Тақсимшавӣ яке аз ҷолибтарин ва таъсиргузортарин падидаҳои табиӣ дар физикаи ҳастаӣ мебошад. Бо тақсим кардани ядроҳои вазнини атомӣ ба ядроҳои сабуктар, тақсимшавӣ миқдори зиёди энергияро хориҷ мекунад, ки дар соҳаҳои гуногун, аз тавлиди нерӯи барқ то силоҳи ҳастаӣ, истифода мешавад. Дар ин мақола принсипҳои асосии тақсимшавӣ, таърихи кашфи он, механизми реаксияи он, татбиқи он дар ҳаёти ҳаррӯза ва мушкилот ва баҳсҳое, ки бо он алоқаманданд, муфассал баррасӣ карда мешаванд.
Принсипҳои асосии реаксияҳои тақсимшавӣ
Реаксияи тақсимшавӣ вақте рух медиҳад, ки ядрои вазнини атомӣ, ба монанди уран-235 ё плутоний-239, нейтронро фурӯ мебарад ва ноустувор мешавад. Ин ноустуворӣ боиси тақсим шудани ядро ба ду ё зиёда ядроҳои хурдтар, ки пораҳои тақсимшавӣ номида мешаванд, мегардад ва нейтронҳо ва энергияро хориҷ мекунад. Энергияи хориҷшуда аз норасоии массаи ядроҳои тақсимшуда дар муқоиса бо массаи аслӣ, мувофиқи муодилаи машҳури Алберт Эйнштейн, E= mc2 , ба даст меояд.
Таърихи кашфи реаксияҳои тақсимшавӣ
Кашфи тақсимшавӣ натиҷаи як қатор таҷрибаҳо ва фаҳмиши афзоянда дар аввали асри 20 буд. Дар соли 1938, олимони олмонӣ Отто Хан ва Фриц Штрассманн, ки бо Лиз Мейтнер ва Отто Роберт Фриш ҳамкорӣ мекарданд, таҷрибаҳоеро анҷом доданд, ки боиси кашфи тақсимшавии ҳастаӣ гардиданд. Онҳо кашф карданд, ки ҳангоми бомбаборон кардани уран-235 бо нейтронҳо, он ба ядроҳои барий ва криптон тақсим мешавад ва нейтронҳо ва энергияи иловагӣ хориҷ мешавад.
Ин кашфиёт роҳро барои рушди технологияи ҳастаӣ, аз ҷумла таҳияи реакторҳои ҳастаӣ ва силоҳҳои ҳастаӣ дар давраи Ҷанги Дуюми Ҷаҳонӣ ҳамвор кард. Лоиҳаи Манҳэттен, ки таҳти роҳбарии Иёлоти Муттаҳида буд, дар соли 1945 аввалин бомбаи атомиро, ки дар ҷанг истифода мешуд, ба вуҷуд овард.
Механизми реаксияи тақсимшавӣ
Реаксияи тақсимшавӣ якчанд марҳилаҳои асосиро дар бар мегирад:
-
Ҷабби нейтронҳо : Ядрои вазнини атомӣ ба монанди уран-235 ё плутоний-239 нейтронро фурӯ мебарад. Ин ядроро ноустувор ва ба тақсимшавӣ моил мегардонад.
-
Тақсимшавии ҳастаӣ : Ядрои ноустувор ба ду ё зиёда пораҳои тақсимшавӣ тақсим мешавад. Ин раванд ду ё се нейтрони нав ва энергияро дар шакли радиатсияи электромагнитӣ ва энергияи кинетикии пораҳои тақсимшавӣ хориҷ мекунад.
-
Реаксияҳои занҷирӣ : Нейтронҳои озодшуда метавонанд аз ҷониби дигар ядроҳои вазнин ҷаббида шаванд, ки боиси реаксияҳои бештари тақсимшавӣ мегардад. Агар нейтронҳои кофӣ ҳосил шаванд, реаксияҳои тақсимшавӣ метавонанд ба шакли реаксияи занҷирӣ идома ёбанд.
Ин реаксияи занҷирӣ принсипи асосии кори реакторҳои ҳастаӣ ва таркиши бомбаҳои атомӣ мебошад. Дар реактори ҳастаӣ, реаксияи занҷирӣ барои тавлиди пайвастаи энергия идора карда мешавад, дар ҳоле ки дар силоҳи ҳастаӣ, реаксияи занҷирӣ барои ба вуҷуд овардани таркиши хеле калон дар муддати хеле кӯтоҳ суръат мегирад.
Барномаҳои реаксияи тақсимшавӣ
Реаксияҳои тақсимшавӣ дар соҳаҳои гуногун истифода мешаванд, ки дутои онҳо аз ҳама бештар тавлиди нерӯи барқ ва силоҳи ҳастаӣ мебошанд.
-
Нерӯгоҳҳои барқи атомӣ : Реакторҳои ҳастаӣ аз реаксияҳои тақсимшавӣ барои тавлиди гармӣ истифода мебаранд, ки баъдан барои тавлиди буғе истифода мешавад, ки турбинаҳоро ба ҳаракат медарорад ва барқ истеҳсол мекунад. Реакторҳои ҳастаӣ аз сӯзишворӣ ба монанди уран-235 ё плутоний-239 истифода мебаранд ва аз чӯбҳои идоракунӣ барои танзими суръати реаксияи тақсимшавӣ тавассути ҷабби нейтронҳои иловагӣ истифода мебаранд.
-
Реактори оби фишордор (PWR) : Ин намуди реактор оби фишордорро ҳамчун моеъи хунуккунанда ва модератор истифода мебарад. Оби фишордор реакторро дар ҳарорати баланд бе ҷӯшидан нигоҳ медорад ва интиқоли самараноки гармиро таъмин мекунад.
-
Реактори оби ҷӯшон (BWR) : Ин намуди реактор ба оби хунуккунанда имкон медиҳад, ки мустақиман дар дохили реактор ҷӯш ояд ва буғеро ба вуҷуд орад, ки турбинаро ба ҳаракат медарорад. BWR-ҳо нисбат ба PWR-ҳо тарҳи соддатар доранд.
-
Реактори тез : Ин реактор аз нейтронҳои тез барои ба амал овардани реаксияи тақсимшавӣ, бидуни ниёз ба модератор, истифода мебарад. Реакторҳои тез метавонанд сӯзишвориро самараноктар истифода баранд ва партовҳои камтар истеҳсол кунанд.
-
-
Силоҳҳои ҳастаӣ : Силоҳҳои ҳастаӣ аз реаксияҳои тақсимшавии беназорат барои ба вуҷуд овардани таркишҳои бузург истифода мебаранд. Аввалин бомбаҳои атомие, ки дар ҷанг истифода мешуданд, ба монанди бомбаҳои партофташуда ба Хиросима ва Нагасакӣ, уран-235 ва плутоний-239-ро ҳамчун сӯзишворӣ истифода мебурданд.
Мушкилот ва баҳсҳо
Гарчанде ки реаксияҳои тақсимшавӣ ҳамчун манбаи энергия имкониятҳои бузурге доранд, якчанд мушкилот ва баҳсҳои марбут ба онҳо мавҷуданд:
-
Партовҳои радиоактивӣ : Реакторҳои ҳастаӣ партовҳои хатарноки радиоактивиро ба вуҷуд меоранд, ки барои пешгирӣ аз таъсири манфӣ ба муҳити зист ва саломатии инсон коркард ва нигоҳдории махсусро талаб мекунанд. Идоракунии дарозмуддати партовҳои радиоактивӣ як мушкили асосӣ боқӣ мемонад.
-
Бехатарии ҳастаӣ : Хатари садамаҳои ҳастаӣ, ба монанди садамаҳои Чернобил дар соли 1986 ва Фукусима дар соли 2011, нигарониҳоро дар бораи бехатарии реакторҳои ҳастаӣ ба миён меорад. Ин ҳодисаҳо хатарҳои эҳтимолии радиатсияро, ки метавонанд ба муҳити зист ва аҳолии инсон зарар расонанд, нишон медиҳанд.
-
Паҳншавии силоҳи ҳастаӣ : Паҳншавии технологияи ҳастаӣ хатари афтодани силоҳи ҳастаиро ба дасти давлатҳои бемасъулият ё гурӯҳҳои ғайридавлатӣ ба вуҷуд меорад. Кӯшишҳои пешгирии паҳншавии силоҳи ҳастаӣ ба маҳдуд кардани паҳншавии технология ва маводҳои ҳастаӣ, ки метавонанд барои сохтани силоҳи ҳастаӣ истифода шаванд, нигаронида шудаанд.
-
Иқтисод ва сармоягузорӣ : Сохтмон ва истифодаи нерӯгоҳи атомӣ сармоягузории ибтидоии назаррасро талаб мекунад. Хароҷоти сохтмон, нигоҳдорӣ ва идоракунии партовҳо метавонанд маҳдудиятҳои назарраси иқтисодӣ бошанд.
Ояндаи реаксияҳои тақсимшавӣ
Бо вуҷуди мушкилоти ҷиддӣ, ояндаи реаксияҳои тақсимшавӣ бо таҳқиқот ва навовариҳои гуногун дар ҳоли таҳия дурахшон боқӣ мемонад:
-
Реакторҳои ҳастаии насли оянда : Реакторҳои нав тарҳрезӣ мешаванд, то бехатартар, самараноктар бошанд ва партовҳои камтар истеҳсол кунанд. Реакторҳои хурди модулӣ (SMR) яке аз навовариҳои умедбахшанд, ки чандирӣ ва хароҷоти камтарро пешниҳод мекунанд.
-
Табдил додани партовҳо : Таҳқиқот барои таҳияи технологияҳое идома дорад, ки метавонанд партовҳои радиоактивиро ба изотопҳои устувортар ва камтар хатарнок табдил диҳанд. Ин метавонад миқдор ва хатари партовҳои ҳастаиро коҳиш диҳад.
-
Синтези ҳастаӣ : Гарчанде ки аз тақсимшавӣ фарқ мекунад, таҳқиқот дар бораи синтези ҳастаӣ идома дорад. Синтези ҳастаӣ имкони истеҳсоли энергияи тозатар ва бехатартар аз тақсимшавӣ дорад, аммо мушкилоти техникӣ ҳанӯз ҳам назаррас боқӣ мемонанд.
Хулоса
Тақсимшавӣ яке аз муҳимтарин кашфиётҳо дар физикаи ҳастаӣ буда, ба тавлиди нерӯи барқ ва рушди силоҳи ҳастаӣ таъсири назаррас мерасонад. Дар ҳоле ки тақсимшавӣ ҳамчун манбаи энергия имкониятҳои бузургеро пешниҳод мекунад, бо мушкилоти назарраси марбут ба бехатарӣ, партовҳои радиоактивӣ ва хатари паҳншавии силоҳи ҳастаӣ низ рӯбарӯ аст. Бо таҳқиқот ва навовариҳои пайваста, ояндаи тақсимшавӣ умедбахш боқӣ мемонад ва роҳро барои роҳҳои ҳалли бехатартар ва устувортари энергетикӣ ҳамвор мекунад.
