورشیدی روی اقیانوس انجام شده است. اقیانوس ها 70 درصد سطح کرة زمین را می‌پوشانند. برخی عقیده دارند که نزدیک سواحل کاملترین محل برای مزارع خورشیدی است. اخیراً، انرژی خورشیدی در سکوهای نزدیک به ساحل و برای راه اندازی تجهیزات دریایی کنترل از راه دور به کار گرفته شده است. انرژی خورشیدی منبع انرژی تجدید پذیری است که آزاد و سالم است.

باد

انرژی بادی نیز مانند انرژی خورشید قبلاً روی زمین به کار رفته است. توربین‌های بادی و مزارع بادی تنها در جاهائیکه باد مداوم می‌وزرد قرار گرفته‌اند، در امتداد بیشتر سواحل ایالات متحده، شرایط خوبی برای استفاده از انرژی بادی وجود دارد، مردم زیادی خواستار قرارگیری توربین‌ها در سواخط هستند. مردم فکر می‌کنند برنامه‌ای برای ساخت یک دستگاه بادی ساحلی در ساحل کیپ کاد (Cape Cod) وجود دارد. باد منبع انرژی تجدید پذیری‌ست که آلودگی به همراه ندارد و از اینرو برخی آنرا به عنوان سوخت جایگزین خوبی برای سوخت  فسیلی می‌دانند.

دانلود مقاله انرژی الکتریکی در حال حاضر

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 5

انرژی الکتریکی در حال حاضر

تعریف

انتقال توان الکتریکی دومین فرایند ارائه الکتریسیته به مصرف کننده هاست. الکتریسیته توسط نیروگاه های برق تولید می شود و سپس توسط فروشنده ها به مصرف کنندگان نهایی به عنوان یک کالا فروخته می شود. انتقال توان الکتریکی و شبکه توزیع الکتریسیته اجازه ارائه الکتریسیته تولید شده را به مصرف کننده ها می دهد. فرایند صنعتی شدن سریع قرن 20 ام خطوط و شبکه های انتقال را تبدیل به بخش مهمی از زیر ساخت های اقتصادی در کشورهای صنعتی، کرد. شبکه های برق امکانات تولید زیادی را ممکن می سازند، نظیر سدهای هیدرو الکتریک، نیروگاه های سوخت فسیلی، نیروگاه های هسته ای و ... که توسط سازمان های بهره برداری خصوصی و عمومی، برای تولید مقادیر بزرگی از انرژی و ارائه آن به شبکه های توزیع برای تحویل به مصرف کننده های خریدار، گردانده می شوند. معمولاً الکتریسیته را در طول فواصل بلند از طریق ترکیبی از خطوط انتقال توان هوایی (مانند آنچه در شکل مشاهده می شود) یا کابل های زیر زمینی ارسال می کنند. تصویر اولین ژنراتور هیدروالکتریک بزرگ در آبشار نیاگارای ایالات متحده (که تحت دیدگاه فنی نیکلا تسلا ساخته و نصب شده بود) نصب شد و از طریق خطوط انتقال، الکتریسیته را برای بوفالو، نیویورک فراهم ساخت. توان الکتریکی که اغلب به عنوان برق یا الکتریسیته شناخته می شود، شامل تولید و ارایه انرژی الکتریکی به میزان کافی برای راه اندازی لوازم خانگی، تجهیزات اداری، دستگاه های صنعتی و فراهم آوردن انرژی کافی برای روشنایی، پخت و پز، گرمای خانگی و صنعتی و فرایندهای صنعتی بکار می رود.امروزه سیستم انرژی الکتریکی جریان متناوب تسلا کماکان مهمترین ابزار ارایه انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان در سراسر جهان است. با وجود جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) برای ارسال مقادیر عظیم الکتریسته در طول فواصل بلند بکار می رود، اما قسمت اعظم تولید الکتریسته، انتقال توان الکتریکی، توزیع الکتریسته و داد و ستد الکتریسته با استفاده از جریان متناوب محقق می شود. در بسیاری از کشورها شرکت های توان الکتریکی کلیه زیرساخت ها را از نیروگاه ها تا زیرساخت های انتقال و توزیع در اختیار دارند. به همین علت، توان الکتریکی به عنوان یک حق انحصاری طبیعی در نظر گرفته می شود. صنعت عموماْ به شدت با کنترل قیمت ها کنترل می شود و معمولا مالکیت و عملکرد آن در دست دولت است. در برخی کشورها بازارهای الکتریسته وسیع با تولید کننده ها و فروشندگان الکتریسته، الکتریسته را مانند پول نقد و سهام معامله می کنند.

ورودی شبکه

یک شبکه انتقال از: نیروگاه های برق، پست های برق و مدارات انتقال ساخته شده است. معمولاً برق از طریق یک جریان متناوب سه فاز انتقال می یابد. در نیروگاه ها، برق را در سطح ولتاژی نسبتاً پایین در حدود 10 تا 15 کیلو ولت تولید می کنند، سپس توسط ترانسفورماتور نیروگاه، آن را به یک ولتاژ بالا (220 تا 440 کیلو ولت) جریان متناوب می رسانند تا آن را به یک پست برق که نقطه خروجی شبکه است و در فواصل دور قرار دارد، انتقال دهند.

تلفات

به منظور کاهش درصد تلفات توان لازم است که الکتریسیته را در ولتاژهای بالا انتقال دهیم. هرچه که ولتاژ بالاتر باشد جریان کمتر خواهد بود که این امر اندازه ی کابل مورد نیاز و میزان انرژی تلف شده را کاهش می دهد. انتقال در طول خطوط بلند معمولاً در ولتاژهای 100 کیلو ولت و بالاتر صورت می گیرد. تلفات انتقال و توزیع در ایالات متحده در سال 2003م 2/7 و در انگلستان در سال 1998م 4/7 درصد تخمین زده شده است. وقتی لازم است که توان را در طول خطوط بسیار بلند انتقال دهیم، استفاده از جریان مستقیم برای انتقال، به جای جریان متناوب موثرتر ( و بنابراین اقتصادی تر) است. به دلیل اینکه این امر نیازمند هزینه کردن پول بسیار زیادی بر روی مبدل های توان AC/DC است، از این روش تنها در هنگام انتقال مقادیر بسیار زیاد توان در طول خطوط بسیار بلند یا برای موقعیت های خاص، نظیر یک کابل زیر دریا انجام می شود. همچنین به دلیل طبیعت بارهایی که به شبکه وصل می شوند، توان از بین می رود؛ این تلفات با نام ضریب توان بیان می شود. اگر ضریب توان کم باشد بخش زیادی از توان هدر می رود. شرکت های بهره بردار تلاش شایان توجهی را برای حفظ یک ضریب توان خوب صرف می کنند.

خروجی شبکه پست های برق برای کاهش دادن ولتاژ و تغذیه آن به خطوط برق محلی کم ولتاژ برای توزیع به کاربران تجاری و خانگی، نیز به کار می روند. عموماً الکتریسیته با استفاده از ترانسفورماتورهای واسطه به یک ولتاژ زیر- انتقال (66-132 کیلو ولت) تبدیل می شود و سپس به یک ولتاژ متوسط (10 - 50 کیلو ولت) تبدیل شده، و در نهایت، در پست های توزیع، برق به ولتاژ پایین (220-330 ولت) تبدیل می شود. تمامی روش تغذیه از خطوط توزیع تا مصرف کننده های کوچک انتهای خط از طریق اتصالات تک فاز یا سه فاز است.

ارتباطات خطوط انتقال را می توان برای انتقال اطلاعات هم مورد استفاده قرار داد، که حامل خط برق یاPLC خوانده می شود.

نگرانی های سلامتی برخی گفته اند که زندگی در کنار خطوط ولتاژ بالا برای حیوانات و انسان ها خطرناک است. عده ای نیز ادعا

دانلود مقاله انرژی هسته ای

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 9

انرژی هسته ای

انرژی هسته ای چرخه سوخت ، مقاله جالبیه اگه یه موقع معلمتون ازتون درباره ی انرژی هسته ای مقاله خواست به نظر من گزینه اول این مقاله است

استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق روشی پیچیده اما کارامد برای تامین انرژی مورد نیاز بشر است. به طور کلی برای بهره‌برداری از انرژی هسته‌ای در نیروگاه‌های هسته‌ای، از عنصر اورانیوم غنی شده به عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود که ماحصل عملکرد نیروگاه، انرژی الکتریسته است. عنصر اورانیوم که از معادن استخراج می‌شود به صورت طبیعی در راکتورهای نیروگاه‌ها قابل استفاده نیست و به همین منظور باید آن را به روشهای مختلف به شرایط ایده عال برای قرار گرفتن درون راکتور آماده کرد. اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ‪ U‬و عدد اتمی آن ‪ ۹۲‬است. این عنصر دارای دمای ذوب هزار و ‪ ۴۵۰‬درجه سانتیگراد بوده و به رنگ سفید مایل به نقره‌ای، سنگین، فلزی و رادیواکتیو است و به رغم تصور عام، فراوانی آن در طبیعت حتی از عناصری از قبیل جیوه، طلا و نقره نیز بیشتر است.

عنصر اورانیوم در طبیعت دارای ایزوتوپهای مختلف از جمله دو ایزوتوپ مهم و پایدار اورانیوم ‪ ۲۳۵‬و اورانیوم ‪ ۲۳۸‬است. برای درک مفهوم ایزوتوپهای مختلف از هر عنصر باید بدانیم که اتم تمامی عناصر از سه ذره اصلی پروتون، الکترون و نوترون ساخته می‌شوند که در تمامی ایزوتوپهای مختلف یک عنصر، تعداد پروتونهای هسته اتمها با هم برابر است و تفاوتی که سبب بوجود آمدن ایزوتوپهای مختلف از یک عنصر می‌شود، اختلاف تعداد نوترونهای موجود در هسته اتم است. به طور مثال تمامی ایزوتوپهای عنصر اورانیوم در هسته خود دارای ‪۹۲‬ پروتون هستند اما ایزوتوپ اورانیوم ‪ ۲۳۸‬در هسته خود دارای ‪ ۱۴۶‬نوترون (‪ (۹۲+۱۴۶=۲۳۸‬و ایزوتوپ اورانیوم ‪ ۲۳۵‬دارای ‪ ۱۴۳‬نوترون(‪ (۹۲+۱۴۳=۲۳۵‬در هسته خود است.

اورانیوم ‪ ۲۳۵‬مهمترین ماده مورد نیاز راکتورهای هسته‌ای(برای شکافته شدن و تولید انرژی) است اما مشکل کار اینجاست که اورانیوم استخراج شده از معدن ترکیبی از ایزوتوپهای ‪ ۲۳۸‬و ‪ ۲۳۵‬بوده که در این میان سهم ایزوتوپ ‪ ۲۳۵‬بسیار اندک(حدود ‪ ۰/۷‬درصد) است و به همین علت باید برای تهیه سوخت راکتورهای هسته‌ای به روشهای مختلف درصد اوانیوم ‪ ۲۳۵‬را در مقایسه با اورانیوم ‪ ۲۳۸‬بالا برده و بسته به نوع راکتور هسته‌ای به ‪ ۲‬تا ‪ ۵‬درصد رساند و به اصطلاح اورانیوم را غنی‌سازی کرد.

درون راکتورهای هسته‌ای، هسته اورانیوم ‪ ۲۳۵‬به صورت کنترل شده شکسته شده که در این فرایند مقداری جرم به انرژی تبدیل می‌شود. همین انرژی سبب ایجاد حرارت(اغلب از این حرارت برای تبخیر آب استفاده می‌شود) و در نتیجه چرخیدن توربینها و در نهایت چرخیدن ژنراتورهای نیروگاه و تولید برق می‌شود.

در نیروگاه‌های غیر هسته‌ای، از سوزاندن سوختهای فسیلی از قبیل نفت و یا زغال سنگ برای گرم کردن آب و تولید بخار استفاده می‌شود که یک مقایسه ساده میان نیروگاه‌های هسته‌ای و غیر هسته‌ای، صرفه اقتصادی قابل توجه نیروگاه‌های هسته‌ای را اثبات می‌کند.

به طور مثال، برای تولید ‪ ۷۰۰۰‬مگاوات برق حدود ‪ ۱۹۰‬میلیون بشکه نفت خام مصرف می‌شود که استفاده از سوخت هسته‌ای برای تولید همین میزان انرژی سالیانه میلونها دلار صرفه جویی به دنبال دارد و به علاوه میزان آلایندگی زیست محیطی آن نیز بسیار کمتر است.

کافی است بدانیم که مصرف این ‪ ۱۹۰‬میلیون بشکه نفت خام برای تولید ‪ ۷۰۰۰‬مگاوات برق، ‪ ۱۵۷‬هزار تن گاز گلخانه‌ای دی اکسید کربن، ‪ ۱۵۰‬تن ذرات معلق در هوا، ‪ ۱۳۰‬تن گوگرد و ‪ ۵‬تن اکسید نیتروژن در محیط زیست پراکنده می‌کند که نیروگاههای هسته‌ای این آلودگی‌ها را ندارند. پس از آشنایی با مفاهیم کلی انرژی هسته‌ای و مزایای آن، ابتدا با مراحل مختلف چرخه سوخت هسته‌ای آشنا می‌شویم و سپس نحوه استفاده از سوخت هسته‌ای درون راکتور را مرور می‌کنیم.

چرخه سوخت هسته‌ای عبارت است از: ‪ -۱‬فراوری سنگ معدن اورانیوم ‪-۲‬ تبدیل و غنی‌سازی اورانیوم ‪ -۳‬تولید سوخت هسته‌ای ‪ -۴‬بازفرآوری سوخت مصرف شده.

در حال حاضر چند کشور صنعتی جهان هر کدام در یک، چند و یا همه چهار مرحله یاد شده از چرخه سوخت هسته‌ای فعالیت می‌کنند.

هم اکنون به لحاظ صنعتی، کشورهای فرانسه، ژاپن، روسیه، آمریکا و انگلیس دارای تمامی مراحل چرخه سوخت هسته‌ای در مقیاس صنعتی هستند و در مقیاس غیرصنعتی، کشورهای دیگری مثل هند نیز به لیست فوق اضافه می‌شوند.کشورهای کانادا و فرانسه در مجموع دارای بزرگترین کارخانه‌های تبدیل اورانیوم(مرحله پیش از غنی‌سازی ) هستند که محصولات آنها شامل ‪UO3,UO2,UF6‬ غنی نشده می‌باشد و پس از آنها به ترتیب کشورهای آمریکا، روسیه و انگلستان قرار دارند. در زمینه غنی‌سازی نیز، دو کشور آمریکا و روسیه دارای بزرگترین شبکه غنی‌سازی جهان هستند.آمریکا هم اکنون بزرگترین تولیدکننده سوخت هسته‌ای(مرحله بعد از غنی سازی) در جهان است و پس از آمریکا، کانادا تولیدکننده اصلی سوخت هسته‌ای در جهان محسوب می‌شود. پس از آمریکا و کانادا، کشورهای انگلیس، روسیه، ژاپن، فرانسه، آلمان، هند، کره جنوبی و سوئد از تولیدکنندگان اصلی سوخت هسته‌ای جهان هستند. آمریکا بیشترین سهم بازفراوری سوخت مصرف شده هسته‌ای در جهان را داراست و پس از آن فرانسه، انگلیس، روسیه، هند و ژاپن قرار دارند. درحال حاضر بین کشورهای جهان سوم، هندوستان پیشرفته‌ترین کشور در زمینه دانش فنی چرخه سوخت هسته‌ای است.

چرخه سوخت هسته‌ای .

‪-۱‬استخراج اوانیوم از معدن و تهیه کیک زرد(مرحله فراوری سنگ معدن اورانیوم) عنصر اورانیوم در طبیعت به صورت ترکیبات شیمیایی مختلف از جمله اکسید اورانیوم، سیلیکات اورانیوم و یا فسفات اورانیوم و به صورت مخلوط با ترکیباتی از عناصر دیگر یافت می‌شود.در میان کشورهای مختلف جهان، استرالیا دارای بزرگترین معادن اورانیوم است و کشورهای قزاقستان، کانادا، آفریقای جنوبی، نامیبیا، برزیل و روسیه نیز از معادن بزرگی برخوردارند.مواد معدنی حاوی اورانیوم با استفاده از روشهای معدن‌کاوی زیرزمینی و یا روزمینی استخراج شده و سپس طی فرایندهای مکانیکی و شیمیایی موسوم به “آسیاب کردن” و “کوبیدن” از دیگر عناصر جدا می‌شوند.اورانیوم پس از استخراج تفکیک، کوبیده، خرد و به شکل پودر درآمده و سپس برای تولید ماده موسوم به “کیک زرد” (‪ (YellowCake‬مورد استفاده قرار می گیرد.

کیک زرد در واقع محصول فراوری سنگ معدن ارونیوم است و به ترکیباتی از اورانیوم گفته می‌شود که ناخالصی‌های معدنی آن به میزان زیادی گرفته شده و حاوی ‪ ۷۰‬تا ‪ ۹۰‬درصد اکسید اورانیوم از نوع ‪ U3O8‬است.‪ -۲‬فراوری کیک زرد و تولید هگزافلورید اورانیوم و آغاز غنی‌سازی (مرحله تبدیل و غنی‌سازی ) کیک زرد در این مرحله هنوز دارای ناخالصی‌هایی است که توسط روشهای مختلف این ناخالصی‌ها کاسته شده و پس از طی فرایندهای شیمیایی نسبتا پیچیده، از شکل معدنی ‪ U3O8‬به ‪UO3(‬تری اکسید اروانیوم) و سپس ‪ UO2(‬دی اکسید اورانیوم) در می‌آید که این ترکیب آخر نیز به دو روش موسوم به روش تر و روش خشک برای تولید ماده مورد نیاز در فرایند غنی‌سازی، یعنی هگزافلورید اورانیوم(‪ (UF6‬به کار گرفته می‌شود. در صنعت به این دلیل عنصر اورانیوم را به صورت ترکیب هگزافلورید اورانیوم(‪ (UF6‬در می‌آورند که ماده مذکور بهترین ترکیب اورانیوم برای استفاده در روشهای مهم غنی‌سازی اورانیوم محسوب می‌شود. در روشهای مرسوم غنی‌سازی اورانیوم، باید از حالت گازی ترکیبات این عنصر استفاده کرد و هگزافلورید اورانیوم در دمای ‪ ۵۶‬درجه سانتیگراد به راحتی تصعید شده و از حالت جامد به حالت