رباتیک در ایران

مقدمهرباتیک علمی است که با هدف راحتی انسان و افزایش وقت مفید او به وجود آمده است . متاسفانه در کشور ما آن طور که شایسته است شناخته نشده است . در این مقاله سعی می کنیم به وضعیت ایران در علم رباتیک در ایران بپردازیم . بدین منظور ابتدا تاریخچه و تعریف مختصری از ربات ارائه می نماییم . سپس به و ضعیت رباتیک در کشور های صنعتی می پردازیم و سرانجام و ضعیت ایران را بررسی می نماییم و برای بهبود آن راهکاری را مشخص می نمایییم .تاریخچه ی رباتیکدر گذشته کشورهای استعمارگر برای افزایش سرمایه وپیشرفت خود به کشور های ضعیف حمله می کردند و با تصرف کشور قربانی ، مردم آنجا را به عنوان برده به خدمت می گرفتند و از آنها به عنوان نیروی کار رایگان بهره می بردند و آنها را در مزارع کارخانه ها آشپزخانه ها و... به کار می گرفتند . اما این برده ها چند عیب بزرگ داشتند . مهمترین عیب آن اسارت یک انسان و ظلم به او بود و دیگر عیب آن خستگی برده ها بود . برده ها نمی توانستند 24 ساعت شبانه روز کار کنند . باید به آن ها وقت استراحت می دادند . دیگر عیب آن ها این بود که ارباب باید آن ها را مداوم کنترل می کرد . در آن زمان آرزوی اربابان این بود که برده ای غیر انسانی داشته باشند که بتواند 24 ساعته کارکند و دچار خستگی نشود و نیاز به کنترل مداوم نداشته باشد . با توجه به علم آن زمان این رویایی بیش نبود و فقط در تئاتر به نمایش در می آمد و به این برده های آسمانی (( ربات )) می گفتند . با پیشرفت علوم در طی گذشت زمان و انقلاب صنعتی اروپا ، نیاز به برده هایی بیشتر با سرعت بالاتر دقت بیشتر و خستگی کمتر ، بیشتر احساس می شد . بنابراین دانشمندان به فکرساخت ماشین های خود کار افتادند . (تا آن زمان علم در زمینه ی برق و مکانیک مقداری پیشرفت کرده بود . ) از آن به بعد در قسمت هایی از کارخانه ها از ماشین های الکترومکانیکی استفاده می شد . بدین شکل مکانیزاسیون صنعتی آغاز شد . عیب بزرگ این دستگاه ها تک منظوره بودن و عدم انعطاف پذیری آن ها بود . یعنی با تغییر قسمتی از کارخانه یا محصول تولیدی می بایست کل دستگاه ها دوباره طراحی می شدند . با پیشرفت هر چه بیشتر علم ، کامپیوتر ها اختراع شدند و گسترش یافتند . تا حدی که در خانه ها نیز یافت می شد . سپس صنعت گران به فکر ترکیب ماشین ها ی الکترومکانیکی با کامپیوتر ها افتادند تا بتوان آن ها را برنامه نویسی کرد [ یکی از ویژگی های کامپیوتر قابل برنامه نویسی بودن آن است ] و بایک دستگاه بتوان چندین کار را انجام داد (مثلا دستگاهی که یک نوع ماشین را رنگ می زند بتواند با عوض شدن مدل و طرح آن ، آن ها را نیز رنگ بزند ) . بدین صورت ربات ها ساخته شدندتعریف ربات و رباتیک و مزایای آنبا توجه به توضیحاتی که داده شد : ربات ماشینی هوشمند ، قابل برنامه نویسی و انعطاف پذیر است که برای بدست آوردن اطلاعاتی از محیط خود دارای حسگرهایی است .رباتیک علم طراحی ، ساخت ، نگهداری و تعمیر ربات ها است مهندسی رباتیک علم هوشمند کردن و الکترونیکی کردن ماشین ها ی مکانیکی است ( در جهت مصارف صنعتی ) [مهندسی رباتیک = مهندسی برق + مهندسی مکانیک]مزایای ربات عبارتند از : افزایش بهره ، افزایش تولید ، بهبود کیفیت کار ، افزایش دقت ، جلوگیری از اتلاف نیروی انسانی ، افزایش سرعت ، کاهش هزینه ، کاهش ضایعات ، چند منظوره بودن ، هوشمند بودن ، عدم خستگی مثال هایی از رباتکلمه ربات مانند کلمه ی ماشین ، یک کلمه ی کلی است و به چند مورد خاص خلاصه نمی شود . به عنوان نمونه چند مورد را ذکر می نماییم :بازو های ربات های صنعتی ، ربات کنترل چاه های نفت ، یخچال های خانگی ، آسانسور ها ، اسباب بازی کودکان ، هواپیما های بدون سرنشین ، سیستم های دفاع ضد موشکی ، پرینتر ها ، دستگاههای تراش خودکار ، نوشابه پرکن ها و ...این ها فقط نمونه هایی از بی نهایت انواع ربات بود . ربات ها آنقدر گسترده اند که امروزه نمی توان بدون آن ها زندگی کرد . ولی در مهندسی منظور از ربات ، ربات های صنعتی می باشد .رباتیک و کشور های صنعتیکشور ها صنعتی به این حقیقت رسیده اند ، که کشوری پیشرفت نمی کند مگر این که در تمام علوم پیشرفت کند . بنابراین ، با توجه به این که رباتیک یکی از علوم اصلی سرنوشت ساز قرن است و به آن احساس نیاز می کنند . در این راستا فعالیت های بسیاری را انجام داده اند. آن ها آن قدر پیشرفت کرده اند که هدف خود را اینگونه ذکر می کنند " در سال 2050 ربات هایی خواهیم ساخت شبیه انسان که بتواند با قوی ترین تیم فوتبال انسان ها بازی کند و بدون انجام خطا ، انسان ها را شکست دهد ."آن ها هر ساله مسابقات رباتیک جهت کسب علم و استفاده نمودن از آن در صنعت برگزار می نمایند .همچنین در راستای تربیت نیروی انسانی جهت گسترش این علم ، رشته ی مهندسی رباتیک را ایجاد نمودند . مهندسی رباتیک در واقع تلفیقی از رشته ی مهندسی برق و مهندسی مکانیک است که هدف آن تربیت نیرویی که بتواند به تنهایی ربات های صنعتی را طراحی کند و آن را بسازد . این رشته در اکثر دانشگاه های کشور های صنعتی تدریس می شود .کارخانه های خصوصی آن ها علاوه بر رباتیکی کردن فرایند تولید ، مقداری از درآمد های ناخالص خود را جهت تحقیق و گسترش رباتیک صرف می نمایند .وضعیت رباتیک در ایرانوضعیت رباتیک در ایران فاجعه بار است . به طوری که می توان گفت : رباتیک در ایران هنوز شناخته شده نیست . این وضعیت در حالی است که ایران یکی از بزرگترین وارد کنندگان ربات های صنعتی است . هر ساله ارز زیادی بابت خرید ربات ، از کشور خارج می شود . در بیشتر کارخانه های ما از رباتها استفاده می شود . کارخانه هایی مانند فولاد ، خودروسازی ، مواد غذایی و ... را می توان تقریبا تمام رباتیک دانست . اما متاسفانه تمام ربات های آن وارداتی است و حتی نصب و کنترل و تعمیر آن بر عهده ی خارجی ها می باشدبه منظور عقب نماندن کشور در علم رباتیک ، رشته ی مهندسی رباتیک در سال 1381تاسیس شد و متاسفانه تا امسال (1387 ) تنها دانشگاه ارائه کننده ی آن دانشگاه صنعتی شاهرود بود . اکنون این رشته در دانشگاه صنعتی همدان نیز تدریس می شود . اما آیا دو دانشگاه کافی است ؟ پاسخ روشن است با توجه به اهداف کشور و سند چشم انداز 20 ساله هم اکنون باید در تمام دانشگاه های صنعتی ، تدریس شود .یکی از مشکلات دانش آموختگان این رشته در کشور این است که کسی این رشته را نمی شناسد و اصلا نمی داند ربات چیست . وقتی از ربات صحبت می شود به یاد اسباب بازی آدم آهنی کودکان و فیلم های سینمایی می افتند . دیگر مشکل دانش آموختگان عدم اعتماد صنعت کشور به آن ها است . صنعت گران حاضرند چندیدن برابر آن هزینه کنند ولی از نیروی خارجی استفاده نمایند .دیگر مشکل این رشته کمبود امکانات دانشگاهی و قدیمی بودن امکانات فعلی آن ها است .بعضی از افراد در ایران استفاده از ربات را مساوی اخراج نیرو کار می دانند و با توسعه ی آن مخالفت می کنند . اما آنها از این قافل هستند که گماردن نیروی انسانی به کار های روزمره و تکراری ، اتلاف نیروی انسانی است . به جای انجام کار بیهوده می توان آن ها را در جایی دیگر به خدمت گرفت .هر ساله چندین مسابقات رباتیک در سطح کشور برگزار می شود که می توان گفت همه ی آن ها دارای قوانین ثابت و یک شکل و تکراری است و هیچ کدام قوانین بومی ندارند . متاسفانه در ایران به این مسابقات به چشم هدف نگریسته می شود . (بر عکس کشور های صنعتی که مسابقات را ، وسیله ای برای ارتقاء صنعت خویش می دانند . ) و تمام وقت دانشجویان را می گیرند که رباتی با هدف پوچ ( مانند مسیریاب که در این مسابقات ربات باید مسیر خط سیاه را دنبال کند ) بسازند .متاسفانه هیچ یک از ما ، هیچ روز یا هفته ای در سال را به عنوان هفته ی رباتیک ، حداقل برای یادآوری اهمیت آن بر نگزیده ایم . و برای بهبود وضعیت آن کوششی نکردیم و نمی کنیم .نتیجه گیریاگر می خواهیم ایران به پیشرفت شایسته ی خود برسد . باید موانع را از جلو آن برداریم . در اولین قدم بهتر است در موارد زیر گامی محکم برداریم .1- آشنایی مردم با علم رباتیک و مزیت استفاده از ربات ها2- تاسیس رشته ی مهندسی رباتیک در تمامی دانشگاه های صنعتی کشور3- برگزاری هدفمند مسابقات رباتیک در رشته های بومی در راستای تولید ثروت از راه علم4- جلب اعتماد صنعت به نیرو های داخلی5- مشخص کردن هفته ای خاص به نام هفته ی رباتیکمنبع :  :roboeq.com نویسنده محسن جعفرزاده

لیاقت

اگر روزی تهدیدت کردند، بدان در برابرت ناتوانند، اگر روزی خیانت دیدی، بدان قیمتت بالاست، اگر روزی ترکت کردند، بدان با تو بودن لیاقت می خواهد. (معلم شهید،دکتر علی شریعتی)

اگر به چشمانتان اعتماد دارید اینو ببینید

تصویر بالا کدامیک از گزینه های زیر است؟ 1- سفینه فضایی 2- میز و فن خنک کننده لپ تاپ 3- جیزی نیست ! 4- همه گزینه ها   جواب سوال کمی پایین تر ! . . . . . . . . . . اگه کمی هم فکر می کردید بد نبود ! . . . . . . . . شاید باورش سخت باشه ولی جواب صحیح گزینه 4 است !   این همون عکس بالاست که همه جاش باز شده !   حالا حتما دوست دارید بدونید این چیه !   این وسیله: یک میز لپ تاپ تاشو،  یک فن خنک کننده لپ تاپ،  پایه نگه دارنده لپ تاپ،  میز شیک و ساده و.... به عبارت بهتر یک سفینه فضایی است.   شاید عکس بعدی بهتر بتونه راهنماییتون کنه می بینید وقتی جمع میشه چقدر کوچیکه !!   خلاصه براتون بگم این وسیله کاربردهای مختلفی داره که توی عکس بهتر دیده میشه پس خودتون ببینید...   می دونید گذاشتن لپ تاپ روی پا چقدر برای شما ضرر داره ؟     جای موس و لیوان و خودکار هم داره !   قابلیت تنظیم شیب مورد نظر دارای دو فن خنک کننده داخلی   قابلیت تنظیم ارتفاع مورد نظر پایه های میز       واقعا لذت بخشه وقتی به مبل تکیه دادید !   و در نهایت تمام این وسیله ها که یک وسیلست توی کیف لپ تاپ شما جا میشه

حملات حیوانات به انسانها

نهنگ قاتل با وزن 12300 پوند، مربی بسیار باتجربه خود را هنگام آموزش زیر آب کشید و غرق کرد. (Polaris)     این میمون در یک برنامه تلویزیونی به مربی‌اش حمله کرد و به چشم‌ها، بینی، صورت و دست‌های او آسیب جدی زد. میمون نر با شلیک پلیس کشته شد. (Advocate)     خرس گریزلی پنج ساله، در فیلم‌برداری تبلیغاتی برای کشتی با یک حرفه‌ای آموزش دیده بود ولی سر صحنه فیلم، گردن مرد حریف را شکست و او را کشت. (Christina Bush)     ببر 4 ساله در روز کریسمس از باغ وحش سانفرانسیسکو فرار کرد. یک نوجوان و دو نفر دیگر را به قتل رساند. (Ben Margot)     شکارچی تمساح در یکی از صحنه‌های فیلم‌برداری در برخورد شجاعانه رو در رو با کروکدیل کشته شد. (AP)     رم کردن فیل در جشنواره سنتی در ایالت کرالای هند، باعث مرگ مربی و 20 نفر از تماشاگران شد. (AP)     خرس گریزلی که با یک مرد و نامزدش در پارک ملی ایالت آلاسکا زندگی می کرد، آن‌ها را خورد. بعدها فیلم مستندی از این حادثه ساخته شد.     نوجوان 12 ساله ای که با دوستانش در تفریح‌گاه ساحلی فلوریدا شنا می‌کرد، توسط این تمساح شکار شد. (Corbis)     ببر بنگال 600 پوندی هنگام اجرای نمایش در لاس وگاس به دو نفر از اجراکنندگان حمله کرد و باعث مرگ آن‌ها شد. (AP)     همسر «شارون استون» هنرپیشه سینما، در تور خصوصی باغ وحش لس آنجلس، هنگام غذا دادن به این حیوان سمی، به علت گاز گرفته شدن، کشته شد. (Corbis)

دو میوه معجزه آسا برای مراقبت از بدن

خواص شلغم آنقدر زیاد است که می‌توان گفت این گیاه برای هر دردی درمان است و اگر مردم می‌دانستند که این گیاه چقدر فایده درد تمام باغچه های خانه خود را شلغم میکاشتند و هر روزه از آن استفاده می‌کردند .شلغم مقوی استشلغم اشتها آور استشلغم سرفه را تسکین می‌دهدترشی شلغم بهترین نوع ترشی است زیرا مقوی معده و روده ها و اشتها آور استآب شلغم قند خون را پائین می‌آورداگر گلو درد دارید آب پخته شلغم را قرقره کنیدخوردن آب شلغم درمان کننده جوش صورت استآنهایی که حافظه ضعیف دارند حتما باید بخورند زیرا ثابت شده است که شلغم حافظه را تقویت می‌کندشلغم شب کوری را درمان می‌کندشلغم بعلت داشتن ویتامین B1 علاج کم خونی استشلغم برای رشد و نمو استخوانها مفید است بنابراین زنان باردار وشیرده حتما باید از آن استفاده کنند .زن حامله ای که در مدت بارداری شلغم خورده باشد بچه اش زودتر رشد کرده ، زودتر حرف می‌زند و حتی زودتر راه می‌افتد و در مقابل امراض مقاومت بیشتری خواهد داشت .آنهایی که غده تیروئیدشان کم ترشح می‌کند باید حتما شلغم بخورند زیرا شلغم بعلت داتشن ید فراوان ترشحات غده تیروئید را تنظیم می‌کند .شلغم مهمترین گیاه ضد سرطان است و حتی گسترش سرطان را متوقف می‌کند .شلغم درمان بسیاری از بیماریهای پوستی استشلغم پخته بهترین دارو برای برونشیت استشلغم برطرف کننده سرفه است.شلغم نرم کننده سینه، معده و روده است.و بالاخره سعی کنید که در فصل زمستان برای پیشگیری از سرماخوردگی و بیماریهای تنفسی اقلا چند بار در هفته شلغم بخورید شلغم پخته بهترین صبحانه است . بدن را تمیز کرده و مواد سمی را ازبدن خارج می‌سازد .همانطور که در بالا گفته شد آب شلغم خام خواص بیشتری از شلغم پخته دارد بشرطی که معده شما را ناراحت نکند .خواص شلغم از نظر احادیث :هیچکس نیست مگر آنکه رگی از جذام در او است و شلغم آنرا ذوب میکند و روایت شده که آن را در فصلش بخورید که هر دردی را از شما میبردخرمالوخرمالو برای کودکان میوه ای مفید محسوب می‌شود و در رشد و نمو آنها مؤثر استخرمالو سرشار از ویتامینA و بتاکاروتن است. همچنین دارای مقدار قابل توجهی ویتامین های B1 ، B2 ، B3 و C می‌باشد. در ضمن این میوه خوش رنگ و خوش طعم دارای مواد معدنی ضروری برای بدن مانند کلسیم ، گوگرد ، آهن ، فسفر ، منیزیم و پتاسیم است.کلسیم در رشد کودکان و حفظ انرژی برای بزرگسالان مؤثر است. آهن عنصر اصلی خون سازی ، و پتاسیم اشتها آور و شستشو دهنده کلیه و کبد می‌باشد. این میوه در افراد مبتلا به نقرس و بیماری های کبدی و کلیوی بسیار مؤثر است.موادقندی خرمالو شامل لوولز و گلوکز است و با آن که مقدار آن 20 درصد است، برای مبتلایان به بیماری قند ، زیان بخش نیست.خرمالو حاوی مقدار زیادی پکتین است. پکتین یکی از انواع فیبرهای محلول در آب است که باعث کاهش چربی های خون می‌شود.اسیدهای موجود در خرمالو عبارتند از: اسید مالیک، اسید سیتریک و اسید تارتاریک. سلولز موجود در خرمالو به طور نسبی کم است و از این نظر هضم آن آسان تر می‌باشد.خرمالو دارای مقدار کمی تانن می‌باشد که گاهی ممکن است موجب یبوست شود.همان طور که ذکر شد، خرمالو سرشار از ویتامینA است. چنانچه این ویتامین به مقدار کافی به بدن نرسد، نه تنها قدرت بینایی را کم می‌کند، بلکه باعث شکننده شدن پوست، ناخن و موها می‌شود. همچنین در میزان هوش و سلامت بدن نیز اختلال ایجاد می‌شود.می توان از آب خرمالو برای درمان زخم ها استفاده کرد. همچنین این میوه برای آفت دهان و گلودرد بسیار مفید است. مصرف این میوه با ارزش به همه شما توصیه می‌شود.

پسرها وتقلب در امتحان

حتی اگر شما را از همرزمانتان جدا کنند حتی اگر تجهیزاتتان را بگیرند حتی اگر تفتیش بدنیتان کردند تک تک لباسهایتان را وارسی کنند   و شما را بی دفاع مقابل برگه امتحان بگذارند باز هم میتوانید...!!!

شکافت هسته‌ای چیست؟

شکافت هسته‌ای فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبکتر تبدیل می‌شود اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ 235U  نفوذ کند، در اثر برخورد 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 می‌شکنند. 4 هسته شکسته شده تولید 8 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. انرژی شکافت هسته‌ای کشف انرژی هسته‌ای در جریان جنگ جهانی دوم صورت گرفت و اکنون برای شبکه برق بسیاری از کشورها هزاران کیلو وات تهیه می کند (نیروگاه هسته‌ای). بحران انرژی بر اثر بالارفتن قیمت نفت در سال 1973 استفاده از انرژی شکافت هسته‌ای بیشتر وارد صحنه کرد. در حال حاضر ممالک اروپایی انرژی هسته‌ای را تنها انرژی می‌دانند که می‌تواند در اکثر موارد جایگزین نفت شود. استفاده از انرژی شکافت هسته‌ای که روی یک ماده قابل احتراق کانی که بصورت محدود پایه گذاری می‌شود. برای سایر کشورها خطرات بسیار دارد در حال حاضر تولید الکتریسته با استفاده از شکافت هسته‌ای کنترل شده به میزان زیادی توسعه یافته و مورد قبول واقع شده است. تولید انرژی هسته‌ای در کشورهای توسعه یافته بخش مهمی از طرح انرژی ملی را تشکیل می‌دهد. انرژی بستگی هسته‌ای می‌توان تصور کرد که جرم هسته، M ، با جمع کردن Z (تعداد پروتون‌ها) ضربدر جرم پروتون و N تعداد نوترون‌ها ضربدر جرم نوترون بدست می‌آید. (M = Z×Mp + N×Mn) از طرف دیگر M همیشه کمتر از مجموع جرمهای تشکیل دهنده‌های منزوی هسته است. این اختلاف به توسط فرمول اینشتین توضیح داده می‌شود که رابطه بین جرم و انرژی هم ارزی جرم و انرژی را برقرار می‌سازد. اگر یک دستگاه مادی دارای جرم باشد در این صورت دارای انرژی کلی E است. E = M C2 که در آن C سرعت نور در خلا و M جرم کل هسته مرکب از نوکلئونها و E مقدار انرژیی است که در اثر فروپاشی جرم M تولید می‌شود. بنابر این اصول انرژی هسته‌ای بر آزاد سازی انرژی پیوندی هسته استوار است. هر سیستمی که دارای انرژی پیوندی بیشتر باشد پایدار می‌باشد. در واقع جرم مفقود شده در واکنش‌های هسته‌ای طبق فرمول E = M C2 به انرژی تبدیل می‌شود. پس انرژی بستگی اختلاف جرم هسته و جرم نوکلئونهای تشکیل دهنده آن است، که معرف کاری است که باید انجام شود تا نوکلئونها از هم جدا شوند. مواد شکافتنی مواد ناپایدار برای اینکه به پایداری برسند، انرژی گسیل می‌کنند تا به حالت پایدار برسد. معمولا عناصری شکافت پذیر هستند که جرم اتمی آنها بالای 150 باشد ،235U و 238U در معادن یافت می‌شود. 99.3 درصد اورانیوم معادن 238U می‌باشد.و تنها 7% آن 235U می‌باشد. از طرفی 235U با نوترونهای کند پیشرو واکنش نشان می‌دهد. 238Uتنها با نوترونهای تند کار می‌کند، البته خوب جواب نمی‌دهد. بنابر این در صنعت در نیروگاههای هسته‌ای 235U به عنوان سوخت محسوب می‌شود. ولی به دلایل اینکه در طبیعت کم یافت می‌شود. بایستی غنی سازی اورانیوم شود، یعنی اینکه از 7 درصد به 1 الی 3 درصد برسانند. شکافت 235U در این واکنش هسته‌ای وقتی نوترون کند روی 235U برخورد می کند به 236U تحریک شده تبدیل می‌شود. نهایتا تبدیل به باریوم و کریپتون و 3 تا نوترون تند و 177 Mev انرژی آزاد می‌شود. پس در واکنش اخیر به ازای هر نوکلئون حدود 1 Mev انرژی آزاد می‌شود. در واکنشهای شیمیایی مثل انفجار به ازای هر مولکول حدود 30 Mev انرژی ایجاد می‌شود. لازم به ذکر است در راکتورهای هسته‌ای که با نوترون کار می‌کند، طبق واکنشهای به عمل آمده 2 الی3 نوترون سریع تولید می‌شود. حتما این نوترونهای سریع باید کند شوند.

سوخت هسته ای چیست

سوخت هسته ای چیست ماده‌ای که به عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد باید شکاف پذیر باشد یا به طریقی شکاف پذیر شود.235U شکاف پذیر است ولی اکثر هسته‌های اورانیوم در سوخت از انواع 238U است. نحوه آزاد شدن انرژی هسته‌ای می‌دانیم که هسته از پروتون (با بار مثبت) و نوترون (بدون بار الکتریکی) تشکیل شده است. بنابراین بار الکتریکی آن مثبت است. اگر بتوانیم هسته را به طریقی به دو تکه تقسیم کنیم، تکه‌ها در اثر نیروی دافعه الکتریکی خیلی سریع از هم فاصله گرفته و انرژی جنبشی فوق العاده‌ای پیدا می‌کنند. در کنار این تکه‌ها ذرات دیگری مثل نوترون و اشعه‌های گاما و بتا نیز تولید می‌شود. انرژی جنبشی تکه‌ها و انرژی ذرات و پرتوهای بوجود آمده ، در اثر برهمکنش ذرات با مواد اطراف ، سرانجام به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود. مثلا در واکنش هسته‌ای که در طی آن 235U به دو تکه تبدیل می‌شود، انرژی کلی معادل با 200MeV را آزاد می‌کند. این مقدار انرژی می‌تواند حدود 20 میلیارد کیلوگالری گرما را در ازای هر کیلوگرم سوخت تولید کند. این مقدار گرما 2800000 بار برگتر از حدود 7000 کیلوگالری گرمایی است که از سوختن هر کیلوگرم زغال سنگ حاصل می‌شود. کاربرد حرارتی انرژی هسته‌ای گرمای حاصل از واکنش هسته‌ای در محیط راکتور هسته‌ای تولید و پرداخته می‌شود. بعبارتی در طی مراحلی در راکتور این گرما پس از مهارشدن انرژی آزاد شده واکنش هسته‌ای تولید و پس از خنک سازی کافی با آهنگ مناسبی به خارج منتقل می‌شود. گرمای حاصله آبی را که در مرحله خنک سازی بعنوان خنک کننده بکار می‌رود را به بخار آب تبدیل می‌کند. بخار آب تولید شده ، همانند آنچه در تولید برق از زعال سنگ ، نفت یا گاز متداول است، بسوی توربین فرستاده می‌شود تا با راه اندازی مولد ، توان الکتریکی مورد نیاز را تولید کند. در واقع ، راکتور همراه با مولد بخار ، جانشین دیگ بخار در نیروگاه‌های معمولی شده است. سوخت راکتورهای هسته‌ای ماده‌ای که به عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد باید شکاف پذیر باشد یا به طریقی شکاف پذیر شود.235U شکاف پذیر است ولی اکثر هسته‌های اورانیوم در سوخت از انواع 238U است. این اورانیوم بر اثر واکنشهایی که به ترتیب با تولید پرتوهای گاما و بتا به 239Pu تبدیل می‌شود. پلوتونیوم هم مثل 235U شکافت پذیر است. به علت پلوتونیوم اضافی که در سطح جهان وجود دارد نخستین مخلوطهای مورد استفاده آنهایی هستند که مصرف در آنها منحصر به پلوتونیوم است. میزان اورانیومی که از صخره‌ها شسته می‌شود و از طریق رودخانه‌ها به دریا حمل می‌شود، به اندازه‌ای است که می‌تواند 25 برابر کل مصرف برق کنونی جهان را تأمین کند. با استفاده از این نوع موضوع ، راکتورهای زاینده‌ای که بر اساس استخراج اورانیوم از آب دریاها راه اندازی شوند قادر خواهند بود تمام انرژی مورد نیاز بشر را برای همیشه تأمین کنند، بی آنکه قیمت برق به علت هزینه سوخت خام آن حتی به اندازه یک درصد هم افزایش یابد. مزیتهای انرژی هسته‌ای بر سایر انرژیها بر خلاف آنچه که رسانه‌های گروهی در مورد خطرات مربوط به حوادث راکتورها و دفن پسماندهای پرتوزا مطرح می‌کند از نظر آماری مرگ ناشی ازخطرات تکنولوژی هسته‌ای از 1 درصد مرگهای ناشی از سوختن زغال سنگ جهت تولید برق کمتر است. در سرتاسر جهان تعداد نیروگاههای هسته‌ای فعال بیش از 419 می‌باشد که قادر به تولید بیش از 322 هزار مگاوات توان الکتریکی هستند. بالای 70 درصد این نیروگاه‌ها در کشور فرانسه و بالای 20 درصد آنها در کشور آمریکا قرار دارد. همجوشی خورشید و ستارگان سالهاست که دانشمندان واکنشی را که در خورشید و ستارگان رخ داده و در آن انرژی تولید می کند کشف کرده اند. این واکنش عبارت است از ترکیب (برخورد) هسته های چهار اتم هیدروژن معمولی و تولید یک هسته اتم هلیوم.اما مشکلی سر راه این نظریه است. بالا ترین دمایی که در خورشید وجود دارد مربوط به مرکز آن است که برابر 15ضرب در 10 به توان 6 می باشد.در حالی که در ستارگان بزرگتر این دما به 20 ضرب در ده به توان 6 می رسد. به همین خاطر تصور بر این است که آن واکنش معروف ترکیب چهار اتم هیدروژن معمولی و تولید یک اتم هلیم در سایر ستارگان بزرگ نیست که باعث تولید انرژی می شود. بلکه احتمالا چرخه کربن در آنها به کمک آمده و کوره آنها را روشن نگه می دارد.منظور از چرخه کربن آن چرخه ای نیست که روی زمین اتفاق می افتد. بلکه به این صورت است که ابتدا یک اتم هیدروژن معمولی با یک اتم کربن C12 ترکیب می شود (همجوشی) و یک اتم N13 به علاوه یک واحد گاما را آزاد می کند. بعد این اتم با یک واپاشی به یک اتمC13به علاوه یک پوزیترون و یک نوترینو تبدیل می شود.بعد اینC13دوباره با یک اتم هیدروژن ترکیب می شود وN14و یک واحد گاما حاصل می شود.دوباره در اثر ترکیب این نیتروژن با یک هیدروژن معمولی اتمO15و یک واحد گاما تولید می شود.O15واپاشی کرده و N15به علاوه یک پوزیترون ویک نوترینو را بوجود میاورد.و دست آخر با ترکیب N15با یک هیدروژن معمولیC12به علاوه یک اتم هلیوم بدست می آید. محصور سازی مشکلی اساسی سر راه همجوشی هسته‌ای است ; می دانیدهسته ازذرات ریزی تشکیل شده است که پروتون ونوترون جزءلاینفک آن هستند.نوترون بدون بار وپروتون با بار مثبت که سایربارهای مثبت رابه شدت از خود میراند.مشکل مشخص شد؟ بله…اگرپروتونها (هسته های هیدروژن) یکدیگررادفع میکنند چگونه میتوان آنهارا در همجوشی شرکت داد؟ همانطورکه حدس زدید راه حل اساسی آن است که به این پروتونها آنقدر انرژی بدهیم که انرژی جنبشی آنها بیشتر از نیروی رانش کولنی آنها شود و پروتونها بتوانند به اندازه کافی به هم نزدیک شوند. حال چگونه این انرژی جنبشی را تولید کنیم؟ گرما راه حل خوبیست. در اثر افزایش دما جنب و جوش وبه عبارت دیگرانرژی جنبشی ذرات بیشتر و بیشتر میشود به طوری که تعداد برخوردها و شدت آنها بیشتر و بیشتر میشود.به نظر شما آیا دیگر مشکلی وجود ندارد؟ خیر,مسئله اساسیتری سر راه است. یک سماور پر از آب را تصور کنید.وقتی سماور را روشن می کنید با این کار به آب درون سماور گرما میدهید(انرژی منتقل می کنید).در اثر این انتقال انرژی دمای آب رفته رفته بالاتر می رود و به عبارتی جنب و جوش مولکولهای آب زیاد می شود.در این حالت بین مولکولهای آب برخوردهایی پدید می آید.هر مولکول که از شعله(یا المنت یا هر چیز دیگری)مقداری انرژی دریافت کرده است آنقدر جنب و جوش می کند تا بالاخره (به علت محدود بودن محیط سماور و آب)انرژی خود رابه دیگری بدهد.مولکول بعدی نیز به نوبه خود همین عمل را انجام میدهد.بدین ترتیب رفته رفته انرژی منبع گرما در تمام آب پخش می شود و دمای آب بالا میرود.خوب یک سوال:آیا وقتی بدنه سماور را لمس می کنیم هیچ گرمایی حس نمی کنیم؟…بله حس میکنیم.دلیلش هم که روشن است.برخورد مولکولهای پر انرژی آب با بدنه سماور و انتقال انرژی خود به آن.هدف ما از روشن کردن سماور گرم کردن آب بود نه سماور.امیدوارم تا اینجا پاسخ اولین مشکل اساسی بر سر راه همجوشی را دریافت کرده باشید.بله اگر اگر با صرف هزینه و زحمت بالا سوخت را به دمایی معادل میلیونها درجه کلوین برسانیم آیا این اتمها آنقدر صبر خواهند کرد تا با دیگر اتمها وارد واکنش شوند یا در اولین فرصت انرژی بالای خود را به دیواره داده وآن را نا بود میکند؟(...شما بودید چه می کردید؟؟؟...).بنابر این نیاز به ((محصور سازی)) داریم; یعنی باید به طریقی اجازه ندهیم که این گرما به دیواره منتقل شود. رسیدن به دمای بالا شروع واکنش همجوشی به دمای بسیار بالایی نیازمند است.درست است که دمای پانزده میلیون درجه دمای بسیار بالایست و تصور بوجود آوردنش روی زمین مشکل و کمی هم وحشتناک می باشد ولی معمولا در زندگی روزمره دور و برمان دماهای خیلی بالایی وجود دارند و ما از آنها غافلیم.مثلا وقتی در اثر اتصالی سیمهای برق داخل جعبه تقسیم میسوزد وشما صدای جرقه آنرا میشنوید و پس از بررسی متوجه می شوید که کاملا ذوب شده فقط به خاطر دمای وحشتناکی بوده که آن تو به وجود آمده.شاید باور نکنید ولی این دما به حدود سی-چهل هزار درجه کلوین میرسد.البته این دما برای همجوشی حکم طفل نی سواری را دارد.یا اینکه می توانیم با استفاده از ولتاژهای بسیار بالا قوسهای الکتریکی را از درون لوله های مویین عبور بدهیم.به این ترتیب دمای هوای داخل لوله که اکنون به پلاسما تبدیل شده به نزدیک چند میلیون درجه می رسد.(که باز هم برای همجوشی کم است).یکی از بهترین راهها استفاده از لیزر است.می دانید که لیزرهایی با توانهای بسیار بالا ساخته شده اند.مثلا نوعی از لیزر به نام لیزر نوا(NOVA)می تواند در مدت کوتاهی انرژی ای معادل ده به توان پنج ژول تولید کند.اما بازهم در کنار هر مزیت معایبی هست.مثلا این لیزر تبعا انرژی زیادی مصرف میکند که حتی با صرف نظر از آن مشکل دیگری هست که میگوید اگر انرژی تولیدی لیزر در آن مدت کوتاه باید تحویل داده بشود پس برای برقرار ماندن معیار لاوسن (حالا که مدت زمان محصور سازی پایین آمده)باید چگالی بالا تر برود.که در این مورد از تراکم و چگالی جامد هم بالا تر میرود. انواع واکنشها برای بهینه سازی کار رآکتورهای همجوشی و افزایش توان خروجی آنها راههای متعددی وجود دارد.یکی از این راهها انتخاب نوع واکنشیست که قرار است در رآکتور انجام بشود. ظبق تصویر زیر نوعی از واکنش همجوشی بصورتیست که در آن دو هسته سبک با یکدیگر واکنش داده و یک هسته سنگین تر را بوجود میاورند.یعنی حاصل ترکیب دو هسته دوتریم و تولید یک هسته ترتیم به علاوه یک هسته هیدروژن معمولیست. این واکنش انرژی ده می باشد.چون تفاوت انرژی بستگی هسته سنگین تر وهسته های سبکتر مقداری منفیست. در این واکنش مقدار انرژی ای تولیدی برابر4MeVمی باشد. قبلا گفته شد که باید برای انجام همجوشی هسته ها به اندازه کافی به هم نزدیک بشوند.این مقدار کافی حدودا معادل3fmمی باشد.چون در این فاصله ها انرژی پتانسیل الکترواسناتیکی دو دوترون در حدود 0.5MeVهست پس می توانیم با این مقدار انرژی دادن به یکی از دوترونها دافعه کولنی بین دوترونها ر شکسته و واکنش را شروع کنیم که بعد از انجام مقدار4.5MeVتولید می شود.(0.5MeVانرژی جنبشی به علاوه 4MeVانرژی آزاد شده) می توانیم رآکتور خود را طوری طراحی کنیم که دور دیواره بیرونی آن لیتیم مایع تحت فشار جریان داشته باشد.این لیتیم مایع گرمای تولیدی اضافی را از واکنش گرفته و به آب منتقل می کند و با تبدیل آن به بخار باعث می شود که توربین و ژنراتور به حرکت درآیند و برق تولید بشود. اما چرا لیتیم؟ قبلا دیدید که مقرون به صرفه ترین واکنش در رآکتور همجوشی واکنش دوتریم . ترتیم است.در این واکنش دیدید که یک نوترون پر انرژی تولید می شد.این مساله یعنی نوترون زایی می تواند سبب تضعیف بخشهایی از رآکتور شود.از طرفی برای محیط زیست و مخصوصا سلامتی کسانی که در اطراف رآکتور فعالیت می کنند بسیار مضر است.اما اگر لیتیم را به عنوان خنک کننده داشته باشیم این جریان لیتیم همچنین نقش مهم کند کنندگی را بازی خواهد کرد.به این صورت که با نوترون اضافی تولید شده در واکنش ترکیب شده و سوخت گران قیمت و بسیار کمیاب رآکتور رو که همان ترتیم است تولید می کند.واکنش دقیق آن به شکل زیر است.البته در این مورد باید ضخامت لیتیم مایع در جریان حداقل یک متر باشد. انواع رآکتور توکامک یکی از انواع رآکتورهای همجوشی هسته ایست که عمل محصورسازی را به خوبی انجام میدهد.طرح توکامک در دهه پنجاه میلادی توسط روسها پیشنهاد شد. واژه توکامک از واژه های "toroidalnaya ", "kamera ", and "magnitnaya " به معنی " اتاقک مغناطیسی چنبره ای " گرفته شده است. یکی از دلایل و توجیحاتی که برای چنبره ای بودن محفظه های محصور سازی می شود بیان کرد این است که : توپ پر مویی را تصور کنید که شما قصد دارید موهای این توپ را شانه بزنید. شما هر طور و از هر طرف که بخواهید این کار بکنید همیشه دو طرف از موهای توپ شانه نشده و نامنظم باقی می ماند.حال به جای توپ فرض کنید که یک کره مغناطیسی داریم .میخواهیم که بردارهای میدان در سراسر اطراف این کره یکنواخت و منظم باشند(در واقع همه در یک جهت باشند).بنا به مثال این کار غیر ممکن بوده ونا منظمی در دو طرف کره باعث عدم پایداری محصور ساز می شود.ولی در یک محصور ساز چنبره ای چنین مشکلی وجود ندارد و یکنواختی میدان سراسر محصور ساز(توکامک)باعث پایداری آن می شود.مهم ترین و حیاتی ترین وظیفه یک ابزار همجوشی پایدار نگه داشتن پلاسما است. اسفرومک اسفرومک نوع دیگری از رآکتورهای همجوشیست که بر خلاف توکامک که چنبره ایست شکلی کروی دارد.البته تفاوت اسفرومک با توکامک در این است که در مرکز اسفرومک هیچ جسم مادی ای وجود ندارد. اسفرومک متاسفانه با بی مهری مواجه شد و به اندازه توکامک مورد توجه واقع نشد.در حالی که اسفرومک مدت زیادی بعد از توکامک اختراع شد. در دهه گذشته اغلب تحقیقات در بخش انرژی همجوشی مغناطیسی روی توکامک چنبره ای شکل برای رسیدن به واکنشهای همجوشی در سطح بالا متمرکز شده است. کار توکامک در ایالات متحده وخارج آن ادامه دارد ولی سازمان دانشمندان انرژی همجوشی در حال بازدید از اسفرومک هستند. قسمت زیادی از علاقه تجدید شده به پروژه اسفرومک روی تحقیقات فعالی در لاورنس لیورمور در گروهی به نام SSPX (Sustained Spheromak Physics Experiment) متمرکز شده است.SSPX در 14ژوئن 1999 در مراسمی با حضور نماینده ای از DOE و با همکاری دانشمندانی از Sandia و آزمایشگاه ملی لس آلاموس آغاز به کار کرد.SSPX یک سری از از آزمایشات است که برای این طراحی شده که توانایی اسفرومک را در این مورد که اسفرومک چقدر این کیفیت را داراست که پلاسما های داغ سوخت همجوشی را درون خود داشته باشد مشخص کند . به عقیده رهبر پروژه SSPX آقای David Hill توکامک با دمای بالایی که در آن قابل دسترسیست (بیشتر از 100میلیون درجه سلسیوس که بارها بیشتر از دمای مرکز خورشید است)فعلا برنده جریان رهبری پروژه های همجوشی به حساب می آید.با این حال میدانهای مغناطیسی توکامک بوسیله کویل (سیم پیچ) های بیرونی بسیار بزرگ که چنبره رآکتور را کاملا احاطه می کنند تولید می شوند.این کویل های بسیار بزرگ هزینه بسیار زیاد و بی نظمی و اختلالاتی در کار رآکتور خواهند داشت. در حالی که اسفرومک ها پلاسمای بسیار داغ را در یک سیستم میدان مغناطیسی ساده و فشرده که فقط از یک سری ساده از کویل های کوچک پایدار کننده استفاده میکند بوجود می آورد.میدانهای مغناطیسی قوی لازم درون پلاسما با چیزی که دینام مغناطیسی نامیده می شود تولید می شوند. انرژی‌ده کردن می دانید درنوعی از رآکتورهای شکافت هسته ای بوجود آوردن زنجیره واکنشها بوسیله برخورد دادن یک نوترون پر انرژی با هسته یک اتم اورانیم235 انجام می شود.به این صورت که وقتی که این نوترون وارد هسته اتم اورانیوم235 می شود آن را به یک هسته اورانیم236 تبدیل میکند.از آنجا که این هسته ناپایدار است به سرعت واپاشی می کرده و اتمهای سبکتری به همراه سه نوترون پر انرژی دیگر را تولید می کند. توضیح کاملتر اینکه در هسته های سنگین پایدار مثل اورانیوم بین نیروهای الکترواستاتیکی که مایل هستند ذرات تشکیل دهنده اتم را از هم دور کنند و نیروی هسته ای که آنها را کنار هم نگه میدارد تعادل بسیار حساسی وجود دارد که این تعادل رو می توانیم براحتی و به روشی که گفته شد به هم زده و واکنش شکافت هسته ای را شروع کنیم.واکنش حاصل از یک اتم با تولید کردن سه نوترون پر انرژی دیگر باعث میشود سه اتم اورانیم دیگر وارد واپاشی بشوند.به همین ترتیب واکنش اصطلاحا زنجیره ای میشود. قدر مسلم یک رآکتور همجوشی ایده آل رآکتوریست که در آن واکنشهای زنجیره ای داریم. در واقع هدف اساسی در راه ساخت رآکتور همجوشی هسته ای زنجیره ای کردن آن است.اگر قرار باشد که ما در این راه انرژی صرف کنیم تا یک مقدار کمتر از آن را بدست بیاوریم مطمئنا این واکنش نه زنجیره ایست نه مفید.دانشمندان این رشته مفهومی به نام گیرانش را تعریف کرده اند که به معنی این است که مقداری انرژی صرف شروع واکنش کنیم و انرژی بیشتر از سلسله واکنشها بگیریم.در واقع در شرایط گیرانش واکنش زنجیره ای میشود.یعنی نه تنها انرژی تولیدی یک واکنش برای انجام واکنش بعد کافیست بلکه مقدار زیادی از آن هم اضافه است ومیتواند در اختیار ما برای تولید برق قرار بگیرد. اگر بخواهیم توکامک یا هر وسیله دیگر که همجوشی در آن انجام می شود توان مفید داشته باشد یعنی به ما انرژی بدهد باید شرایط خاصی داشته باشد. برای آنکه احتمال برخورد ذرات(یونهای) نامزد همجوشی بالا برود اولا باید دمای خیلی بالایی درون آن تولید بشود و رآکتور هم بتواند بخوبی دمای بالا را تحمل کند.(این دما در محدوده ده به توان هشت درجه کلوین می باشد!)دوما رآکتور باید این توانایی را داشته باشد که درونش چگالی زیاد از یونها را وارد کرد و سوم اینکه زمان محصور سازی در آن طولانی باشد. دمای بالا برای آن است که بتوانیم تقریبا مطمئن باشیم که می توانیم از سد محکم پتانسیل کولنی هسته ها بگذریم.چگالی زیاد هم برای این است که هر چه بیشتر احتمال برخورد های کارا بالا برود. در این مسیر قانونی وجود دارد که نام آن معیار لاوسون است.به کمک این معیار می شود محاسبه کرد که آیا شرایط طوری هست که واکنش به گیرانش برسد یا نه. معیار لاوسن = باید: مقدار چگالی*مدت زمان محصور سازی > ده به توان20ذره در متر مکعب باشد تا این واکنش به گیرانش برسد(البته بستگی مستقیم با دمای پلاسما دارد) اما به طور دقیق تر: برای رسیدن به شرایط مطلوب درواکنشهای گرما هسته ای که در آنها از سوخت دوتریم - ترتیم استفاده می شود دمای پلاسما (T) باید در محدوده یک الی سه ضرب در ده به توان هشت درجه کلوین و زمان محصورسازی(تی ای)(تی اندیس E) باید در حدود یک الی سه ثانیه و چگالی (n) باید حوالی یک الی سه ضرب در ده به توان بیست ذره بر متر مکعب باشد.برای آغاز به کار رآکتور یعنی برای رسیدن به کمینه دمای حدود ده به توان هشت کلوین باید از وسیله گرما ساز کمکی استفاده کرد. بعد از محترق شدن سوخت مخلوط پلاسما با ذرات آلفایی که در اثر احتراق اولیه بوجود اومده اند گرم شده و می توانیم دستگاه کمکی را از مدار خارج کنیم.از آن به بعد سرعت فعالیتهای همجوشی با افزایش دادن چگالی پلاسما افزایش پیدا می کند.با این وجود افزایش چگالی به بالای مرزهای تعیین شده و مطمئن به معنی به هم خوردن پایداری پلاسما و یا اینکه خاموش شدن رآکتور را در پی خواهد داشت یا فاجعه.به عبارت دیگه (در صورت افزایش چگالی پلاسما) برای پایدار کردن پلاسما زمان محصور سازی و دمای احتراق و صد البته حجم پلاسما و نقطه پایداری پلاسما با افزایش چگالی بالا تر رفته و شرایط را برای کار سخت تر می کند. به حالت تعادل در آوردن این ملزمات با شکل بندی رآکتور در کوچکترین اسپکت ریتو که به شکل بندی مغناطیسی آن بستگی دارد مقدور میشود. نسبت R به a را اسپکت ریتو می گویند

انرژی هسته‌ای چیست؟

اگر در گذشته بحران غذا و یا بحران آب آشامیدنی حیات بشر را به خطر می‌انداخت، امروزه کارشناسان بر این اعتقادند که بحران‌آینده که حیات بشریت را تهدید می‌کند، بحران انرژی است. حیات بشر امروزی به طور مستقیم و غیرمستقیم به‌منابع مختلف انرژی مانند نفت و گاز و زغال سنگ و ... وابسته است و تصور زندگی بدون دسترسی به این منابع، دشوار و حتی غیرممکن است. از طرفی، گذشت سریع زمان، این زنگ خطر را بلندتر و واضح تر به گوش می‌رساند که منابع انرژی تجدیدناپذیر در حال پایان است، بنابر این ضرورت کشف و استفاده از منابع انرژی نو بیش از پیش اهمیت می‌یابد. انرژی هسته‌ای از جمله مطمئن‌ترین و پاک‌ترین انرژی‌هایی است که می‌تواند کمبود و حتی خلاء انرژی‌های فسیلی را جبران کند. جمهوری اسلامی ایران نیز با درک ضرورت استفاده از این انرژی مدرن، در جهت دستیابی به آن برای تولید برق کوششی بی‌وقفه و خستگی ناپذیر را آغاز کرده است. برای تولیدبرق، روش‌های مختلفی وجود دارد که ازآن جمله می‌توان نیروگاه‌های آبی، بادی، خورشیدی، جزر و مد، ژئوترمال ( زمین گرمایی ) حرارتی و هسته‌ای را نام برد. در نیروگاه حرارتی از سوزاندن منابع اولیه انرژی مانند زغال سنگ،نفت یا گاز، حرارت تولید می‌شود و حرارت تولید شده در دیگ بخار، آب را تبخیر می‌کند. بخارحاصله بعد از به چرخش در آوردن توربین در چکالنده، به آب تبدیل می‌شود و دوباره به دیگ بخار بر می‌گردد. چرخش توربین منجر به‌چرخش محور مولد برق شده و نیروی برق تولید می‌شود. چگونگی تولید برق در نیروگاه هسته‌ای در نیروگاه‌های هسته‌ای پس از شکاف هسته، انرژی هسته‌ای به صورت حرارت آزاد می‌شود. از حرارت حاصله همانند نیروگاه‌های حرارتی می‌توان برای تولید برق استفاده کرد. یک نیروگاه هسته‌ای در اصل مانند یک نیروگاه فسیلی (حرارتی) کارمی‌کند، با این تفاوت که در نیروگاه اتمی، حرارت از سوزاندن زغال سنگ، نفت و یا گاز ایجاد نمی‌شود، بلکه از راه شکاف هسته اتم تولید می‌شود. جریان آب، این حرارت را به مولد بخار که درآن آب به‌بخار تبدیل می‌شود، از مدار اول منتقل می‌کند و بخار حاصله، توربین و در نتیجه مولد برق را به گردش در می‌آورد و سپس در چگالنده به آب تبدیل می‌شود. این آب در مدار دوم دوباره به مولد بخار برگردانده می‌شود و حرارت پس داده شده ، هنگام تبدیل بخار به آب در چگالنده، به وسیله آب خنک‌کننده در مدار سوم جذب و خارج می‌شود. نیروگاه‌های اتمی انواع مختلفی دارند. یکی از پیشرفته‌ترین آنها نیروگاه اتمی با راکتور آب تحت فشار است. برق تولیدشده در نیروگاه اتمی پس ازافزایش ولتاژ، درترانس‌های افزاینده، توسط خطوط انتقال فشار قوی به محل‌های مصرف منتقل می‌شود، در آنجا به وسیله ترانس‌های کاهنده، ولتاژ تا حد لازم کاهش می‌یابد و در اختیار مصرف‌کننده قرار می‌گیرد.این افزایش و کاهش ولتاژ به علت کم کردن تلفات در خطوط انتقال برق است. نیروگاه هسته‌ای و شیرین‌سازی آب شور نیروگاه اتمی علاوه بر تولید برق ، فواید و کاربردهای دیگری نیز دارد که از جمله شیرین‌سازی آب شور دریا است. می توان به هر واحد نیروگاه اتمی هزار مگاواتی، یک واحد شیرین‌سازی آب شور به ظرفیت ‪ ۱۰۰‬هزار متر مکعب در روز متصل کرد و آب شور از دریا به وسیله پمپ به واحد شیرین-سازی آب شور هدایت کرد. در این واحد، از حرارت تولید شده به وسیله راکتور برای تقطیر کردن آب استفاده می‌شود. آب تقطیرشده پس از طی مراحلی به‌آب آشامیدنی تبدیل می‌شود. مایعات زاید دوباره به دریا برگردانده شده، آب آشامیدنی وارد شبکه توزیع می‌شود. آب شیرین حاصله برای مصارف کشاورزی، شهری و صنعتی قابل استفاده است. اورانیوم و نقش آن در نیروگاه هسته‌ای هسته اتم از ذراتی به نام "پروتون" و "نوترون" تشکیل شده است. پروتون بارالکتریکی مثبت دارد و مقدار آن برابر با بار منفی الکترون است در حالی که نوترون دارای بار الکترویکی نیست و به عبارت دیگر خنثی است. پروتون‌ها و نوترون‌ها به وسیله نوعی انرژی اتصالی درکنار هم قرار گرفته، انرژی آزادشده به صورت حرارت مورد استفاده قرار می‌گیرد. اورانیوم نیز ازعناصر سنگین به‌شمار می‌رود و دارای انرژی اتصالی بسیار زیادی است. مقدار انرژی آزاد شده هنگام شکافت هسته اورانیوم بسیار زیاد است و به این منظور، از اورانیوم برای سوخت راکتور اتمی استفاده می‌شود. برای مقایسه، مقدار انرژی اورانیوم موجود درراکتور نیروگاه اتمی بوشهر (‪ ۸۰‬تن) برابر است با مقدار انرژی موجود در ‪ ۱۷‬میلیون بشکه نفت خام. در مقیاس کوچک، انرژی حاصل از سوزاندن یک قرص سوخت ‪ ۱۲‬گرمی اورانیوم معادل انرژی حاصل از سوختن یک تن زغال سنگ، دو ونیم تن چوب و ‪ ۱۷‬هزار فوت مکعب گاز طبیعی است. در نیروگاه اتمی بوشهر، تعداد ‪ ۱۶۳‬مجتمع سوخت داخل محفظه تحت فشار راکتور قرار داده می‌شود که هسته مرکزی راکتور را تشکیل می‌دهد و حرارت ایجاد شده در نتیجه شکافت هسته، آب را به بخار تبدیل می‌کند و بخار حاصله توربین را به حرکت در می‌آورد و توربین مولد را می‌چرخاند و نیروی برق تولید می‌شود. در اورانیوم که سوخت نیروگاه اتمی است، انرژی به صورت مهار شده وجود دارد. این انرژی پس از شکافت هسته آزاد شده، به شکل انرژی حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سووال برای برخی مطرح می‌شود که چگونه می‌توان یک هسته اتم را که بسیار کوچک تر از یک دانه شن است، شکافت؟ نوترون قادر به برخورد مستقیم با هسته اتم است و پس از جذب شدن به وسیله هسته اتم، آن را به دو قسمت تقسیم می‌کند. پاره‌های حاصل ازشکافت، با انرژی زیاد جدا شده،در نتیجه انرژی حرارتی آزاد می‌شود. همچنین با شکافت هسته، حدود سه نوترون آزاد می‌شود که هر کدام می‌تواند هسته دیگری را بشکافند. با ازدیاد نوترون، هسته‌های بیشتری شکافته شده، نوترون‌های بیشتری آزاد می‌شوند و در نتیجه، واکنش زنجیره‌ای آغاز می‌شود. هرچه‌تعداد هسته‌ای شکافته شده بیشتر باشد، به همان نسبت حرارت بیشتری آزاد می‌شود. از حرارت تولید شده می‌توان برای تولید بخار و درنتیجه گردش توربین‌ها استفاده کرد.هنگام بهره برداری از یک نیروگاه اتمی، پسمان‌های پرتوزا به صورت گاز مایع و جامد به وجود می‌آیند. مهار پرتوهای هسته‌ای  برای حفاظت محیط زیست بایستی مقدار مواد پرتوزایی که وارد محیط می‌شود، کمتر از مقدار تعیین شده باشد. در نیروگاه اتمی، ساختمان راکتور و تاسیسات جانبی آن تحت کنترل هستند و مواد پرتوزا فقط در قسمت‌های کنترل شده تولید می‌شوند. به منظور کاهش مقدار پرتوزایی، مواد گازی شکل مانند گازهایی که از آب خنک‌کننده مدار اول متصاعد می‌شوند ، آن را از فیلترهای زغالی گذرانده، یا این که برای مدت طولانی در ظروف مخصوص نگهداری می‌کنند. علت آن این است که گذشت زمان، اثر پرتوزایی را کاهش می‌دهد. وقتی مقدارپرتوزایی این گازها از مقدار معینی کمتر باشد، آن‌ها را رقیق کرده،از طریق دودکش به فضا می‌فرستند و هوای آلوده به مواد پرتوزا در اتاق‌های قسمت تحت کنترل، بعد از این که توسط فیلترهای مخصوص تصفیه شد، به وسیله دودکش به فضا فرستاده می‌شود. مایعات زاید پرتوزا ، جمع آوری شده و به‌طور موقت نگه داری می‌شوند و در مرحله‌بعد، این مایعات تبخیرشده و مواد جامد پرتوزا به‌جای می‌ماند.آب تصفیه شده به دریا برگردانده می‌شود و با مواد به جای مانده، طبق قوانین وضع شده عمل می‌شود. مواد پرتوزای جامد مانند، مجتمع‌های سوخت کارکرده را در داخل محفظه‌های ضد ضربه و ضد حریق از نیروگاه خارج می‌کنند. مواد جامد پرتوزای دیگر مانند فیلترها، پوشاک و وسایل نظافت در داخل بشکه‌هایی بسته بندی شده و طبق قوانین موجود با آن‌ها عمل می‌شود. برای اطمینان یافتن از این که مقدار پرتوزایی تمام مواد خارج شده از قسمت تحت کنترل برای محیط زیست بی‌ضرر است، به طور دایم مقدار پرتوزایی مایعات، گازها و جامدات زاید اندازه‌گیری می‌شود. در زمان بهره برداری از نیروگاه، محیط اطراف آن از نظر پرتوزایی، پیوسته کنترل می‌شود. در برنامه ریزی، طراحی، احداث و بهره برداری نیروگاه‌های اتمی، به مسایل ایمنی توجه ویژه‌ای می‌شود.حصارها و سیستم‌های ایمنی خودکار حتی در زمانی که بزرگترین حادثه قابل پیش بینی اتفاق بیافتد، از بروز هر گونه اثر نامطلوب به روی کارکنان و محیط جلوگیری می‌کند. از آغاز عملیات برنامه ریزی و طراحی، دانشمندان و متخصصان اطمینان حاصل می‌کنند که می‌توانند حتی نادرترین حادثه و عواقب مربوط به آن را کنترل کنند، مانند زمین لرزه و ... اجزای هر سیستم به طور منظم آزمایش می‌شوند تا از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل شود.نیروگاه اتمی در حال حاضر از ایمن‌ترین تاسیسات صنعتی است.  حصار ایمنی در نیروگاه اتمی  -درصد بسیاری از مواد پرتوزای تولید شده در اثر شکافت هسته در داخل شبکه کریستالی سوخت هسته‌ای باقی می‌ماند و حصار یک، درون حصار دو قرار دارد. - لوله‌های ضد فشار و ضد نشت که از نوعی آلیاژ زیر کونیوم ساخته شده، قرص‌های سوخت را در برگرفته و از خروج مواد پرتوزای حاصله، ازشکافت هسته‌ای جلوگیری می‌کند. - محفظه تحت فشار راکتور که از قطعات فولادی تهیه شده، حصاری تشکیل می‌دهد که در مقابل فشار حرارت و پرتو کاملا مقاوم است. - حفاظ بیولوژیکی که بیشتر از یک متر ضخامت دارد و از بتن مسلح ساخته شده، حفاظی در مقابل پرتوهای خارج شده از محفظه تحت فشار راکتور می‌باشد. - کره ایمنی فولادی تمام سیستم‌های هسته‌ای راکه حاوی مواد رادیو اکتیو است در بر می‌گیرد و این حفاظ حتی در زمان وقوع خطرناک‌ترین حوادث، از خروج مواد پرتوزا جلوگیری می‌کند. - ساختمان راکتور که از بتن مسلح با ضخامت حدود دو متر ساخته شده است، حفاظی در مقابل عوامل خارجی محسوب می‌شود. میزان مجاز پرتو هسته‌ای بر اساس قوانین وضع شده، مقدار پرتوی مجاز در مجاورت نیروگاه‌های اتمی حداکثر برابر با ‪ ۱/۵‬میلی زیورت نام دارد. انسان، حیوانات و گیاهان همواره به طور طبیعی مقداری پرتو دریافت می‌کنند و این مقدار در ایران به طور متوسط در حدود ‪ ۱/۵‬میلی زیورت در سال است. مقدار پرتو دریافتی از یک نیروگاه در مدت زمان یک سال بهره برداری، کمتر از یک درصد مقدار پرتو دریافت شده از طبیعت است. در یک ساعت پرواز با هواپیما، مقدار پرتو دریافت شده، تقریبا برابر با مقدار پرتو دریافتی طی یک سال سکونت در نزدیکی نیروگاه اتمی است. در پزشکی و به خصوص رادیوگرافی، از منابع پرتوزا استفاده می‌شود. همچنین تلویزیون و رنگ‌های شب نما مقداری پرتو ایجاد می‌کنند. شیوه جدید پیش روی بشر برای تولید برق و همجوشی هسته‌ای واکنش شکافت هسته اتم باعث تولید گرما شده، از این گرما برای تولید بخار استفاده می‌شود.بخار تولید شده با چرخاندن پره‌های توربین، برق تولید می‌کند. مدتی است که متخصصان این رشته به فکر ساخت راکتورهایی افتاده‌اند که در آن به جای شکافت هسته‌ای اتم (فیسیون)، از روش ترکیب اتم‌ها (فوزین یا همجوشی) استفاده می‌شود.این واکنش همان اتفاقی است که در خورشید و ستارگان می‌افتد و انرژی آن‌ها را تامین می‌کند. تاکنون از این روش در بمب‌های هیدروژنی استفاده شده و با وجود پیشرفت‌های فنی، هنوز نیروگاه همجوشی ساخته نشده است. کشورهای آمریکا، فرانسه، روسیه، ژاپن و آلمان طراحی و ساخت یک نیروگاه همجوشی در خاک فرانسه را به نام "پروژه ایتر" (اینترنشنال ترمویا) آغاز کرده‌اند و امیدوارند که در دهه‌های بعد این نیروگاه‌ها جایگزین نیروگاه‌های فعلی شوند. انرژی همجوشی به عنوان یک منبع انرژی، با توجه به سوخت مورد مصرف در این فرآیند که تقریبا در دنیا بی‌پایان است، راهی برای فرار از بحران انرژی در سال‌های آینده محسوب می‌شود. به علاوه، این انرژی از لحاظ زیست محیطی، کمترین آسیب را به طبیعت وارد می‌کند و همچون شکافت هسته‌ای، زباله‌هایی با عمر طولانی از خود به جای نمی‌گذارد. در روش همجوشی، اتم‌های دوتریو و تریتیوم (دو ایزوتوپ هیدروژن) در شرایط مناسب با یکدیگر ترکیب شده، اتم سنگین‌تری به نام هلیوم تولید می‌کند. در این فرآیند همچنین ذره نوترون و مقدار زیادی حرارت تولید می‌شود و از این حرارت برای گرم کردن آب و تبدیل آن به بخار استفاده می‌شود. بخار تولید شده، پره‌های توربین را می‌چرخاند و در نهایت باعث تولید برق می‌شود.

PLC چیست ؟

PLC چیست ؟ کنترل کننده نرم افزاری است که در قسمت ورودی اطلاعاتی را به صورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ایی که در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید و نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمان هایی به گیرنده ها و اجرا کننده های فرمان ارسال می کند.   نقش PLC در اتوماسیون صنعتی:کنترل بهتر فرآیندهای تولیدسرعت و دقت عمل بالاتوانایی خواندن انواع ورودی‌ها ی دیجیتال،آنالوگ و فرکانس بالا توانایی انتقال فرمان به سیستم‌ها و قطعات خروجی نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیر‌برقی ، ...امکانات اتصال به شبکهابعاد بسیار کوچک سرعت پاسخگویی بسیار بالا ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد شبکه کردن PLC ها و امکان مدیریت آنها با یک کامپیوتر مرکزیمزایای استفاده از PLC :1-سیم بندی سیستم‌های جدید در مقایسه با سیستم‌های کنترل رله‌ای تا 80٪ کاهش می‌یابد. 2-از آنجاییکه PLC توان بسیار کمی مصرف می‌کند، توان مصرفی بشدت کاهش پیدا خواهد کرد. 3-توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC ، تشخیص و عیب‌یابی سیستم را بسیار سریع و راحت می‌کند. 4-برعکس سیستم‌های قدیمی در سیستم‌های کنترلی جدید اگر نیاز به تغییر در نحوه کنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیاز به تغییر سیم‌بندی و تنها با نوشتن چند خط برنامه این کار را انجام می‌دهیم. در نتیجه وقت و هزینه بسیار بسیار اندکی صرف انجام اینکار خواهد شد. 5-در مقایسه با تابلو‌های قدیمی در سیستم‌های مبتنی بر PLC نیاز به قطعات کمکی از قبیل رله ، کانتر، تایمر، مبدل‌های A/D و D/A و... بسیار کمتر شده است. همین امر نیز باعث شده در سیستم‌های جدید از سیم‌بندی،  پیچیدگی و وزن تابلو‌ها به نحو چشمگیری کاسته شود. PLC ها استهلاک مکانیکی ندارند بنابراین علاوه بر عمر بیشتر، نیازی به تعمیرات و سرویس های دوره ای نخواهند داشت.7-بر خلاف مدارات رله کنتاکتوری، نویزهای الکترونیکی و صوتی ایجاد نمی کنند.از آنجاییکه سرعت عملکرد و پاسخ‌دهی  PLC در حدود میکرو‌ثانیه و نهایتا میلی ثانیه است،  لذا زمان لازم برای انجام هر سیکل کاری ماشین بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه می‌شود. 8-ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستم‌ها بسیار بالا تر از ماشین‌های رله‌ای است. وقتی توابع کنترل پیچیده‌تر و تعداد I/O ها خیلی زیاد باشد، جایگزین کردن PLC بسیار کم ‌هزینه‌تر و راحت‌تر خواهد بود. کاربردهای PLC در صنعت:1-صنایع اتومبیل سازی تست قطعات و تجهیزات ، سیستم های رنگ پاش ، شکل دادن بدنه بوسیله پرس های اتوماتیک ، سوراخ کاری ، اتصال قطعات 2-صنایع پلاستیک سازی ماشین های ذوب و قالب گیری تزریقی ، دمش هوا ، سیستم های تولید و آنالیز پلاستیک3-صنایع سنگینکوره های صنعتی ، سیستم های کنترل دمای اتوماتیک ، وسایل و تجهیزات مورد استفاده در ذوب فلزات4-صنایع شیمیاییسیستم های مخلوط کننده ، دستگاه های ترکیب کننده مواد با نسبت های مختلف5-صنایع غذایی سیستم های عصاره گیری و بسته بندی6-صنایع ماشینیصنایع بسته بندی ، صنایع چوب ، سیستم های سوراخ کاری ، سیستم های اعلام خطر و هشدار دهنده ، سیستم های استفاده شده درجوش فلزات7-صنایع حمل و نقل جرثقیل ها ، سیستم های نوار نقاله ، تجهیزات حمل ونقل8-صنایع تبدیل انرژیایستگاه های تقویت فشار گاز ، ایستگاه های تولید نیرو، کنترل پمپ های آب ، سیستم های تصفیه آب و هوای صنعتی ، سیستم های تصفیه و باز یافت تصفیه و بازیافت گاز9-خدمات ساختمانی تکنولوژی بالابری ، کنترل هوا و تهویه مطبوع ،سیستم های روشنایی خودکارانتخاب PLC مناسب :برای استفاده از PLC مناسب در یک پروژه باید موارد زیر را معین نمود : دقت و سرعت انجام پروژهتعداد ورودی و خروجی هانوع بار (جریان خروجی و ولتاژ آن)نوع تغذیهدر پروسه هایی که تعدادI/O ها محدود بوده ونیاز به برنامه نویسی پیچیده ندارند می توان از کنترل کننده های Mini Plc استفاده کرد.لوگو شاید ساده ترین نوع Plc باشد که به توان از آن برای آشنایی و آغاز به کار با Plc بهره برد. این کنترلر سخت افزاری برای کاربردهای صنعتی با حجم کار کم و ساده قابلیت لازم را دارا است. هرPLC از دو قسمت زیر تشکیل شده است 1-سخت افزار2-نرم افزارسخت افزار LOGO شامل :ماژول اصلیکارت های افزایشیماژول تغذیهقطعات جانبی