If you’re looking for help in college algebra, you’ve come to the right place. College Algebra Solved!™ solves your most difficult college algebra problems, providing the answers you want with all of the step- by-step work and explanations you need. With additional powerful features including infinite example problems, practice tests, progress tracking, and a math document designer, College Algebra Solved!™ is the complete all-in-one college algebra solution you’ve been looking for.

ادامه مطلب

زماني كه به ماه نگاه مي‌كنيم، تصويري شبيه به چهره انسان به نظرمان مي‌رسد اما اكنون ستاره‌شناسان مي‌گويند اين چهره در واقع ناشي از دشت‌هايي از گدازه سخت شده است كه بيش از چهار ميليارد سال از عمر آن مي‌گذرد.

 

 

به گزارش خبرگزاري فرانسه، شاهد اين مدعا يك سنگ نقره‌اي- خاكستري غيرزميني است كه احتمالا بر اثر اصابت يك شهاب‌سنگ، از سطح ماه كنده شده و پس از گرفتار شدن در جاذبه زمين، در بوتسواناي افريقا روي زمين افتاده است.

در سال ‪ ۱۹۹۹‬مردم محلي اين سنگ ‪ ۱۳/۵‬كيلوگرمي را، كه فضا را درنورديده بود، در نزديكي روستاي "كوكه" در چمنزارهاي منطقه حفاظت شده كالاهاري يافتند.

نشانه‌هايي از ايزوتوپ‌هاي اكسيژن و نسبت آهن به منگنز در دو ماده معدني آتشفشاني به نامهاي اوليواين و پايروكسين، به اين سنگ كه ميراث ماه است و كالاهاري ‪ ۰۰۹‬نامگذاري شده، مهر تاييد مي‌زند.

ماهيت اين مواد شيميايي، اين سنگ را در طبقه "بازالت ماره" يا بازالت دريايي قرار مي‌دهد. بازالت ماره، گدازه‌اي است كه به آرامي در سطح ماه جاري شد و پس از سخت شدن، دشتهاي تيره‌رنگي را به وجود آورده كه نخستين كساني كه به آسمان و اجرام آسماني خيره مي‌شدند، آن‌ها را با "دريا" اشتباه گرفتند. در زبان لاتين، "ماره ‪ "Mare‬به معناي درياست.

در مطالعه‌اي كه توسط مجله "نيچر" چاپ شده آمده است تحليل جديدي از ذرات فسفات موجود در كالاهاري ‪ ،۰۰۹‬براي اين سنگ عمر شگفت‌آوري برابر ‪۱۵۰‬ ميليون سال كمتر يا بيشتر از ‪ ۴/۳۵‬ميليارد سال تعيين مي‌كند.

"كنتارو ترادا" از دانشگاه هيروشيماي ژاپن و ماهش آناند از دانشگاه آزاد انگلستان كه هدايت اين مطالعه را بر عهده داشتند، در گزارش خود نوشتند اين موضوع به طور ضمني به اين معناست كه بايد در حوالي همين تاريخ، درست پس از نخستين مرحله شكل‌گيري پوسته كره ماه، فعاليت آتشفشاني از نوع "ماره" صورت گرفته باشد.

شواهد به دست آمده از سنگهايي كه در ماموريت سفينه‌هاي آپولو از كره ماه به زمين آورده شد، ثابت مي‌كند كه مرحله ديگري از فعاليت‌هاي آتشفشاني در ماه رخ داده كه گدازه‌هاي آنها با آتشفشاني "ماره" همپوشاني دارد.

چهره "مردي در ماه"، از اين قسمتها تشكيل شده: چشمها توسط ماره يا گستره گدازه‌هاي تيره‌رنگ "ايمبريوم" و ماره "سرني تاتيس"، بيني شامل ماره "سينوس استوم" و دهان شامل ماره‌هاي "نوبيوم" و "كوگنيتوم".

اين‌ها بعلاوه ماره‌هاي ديگر، نزديك به يك ششم سطح ماه را تشكيل مي‌دهند كه بخش اعظم آنها در سمتي قرار دارند كه از كره‌زمين قابل رويت هستند.

کاربرد و شيوه هاي مختلف جداسازي يا غني سازي اورانيوم 235

در طبيعت اورانيوم شامل کمتر از يک درصد ايزوتوپ اورانيوم 235 است. مواد انفجاري هسته اي به اورانيومي که حداقل داراي 20 درصد اورانيوم 235 غني شده است نياز دارند. بطور ايده آل اورانيوم 235 نود درصدي بکار مي رود. براي افزايش درصد اورانيوم 235 به اورانيوم 238، اورانيوم بايد "غني سازي" شود.
چرخه سوخت اورانيوم با استخراج و آسياب کانسنگ اورانيوم جهت توليد "کيک زرد" شروع شده و سپس به هگزافلورايد اورانيوم (UF6) تبديل مي شود. ماده اخير پس از آن غني سازي مي شود تا به سوخت هسته اي مبدل گردد.
فرايندهاي جداسازي و غني سازي ايزوتوپ اورانيوم:
اين روشها عبارتند از:

1) جداسازي ايزوتوپي الکترومغناطيسي

2) ديفوزيون گرمايي

3) پخش ديفوزيون گازي

4) سانتريفوژ گازي

5) فرايندهاي آئروديناميکي

6) جداسازي ايزوتوپي ليزري – که شامل دو روش زير است

الف) جداسازي ايزوتوپي ليزري با بخار گازي (AVLIS) (atomic vapor laser isotope separation)

ب) جداسازي ايزوتوپي ليزري مولکولي (MLIS) (molecular laser isotope separation)

7) تبادل يوني و شيميايي

8) فرايند جداسازي پلاسمايي (PSP)

در تمام صنعت هسته اي دنيا، اورانيوم بوسيله يکي از دو روش: پخش گازي و سانتريفوژ گازي غني مي شود.

 

برای مشاهده بقیه مطلب بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.

ادامه مطلب

نسخه ابتدایی نرم افزار آسمان نمای شرکت مایکروسافت با نام "تلسکوپ جهان گستر" در دسترس همگان قرار گرفت.

پس از ماهها انتظار، مسئولان شرکت مایکروسافت به وعده خود برای طراحی نرم افزار آسمان نما جامه عمل پوشاندند و نسخه ابتدایی این نرم افزار را با نام تلسکوپ جهان گستر (World Wide Telescope) برای استفاده عموم مردم بر روی شبکه وب قرار دادند.

 آنچه در ابتدا، پس از نصب این برنامه به چشم می خورد، بدون شک برتری تمام جانبه قابلیتهای این آسمان نما، نسبت به آسمان نمای شرکت رقیب مایکروسافت با نام گوگل اسکای یا همان آسمان گوگل در محیطی دلنشین و زیبا است.

 

 

دارا بودن مجموعه ای بی نظیری از بیش از 200 تصویر تلسکوپ فضایی هابل، بیش از 50 تصویر تلسکوپ فضایی اسپیتزر (در ناحیه فروسرخ) ، نزدیک به 30 تصویر تلسکوپ فضایی چاندرا (در ناحیه  پرتوهای ایکس)، به همراه مجموعه ای از تصاویر پیمایش آسمان در بخش های فروسرخ، ریزموج و رادیویی، این آسمان نمای آن لاین را منحصر به فرد کرده است.

 

 

علاوه بر آن داشتن مجموعه صورتهای فلکی، مجموعه نام ستارهها، مجموعه نام اجرام اعماق آسمان و مجموعه اجرام مسیه، در کنار جستجوی پیشرفته آن در منابع قوی ترین پایگاه دادههای اجرام سماوی جهان با نام سیمباد (SIMBAD)، هم بر راحتی دسترسی آن نسبت به باقی آسمان نماهای آن لاین افزوده شده و هم این نرم افزار را تبدیل به آسمان نمای مورد استفاده حرفه ای ها کرده است.

 

آسمان گوگل یا گوگل اسکای بیشتر مورد استفاده حرفه ای های نجوم آماتوری قرار می گرفت ولی تلسکوپ جهان گستر مورد استفاده تحصیل کرده های دانشگاهی علم نجوم نیز قرار می گیرد. تلسکوپ جهان گستر برای نخستین بار در جهان علاوه بر قابلیت نمایش آسمان با استفاده از قوی ترین منابع داده ای جهان مانند SDSS و DSS در ناحیه مرئی، امکان نمایش تمام آسمان را در نواحی غیر مرئی رادیویی، ریزموج، فروسرخ، ماورا بنفش، ایکس و گاما را در چند زیرمجموعه فراهم کرده است.

 

قابلیت رصد آسمان، مشاهده سیارات و زمین از فضا و همچنین دید پانورامای مریخ نوردهای روح و فرصت از سطح مریخ، به همراه امکان بزرگنمایی از دیگر مشخصات ویژه این آسمان نما است. امکان مشخص کردن منطقه رصدی در هر نقطه دنیا با قابلیت مشخص کردن میدان دید تلسکوپی و دوربین نجومی متصل به آن نیز در کنار امکان هدایت تلسکوپ قرار گرفته و از این رو تصویربرداری از اجرام سماوی را برای منجمان راحتتر از پیش کرده است.

 

 

با وجود همه این امکانات بی نظیر برای آسمان نمای آن لاین، مایکروسافت برای حذف رقیب خودش، آسمان گوگل، اقدام به قراردهی امکان عضویت گروههای نجومی مشهوری همچون مجله آسترونمی (Astronomy)، مجله اسکای اند تلسکوپ (Sky & Telescope) و گروه طرفداران شرکت مید (Meade 4M) کرده است.

 

پس از آن مایکروسافت بازهم دست از کار نکشیده و اقدام به ساخت گشتهای آموزشی نجوم در داخل آسمان نمای تلسکوپ جهان گستر کرده است. گشتهای این آسمان نما از آموزش همین نرم افزار و آلودگی نوری در زمین تا مفاهیم کیهان شناسی مانند ماده تاریک را شامل می شود. شما هم می توانید در صورت تمایل در داخل این آسمان نما گشتی در میان اجرام سماوی با صدا و موسیقی مورد علاقه تان بسازید.

 

 

شما برای دریافت این نرم افزار با حجم 20.8 مگابایت، می توانید به وبگاه رسمی تلسکوپ جهان گستر (WorldWideTelescope.org) مراجعه کنید.

 

برای نصب و اجرای این برنامه، نیاز به حداقل رایانه ای با سرعت پردازش دو گیگاهرتز، یک گیگابایت رم، یک گیگابایت حافظه خالی، کارت گرافیکی 128 و نمایشگر با قابلیت نمایش 1024 در 768 یا بالاتر در محیط ویندوز اکس پی با بسته خدماتی 2 و یا در محیط ویندوز ویستا است. اتصال به اینترنت نیز بنابر اعلام شرکت مایکروسافت بایستی حداقل 56 کیلوبیت در ثانیه باشد.

 

بخش پژوهش شرکت مایکروسافت (Microsoft Research)، آسمان نمای تلسکوپ جهان گستر را طراحی کرده است. حال باید منتظر بود و دید که شرکت گوگل چه طرحی در برابر این حرکت مایکروسافت دارد.

 

دانشمندان دانشگاه ميشيگان به شيوه نويني براي توليد قوي‌ترين و نافذترين پرتو ليزري دنيا دست يافتند.

به گزارش سرويس علمي ايسنا، اين دانشمندان اظهار داشتند با اين روش جديد قادر به توليد يك پرتو ليزري هستند كه مي‌تواند به اندازه يك اشعه متمركز از نورخورشيد كه به زمين مي‌تابد نافذ باشد.

كارل كروشلنيك، استاد فيزيك و مهندسي در اين تيم پژوهشي گفت: اين ليزر قدرتمندترين ليزري است كه مي‌توانيم توليد كنيم و گمان نمي‌كنم كه در هيچ جاي دنيا نوري با اين شدت و قدرت وجود داشته باشد.

مدت جريان هر پرتو اين ليزر يك ميليونيوم ميلياردم يك ثانيه طول مي‌كشد.

اين دانشمندان معتقدند كه چنين ليزرهاي قدرتمندي مي‌توانند در توليد پرتوهاي بهتر پروتوني و نوتروني براي استفاده در پرتودرماني جهت معالجه سرطان نقش مفيدي داشته باشند كه البته اين تنها يكي از كاربردهاي ليزر جديد است.

ليزر جديد مي‌تواند در هر 10 ثانيه يك پرتو قدرتمند توليد كند.

براي توليد چنين پرتو پرقدرتي پژوهشگران يك آمپلي‌فاير ديگر به سيستم ليزر هركول اضافه كرده‌اند.

 

كلوييدها - نانوذرات قديمي

 

قانون بقاي بار الكتريكي

يك توپ را با ميله پلاستيكي و ديگر را ميله شيشه‌اي باردار كنيد سپس آنها را به هم بچسبانيد. گاهي دوبار ناپديد مي‌شوند و همديگر را از بين مي‌برند. براي بيان اين مساله مي‌توان از يك قانون رياضي مبني بر اينكه اگر حاصل جمع دو كميت صفر شود، يكي از آن دو مثبت و ديگري منفي است، استفاده نمود. طبق قرارداد به ميله پلاستيكي را بار منفي و ميله شيشه‌اي را بار مثبت نسبت داده‌اند.

بيان ساده اي از قانون بقاي بار

وقتي كه يك ميله پلاستيكي را با خز مالش مي‌دهيم، ميله بار منفي و خز بار مثبت پيدا مي‌كند. آزمايش را با دو جسم خنثي شروع مي‌كنيم، يعني مجموع بار آن دو برابر صفر است. بعد از مالش دادن ، يكي بار مثبت و ديگري بار منفي مي‌يابد كه باز هم بار كل برابر صفر مي‌شود. همچنين وقتي ميله‌اي بار مثبت بيابد، بار جسم پلاستيكي كه ميله شيشه‌اي را با آن مالش مي‌دهيم منفي مي‌شود.

هيچ كس نمي تواند يكي از اين دو بار را خلق كند، بدون آنكه همزمان ديگري را نيز توليد كرده باشد در يك چنين فرايندي مقدار كل بار تغيير نمي‌كند. اين مطلب بيانگر قانون بقاي بار الكتريكي است. اين قانون همانند قوانين پايستگي جرم و انرژي ، اندازه حركت خطي ، اندازه حركت زاويه اي و ... در فيزيك يك قانون بنيادي است.

قانون بقاي بار الكتريكي در اتم

همه اجسام داراي ذراتي با بار الكتريكي مثبت و منفي هستند. اين ذرات هماناتمهايي هستند كه جهان مادي را مي‌سازند. ابعاد اين اتمها از مرتبه آنگستروم است. چندين ميليون از اين اتمها ، در كنار هم ، چيزي در حدود يك نقطه نمايان مي‌شوند. هر اتم از لحاظ بار الكتريكي خنثي است، زيرا به تعداد مساوي بار مثبت و منفي دارد. بار مثبت اتم و تقريبا تمامي جرم آن ، در مركز آن ، يعني در هسته متمركز شده است. ابعاد هسته ده هزار برابر كوچكتر از ابعاد كل اتم است. هسته يك خوشه محكم به هم چسبيده متشكل از دو نوع ذره پروتونها و نوترونهاست.

تراكم جرم در اين ذرات غير قابل تصور است. يك تفاوت مهم بين پروتونها و نوترونها اين است كه پروتونها داراي بار الكتريكي مثبت بوده ولي نوترونها از نظر بار الكتريكي خنثي هستند. تعداد پروتونها هسته ، عنصر شيميايي را كه هسته به آن تعلق دارد، مشخص مي‌كند، با اين حال قسمت اعظم فضاي اتم خالي است، در ناحيه اطراف هسته تعدادي ذره با بار الكتريكي منفي به نام الكترون وجود دارد. جرم الكترون كم است، اما بار آن منفي و مقدارش برابر مقدار بار روي پروتون است. از اينرو در يك اتم خنثي تعداد الكترونها در فضاي اطراف هسته درست برابر تعداد پروتونها در داخل هسته است. الكترونها توسط نيروي جاذبه الكتريكي در نزديكي هسته به آن مقيد مي‌شوند.

مبادله بار و قانون بقاي بار الكتريكي

گاهي يك تماس ساده ميان اجسام ممكن است باعث شود كه تعدادي الكترون از يك جسم به جسم ديگر منتقل شود. وقتي ميله پلاستيكي با خز مالش داده مي‌شود، برخي الكترونها از خز به ميله پلاستيكي منتقل مي‌شوند. ممكن است تعداد الكترونهايي كه به ميله پلاستيكي منتقل مي‌شوند، در حدود
( 9 ^ 10 ) باشد كه ظاهرا زياد است. تعداد كل الكترونهاي موجود در ميله پلاستيكي در حدود 24 ^ 10 است.

در فلزات بستگي الكترونها به هسته ضعيف است و الكترونها مي‌توانند آزادانه در داخل ماده حركت كنند. چون بار به راحتي در داخل ميله فلزي به هم وصل نماييم، هر دو كره خنثي مي‌شوند. ماده اي كه بار الكتريكي را از خود عبور مي‌دهد رسانا ناميده مي‌شود. در جامدات ، فقط الكترونها مي‌توانند حركت كنند. اما محلول الكتروليت ، آب شور يا گاز داخل لامپ فلوئورسانس رساناهاي بسيار خوبي هستند. زيرا حاملين بار مثبت و منفي هردو تحت تاثير نيروي الكتريكي مي‌توانند آزادانه حركت كنند. در تمام فرايندهاي مبادله بار و انتقالات اخير قانون بقاي بار الكتركي به دقت ملاحظه مي‌شود. به عبارتي نحوه مبادله بار به توسط قانون بقاي بار صورت مي‌گيرد. در واكنشهاي شيميايي اين قانون همانند قانون بقاي جرم ظاهر مي شود و واكنش را از نظر الكتريكي مجاز مي داند كه در طرفين واكنش مجموع بارهاي الكتريكي برابر باشند.

 

بور و هايزنبرگ دو فيزيكدان برجسته قرن بيستم، در سپتامبر ۱۹۴۱ درست در بحبوحه جنگ جهانى دوم ملاقاتى داشتند كه به يكى از بحث انگيزترين رويدادهاى تاريخ علم بدل شده است. اهميت آن ديدار به دليل حرف هايى است كه اين دو دانشمند از انرژى هسته اى و همين طور سلاح هسته اى زده اند. سال ها بعد از آن ملاقات و بعد از جنگ، فيزيكدانان ديگر و مورخين علم ادعاهاى عجيبى در مورد آن ملاقات مطرح كردند. حرف هايى از اين دست كه هايزنبرگ قصد داشته از بور اطلاعات بگيرد، يا اينكه بور اطلاعات هايزنبرگ را در اختيار آمريكايى ها قرار داده است. اين مقاله سعى دارد ضمن بررسى اين ملاقات نگاهى به رويدادهاى آن سال ها و چگونگى ساخته شدن سلاح هسته اى بيندازد.

 

ادامه مطلب

يكي از پر سرعت ترين ستاره هائي كه تا بحال توسط دانشمندان مشاهده شده فرضيه هاي موجود در مورد علت سرعت خيره كننده خود را به چالش كشانده است. 

 

اين گلوله توپ كيهاني كه يك ستاره نوتروني به نام RX J0822-4300  است توسط رصد خانه پرتو ايكس چاندراه كشف شد.

دانشمندان با استفاده از مشاهدات 5 ساله چاندرا نشان دادند كه اين ستاره سركش با كج كردن مسير خود در حال دور شدن از Puppis  است. Puppis  بقاياي ابر نواختري است كه حدود 2700 سال پيش لز انفجار يك ستاره بجاي مانده است.  اين ستاره نوتروني با سرعتي حدود چهار و هشت ميليون كيلومتر در حال خارج شدن از كهكشان راه شيري است.  

 

رابرت پتره ، اختر شناس مركز پروازهاي فضائي گودارد ناساس مي گويد" اين ستاره نوتروني درست بعد از تولد يك بليط يكطرفه به سمت خارج از راه شيري گرفته است." وي اضافه مي كند كه اختر شناسان ستاره هاي ديگري را مشاهده كردند كه از كهكشان به بيرون پرتاب شدند ولي هيچكدام سرعت اين ستاره نوتروني را نداشته است.

 

ستاره هاي پر سرعت ديگري در كهكشان راه شيري وجود دارند كه توسط ابر سياهچاله موجود در مركز كهكشان با سرعتي معادل يك سوم سرعت اين ستاره و به سمت فضاي بين ستاره اي پرتاب شدند.

 

اما اين ستاره نوتروني توسط انفجار ناموزون ابرنواختر به بيرون پرتاب شده و به اين سرعت رسيده است. اين ستاره تا بحال 20 سال نوري مسافرت كرده و ميليونها سال طول خواهد كشيد تا از پهنه كهكشان خارج شود.

 

با وجود استفاده از مدلهاي رايانه اي پيشرفته براي مشابه سازي اينكه چگونه يك موشك ستاره اي مانند اين شكل مي گيرد ، دانشمندان هنوز دليل آن را نمي دانند.  

بمب های اتمی شامل نیروهای قوی و ضعیفی اند که این نیروها هسته یک اتم را به ویژه اتم هایی که هسته های ناپایداری دارند، در جای خود نگه می دارند.

دو شیوه بنیادی برای آزادسازی انرژی از یک اتم وجود دارد:

• 1- شکافت هسته ای: 
• 2- همجوشی هسته ای: 

1-

2-

می توان هسته یک اتم را با یک نوترون به دو جزء کوچک تر تقسیم کرد. این همان شیوه ای است که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم 235 و اورانیوم 233) به کار می رود.
می توان با استفاده از دو اتم کوچک تر که معمولا هیدروژن یا ایزوتوپ های هیدروژن (مانند دوتریوم و تریتیوم) هستند، یک اتم بزرگ تر مثل هلیوم یا ایزوتوپ های آن را تشکیل داد. این همان شیوه ای است که در خورشید برای تولید انرژی به کار می رود.

در هر دو شیوه یاد شده میزان عظیمی انرژی گرمایی و تشعشع به دست می آید.
پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد می شود. انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتری از اتم اورانیوم 235 دارند. این تفاوت وزن نمایان گر تبدیل ماده به انرژی است که به واسطه فرمول معروف انیشتین محاسبه می شود. حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده به کار رفته در یک بمب هسته ای برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده انداز ه ای معادل یک توپ تنیس دارد. در حالی که یک میلیون گالن بنزین در مکعبی که هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع یک ساختمان 5 طبقه) است، جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار کمی اورانیوم 235 را متصور شد.برای اینکه این ویژگی های اروانیوم 235 به کار آید باید اورانیوم را غنی کرد. اورانیوم به کار رفته در سلاح های هسته ای حداقل باید شامل نود درصد اورانیوم 235 باشد.در یک بمب شکافتی، سوخت به کار رفته را باید در توده هایی که وضعیت «زیر آستانه بحران» دارند، نگه داشت. این کار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. تعریف توده ای که در وضعیت «آستانه بحران» قرار داد چنین است: حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای لازم است. این جداسازی مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه می آورد که باید حل شود.

برای تولید یک بمب اتمی موارد زیر نیاز است:
• یک منبع سوخت که قابلیت شکافت یا همجوشی را داشته باشد.
• دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.
• راهی که به کمک آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت یا همجوشی کرد.
در اولین بمب های اتمی از روش شکافت استفاده می شد. اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می کنند.بمب های شکافتی (فوزیونی): یک بمب شکافتی از ماده ای مانند اورانیوم 235 برای خلق یک انفجار هسته ای استفاده می کند. اورانیوم 235 ویژگی منحصر به فردی دارد که آن را برای تولید هم انرژی هسته ای و هم بمب هسته ای مناسب می کند. اورانیوم 235 یکی از نادر موادی است که می تواند زیر شکافت القایی قرار بگیرد.اگر یک نوترون آزاد به هسته اورانیوم 235 برود،هسته بی درنگ نوترون را جذب کرده و بی ثبات شده در یک چشم به هم زدن شکسته می شود. این باعث پدید آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازی دو یا سه عدد نوترون می شود که تعداد این نوترون ها بستگی به چگونگی شکسته شدن هسته اتم اولیه اورانیوم 235 دارد. دو اتم جدید به محض اینکه در وضعیت جدید تثبیت شدند از خود پرتو گاما ساطع می کنند. درباره این نحوه شکافت القایی سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب می کند.
1 - احتمال اینکه اتم اورانیوم 235 نوترونی را که به سمتش است، جذب کند، بسیار بالا است. در بمبی که به خوبی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر فرآیند فیزیون به دست می آید که خود این نوترون ها سبب وقوع فرآیندهای شکافت بعدی اند. این وضعیت اصطلاحا «ورای آستانه بحران» نامیده می شود.

2 - فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسیار سریع و در حد پیکو ثانیه (12-10 ثانیه) رخ می دهد.

3 - حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و

فاصله ايران با بمب اتم، هفده سال يا دو هفته؟

تصميمات افشاشده مرتبط با اورانيوم
چنانچه ايران توان كافي براي غني‌سازي سانتريفيوژ را به كار گيرد، قادر خواهد بود، يك تصميم سياسي براي تبديل توليد اورانيوم غني‌شده سطح پايين براي سوخت رآكتور نيروي هسته‌اي به توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا براي سلاح‌هاي هسته‌اي را در يك دستگاه سانتريفيوژ حفاظت‌شده اجرا كند. مدت زماني كه ايران چنين اقدامي را انجام مي‌دهد و نيز زمان در دسترس براي آژانس بين‌المللي انرژي اتمي جهت بازرسي و كشف اقدام ايران و نيز زمان مورد نياز جامعه بين‌المللي براي پاسخ و واكنش در برابر آن تا حد گسترده‌اي بنا بر سناريوها‌ي مختلف، متغير هستند. براي مشخص شدن اين مطلب، مي‌توان به ارزيابي چگونگي عوامل مختلف بر مدت زمان برآوردشده مورد نياز در توليد مقدار كافي از اورانيوم غني‌شده سطح بالا جهت يك سلاح هسته‌اي منفرد (كه گويا 25 كيلوگرم اورانيوم 235 غني‌شده 93 درصدي است) كه بستگي به ظرفيت و توان و كاركرد تجهيزات مختلف سانتريفيوژ دارد، پرداخت.

مهم‌ترين عوامل به شرح زير است:
1ـ ظرفيت و توان غني‌سازي به كار گرفته شده دستگاه سانتريفيوژ كه با توجه تعداد و نوع ماشين‌هاي سانتريفيوژ مشخص مي‌شود.
2ـ سطح غني‌سازي مواد اوليه و تغذيه‌اي مورد استفاده.

بنابراين، مي‌توان با اطمينان برآورد كرد كه با دو برابر كردن سانتريفيوژهاي كارآمد به كار گرفته شده، زمان مورد نياز براي توليد مقدار موردنظر از اورانيوم غني‌شده سطح بالا نصف خواهد شد. به عبارت ديگر، تجهيزاتي كه داراي دو هزار ماشين سانتريفيوژ P-1 باشد، مي‌تواند سالانه حدود دو برابر مقدار اورانيوم غني‌شده سطح بالا كه تجهيزاتي با هزار ماشين سانتريفيوژ توليد مي‌كند، عرضه دهد؛ البته چنانچه هر دو نوع تجهيزات براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا منظور شده باشند. همچنين محصول اورانيوم غني‌شده سطح بالا، مستقيما متأثر از قدرت ماشين‌هاي سانتريفيوژ منفرد است كه به عنوان واحدهاي كاري تفكيك‌‌كننده در هر سال اندازه‌گيري مي‌شود. به اين ترتيب، تجهيزاتي با تعداد مورد نظر از ماشين‌هاي سانتريفيوژ P-2 (كه هر يك از آنها ظرفيت 5 واحد كاري تفكيك‌كننده در سال را دارند)، مي‌تواند بيش از دو برابر اورانيوم غني‌شده سطح بالا در مقايسه با تجهيزاتي كه با همان تعداد از ماشين‌هاي سانتريفيوژ P-1 برخوردار است (كه هر يك از آنها، ظرفيت دو واحد كاري تفكيك‌كننده در سال را دارند) توليد كند و به اين صورت براي توليد هر مقدار از اورانيوم غني‌شده سطح بالا، به كمتر از نصف وقت اوليه نياز است. ساده‌تر آن‌كه هر قدر كل توان غني‌سازي بيشتر باشد، سرعت توليد و نقض‌ها بيشتر خواهد بود.

مواد اوليه و تغذيه‌اي براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا نيز اثر عمده‌اي بر مدت زمان مورد نياز براي سرعت توليد و نقض‌ها دارد. توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا از مواد اوليه و تغذيه‌اي كه پيشتر براي اورانيوم غني‌شده سطح پايين غني‌سازي شده‌اند، تقريبا هفت برابر سريع‌تر از توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا از اورانيوم طبيعي است، زيرا بيش از نيمي از كار تفكيكي مورد نياز براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا از اورانيوم طبيعي، پيشتر براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح پايين به كار رفته است. به عبارت ديگر، اگر همان تجهيزات با مواد اوليه و تغذيه‌اي اورانيوم غني‌شده سطح پايين كار كند و از كار با اورانيوم طبيعي خودداري شود، مي‌تواند سالانه هفت برابر بيشتر اورانيوم غني‌شده سطح بالا توليد كند؛ البته چنانچه به طور مناسب، تركيب شود. به اين ترتيب، كشوري كه به دنبال سرعت توليد و نقض شرايط عادي باشد، مي‌تواند، تحت تدابير حفاظتي آژانس بين‌المللي انرژي اتمي و پيش از آن‌كه اين كشور، تصميم خود براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالاي تسليحاتي را علني كند، ذخيره بزرگي از اورانيوم غني‌شده سطح پايين را توليد نمايد.

متغير ديگري كه تا حدودي اهميت كمتري دارد، ميزان ضايعات است ـ درصد اورانيوم 235 در ضايعات اورانيومي تخليه شده ـ هرچه ميزان آن بالاتر باشد؛ يعني ضايعات بيشتر و نيز تقاضاي بيشتر براي مواد اوليه و تغذيه‌اي (اورانيوم طبيعي يا اورانيوم غني‌شده سطح پايين) براي توليد مقدار مورد نظر از اورانيوم غني‌شده سطح بالا به وجود مي‌آيد و از سوي ديگر، تلاش كمتري براي توليد همان مقدار از اورانيوم غني‌شده سطح بالا لازم است و بنابراين، زمان غني‌سازي كاهش مي‌يابد.

به طور نمونه؛ غني‌سازي تجاري براي اورانيوم غني‌شده سطح پايين كه مورد مصرف سوخت رآكتور قدرتي است، معمولا به ضايعات بين 2/0 و 3/0 درصد از اورانيوم 235 در اورانيوم تخليه‌شده منجر مي‌شود. كشوري كه به دنبال توليد سريع اورانيوم غني‌شده سطح بالاست، ممكن است به خاطر دستيابي به سرعت بيشتر در توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا، ميزان بالاتري از ضايعات را تحمل كند كه ممكن است بين 4/0 تا 5/0 درصد از اورانيوم 235 باشد. البته ضعف اين روش كه كارآيي كمتري دارد، نياز به مواد اوليه و تغذيه‌اي بيشتر است. به اين ترتيب، اگر كشوري بخواهد از مواد تغذيه‌اي اورانيوم غني‌شده سطح پايين استفاده كند و آماده توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا به شكل فوق باشد (با ميزان ضايعات بالا) آنگاه زمان بيشتري براي ساخت و انباشت يك ذخيره ضروري از اورانيوم غني‌شده سطح پايين نياز خواهد داشت. ديگر آن‌كه، نكته‌اي درخصوص كم كردن مواد برگشتي وجود دارد و آن اين‌كه هرقدر ميزان زايدات بيشتر افزايش يابد، نتايج كمتري كه از ميزان توليد بيشتر حاصل مي‌شود، محقق مي‌گردد. عامل نهايي، سرعت انتقال توليد اورانيوم غني‌شده سطح پايين به توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالاست.

همان‌گونه كه پيشتر مطرح شد، تركيب يك دستگاه سانتريفيوژ كه براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح پايين طراحي شده با تركيب همين دستگاه براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا، متفاوت است. يك روش مي‌تواند چشم‌پوشي از كارآيي غني‌سازي براي سرعت جهت‌دهي دوباره باشد. به جاي تركيب مجدد دستگاه‌هاي سانتريفيوژ براي توليد مطلوب اورانيوم غني‌شده سطح بالا، متصدي عمليات مي‌تواند محصول دستگاه را دوباره به جريان بيندازد تا وقتي كه غني‌سازي مورد نياز براي تسليحات حاصل شود.

متصدي عمليات براي انجام چنين هدفي مي‌تواند، محصول غني‌شده را از بخش عقبي دستگاه جمع‌آوري و دوباره آن را به عنوان مواد اوليه و تغذيه‌اي در بخش جلويي دستگاه وارد كند. دستگاهي كه در اصل براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح پايين با استفاده از اورانيوم طبيعي تركيب شده است، جهت عمل‌آوري اورانيوم غني‌شده سطح بالا، احتمالا نياز به چند بار چرخش مواد دارد. به هر حال، روند غني‌سازي در اين سناريو، نسبتا ناكارآمد است، لذا براي توليد همين مقدار از اورانيوم غني‌شده سطح بالا در مقايسه با دستگاه غني‌سازي اورانيوم غني‌شده سطح بالا با همان تعداد از دستگاه‌هاي سانتريفيوژ زمان بيشتري مورد نياز است. به عبارت ديگر، مدت زماني كه در شروع توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا صرفه‌جويي شده، فورا به دليل ناكارآمدي از دست خواهد رفت. اين زيان مي‌تواند به ميزان 50 درصد برسد كه پيچيدگي روش به جريان‌اندازي دوباره در تعيين ميزان آن مؤثر است. متصدي عمليات متناوبا مي‌تواند پيش از آغاز توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا از زمان براي تغيير دادن دستگاه استفاده كند. اين روش، مستلزم تركيب مجدد دستگاه براي خلق «آبشارهاي كوچك عالي» با تعداد كمتري از ماشين‌هاي سانتريفيوژ در محدوده مراحل عمليات و ميزان بالاتري از غني‌سازي براي خالي كردن مجاري در محدوده هر يك از آبشارهاي كوچك است. تركيب مجدد براي كارخانه‌هاي كوچك در مقايسه با كارخانه‌هاي بزرگ‌تر، مهم‌تر است. خودداري از تركيب مجدد دستگاه‌‌ها در يك كارخانه كوچك با دويست يا سيصد ماشين سانتريفيوژ مي‌تواند، موجب افزايش چندين ماه براي خروج از برنامه توليد شود، در حالي كه يك كارخانه بزرگ‌تر با ظرفيت و توان هنگفت، مي‌تواند حتي بدون تركيب مجدد خيلي سريع اورانيوم غني‌شده سطح بالا را توليد كند. ميزان وقت و مقدار تلاش مورد نياز براي تركيب مجدد يك دستگاه كوچك براي توليد مطلوب اورانيوم غني‌شده سطح بالا بستگي به تعداد اجزاي كارخانه دارد. براي مثال؛ وسعت و گستره‌اي كه سوپاپ‌ها و دريچه‌ها با توجه به آن در لوله‌كشي كارخانه به كار گرفته شده‌اند، تغيير ارتباط ميان سانتريفيوژها بدون ترتيب فيزيكي مجدد و ارتباط مجدد با لوله‌ها را ممكن مي‌سازد. بسياري از لوله‌كشي‌هاي آبشار كوچك اورانيوم غني‌شده سطح پايين در تجهيزاتي كه فاقد استفاده گسترده از دريچه‌ها و سوپاپ‌هاست، بايد جايگزين و بار ديگر راه‌اندازي شود. اگر پيشتر تجهيزات بدون UF6 كار مي‌كرده، آلودگي مسير لوله‌ها ممكن است، موجب پيچيده شدن تلاش‌هاي تركيب مجدد شود. به اين ترتيب، ممكن است متصدي تجهيزات كوچك در يك سناريوي نقض شرايط عادي براي ايجاد برخي تغييرات سريع و كثيف جهت ارتقاي كارآيي تلاش كند و با استفاده از به جريان‌اندازي دوباره محصول غني‌شده در يك روند نرم شده با آب و روغن، توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا را هرچه سريع‌تر آغاز كند. نتيجه اين‌كه مقدار زمان لازم براي نقض شرايط عادي مي‌تواند توسط دو عنصر اساسي تعيين شود كه يكي زمان لازم براي تركيب‌هاي هر دستگاه و ديگري زمان لازم براي غني‌سازي واقعي است.

همان‌گونه كه پيشتر مطرح شد، عنصر اول براي اندازه‌گيري، فوق‌العاده دشوار است، زيرا با جزئيات فني تجهيزات ويژه و بسياري از سناريوهاي مختلف واسطه‌اي براي تركيب مجدد با اثرات متعدد كارآمدي و به اين ترتيب با سرعت غني‌سازي مرتبط است به هر حال، عنصر دوم در صورتي كه تجهيزات براي توليد حداكثر اورانيوم غني‌شده سطح بالا تركيب شده باشد مي‌تواند اندازه‌گيري شود. برآوردهاي نهايي درخصوص زمان لازم براي نقض شرايط عادي كه در جدول‌هاي 1A و 2A آمده، نشان‌دهنده سريع‌ترين وضعيت ممكن است. اين برآوردها به هر مقدار زمان لازم براي تركيب مجدد تجهيزات جهت تبديل مسير توليد اورانيوم غني‌شده سطح پايين به توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا يا عدم كارآيي كه مي‌تواند در صورت به‌كارگيري يك كارخانه تركيب شده براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح پايين جهت توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا بدون انجام تركيب مجدد مناسب به وجود آيد، توجهي ندارد. برآوردها همچنين با فرض حداكثر فعاليت تهيه شده‌اند؛ يعني اين‌كه همه ماشين‌ها به طور تمام‌وقت براي يك سال فعاليت داشته باشند.

جدول 1A مدت زماني را كه ايران براي توليد 25 كيلوگرم اورانيوم غني‌شده سطح بالا با استفاده از تجهيزات سانتريفيوژ P-1 در اندازه‌هاي مختلف و به‌كارگيري اورانيوم طبيعي به عنوان مواد اوليه و تغذيه‌اي و پديد آمدن ضايعات زياد يا كم، نياز دارد نشان مي‌دهد.
جدول 1B مقدار اورانيوم غني‌شده سطح بالايي را كه به لحاظ محاسباتي، مي‌تواند هر ساله تحت متغيرهاي يكسان توليد شود نشان مي‌دهد.

ايران بنا بر محاسبات موجود و با توجه به امكاناتي كه دارد، بين 6/13 تا 17 سال براي توليد 25 كيلوگرم اورانيوم غني‌شده سطح بالا نيازمند است كه البته به ميزان زايدات بستگي دارد. اگر يك كارخانه راهنما با داشتن يك هزار ماشين براي توليد حداكثر اورانيوم غني‌شده سطح بالا تركيب شود (كه قصد اعلام‌شده كنوني ايران براي كارخانه راهنماي نطنز است)، آنگاه ايران زماني بين 2/2 تا 7/2 سال براي توليد 25 كيلوگرم اورانيوم غني‌شده سطح بالا مي‌خواهد كه بستگي به ميزان زايدات دارد. بنا بر محاسبات موجود، يك كارخانه راهنما با سه هزار ماشين در ايران پس از مخالفت اين كشور در آوريل 2005 با سه كشور اتحاديه اروپا مي‌تواند بين 9 تا 11 ماه، مقدار 25 كيلوگرم اورانيوم غني‌شده سطح بالا توليد كند كه بستگي به ميزان زايدات دارد. اگر ايران يك مجتمع غني‌سازي صنعتي با پنجاه هزار ماشين را تكميل كند، ضمن شروع با مواد تغذيه‌اي اورانيوم طبيعي، مي‌تواند طي دو يا سه هفته، 25 كيلوگرم اورانيوم غني‌شده سطح بالا توليد كند.

يادآوري اين نكته مهم است كه اين برآوردها، نمايانگر سريع‌ترين سناريوهاي ممكن براي نقض شرايط عادي با منظور داشتن فعاليت تمام‌وقت تجهيزات (365 روز در سال) و تركيب آنها براي توليد مطلوب اورانيوم غني‌شده سطح بالاست.

درواقع تركيب كارخانه غني‌سازي سوخت راهنما در نطنز براي توليد اورانيوم غني‌شده سطح بالا ضعيف است. اين وضع مي‌تواند، موجب كاهش 50 درصدي در محصول اورانيوم غني‌شده سطح بالا و دو برابر شدن زمان لازم براي توليد مقدار كافي از اورانيوم غني‌شده سطح بالا براي يك سلاح هسته‌اي شود.

كارشناسان برآورد مي‌كنند، دست‌كم شش ماه براي تركيب دوباره كارخانه راهنما براي توليد حداكثر اورانيوم غني‌شده سطح بالا نياز است و ايران نمي‌تواند، اين تركيب مجدد را بدون بازرسي و نظارت آژانس بين‌المللي انرژي اتمي (چنانچه در ايران حضور داشته باشد) انجام دهد. نهايتا اين‌كه ايران نمي‌تواند به حداكثر سرعت محاسباتي براي فعاليت‌ها اميدوار و مطمئن باشد. ماشين‌هاي منفرد، تجزيه خواهند شد كه براي پياده و باز كردن قطعات جهت تغمير و بازسازي، ضروري است. ايران تنها در دوره بسيار طولاني‌تر و در صورت قادر بودن براي تكميل تجهيزات صنعتي با ده‌ها هزار سانتريفيوژ مي‌تواند، سريعا براي توليد مقدار كافي از اورانيوم غني‌شده سطح بالا جهت تهيه يك سلاح هسته‌اي در كارخانه‌اي حفاظت‌شده، اقدام كند.

آيا دانشگاه آزاد به فناوري جوش هسته‌اي رسيده است؟

در پي اعلام خبري مبني بر دستيابي محققان واحد علوم و تحقيقات دانشگاه آزاد اسلامي، يك استاد فيزيك هسته‌اي با ابراز ترديد در اين مسئله، خواستار اطلاع‌رساني صحيح از پيشرفت‌هاي علمي در كشور شد.

دكتر آقاميري درباره فناوري جوش هسته‌اي توضيح داد: يكي از روش‌هاي رسيدن به انرژي هسته‌اي بالا، استفاده از پديده گداخت، جوش هسته‌اي يا Fusion است كه از طريق توليد عناصر اتمي سنگين‌تر، باعث آزاد شدن انرژي مي‌شود.

وي گفت: تاكنون تلاش‌هاي زيادي به صورت مشترك بين مراكز علمي جهان براي دستيابي به انرژي حاصل از اين پديده انجام شده كه مهم‌ترين آنها با همكاري آمريكا، اروپا (به ويژه فرانسه) و خاور دور (به ويژه ژاپن) در يك مركز بزرگ در فرانسه پيگيري مي‌شود و هنوز به نتيچه عملي نرسيده است.

استاد دانشگاه شهيد بهشتي توضيح داد: براي دستيابي به انرژي از طريق اين پديده، لازم است، زمينه پيوند عناصر سبك مثل دوتريوم (هيدروژن با يك نوترون) و تريتريم (هيدروژن با دو نوترون) كه خود، ماده راديواكتيو هستند، به وجود آيد تا در يك فرايند خاص به هليوم نادر تبديل شوند و يا عناصر سبك ديگري در شرايط خاص و درجه حرارت بالا به هم نزديك شوند تا يك مولكول جديد ايجاد كنند كه هم‌زمان با اين فرايند، مقادير زيادي انرژي توليد مي‌شود، همان‌گونه كه انرژي خورشيد، ناشي از همين فرايند در سطح خورشيد است.

آقاميري اضافه كرد: نام اين فرايند « Fusion»، جوش يا گداخت است كه بر خلاف «Fission» يا شكافت هسته‌اي عمل مي‌كند كه در آن، عنصر سنگين تحت شرايط خاص به عناصر سبك‌تر تبديل مي‌شود و اكنون در تمام رآكتورهاي صنعتي دنيا، از روش شكافت هسته‌اي استفاده مي‌شود.

وي افزود: اگر براي آزاد كردن 1000 مگاوات انرژي با روش شكافت به 5/3 كيلوگرم اورانيوم غني‌شده نياز باشد، روش جوش هسته‌اي با استفاده از 6/0 كيلوگرم ماده اتمي (دوتريوم و تريتريوم) همان ميزان انرژي را توليد مي‌كند.
اما اين فرايند به حرارتي در حد چند ميليون درجه سانتي‌گراد و مقادير زيادي تريتريوم نياز دارد كه با توجه به امكانات كشورمان در شرايط كنوني امكان‌پذير نيست، با توجه به نيمه عمر اين ماده كمياب، تنها يك سال امكان نگهداري آن وجود دارد.

اين استاد فيزيك هسته‌اي دانشگاه شهيد بهشتي در پايان گفت: هرچند از ماه‌ها پيش، بحث‌هايي درباره كار تحقيقاتي در اين زمينه انجام شده كه بايد به صورت جدي پيگيري شود، بايد مراقب بود اطلاع‌رساني نادقيق، موجب بدبيني افكار عمومي كشورمان به دستاوردهاي علمي داخلي نشود.

در اين حال، يكي از بينندگان «بازتاب» توضيح داد: «متأسفانه خبر پيوستن مركز تحقيقات فيزيك پلاسماي دانشگاه آزاد اسلامي به آژانس بين‌المللي انرژي اتمي در راستاي پروژه‌هاي تحقيقاتي بر روي توكامك‌هاي كوچك، به اشتباه تحريف شده است.

لازم به ذكر است كه اين مركز، تحقيقات گسترده‌اي را در زمينه فيزيك پلاسما شروع كرده است و با كمك‌هاي علمي و فني آژانس بيشتر خواهد شد. اما توكامك موجود بهيچوجه قادر به انجام جوش هسته‌اي نبوده و نيست. البته اين توافقنامه كمك شاياني به پيوستن ايران به گروه جهاني تحقيقات جوش هسته‌اي خواهد نمود».

در اين حال يك منبع آگاه در دانشگاه آزاد اسلامي نيز شائبه رسيدن به فناوري جوش هسته‌اي را ناشي از اشتباه برخي خبرنگاران دانست و افزود: خبر منتشره توسط خبرگزاري دانشگاه آزاد (آنا) توضيحات درستي در اين باره داده است.

جمهوري اسلامي ايران به دانش جوش هسته‌اي دست مي‌يابد
به گزارش آنا، با تلاش چشمگير محققان و دانشمندان جوان دانشگاه آزاد اسلامي، گروه تحقيقاتي واحد علوم و تحقيقات براي اولين بار به عضويت سازمان انرژي اتمي در آمد و مقدمات لازم جهت دستيابي به تکنولوژي جوش هسته‌اي فراهم شد.
تکنولوژي جوش هسته‌اي که مشکلات شکاف اتمي را ندارد، ظرف 20 سال آينده در کشورهاي صنعتي رايج مي گردد.

دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات با سرمايه‌گذاري در زمينه تحقيقات Tocomak و تکنولوژي جوش هسته‌اي در جهت توسعه رشته‌هاي هسته‌اي حرکت مي‌کند.
لازم به ذکر است با دستيابي جمهوري اسلامي ايران به تکنولوژي جوش هسته‌اي، اجراي بسياري از پروژه‌هاي پيچيده تحقيقاتي آسان مي‌گردد.
گفتني است، توکامک Tocomak يکي از راکتورهاي پيشرفته همجوشي هسته‌اي است.

تعاریف اصطلاحات در فیزیک هسته ای :

ویژه هسته: یک هسته خاص با اعداد پروتونی (Z) و نوترونی (N) معین را گویند.

ایزوتوپ ها: ویژه هسته هایی با پروتون های یکسان و نوترون های مختلف را گویند.مثال:ایزوتوپ هیدروژن ²₁H و ³₁H می باشند.

ایزوتون ها: ویژه هسته هایی با نوترون برابر و پروتون مختلف را گویند.

ایزوبارها: ویژه هسته هایی با عدد جرمی A ی برابر (A=Z+N) را می گویند.

ایزومر: ویژه هسته هایی در حالت بر انگیخته با نیم عمر قابل اندازه گیری را ایزومر می نامند.

نوکلئون: ذرات تشکیل دهنده هسته) نوترون یا پروتون ) نوکلئون نام دارند.

مزون ها: ذراتی هستند با جرمی بین جرم الکترون و جرم پروتون. شناخته شده ترین مزون ها عبارتند از: مزون های پی که نقش مهمی در نیروهای هسته ای باز می کند و مزون های مو که در پدیده های پرتو کیهانی مهم است.

پوزیترون: الکترون با بار مثبت به عبارتی ذره ای با جرمی برابر جرم الکترون و باری برابر بار الکترون با علامت مثبت.

فوتون: کوانتوم تابش الکترومغناطیسی که معمولاً بصورت نور اشعه ایکس یا اشعه گاما ظاهر می شودبه عبارت دیگر کوچکترین ذرات سازنده نور فوتون ها هستند.

اسپین: صرفنظر از انرژی مربوط به چرخش الکترون به دور هسته اتمی الکترون نیز انرژی اضافی دیگری دارد که مربوط به چرخش حول محور خود می باشد .علاوه بر الکترون ذراتی دیگر مثل پروتون ، نوترون و فنون ها نیز به نوبه خود دارای اسپین می باشد.

آب سنگین: اصطلاحی که معمولا برای مولکول آب دارای دو اتم هیدروژن سنگین بکار می رود در این مولکول دو اتم دوتریوم بجای دو اتم هیدروژن جایگزین می شود (D₂o). آب سنگین دارای خواص غیر عادی بوده و در راکتور های هسته ای نقش ایفا می کنند.

بتاترون: یک شتاب دهنده چرخه ای است این دستگاه شامل یک محفظه حلقوی بدون هوا است.که بین قطبهای یک الکترومغناطیس جای دارد یک چشمه الکترونی نیز داخل آن محفظه قرار گرفته است.

سوخت هسته ای پلوتنیم: یک عنصر شیمیائی یا عدد اتمی 92 و جرم اتمی 239 و یک فلز سمی است. به سادگی در هوا آتش می گیرد. کاربرد عمده پلوتونیم در راکتورهای هسته ای ، بمب های هسته ای ، چشمه ذره آلفا و اشعه گاما در پزشکی است.

کوانتا (Cuonta ): در سال 1901 فیزیکدان معاصر آلمانی ماکس پلانک پیشنهاد نمود که در انتقالات فیزیکی و تاثیرات متقابل اتم های ماده ، انرژی بصورت مقادیر مجزا یا "بسته های" کوچک نشر یافته و یا جذب می شوند. در نتیجه مطابق این تئوری، انرژی دارای مقادیر پیوسته ای نمی باشد. این قسمتهای کوچک نام کوانتوم بخود گرفت .

لباسهای بادی (Pneumatic suit ): لباسهای مخصوص که برای کار در هوای آلوده به مواد رادیو اکتیو ) بخارهای گازها ، ذرات بسیار ریز) بکار می رود .

مهندسی هسته ای:شاخه ای از مهندسی مواد که انرژی هسته ای و نیز موارد استفاده از آن را برای احتیاجات کلی و دفاعی مطالعه و بررسی می کند.

نوترنیو (Neutrino):ذراتی هستند خنثی که تشخیص و حتی به تله انداختن آنها خیلی مشکل است ضمن واپاشی بتای هسته های اتمی همراه الکترون یا پوزیترون گسیل می شود.

نیم عمر (Half Life): یکی از مهمترین کمیت های مشخصه مواد رادیو اکتیو نیم عمر آنها می باشد و طبق تعریف مدت زمانی است که فعالیت چشمه به نصف مقدار اولیه می رسد .

راکتورهای هسته ای: وسیله که درآن واکنش شکافت زنجیری کنترل شده انجام می شود. راکتور هسته ای نام دارد. اورانیوم و پلوتونیم به عنوان سوخت هسته ای به کار می رود.

پرتوهای کیهانی:تابش های کیهانی عبارتست از ذرات مثبت تند (پروتون ها ) و شماری ذرات آلفا و هسته های دیگر ذرات اولیه. پرتوهای کیهانی دارای انرژی عظیم از مرتبه میلیارد الکترون ولت است گاهی این انرژی به مقادیر حیرت آور از مرتبه ²¹ ev 10می رسد این پرتوها قادرند تا عمق اقیانوس ها و زمین هم نفوذ کنند.

جرم سکون (Rest Mass): جرم یک ذره ای که سرعت آن صفر بوده و یا صفر می شود را جرم سکون گویند.

جرم بحرانی سوخت هسته ای (Critical Mass): جرم بحرانی برای انجام یک واکنش زنجیری شکست عبارتست از کمترین مقدار سوخت هسته ای بطوریکه هر دوره نوترون باعث تولید یک دوره بعدی یا همان تعداد نوترون گردد یعنی کاهش نوترون در سوخت هسته ای بطور کامل جبران شود.

تعریف جرم بحرانی: کمترین مقدار لازم جرم فیزیکی ماده سوختنی جهت سوختن را جرم بحرانی گویند.

دید کلی

برحسب نظریه اتمی عنصر عبارت است از یک جسم خالص ساده که با روشهای شیمیایی نمی‌توان آنرا تفکیک کرد. از ترکیب عناصر با یکدیگر اجسام مرکب بوجود می‌آیند. تعداد عناصر شناخته شده در ‏طبیعت حدود 92 عنصر است. هیدروژن اولین و ساده‌ترین عنصر و پس از آن هلیوم ، کربن ، ازت ، اکسیژن ‏و ... فلزات روی ، مس ، آهن ، نیکل و ... و بالاخره آخرین عنصر طبیعی به شماره 92، عنصر اورانیوم است. ‏بشر توانسته است بطور مصنوعی و به کمک واکنشهای هسته‌ای در راکتورهای هسته‌ای و یا به ‏کمک شتاب دهنده‌های قوی بیش از 20 عنصر دیگر بسازد که تمام آنها ناپایدارند و عمر کوتاه دارند و به ‏سرعت با انتشار پرتوهایی تخریب می‌شوند.

‏

ایزوتوپهای عناصر

اتمهای یک عنصر از اجتماع ذرات بنیادی به نام پرتون ، نوترون و الکترون تشکیل یافته‌اند. پروتون بار مثبت و ‏الکترون بار منفی و نوترون فاقد بار است. تعداد پروتونها نام و محل قرار گرفتن عنصر در جدول تناوبی ‏‏(جدول مندلیف) مشخص می‌شود. اتم اورانیوم در خانه شماره 92 قرار دارد. یعنی دارای 92 پروتون است. ‏تعداد نوترونها در اتمهای مختلف یک عنصر همواره یکسان نیست که برای مشخص کردن آنها از کلمه ‏ایزوتوپ استفاده می‌شود.

بنابراین اتمهای مختلف یک عنصر را ایزوتوپ می‌گویند. مثلا عنصر هیدروژن ‏سه ایزوتوپ دارد: هیدروژن معمولی که فقط یک پروتون دارد و فاقد نوترون است. هیدروژن سنگین یک پروتون ‏و یک نوترون دارد که به آن دوتریوم گویند و نهایتا تریتیوم که از دو نوترون و یک پروتون تشکیل شده و ناپایدار ‏است و طی زمان ، تجزیه می‌شود. ایزوتوپ سنگین هیدروژن یعنی دوتریم در نیروگاههای اتمی کاربرد دارد و از الکترولیز آب بدست می‌آید. ‏در جنگ دوم جهانی آلمانیها برای ساختن نیروگاه اتمی و تهیه بمب اتمی در سوئد و نروژ مقادیر بسیار ‏زیادی آب سنگین تهیه کرده بودند که انگلیسیها متوجه منظور آلمانیها شده و مخازن و دستگاههای ‏الکترولیز آنها را نابود کردند.‏

ایزوتوپهای اورانیوم

• عنصر اورانیوم ، چهار ایزوتوپ دارد که فقط دو ایزوتوپ آن به علت داشتن نیمه عمر نسبتا بالا در طبیعت و در ‏سنگ معدن یافت می‌شوند. این دو ایزوتوپ عبارتند از ²³⁵U و ²³⁸U که در هر دو 92 پروتون ‏وجود دارد ولی اولی 143 و دومی 146 نوترون دارد. ‏
• اختلاف این دو فقط وجود 3 نوترون اضافی در ایزوتوپ سنگین است. ولی از نظر خواص شیمیایی این دو ‏ایزوتوپ کاملا یکسان هستند و برای جداسازی آنها از یکدیگر حتما باید از خواص فیزیکی آنها یعنی اختلاف ‏جرم ایزوتوپها استفاده کرد.

شکافت هسته‌ای اورانیوم

ایزوتوپ ²³⁵U شکست پذیر است و در نیروگاههای اتمی از این خاصیت استفاده می شود و حرارت ‏ایجاد شده در اثر این شکست را تبدیل به انرژی الکتریکی می‌نمایند. در واقع ورود یک نوترون به درون ‏هسته این اتم سبب شکست آن شده و به ازای هر اتم شکسته شده Mev‎‏200 (دویست میلیون الکترون ولت) ‏انرژی و دو تکه شکست و تعدادی نوترون حاصل می‌شود که می‌توانند اتمهای دیگر را بشکنند. بنابراین ‏در برخی از نیروگاهها ترجیح می‌دهند تا حدی این ایزوتوپ را در مخلوط طبیعی دو ایزوتوپ غنی کنند و ‏بدین ترتیب مسئله غنی سازی اورانیوم مطرح می‌شود.‏

کاربرد ایزوتوپهای اورانیوم

• در راکتورهای هسته‌ای به عنوان سوخت بکار می‌روند.‏
  
  
• در نیروگاههای هسته‌ای برای تولید انرژی الکتریکی بکار برده می‌شود.‏
  
  
• در ساخت انواع مهمات هسته‌ای از جمله بمبهای هسته‌ای ، بمب هیدروژنی و ... کاربرد دارند.‏
  
  
• بطور کلی می‌توان موارد ذیل را به عنوان مصادیق کاربرد تکنیکهای هسته‌ای در حوزه پزشکی نام برد:
  
  

1. تهیه و تولید رادیو داروی ید-131، حهت تشخیص بیماریهای تروئید و درمان آنها.
2. در درمان بیماریهای سرطانی ، تومورهای مغزی و غیره بکار می‌گیرند.‏
3. تهیه و تولید کیتهای رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته‌ای.
4. کنترل کیفی رادیو داروهای خوراکی و تزریقی برای تشخیص ودرمان بیماریها.
   
   

• کاربرد انرژی اتمی در بخش دامپزشکی و دامپروری.
• کاربرد تکنیکهای هسته‌ای در مدیریت منابع آب.
• کاربرد انرژی هسته‌ای در بخش صنایع غذایی و کشاورزی.
• کاربرد انرژی هسته‌ای در صنایع.
• کاربرد تکنیک هسته‌ای در شناسایی مینهای ضد نفر.

دید کلی:

انرژی آزاد شده در واکنشهای شکست هسته‌ای اتمی عناصر سنگین «اورانیم ، پلوتونیم) ، یا انرژی حاصل از همجوشی هسته اتمی عناصر سبک «هیدروژن) و تبدیل آنها به هسته عناصر سنگین ، انرژی هسته‌ای نام دارد. عنوان مذکور نسبت به اصطلاح انرژی اتمی از نظر علمی صحیحتر و دقیقتر می‌باشد. جهت دیگری که استفاده از توان هسته‌ای به مقیاس وسیعی به طرف آن سوق یافته تولید انرژی الکتریکی از انرژی رها شده در عمل شکافت است.

تقریبا در تمام سیستمهای تولید توان هسته‌ای موجود ، راکتور هسته‌ای منبع گرما برای به کار انداختن توربینهای بخار است، این توربینها مولدهای الکتریکی را درست به همان گونه به حرکت در می‌آورند که توانگاههای نفت سوز یا زغال سنگ عمل می‌کنند. در یک نیروگاه هسته‌ای معمولی ماده شکافت پذیر به جای زغال سنگ یا نفت به کار می رود و بنابراین یک منبع جدید انرژی به صورت الکتریسیته فراهم می‌گردد.

استفاده مفید از

• واکنشهای همجوشی در آزمایشگاه از طریق بمباران مواد سبک مناسبی که به عنوان هدف قرار می‌گیرند با مثلا ، دوترونهایی پر انرژی که از یک شتابدهنده ذرهای پرتاب می‌شوند. تولید می‌گردد. در این واکنشها ، هسته‌هایی تولید می‌شوند که هم از هسته‌ها "پرتابه‌ها" و هم از هسته‌هایی که هدف قرار گرفته، سنگینترند. البته در این واکنشها تعدادی ذرات اضافی و تعدادی انرژی آزاد می‌شود.

• در واکنش همجوشی معروفی ایزوتوپی از هیدروژن با عدد اتمی A=3 از جوش خوردن هیدروژنهای اتمی که تریتیم نامیده می‌شود، تولید می‌شود. تریتیم که به تعداد ناچیز در طبیعت یافت می‌شود. رادیواکتیو بوده و نیم عمر آن حدود 12 سال است. تریتیم پس از گسیل ذره بتا به ³₂He که ایزوتوپی از هلیم است تباهی می‌یابد.

• هرگاه هدفی شامل تریتیم با دوترون بمباران شود، ⁴₂He تولید و MeV17.6انرژی آزاد می‌گردد. از این انرژیMeV 14.1 به صورت انرژی جنبشی نوترون و 3.5MeV به صورت انرژی جنبشی هسته تولید شده ظاهر می‌گردد. همجوشی تریتیم و دوتریم امکان فراهم آمدن منابع بزرگی از انرژی را برای ، مثلا ، توانگاه‌های الکتریکی به دست می‌دهد. دوتریم در آب وجود دارد. فراوانی آن حدود یک در هفت هزار اتم هیدروژن است و می‌توان آن را ایزوتوپ سبکتر خود جدا کرد.

• چهار لیتر آب حدود 0.13gr دوتریم دارد، که امروزه می‌توان با هزینه حدود 8% دلار آن را جدا کرد. اگر این مقدار کم دوتریم بتواند در شرایط مناسب با تریتیم (که احتمالا با واکنش مورد بحث فوق تشکیل شده باشد) ترکیب شود. برونداد انرژی آن معادل انرژی حاصل از حدود 1140 لیتر بنزین خواهد بود. مقدار کل دوتریم موجود در اقیانوسها بالغ بر حدود 10¹⁷Kg و محتوای انرژی آن حدود 10²⁰ کیلو وات در سال است. اگر بتوانیم دوتریم و تریتیم را برای تولید انرژی مورد استفاده قرار دهیم، منبع عظیمی از انرژی فراهم می‌شود.

چرا سهم بزرگی از انرژی هدر می‌رود؟

آزاد شدن انرژی زیاد با فرآیند همجوشی برروی زمین ، تاکنون فقط به وسیله انفجارهای آزمایش‌های مربوط به گرما هسته‌ای از قبیل بمبهای هیدروژنی ممکن بوده‌است. یک بمب هیدروژنی مرکب از مخلوطی از عناصر سبک با یک بمب شکافتی است. ذرات پرانرژی که به وسیله واکنش شکافت ایجاد می‌شود. به عنوان آغازگر واکنش همجوشی به‌کار می‌آید.

انفجار یک بمب شکافتی دمایی در حدود 5x10⁷˚K تولید می‌کند. که برای ایجاد واکنش همجوشی کافی است. به دنبال آن واکنشهای همجوشی مقادیر عظیمی انرژی اضافی آزاد می‌کنند. انرژی رها شده کل بسیار بیشتر از آن خواهد بود که از بمب شکافتی ، به تنهایی آزاد می‌شود. علاوه بر این ، برای اندازه بمبهای شکافتی نوعی حد بالا وجود دارد. که در ماورای آن قدرت تخریبی این بمبها خیلی بیشتر می‌شود. (زیرا ماده شکافتپذیر اضافی آنها پیش از آنکه بتواند دچار شکافت شود، پراکنده می‌گردد) اما برای اندازه سلاحهای هیدروژنی چنین حدی وجود ندارد و بنابر این قدرت تخریب آن محدودیت ندارد.

پیامدهای

عناصر طبیعی یا مصنوعی که هسته اتمی آنها تحت تاثیر بمباران نوترون مستعد شکست می‌باشد. در این عمل تعداد بیشتری نوترون (دو یا سه) نسبت به آنچه که در شکست مصرف شده، آزاد می‌گردد و شبیه شکل گرفتن بهمن برفی ، یک واکنش زنجیری شکست در این مواد شروع می‌شود. این مواد شامل اورانیم 235 ، پلوتونیم 239 ، اورانیم 233 و اورانیم 238 می‌باشد. در مورد واکنشهای حرارتی ـ هسته‌ای کنترل شده (ترکیب هسته‌های اتمی عناصر سبک و تبدیل آنها به هسته عناصر سنگینتر) ، سوخت هسته‌ای شامل تمام ایزوتوپهای هیدروژن «پروتنیوم ، دوتریم ، تریتیوم) و نیز لیتیوم می‌گردد.

استفاده مفید از سوخت

شکافت هسته‌ای نمونه‌ای از یک نتیجه غیر منتظره عملی بسیار مهمی است که در جریان یک کار پژوهشی حاصل شد. کار پژوهش مذکور به دلایل متعددی صورت می‌گرفت ولی هیچ یک با امکان مفید بودن کشف مورد نظر ارتباطی نداشت. این کشف همچنین نمونهای بسیار عالی از به کارگیری همزمان روشهای فیزیکی و شیمیایی در تحقیقات هسته‌ای و سودمندی کار جمعی است. پس از آنکه ژولیو کوری و ماری کوری نشان دادند بعضی از محصولات واکنش های هسته‌ای رادیواکتیواند.

فرمی و همکاران او در ایتالیا عهده دار شدند تا مطالعه‌ای سازمان یافته درباره آن گونه واکنشهای هسته‌ای که با نوترون القا می‌شوند. به عمل آوردند. فرمی در سال 1934 دریافت که بمباران اورانیم با نوترون واقعا عناصر رادیواکتیو جدیدی در هدف تولید می‌کند که با گسیل پرتوها و فعالیت تباهی و نیم عمرهای نسبتا کوتاه که مشخصه جدید بودن آنها بود، معلوم می‌شد. در بدو امر تصور می‌رفت که این عناصر جدید همان عناصر ماورای اورانیم فرضی باشند. انرژی آزاد شده در شکافت هسته در حدود 200MeV است.

این مقدار انرژی را یا از طریق مقایسه جرمهای سکون مواد ترکیب شونده و مواد تولید شده یا از طریق منحنی انرژی اتصال می‌توان حساب کرد. انرژی آزادشده در عمل شکافت 20 برابر بیشتر از واکنش های هسته‌ای معمولی است که معمولا کمتر از 10MeV است و همچنین بیش از یک میلیون مرتبه بزرگتر از واکنش های شیمیایی است. در شرایط مناسب نوترونهای آزاد شده در عمل شکافت می‌تواند به نوبه خود ، موجب شکافت در اتمهای اورانیم مجاور خود شوند، و در این صورت فرآیندی که معروف به واکنش زنجیری است در یک نمونه اورانیم صورت می‌گیرد. ترکیبی از رهایی انرژی بسیار زیاد در عمل شکافت و امکان واکنش زنجیری مبنایی است برای استفاده بزرگ مقیاس از انرژی هسته‌ای.

پیامدهای

استفاده از انرژی هسته‌ای به مقیاس زیاد بین سالهای 1939 ، تا 1945 در ایالات متحده انجام شد. این امر زیر فشار جنگ جهانی دوم به صورت نتیجه تلاشهای مشترک عده کثیری از دانشمندان و مهندسان صورت گرفت. دست اندرکارانی که در ایالات متحده به این کار اشتغال داشتند آمریکایی ، بریتانیایی ، و پناهندگان اروپایی کشورهایی بودند که زیر سلطه فاشیسم بود. تلاش آنان ، این بود که پیش از آلمانیها به یک سلاح هسته‌ای دست یابند.

در طول جنگ جهانی دوم از راکتورهای هسته‌ای برای تولید مواد خام نوعی بمب هسته‌ای ، یعنی برای ساختن ²³⁹Pu از ²³⁸U استفاده می‌شد. طراحی این راکتورها به گونهای بود که بعضی از نوترونهای حاصل از شکافت اتمی ²³⁵U به قدر کافی کند می‌شدند و موجب بروز شکافت در اتمهای ²³⁸U نمی‌شدند. (در اورانیم طبیعی ، فقط حدود 75. 0% اتم‌های ²³⁵U وجود دارد) در عوض ، نوترونهای مذکور از طریق واکنشهایی که در بخش قبل بیان شده به وسیله ²³⁸U جذب شده و هسته‌های ²³⁹Pu را تشکیل می‌دادند.

علم هسته‌اي راهي براي بهبود تغذيه

تغديه‌ي مناسب براي سلامت و بهبود كيفيت زندگي امري ضروري است و در اين راستا دانش هسته‌يي مي‌تواند راهنمايي براي توسعه يك خط مشي قوي تغذيه‌يي باشد.

در واقع بسياري از فعاليت‌هاي آژانس در جهت تامين نيازهاي اساسي بشر با به كارگيري علوم هسته‌يي براي افزايش توليدات غذايي، بهبود مراقبت‌هاي بهداشتي، بهبود مديريت ذخاير آب و ارزيابي منابع آلودگي محيط زيست است.

بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه پيشرفت‌ جهاني در جهت كاهش سوء تغذيه در چرخه‌ي زندگي انسان كند و ناهمگون بوده است. در گزارش سال 2000 وضعيت تغذيه جهاني، يك هيات فرعي سازمان ملل در امر تغذيه تخمين زده است كه 182 ميليون كودك زير پنج سال در كشورهاي در حال توسعه براي مدتي طولاني زير خط بهره‌مندي از يك تغذيه سالم هستند و 150 ميليون تن نيز زير وزن طبيعي هستند. هم‌چنين اين محاسبات نشان مي‌دهد كه 30 ميليون نوزاد هر ساله به دليل فقر غذايي مادران‌شان در طول دوران بارداري، رشد ناقص دارند.

 

ادامه مطلب

كار برد فناوري هسته اي دردفع آ فات گياهي نريتور

امروزه با بالا رفتن جمعيت جهان كشاورزي از اهميت بالايي برخوردار شده است وتامين و امنيت غذايي از مهمترين دغدغه هاي هر كشور مي‌باشد.يكي از مهمترين چالش‌هاي كشاورزي خسارات ضايعاتي است كه به محصولات كشاورزي وارد مي‌شود بطوريكه گفته‌مي‌شود‌امروزه بيش از يك سوم محصولات كشاورزي در جهان از بين مي‌روند.وجودآفات گوناگوني كه به محصولات كشاورزي حمله ور شده وباعث نابودي آنها مي‌گردد باعث شده از ديربازانسانها بفكر يافتن روشهاي گوناگون براي از ميان برداشتن اين آفات ودر بدست آوردن مهصولات كشاورزي سالم باشند تا با بالابردن سطح كمي و كيفي محصولات كشاورزي را توسعه ببخشند .

ادامه مطلب

الکترون ها ضامن سلامت غذاي شما!

آيا مي دانيد پرتودهي مواد غذايي چه مزايايي دارد؟

 يکي از مزاياي عمده آن کاهش ميکروب هاي بيماريزا در مواد غذايي است.ميکروب هايي که در مواردي که ماده غذايي تحت فرآيند زيادي قرار نمي گيرد يا به صورت خام مصرف مي شود حايزاهميت هستند.بعلاوه حذف يا کاهش اين عوامل بيماريزا بخصوص براي مصرف کنندگاني که سيستم ايمني ضعيفي دارند، همچون افراد مسن ، بيماران سرطاني و ايدزي مهمتر است.بر اين اساس ، پژوهشگران مرکز تحقيقات و کاربرد پرتو فرآيند يزد وابسته به سازمان انرژي اتمي ايران ، همگام با محققان ساير کشورها به مطالعاتي براي دستيابي به تکنيک ميکروب زدايي مواد غذايي دست زده اند که حاصل آن دستيابي به تکنيک کاهش آلودگي هاي ميکروبي ادويه به وسيله پرتودهي با باريکه 10مگا الکترون ولت است. ما نيز با دکتر اقدس مهدي زاده شاهي ، سرپرست آزمايشگاه ميکروبيولوژي مرکز تحقيقاتي فوق و مجري طرح ذکر شده به گفتگونشسته ايم. ميکروب زدايي از ادويه به روش کاربردي در مرکز تحقيقات و کاربرد پرتو فرآينديزد بر چه مبنايي استوار است و طي چه مراحلي صورت مي گيرد؟

ادامه مطلب

احتمالاً در بیمارستان یا حداقل در فیلم های تلویزیون بیمارانی را دیده اید که برای درمان سرطانشان تحت پرتو درمانی قرار می‌گیرند و یا اینکه پزشکان برای تشخیص بیماریها دستور عکس برداری PET را صادر می‌کنند. همه اینها قسمتی از علم پزشکی هستند که به طور خاص به آن پزشکی هسته ای می‌گویند. در پزشکی هسته ای برای مشاهده اعضای بدن و درمان بیماریها از مواد رادیواکتیو استفاده می‌شود. در پزشکی هسته ای برای تشخیص و درمان بیماریها، هم فیزیولوژی ( بررسی عملکرد ) و هم آناتومی بدن بررسی می‌شود.
خوب، حالا می‌خواهیم برخی از تکنیک هایی را که در پزشکی هسته ای استفاده می‌شود توضیح دهیم. و ببینیم که پرتوها چطوری به پزشکان کمک می‌کنند تا اعماق بدن انسان را ببینند.

تصویر برداری در پزشکی هسته ای
مشکل تصویر برداری از بدن انسان این است که ماده ای کدر و غیر شفاف است، نگاه کردن درون بدن انسان نیز بطور کلی دردناک است. در گذشته روش معمول دیدن درون بدن انسان جراحی بود! اما امروزه با استفاده از انبوهی از روشهای جدید دیگر نیازی به این روشهای وحشتناک نیست. تصویر برداری اشعه X، MRI، تصویر برداری CAT و مافوق صوت برخی از این تکنیک‌ها هستند. هر کدام از این تکنیک‌ها مزایا و معایبی دارند که باعث می‌شود برای شرایط مختلف واعضای مختلف بدن مفید باشند.
تکنیک های تصویر برداری پزشکی هسته ای روشهای جدیدی را برای نگاه کردن به درون بدن انسان برای پزشکان فراهم می‌کند. این تکنیک‌ها ترکیبی از استفاده از کامپیوتر، حسگرها و مواد رادیواکتیو است. این روشها عبارتند از:
• توموگرافی با استفاده از تابش پوزیترون (PET)
• SPECT
• تصویر برداری قلبی - عروقی
• اسکن استخوان
هر کدام ازاین روشها از یکی از خصوصیات عناصر رادیواکتیو برای تولید یک تصویر استفاده می‌کنند.
تصویر برداری در پزشکی هسته ای برای شناسایی موارد زیر بسیار مفید است:
• تومورها
• Aneurysms آنوریسم
• نارسایی سلول های خونی و اختلال در عملکرد دستگاههای بدن مثل غده تیروئید و ریه
استفاده از هر کدام از این روشهای خاص یا مجموعه ای از آنها بستگی به علائم بیمار و نوع بیماری دارد.

توموگرافی تابش پوزیترون (PET)
PET با استفاده از تابش های ساطع شده از مواد رادیواکتیو تصاویر قسمتهای مختلف بدن را تولید می‌کند. مواد رادیواکتیو به درون بدن تزریق می‌شوند و معمولاً به دام اتمهای رادیواکتیو مثل کربن -11، فوئور -18، اکسیژن -15 و یا نیتروژن -13 که نیمه عمر کوتاهی دارند، گرفتار می‌شوند. این اتمهای رادیواکتیو ایزوتوپهای رادیواکتیو اتمهای طبیعی هستند که عمر کوتاهی دارند. با بمباران اتمهای طبیعی به وسیله نوترون می‌توان این اتم‌ها را تولید کرد. وقتی مواد رادیواکتیو تزریق شده به بدن با الکترونهای درون سلول برخورد می‌کنند، پوزیترون اشعه گاما تولید می‌شود. در روش PET با دنبال کردن این اشعه های گاما تصویر برداری انجام می‌شود.
در یک PET اسکن همانطور که گفتم ابتدا به بیمار مواد رادیواکتیو تزریق می‌شود، سپس بیمار روی یک تخت صاف دراز می‌کشد. این تخت به درون یک اتاقک استوانه ای شکل وارد می‌شود، در دیواره های این اتاقک دنبال کننده های اشعه گاما به صورت آرایه دایره ای شکل قرار گرفته اند. این دنبال کننده‌ها یک سری کریستالهای Scintillation دارند که هر کدام به یک تقویت کننده نوری متصل است. این کریستالها اشعه های گامای ساطع شده از بیمار را به فوتون های نور تبدیل می‌کنند تقویت کننده نوری این فوتونها را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل کرده و آنها را تقویت می‌کند. کامپیوتر این سیگنالها را پردازش کرده و تصویر را تشکیل می‌دهد. سپس تخت بیمار جا به جا شده واین فرآیند تکرار می‌شود. در نتیجه یک سری تصویر از عضوی که در آن تزریق شده ( مثل مغز، سینه، کبد و ... ) به دست می‌آید این تصاویر کنار هم قرار می‌گیرند تا یک تصویر سه بعدی از عضو مورد نظر به وجود آید.
PET می‌تواند تصاویری از جریان خون ودیگر فعالیت های بیوشیمیایی بدن، بسته به این که چه نوع مولکولی به دام اتمهای رادیواکتیو افتاده است، تهیه کند. به عنوان مثال PET می‌تواند تصاویری از متابولیسم گلوکز در مغز تهیه کند. با این حال مراکز PET کمی در دنیا وجود دارد چون این مراکز باید در کنار یک شتابدهنده ذرات ساخته شوند تا بتوان رادیوایزوتوپهای مورد استفاده در این روش را تأمین کرد.

(SPECT) توموروگرافی با استفاده از تابش تک فوتون
SPECT روشی بسیار شبیه به PET است با این متفاوت که ایزوتوپهای مورد استفاده در این روش ( که عبارتند از زنون - 133، تکنتیوم - 99 و لودین - 123 ) زمان واپاشی طولانی تری دارند و به جای تابش 2 اشعه گاما فقط یک اشعه گاما تابش می‌کنند. این روش نیز می‌تواند اطلاعاتی در مورد جریان خون و پراکندگی موارد رادیواکتیو در بدن ارائه دهد، البته تصاویر آن حساسیت کمتری دارند و جزئیات کمتری را نسبت به تصاویر PET نشان می‌دهند. اما مزیت مهم این روش نسبت PET این است که به گرانی روش PET نیست. در ضمن تعداد مراکز SPECT بیشتر از مراکز PET هستند، چون در این موارد دیگر نیازی نیست که مراکز در کنار یک شتاب دهنده ساخته شوند.

تصویر برداری قلبی عروقی
در این تکنیک از مواد رادیواکتیو برای مشخص کردن جریان خون در قلب و رگهای خونی استفاده می‌شود. مثال خوب برای این تکنیک آزمایش تنش تالیوم است در این آزمایش یکی از ترکیبات رادیواکتیو تالیوم به بیمار تزریق می‌شود بیمار یک سری نرمش انجام می‌دهد و به وسیله دوربین های پرتو گاما از قلب بیمار عکس برداری می‌شود. پس از یک استراحت مطالعات دوباره تکرار می‌شود؛ اما این بار بدون فعالیت بدنی. تصاویر گرفته شده قبل و بعد از نرمش کردن با هم مقایسه می‌شوند تا تغییرات جریان خون مشاهده شود. این روش برای تشخیص تصلب شراین در قلب و دیگر اعضا مناسب است.

اسکن استخوان
در این روش تابش های مواد رادیواکتیو ( تکنتیوم - بی پی متیل دی سولفات ) تزریق شده به بدن که در بافت استخوان جمع شده اند، آشکار می‌شوند. بافت استخوان ترکیبات فسفر را به خوبی در خود جمع می‌کند. این مواد در نقاطی که فعالیت متابولیک بالایی دارند بیشتر جمع می‌شوند. بنابراین تصویر گرفته شده یک سری نقاط روشن که نشان دهنده فعالیت بالا هستند و یک سری نقاط تاریک که نشان دهنده فعالیت پایین هستند را نشان می‌دهد. اسکن استخوان روش خوبی برای تشخیص تومورهاست. تومورها بطور کلی فعالیت متابولیک بالایی دارند.

پزشکی هسته ای و درمان بیماریها
از مواد رادیواکتیو به عنوان ردیاب رادیواکتیو استفاده می‌شود. این مواد از طریق بلعیدن و یا تزریق وارد جریان خون می‌شود. یکی از روشهای ردیابی به این شکل است که مواد ردیاب در خون حرکت می‌کنند و امکان می‌دهند که ساختار رگهای خونی مشاهده شود. این روش مشاهده به پزشکان این امکان را می‌دهد که لخته و دیگر ناهنجاریهای رگهای خونی را به راحتی تشخیص دهند. علاوه بر این، برخی اعضاء بدن هستند که نوع خاصی از مواد شیمیایی را در خود جمع می‌کنند . برای مثال غده تیروئید ، ید را در خود جمع می‌کند بنابراین با بلعیدن ید رادیواکتیو ( به صورت مایع یا به صورت قرص ) می‌توان تومورهای تیروئید را تشخیص داد و درمان کرد. به همین ترتیب تومورهای سرطانی نیز، فسفات را در خود جمع می‌کنند. بنابراین با تزریق ایزوتوپ رادیواکتیو فسفر - 32 در جریان خون می‌توان تومورهای سرطانی را، به دلیل افزایش رادیو رادیواکتیوشان، شناسایی کرد.
در تصویر برداری، آزمایش یا درمان به وسیله پزشکی هسته ای، مواد رادیواکتیوی که بلعیده یا تزریق می‌شوند به بدن آسیب نمی رسانند. رادیو ایزوتوپ هایی که در پزشکی هسته ای استفاده می‌شوند به سرعت در عرض چند دقیقه تا حداکثر یک ساعت واپاشیده می‌شوند. سطح تابش های رادیواکتیو آنها هم نسبت به اشعه X یا CT اسکن بسیار پایین تر است.
برخلاف درمان از طریق پزشکی هسته ای، رادیوتراپی ( که کاملاً با آن متفاوت است ) از این مزیت بهره می‌گیرد که برخی سلولها با شدت بسیار بیشتری تحت تأثیر تابش های یونیزه یعنی تابش های آلفا، بتا و گاما و X قرار می‌گیرند. سلولها با سرعت های متفاوتی تقسیم می‌شوند و سلولهایی که با سرعت بیشتری تقسیم می‌شوند به دو دلیل، بیشتر تحت تأثیر تابش های یونیزه قرار می‌گیرند:
- سلولها دارای مکانیسمی هستند که به آنها این امکان را می‌دهد تا DNA آسیب دیده را ترمیم کنند.
- وقتی که یک سلول در حال تقسیم متوجه شود که DNA آسیب دیده است خودش را از بین می‌برد.
سلولهایی که به سرعت تقسیم می‌شوند زمان کمتری برای مکانیسم ترمیم و شناسایی خطاهای DNA قبل از تقسیم شدن دارند، بنابراین احتمال بیشتری وجود دارد که پس از قرار گرفتن در معرض تابش های هسته ای از بین بروند.
از آنجایی که در اکثر انواع سرطان، سلولهای سرطانی به سرعت تقسیم می‌شوند در برخی موارد می‌توان به وسیله رادیوتراپی سرطان را درمان کرد. معمولاً مواد رادیواکتیو اطراف یا کنار تومور قرار می‌گیرند. در تومورهایی که در عمق بدن یا نواحی غیر جراحی قرار گرفته اند پرتو X با شدت بالایی روی تومور تابانیده می‌شود.
اما تنها مشکلی که این نوع از درمان دارد این است که دیگر سلولهای سالم که به سرعت تقسیم می‌شوند نیز، همراه سلولهای سرطانی تحت تأثیر پرتوها قرار می‌گیرند. به همین دلیل کسانی که تحت درمان سرطان هستند دچار حالت تهوع و ریزش موی شدید می‌شوند.