لینک دانلود

لینک دانلود

مواد رادیو اکتیو یکی از انواع آلاینده‌های محیط زیست بشری هستند که با توجه به استفاده روز افزون از مواد اتمی در تولید انرژی، امروزه مورد توجه قرار گرفته است. آلودگی ناشی از این مواد ممکن است در اثر استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی باشد مانند: دفع زایدات هسته‌ای، نیروگاههای هسته‌ای، یا در نتیجه جنگهای هسته‌ای و بمبهای اتمی ایجاد شود. بر اساس مقررات عرفی و نیز طبق مفاد معاهدات مربوط به آن، وارد کردن خسارت غیر لازم، و قابل اجتناب به محیط زیست به طور مستقیم و غیر مستقیم ممنوع است. کنوانسیونهای چهارگانه ژنو در سال 1949 که تقریباً کلیه کشورها در آن عضویت دارند، در مواد 35، 53 و 147 کنوانسیون چهارم خود، به حمایت از محیط زیست پرداخته‌اند. استفاده از سلاحهای اتمی با توجه به آثار فوری و دراز مدت آن مانند ضایعات ژنتیکی، اصول حقوق بین‌الملل بشر دوستانه را نقض می‌نماید. طرح تصویب شده توسط کمیسیون حقوق بین الملل راجع به مسؤولیت دولتها در سال 1976، آلودگی هوا و دریاها را در سطح گسترده به عنوان مسؤولیت بین المللی دولتها قلمداد کرده است. دیوان بین‌المللی دادگستری درباره درخواست مجمع عمومی و سازمان بهداشت جهانی در خصوص قانونی بودن استفاده از سلاحهای اتمی چنین نظر داد: «تهدید یا استفاده از سلاحهای اتمی عموماً مخالف قواعد حقوق بین الملل و قابل اعمال در نزاعهای مسلحانه است و کشورها هنگامی که مشروعاً و ضرورتاً از افزار نظامی استفاده می‌کنند، باید ملاحظات زیست محیطی را در نظر بگیرند و شرایط ضرورت و تناسب را رعایت نمایند.»

انتشار اشعه ایکس
یک الکترون می تواند در لایه های اتمی جابه جا شود و یک لایه به لایه ای که هنوز پر نشده نقل مکان پیدا می کند. اگر این انتقال به لایه پائین تر باشد با آزاد شدن انرژی همراه بوده که میزان این تابش انرژی با اختلاف سطح انرژی دو لایه برابر خواهد بود. اگر این تابش انرژی شکل فوتون به خود گرفته و دارای کمیت انرژی کافی باشد. اصطلاحاً اشعه ایکس نامیده می شود.

بالعکس اگر حرکت الکترون به لایه بالاتر باشد، این انتقال مستلزم جذب مقداری انرژی توسط الکترون است که مثلاً می توان با تابش اشعه ایکس به آن، ‌این انرژی را تأمین کرد. در تولید اشعه ایکس از سه خاصیت اتمهای تنگستن در هدف لامپ مولد اشعه ایکس استفاده می شود:
1- میدان الکتریکی
2- انرژی همبستگی مدارات الکترونی
احتیاج اتم به قرارگرفتن در پائین ترین وضعیت انرژی.

هرگاه الکترونی درون یک اتم از پوسته ای بالاتر به پوسته ای پایین تر برود تابشی ‏گسیل می کند ، که انرژی آن به اختلاف انرژی دو پوسته وابسته است ، در شرایط ‏خاصی ممکن است با وجود انجام این فرایند ، تابشی گسیل نمی شود ، که در نوع خود ‏بحث برانگیز به نظر می رسد.‏

فرایند تولید الکترون اوژه:‏
اثر اوژه به فرایند بدون تابشی گفته می شود که در آن اتم یا یونی که پیشاپیش با از ‏دست دادن یکی از الکترون های پوسته ی داخلی یونیده شده است ، جای خالی پوسته ‏ی داخلی را با یک الکترون پوسته ی خارجی پر می کند و همزمان یکی دیگر از الکترون ‏های پوسته ی خارجی را به بیرون می فرستد. ‏
تعریف الکترون اوژه :
الکترون آزاد حاصل از فرایند اخیر به افتخار پی یر اوژه که در سال 1925 توانست آزمایش ‏هاییش درباره ی یونش اتم های نئون ، آرگون ، کریپتون ، و گزنون را بر اثر تابش اشعه ‏ایکس به درستی تعبیر کند ، الکترون اوژه نامیده می شود.‏
اشعه ایکس حاصل از فرایند تولید الکترون اوژه:‏

هسته های اتمی به هسته دیگر که نتیجه بهم خوردن ترکیب ساختمان هسته یا تغییر در تعداد نوکلئون ها (ذرات هسته ای ) است واکنش های هسته ای نام دارند.

روش های انجام واکنش های هسته ای:
تجزیه کامل تمامی هسته ها زمانی که به وسیله یک ذره یا انرژی فوق العاده زیاد برخورد کند (یا ذره دیگری جذب کنند) معمولا نوترون است.
شکست هسته به دو هسته غیر مساوی توئم با انتشار پروتون ، نوترون، ذرات آلفا، اشعه گاما و واکنش های ترکیب هسته ای که تشکیل یک هسته سنگین تر در اثر تجدید ساختمان هسته عناصر سبک تر که همراه با ازاد شدن مقادیر زیاد انرژی است ، صورت می گیرد.
انرژی حاصل از واکنش های ترکیب یا (همجوشی) 8 برابر بیشتر از انرژی هسته ای واکنش های شکست هسته ای است.

هسته های اتمی به هسته دیگر که نتیجه بهم خوردن ترکیب ساختمان هسته یا تغییر در تعداد نوکلئون ها (ذرات هسته ای ) است واکنش های هسته ای نام دارند.

روش های انجام واکنش های هسته ای:
تجزیه کامل تمامی هسته ها زمانی که به وسیله یک ذره یا انرژی فوق العاده زیاد برخورد کند (یا ذره دیگری جذب کنند) معمولا نوترون است.
شکست هسته به دو هسته غیر مساوی توئم با انتشار پروتون ، نوترون، ذرات آلفا، اشعه گاما و واکنش های ترکیب هسته ای که تشکیل یک هسته سنگین تر در اثر تجدید ساختمان هسته عناصر سبک تر که همراه با ازاد شدن مقادیر زیاد انرژی است ، صورت می گیرد.
انرژی حاصل از واکنش های ترکیب یا (همجوشی) 8 برابر بیشتر از انرژی هسته ای واکنش های شکست هسته ای است.

اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ 235U نفوذ کند، در اثربرخورد به هسته اتم 235U ، اورانیوم به دو قسمت شکسته می‌شود که اصطلاحا شکافت هسته‌ای نامیده می‌شود. در واکنشهای شکافت هسته‌ای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد (در حدود 200Mev)، اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته 235U ، آزادی دو نوترون است که می‌تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را می‌شکند. چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می‌کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می‌باشند. سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر می‌شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته‌ای شروع می‌گردد. در واکنشهای کنترل شده هسته‌ای تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی بتدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می‌شود.

به دلیل زیانهایی که تشعشعات رادیو اکتیو به بافت های بدن می رسانند قدرت نفوذی آنها از لحاظ نظامی ، پزشکی ، زیست محیطی ، صنعتی و... حائز اهمیت است. فرض می کنیم یک منبع رادیو اکتیو طبیعی ذرات آلفا و بتا و اشعه گاما ساتع نمایدذرات آلفا بوسیله چند ورق کاغذ متوقف می شود. ولی ذرات بتا و گاما بدون اینکه از شدتشان کاسته شود از آن عبور می کنند. یک ورقه آلومینیوم 0.25 اینچ می تواند هم ذرات آلفا وهم بتارا متوقف سازد. لیکن عبور اشعه گاما را فقط به مقدار ناچیزی تقلیل می دهد .
درحدود 2 اینچ سرب قسمت اعظم اشعه گاما راجذب می کند لیکن نمی تواند از عبور کلیه آنها جلوگیری کند.

واکنشهای هسته‌ای ، چه خود بخودی و چه القایی ، منجر به تغییر انرژی می‌شوند. مقدار Q یا انرژی در یک واکنش هسته‌ای به مقدار انرژی آزاد شده یا جذب شده در طول واکنش مربوط است. انرژی پیوندی فرم ساده مقدار Q در واکنشهای خاصی است که با تشکیل یک هسته از نوکلئونهای تشکیل دهنده آن سر و کار دارد. این دو کمیت مشابه کمیتهای ترمودینامیکی آنتالپی یک واکنش (H∆) و تشکیل (Hf∆) می‌باشد.

در اوایل قرن بیستم ، "انیشتین" معادله جرم و انرژی را بیان نمود: E = mC²
می‌دانیم که در هر فرآیند ، مقدار کل ماده و انرژی ثابت است و ماده و انرژی ، قابل تبدیل به یکدیگر هستند. در فرآیندهای معمولی شیمیایی ، تبدیل ماده به انرژی به اندازه‌ای کوچک است که قابل اندازه گیری نیست. با وجود این ، این امر برای فرآیندهای هسته‌ای که با تغییرات بزرگتر انرژی در مقایسه با واکنشهای شیمیایی سر و کار دارند، صادق نیست.
در این قسمت ، رابطه‌های جرم - انرژی برای هسته‌ها و برای واکنشهای هسته‌ای مورد بحث قرار می‌گیرند.