• بازدید : 54 views
  • بدون نظر

این مقاله در ۳۵ صفحه می باشد.

در زیر قسمتی از مقدمه قرار گرفته است.

مقدمه:

اگر چه پيل‌سوختي به تازگي به عنوان يكي از راهكارهاي توليد انرژي الكتريكي مطرح شده است ولي تاريخچه آن به قرن نوزدهم  و كار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر مي‌گردد. او اولين پيل‌سوختي را در سال ۱۸۳۹ با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

واژه “پيل‌سوختي”  در سال ۱۸۸۹ توسط لودويک مند و چارلز لنجر به كار گرفته شد. آنها نوعي پيل‌سوختي که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف مي‌کرد، ساختند. تلاش‌هاي متعددي در اوايل قرن بيستم در جهت توسعه پيل‌سوختي انجام شد که به دليل عدم درک علمي مسئله هيچ يک موفقيت آميز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت‌های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

  • بازدید : 61 views
  • بدون نظر

دانلود رایگان تحقیق حرارت و انرژی الکترومغناطیسی-خرید اینترنتی تحقیق حرارت و انرژی الکترومغناطیسی-دانلود رایگان مقاله حرارت و انرژی الکترومغناطیسی-تحقیق حرارت و انرژی الکترومغناطیسی

این فایل در ۶۴صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:
کل انرژی ساطع شده از یک ماده با توان چهارم دمای ماده نسبت مستقیم دارد یعنی با افزایش دما، سرعت تابش ساطع شده از ماده افزایش می یابد. نکته ی مهم آن است که معادله ی بالا برای شرایطی صادق است که ماده به عنوان جسم سیاه  رفتار کند. جسم سیاه، جسمی فرضی است که تمام انرژی تابیده شده به آن را جذب و کل آن را ساطع می نماید. همانگونه که کل انرژی ساطع شده از یک جسم با دما تفییر می کند، توزیع انرژی ساطع شده نیز تغییر می یباد. تصویر ۱-۱۰ منحنی توزیع طیفی انرژی جسم سیاه با دمای بین ۳۰۰ تا ۶۰۰۰ درجه ی کلوین و محور Y میزان توان انرژی ساطع شده از جسم سیاه را به فواصل یک میکرومتری طول موج نشان می دهد. مساحت زیر هر منحنی برابر کل تابش ساطع شده است. هر چه دمای جسم تشعشع کننده بیشتر باشد میزان کل تشعشعات ساطع شده از آن بیشتر خواهد بود. همانگونه که منحنی ها نشان می دهند، با افزایش درجه ی حرارت یک جابه جایی به سمت طول موج های کوتاه تر در هر نقطه ی اوج منحنی تشعشات جسم سیاه، دیده می شود. طول موجی که در آن تشعشات جسم سیاه به حداکثر می رسد، مرتبط با درجه ی حرارت آن جسم است که توسط قانون جابه جایی وین  محاسبه می شود:
m= λ
Mλ= طول موج حداکثر انرژی ساطع شده ( μm )
A= ثابت وین ( μmK2898)
T= دمای K°
بنابراین برای جسم سیاه ، طول موجی که در آن حداکثر انرژی ساطع می شودف با دمای جسم سیاه نسبت عکس دارد. 
معمولاً لامپ هایی از خود نور ساطع می کنند که روی منحنی انرژی ساطع شده از جسم سیاه در حرارت ۳۰۰۰ درجه ی کلوین قرار دارند. بنابراین این گونه لامپ ها نور آبی رنگ کمی از خود خارج می کند و ترتیب طیفی آن ها شبیه خورشید نیست.
حرارت سطح زمین حدود ۳۰۰ درجه ی کلوین (۲۷ درجه ی سانتی گراد) است. اصولاً حداکثر انرژی ساطع شده از سطح زمین در طول موج حدود ۷/۹ میکرومتر روی می دهد و چون این تابش ناشی از گرمای زمین است، بنابراین به آن انرژی « مادون قرمز حرارتی » می گویند. این انرژی قابل عکس برداری نیست، اما سنجنده های حرارتی مانند رادیومتر ها و اسکنر ها نسبت به آن حساسند. خورشید حداکثر انرژی را در طول موج ۵/۰ میکرومتر منتشر می کند و چشمان ما نسبت به این مقدار انرژی و طول موج حساس است، از این رو با وجود نور خورشیدی قارد به رؤیت سطح زمین می باشیم.
سنجش از دور حرارتی
امروزه معلوم شده است داده های حرارتی می توانند مکمل یکدیگر داده های سنجش از دور (داده های انعکاسی) باشند. (Alavi panah، ۲۰۰۱).
در سنجش از دور حرارتی برای تخمین دما از انرژی ساطع شده توسط اشیاء و پدیده ها استفاده می شود. نمودار ۲-۱۰ عواملی را که روی دمایی تابشی مؤثرند، نشان می دهد.
عوامل مؤثر بر دما 
عوامل مؤثر بر دمای جنبشی به دو گروه عمده بیلان انرژی حرارتی و ویژگی های حرارتی مواد تقسیم میشود: 
بیلان انرژی حرارتی شامل عواملی مانند حرارت خورشیدی، تابش رو به بالا در طول موج های بلند، تابش رو به پایین، تبادل حرارت بین زمین و جو و منابع حرارتی مانند آتش، آتشفشان و غیره است؛ ویژگی های حرارتی مواد شامل هدایت حرارتی، گرمای ویژه، چگالی، ظرفیت حرارتی، انتشار حرارتی و اینرسی حرارت است.  
توان تشعشی طیفی   
هر جسمی در دمای بالاتر از صفر مطلق(صفر درجه کلوین یا ۱۵/۲۷۳- درجه سانتی گراد)، از خود انرژی ساطع می کند. اینکه چقدر انرژی و در چه طول موجی ساطع میشود، بستگی به توان تشعشعی سطح و دمای جنبشی آن دارد. توان تشعشعی، توانایی تشعشع یک جسم واقعی در مقایسه با جسم سیاه در دمای یکسان است و یک خاصیت طیفی است که با ترکیب مواد و آرایش هندسی سطح بستگی دارد. جسم سیاه، جسمی فرضی است که همه انرژی وارده در تمام طول موج ها را جذب و سپس ساطع می کند. این بدان معنی است که توان تشعشعی یک چنین جسمی برابر یک است. بدیهی است جسم سیاه در طبیعت وجود ندارد و یک ایدآل است.
توان تشعشی با اپسیلون(ε) نشان داده میشود و بین صفر و یک نوسان می کند.
ε برای مواد در محدودۀ ۷۰/۰ تا ۹۵/۰ است. دمای جنبشی، معیاری از میزان انرژی جسم حرارتی است. دمای جنبشی با واحدهای مختلف مانند درجه کلوین•k))، درجه سانتی گراد(•C) و درجه فارنهایت(•F) نشان میشود.
نتایج آزمایش های توان تشعشعی بر روی مواد مختلف در طول موج های گوناگون نشان می دهد که توان تشعشعی با طول موج تفاوت می کند. بنابراین میزان توان تشعشعی مواد در محدوده طیفی ۵/۱۱- ۵/۱۰ میکرومتر(باند۴ماهواره NOAA) با توان تشعشعی مواد در محدودۀ طیفی ۵/۱۲- ۴/۱۰ میکرومتر(باند۶ لندست TM) یکسان نخواهد بود. علاوه بر این توان تشعشعی مواد با شرایط مواد نیز فرق می کند.
خاک خشک، توان تشعشعی ۹۲/۰ و همان خاک در حالت مرطوب، توان تشعشعی ۹۵/۰ از خود نشان می دهد. توان تشعشعی برای درختان برگ ریز در حالت بدون برگ۹۵/۰و برای حالتی که درخت سر سبز است، ۹۸/۰اندازه گیری شده است. جدول ۱-۱۰ توان تشعشعی مواد و پدیده های مختلف را در دامنۀ طیفی ۱۴-۸ میکرومتر نشان میدهد. اختلاف اندکی توان تشعشعی سطح زمین در باندهای حرارتی سنجنده های ماهواره ها دارند. برای داده های AVHRR، اختلاف توان تشعشعی سطحی باندهای۴ و۵ معمولاً بین ۰۰۲/۰تا۰۰۵/۰است(LiوBecker،۱۹۹۳). بنابراین وقتی توان تشعشعی باندهای حرارتی معلوم باشد، دمای سطحی را میتوان با استفاده از روش پنجره اسپلیت محاسبه کرد. با توجیه تفاوت های توان تشعشعی مختلف در مناطق وسیع، معمولاً از توان تشعشعی فرضی استفاده میشود. خاک لخت و تاج پوشش دو پدیدۀ مهم سطحی اند. اصولاً دامنۀ توان تشعشعی خاک از ۸۴/۰تا ۹۸/۰تغییر میکند، در حالی که دامنۀ توان تشعشعی تاج پوشش از۹۴/۰ تا۹۹/۰ و پوشش متراکم از۹۸/۰تا ۰/۱متغیر است(Olioso،۱۹۹۵). برای مناطق کشاورزی، جایی که تاج پوشش گیاهی قالب است، تغییرات توان تشعشعی برگ، خطایی به بزرگی ۵/۱ درجۀ کلوین در استخراج دمای سطح زمین (LST) از تشعشعات در محدودۀ ۵/۱۲- ۵/۱۰ میکرومتر ایجاد می کند.

ویژگی های سنجش از دور حرارتی
اختلاف اساسی بین سنجش از دور در ناحیه مادون قرمز حرارتی و ناحیه های دیگر طیف EM، به سبب مواردی است که برخی از آنها بستگی به اکتساب داده های حرارتی، کایبراسیون، تصحیحات هندسی و اتمسفری دارد و در زیر بحث می شود.
ثبت داده های حرارتی 
بیشتر سنجنده های حرارتی، داده ها را به صورت غیر فعال دریافت میکنند. این گونه سنجنده ها انرژی ساطع شده از اشیا را ثبت میکنند. دستگاه های متعددی برای دریافت اطلاعات پدیده های سطحی در ناحیه ۸ تا ۱۲ میکرومتر وجود دارد. این وسایل، زمینی، هوایی یا فضایی است. در اینجا به منظور آشنایی با دستگاه های اسپکترومتر، به ذکر چند نوع از آنها پرداخته میشود: 
یکی از این دستگاه های قابل حمل، اسپکترومتر تشعشعی صحرایی(JpL) است که در ناحیه ۵ تا ۱۵ میکرومتر طراحی شده است(Hoover و Kahle،۱۹۸۷). این دستگاه به دلیل سنگینی و بزرگی زیاد از رده خارج شده و اسپکترومترهای سبکتر مانند  
 THIRSPEC(Rivard و همکاران،۱۹۹۴) و µFTIR (Hoover و Kahle ، ۱۹۹۶) جایگزین شده است. THIRSPEC، دستگاه اسپکترومتر مادون قرمز حرارتی، در عملیات صحرایی به کار می رود. دامنۀ طیفی مفید این دستگاه بین ۹/۷ تا ۳/۱۱ میکرومتر است. وزن این دستگاه با احتساب باتری حدود ۳۰کیلوگرم است. دستگاه µFTIR کوچک بوده امکان دریافت امواج مادون قرمز پدیده های سطحی بین ۲ تا ۱۴ میکرومتر را فراهم میسازد. این دستگاه ۱۶ کیلوگرم وزن و۶ باند طیفی دارد. تصویر ۳-۱۰ این دستگاه را که شامل یک جعبۀ توری با وزن ۱/۴ کیلوگرم است، نشان میدهد.
دتکتورهای این دستگاه با استفاده از نیتروژن مایع خنک میشود.
سایر دستگاه های معمول به شرح زیر است:
سنجندۀ AAS: 24 باند که ۱۷ مورد آنها در محدودۀ مادون قرمز حرارتی است.
سنجندۀ AHS :48باند بین ۴/۰و۱۳ میکرومتر 
سنجندۀ AMSS: 4 باند که ۶ مورد آن بین ۸ تا ۱۲ میکرومتر است.
سنجندۀ MODIS: 4 باند بین ۸تا۵/۱۲ میکرومتر با قدرت تفکیک ۱ کیلومتر.
سنجندۀ MAS: 50 باند بین ۵/۰ و ۱۴ میکرومتر
سنجندۀ MIVIS: 12 باند بین ۴/۰ تا ۱۳ میکرومتر
سنجندۀ TIMSS: 6 باند بین ۸ تا ۱۲ میکرومتر
سنجندۀ ATLAS: 3 باند در بخش نور مرئی و مادون قرمز نزدیک و ۶ باند در ناحیه SWIR و۵ باند در ناحیه مادون قرمز حرارتی دارد.
سنجندۀ Landsat Tm6: قدرت تفکیک زمینی ۱۲۰متر 
سنجندۀ Landsat7- Tm6: قدرت تفکیک زمینی ۶۰متر
سنجندۀ ASTER: قدرت تفکیک زمینی ۱ کیلومتر(در باندهای مادون قرمز حرارتی)
سنجندۀ AVHRR: قدرت تفکیک زمینی۱ کیلومتر
طول موج
در سنجش از دور حرارتی، بیشتر محدودۀ طیفی ۱۴-۸ میکرومتر به کار می رود. البته بعضی از سنجنده ها مانند سنجندۀ TMماهواره ی لندست( باند ۶)، در محدودۀ طیفی ۶/۱۲- ۴/۱۰ میکرومتر عمل میکنند تا بتوانند از محدودۀ حداکثر جذب اوزن که در محل ۶/۹ میکرومتر است، اجتناب کنند. بعضی از باندهای حرارتی در سنجنده های چند طیفی مانند ASTER ویژۀ کاربردهای زمین شناسی طراحی شده اند.
  • بازدید : 57 views
  • بدون نظر

این فایل ئدر ۶صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

پمپهاي گريز از مرکز ماشين هايي هستند که با استفاده از نيروي گريز از مرکز ( عکس العمل‌سيال در برابر نيروي مرکز گرا ) سيالات را جابه جا مي‌کنند . در ادامه به موارد مهم در موضوع سيالات اشاره مي شود .
نيروي وزن باعث مي شود که اگر سيال در يک ارتفاع باشد به ارتفاع پايين تر جريان يابد . انرژي‌پتانسيل ، انرژي است که در سيال ذخيره مي شود و مايع داراي فشار بالاتر انرژي پتانسيل بيشتري‌ دارد ، بنابراين سيال از سطوح با فشار بالا به سطوح با فشار پايين جريان مي يابد . در صورتي که فشار دو مخزن برابر باشد يا اينکه اختلاف ارتفاع نداشته باشند سيال ميان آنهاجريان نمي يابد در ادامه برای آشنایی بیشتر شما با فایل توضیحات مفصلی درباره این فایل می دهیم

  • بازدید : 58 views
  • بدون نظر

این فایل در ۱۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

در عصري كه انر‍‍ژي رو به زوال است و جمعيت انسانها رو به افزايش، نياز بشر به انرژي بيشتر شده و از طرق مختلف و متفاوت به دنبال به دست آوردن اين منبع حيات است. به روشني مي توان بيان كرد ، دولت مردان و سياستمداران و اقتصاد دانان به دنبال منابع انرژي هستند. نفت ، آب شيرين ، معادن ذغال سنگ و غيره و بالاخره مواد غذايي كه از تمام موارد فوق مهمتر و حياتي تر است  در ادامه برای آشنایی بیشتر شما توضیحات مفصلی می دهیم

  • بازدید : 49 views
  • بدون نظر

این فایل در ۲۶صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

انرژی هسته ای از عمده ترین مباحث علوم و تکنولوژی هسته ای است و هم اکنون نقش عمده ای را در تأمین انرژی کشورهای مختلف خصوصا کشورهای پیشرفته دارد. اهمیت انرژی و منابع مختلف تهیه آن، در حال حاضر جزء رویکردهای اصلی دولتها قرار دارد. به عبارت بهتر، از مسائل مهم هر کشور در جهت توسعه اقتصادی و اجتماعی  بررسی ، اصلاح و استفاده بهینه از منابع موجود انرژی در آن کشور است. امروزه بحرانهای سیاسی و اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت ذخایر فسیلی، نگرانیهای زیست محیطی، ازدیاد جمعیت، رشد اقتصادی ، همگی مباحث جهان شمولی هستند که با گستردگی تمام فکر اندیشمندان را در یافتن راهکارهای مناسب در حل معظلات انرژی در جهان به خود مشغول داشته اند.
در حال حاضر اغلب ممالک جهان به نقش و اهمیت منابع مختلف انرژی در تأمین نیازهای حال و آینده پی برده و سرمایه گذاریها و تحقیقات وسیعی را در جهت سیاستگذاری، استراتژی و برنامه های زیربنایی و اصولی انجام می دهند. هم اکنون تدوین استراتژی که مرکب از بررسی تمامی پارامترهای تأثیر گذار در انرژی و تعیین راهکارهای مناسب جهت تمیزتر و کارا ترنمودن انرژی و الگوی بهینه مصرف آن می باشد، در رأس برنامه های زیربنایی اکثر کشورهای جهان قرار دارد. در میان حاملهای مختلف انرژی،انرژی هسته ای جایگاه ویژه ای دارد. هم اکنون بیش از ۴۳۰ نیروگاه هسته ای در جهان فعال می باشند و انرژی برخی کشورها مانند فرانسه عمدتا از برق هسته ای تأمین می شود
جمهوری اسلامی ایران بیش از سه دهه است که تحقیقات متنوعی را در زمینه های مختلف علوم و تکنولوژی هسته ای انجام داده و براساس استراتژی خود، مصمم به ایجاد نیروگاههای هسته ای به ظرفیت کل ۶۰۰۰ مگاوات تا سال ۱۴۰۰ هجری شمسی می باشد. در این زمینه، جمهوری اسلامی ایران در نشست گذشته آژانس بین المللی انرژی اتمی، تمایل خود را نسبت به همکاری تمامی کشورهای جهان جهت ایجاد این نیروگاهها و تهیه سوخت مربوطه رسما اعلام نموده است.
کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای
علیرغم پیشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته ای در طول نیم قرن گذشته، هنوز این تکنولوژی در اذهان عمومی ناشناخته مانده است. وقتی صحبت از انرژی اتمی به میان می آید، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمی و یا راکتورهای اتمی برای تولید برق را در ذهن خود مجسم می کنند و کمتر کسی را می توان یافت که بداند چگونه جنبه های دیگری از علوم هسته ای در طول نیم قرن گذشته زندگی روزمره او را دچار تحول نموده است. اما حقیقت در این است که در طول این مدت در نتیجه تلاش پیگیر پژوهشگران و مهندسین هسته ای، این تکنولوژی نقش مهمی را در ارتقاء سطح زندگی مردم، رشد صنعت و کشاورزی و ارائه خدمات پزشکی ایفاء نموده است. موارد زیر از مهمترین استفاده های صلح آمیز از علوم و تکنولوژی هسته ای می باشند:
۱- استفاده از انرژی حاصل از فرآیند شکافت هسته اورانیوم یا پلوتونیوم در راکتورهای اتمی جهت تولید برق و یا شیرین کردن آب دریاها.
۲-استفاده از رادیوایزوتوپها در پزشکی، صنعت و کشاورزی
۳- استفاده از پرتوهای ناشی از فرآیندهای هسته ای در پزشکی، صنعت و کشاورزی

برق هسته ای
از مهمترین منابع استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی، ساخت راکتورهای هسته ای جهت تولید برق می باشد. راکتورهسته ای وسیله ای است که در آن فرایند شکافت هسته ای بصورت کنترل شده انجام می گیرد. در طی این فرایند انرژی زیاد آزاد می گردد به نحوی که مثلا در اثر شکافت نیم کیلوگرم اورانیوم انرژی معادل بیش از ۱۵۰۰ تن زغال سنگ بدست می آید. هم اکنون در سراسر جهان، راکتورهای متعددی در حال کار وجود دارند که بسیاری از آنها برای تولید قدرت و به منظور تبدیل آن به انرژی الکتریکی، پاره ای برای راندن کشتیها و زیردریائیها، برخی برای تولید رادیو ایزوتوپوپها و تحقیقات علمی و گونه هایی نیز برای مقاصد آزمایشی و آموزشی مورد استفاده قرار می گیرند. در راکتورهای هسته ای که برای نیروگاههای اتمی طراحی شده اند (راکتورهای قدرت)، اتمهای اورانیوم و پلوتونیم توسط نوترونها شکافته می شوند و انرژی آزاد شده گرمای لازم را برای تولید بخار ایجاد کرده و بخار حاصله برای چرخاندن توربینهای مولد برق بکار گرفته می شوند.
راکتورهای اتمی را معمولا برحسب خنک کننده، کند کننده، نوع و درجه غنای سوخت در آن طبقه بندی می کنند. معروفترین راکتورهای اتمی، راکتورهایی هستند که از آب سبک به عنوان خنک کننده و کند کننده و اورانیوم غنی شده(۲ تا ۴ درصد اورانیوم ۲۳۵) به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها عموما تحت عنوان راکتورهای آب سبک(LWR ) شناخته می شوند. راکتورهای WWER,BWR,PWR از این دسته اند. نوع دیگر، راکتورهایی هستند که از گاز به عنوان خنک کننده، گرافیت به عنوان کند کننده و اورانیوم طبیعی یا کم غنی شده به عنوان سوخت استفاده می کنند. این راکتورها به گاز- گرافیت معروفند. راکتورهای HTGR,AGR,GCR از این نوع می باشند. راکتور PHWR راکتوری است که از آب سنگین به عنوان کندکننده و خنک کننده و از اورانیوم طبیعی به عنوان سوخت استفاده می کند. نوع کانادایی این راکتور به CANDU موسوم بوده و از کارایی خوبی برخوردار می باشد. مابقی راکتورها مثل FBR (راکتوری که از مخلوط اورانیوم و پلوتونیوم به عنوان سوخت و سدیم مایع به عنوان خنک کننده استفاده کرده و فاقد کند کننده می باشد) LWGR(راکتوری که از آب سبک به عنوان خنک کننده و از گرافیت به عنوان کند کننده استفاده می کند) از فراوانی کمتری برخوردار می باشند. در حال حاضر، راکتورهای PWR و پس از آن به ترتیب PHWR,WWER,BWR فراوانترین راکتورهای قدرت در حال کار جهان می باشند.
 به لحاظ تاریخی اولین راکتور اتمی در آمریکا بوسیله شرکت “وستینگهاوس” و به منظور استفاده در زیر دریائیها ساخته شد. ساخت این راکتور پایه اصلی و استخوان بندی تکنولوژی فعلی نیروگاههای اتمیPWR را تشکیل داد. سپس شرکت جنرال الکتریک موفق به ساخت راکتورهایی از نوع BWR گردید. اما اولین راکتوری که اختصاصا جهت تولید برق طراحی شده، توسط شوروی و در ژوئن ۱۹۵۴در “آبنینسک” نزدیک مسکو احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت، تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی در سال ۱۹۵۶ در انگلستان آغاز گردید. تا سال ۱۹۶۵ روند ساخت نیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود اما طی دو دهه ۱۹۶۶ تا ۱۹۸۵ جهش زیادی در ساخت نیروگاههای اتمی بوجود آمده است. این جهش طی سالهای ۱۹۷۲ تا ۱۹۷۶ که بطور متوسط هر سال ۳۰ نیروگاه شروع به ساخت می کردند بسیار زیاد و قابل توجه است. یک دلیل آن شوک نفتی اوایل دهه ۱۹۷۰ می باشد که کشورهای مختلف را برآن داشت تا جهت تأمین انرژی مورد نیاز خود بطور زاید الوصفی به انرژی هسته ای روی آورند. پس از دوره جهش فوق یعنی از سال ۱۹۸۶ تاکنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافته بطوریکه بطور متوسط سالیانه ۴ راکتور اتمی شروع به ساخت می شوند.
  • بازدید : 57 views
  • بدون نظر

این فایل در ۶صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

زمانیکه در کوهها و تپّه ها باران می بارد ، آب حاصل از آن بصورت نهر و رودخانه جاری شده و به دریا می ریزد. از آب جاری و ریزشی می توان به نحو احسن استفاده نمود. همانطوریکه قبلاً گفته شد ، انرژی عبارت است از «توانایی انجام کار». بنابراین می توان از آب جاری ، که حاوی انرژی جنبشی است ، برای تولید برق استفاده کرد. 
 در گذشته برای خرد کردن گندم و ذرت در آسیابها، از آب جاری برای چرخاندن چرخهای چوبی آسیاب استفاده می کردند. این نوع آسیاب را آسیاب آبی یا آسیاب غلات می گفتند
در سال ۱۰۸۶ ، کتاب چند جلدی Domesday نوشته شد. در این کتاب فهرست کلیه املاک ، خانه ها ، فروشگاهها و سایر موارد در انگلستان ارائه شده است
در ادامه برای آشنایی بیشتر شما توضیحات مفصلی می دهیم

گردش چرخهای آسیاب آبی یا از طریق آبهای ریزشی (ریزش آب از بالا برروی چرخ) و یا آبهای جاری (رودخانه) صورت می گیرد (این نوع آسیابها در تصویر نشان داده شده اند). امروزه از آب جاری نیزمی توان برای تولید برق استفاده نمود. هیدرو به معنی آب است. بدین ترتیب هیدرو – الکتریک یعنی تولید برق از طریق انرژی آب . 

استفاده از انرژی جنبشی آب جاری جهت تولید برق را نیروی هیدروالکتریک گویند. با ایجاد سد میتوان جریان رودخانه را متوقف نمود. همانطوریکه در تصویر مربوط به سد شاستا (Shasta) در شمال کالیفرنیا ملاحضه می فرمائید ، با ایجاد سد، مخزنی از آب تشکیل می شود. اما سدهای احداثی برروی رودخانه های بزرگتر باعث تشکیل مخزن نمی شود. جهت تولید برق در یک نیروگاه هیدروالکتریکی ، آب رودخانه به داخل آن هدایت می شود. در تصویر ، سد دالاس را مشاهده می کنید که برروی رودخانه کلمبیا، در طول مرز بین ایالت اورگون و واشنگتن ، احداث شده است. 
نیروگاههای آبی بزرگترین تولید کنندگان برق در ایالات متحده هستند. این نیروگاهها ۱۰ درصد از کل برق مصرفی این کشور را تأمین می کنند. ساخت نیروگاههای از این نوع در ایالتهای که دارای کوهستانهای مرتفع و رودخانه های زیادی هستند ، می تواند منجر به افزایش تولید برق شود. به عنوان مثال، در حدود ۱۵ درصد از کل برق تولیدی ایالت کالیفرنیا از نیروگاههای هیدروالکتریک تأمین می شود. اما بیشترین تولید برق آبی مربوط به ایالت واشنگتن است. ۳ سد از ۶ سد اصلی که برروی رودخانه کلمبیا احداث شده اند عبارتند از گراند کولی (Grand coulee) ، چیف جوزف (Chief joseph) و جان دی (John Day) . حدود ۸۷ درصد از کل برق تولیدی ایالت واشنگتن از نیروگاههای هیدروالکتریک تأمین می شود. مقداری از برق تولیدی این نیروگاهها به ایالتهای دیگر نیز ارسال می شود.
نحوة کار یک سد آبی 
آب پشت سد بعداز عبور از یک مدخل وارد لوله ای بنام آبگیر (دریچه مخصوص تنظیم جریان آب) می شود. آب به تیغه های توربین فشار آورده و باعث حرکت آنها می گردد. توربین یک نیروگاه آبی مانند توربین یک نیروگاه معمولی عمل می کند، با فرق اینکه در اینجا از آب بجای بخار برای چرخاندن توربین استفاده می شود. گردش توربین باعث چرخش ژنراتور و درنتیجه تولید برق می گردد. سپس برق تولیدی از طریق خطوط انتقال به خانه ، مدرسه ، کارخانه و مراکز تجاری ارسال می شود.
 امروزه نیروگاههای آبی در نواحی کوهستانی ایالتهای مختلف آمریکا ، که در آنجا دریاچه و
رودخانه های طویل وجود دارد ، ساخته می شوند. 

  • بازدید : 39 views
  • بدون نظر

این فایل در ۵۲صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

استفاده اصلي از انرژي هسته‌اي، توليد انرژي الكتريسته است. اين راهي ساده و كارآمد براي جوشاندن آب و ايجاد بخار براي راه‌اندازي توربين‌هاي مولد است. بدون راكتورهاي موجود در نيروگاه‌هاي هسته‌اي، اين نيروگاه‌ها شبيه ديگر نيروگاه‌ها زغال‌سنگي و سوختي مي‌شود. انرژي هسته‌اي بهترين كاربرد براي توليد مقياس متوسط يا بزرگي از انرژي الكتريكي به‌طور مداوم است. سوخت اينگونه ايستگاه‌ها را اوانيوم تشكيل مي‌دهد.
چرخه سوخت هسته‌اي تعدادي عمليات صنعتي است كه توليد الكتريسته را با اورانيوم در راكتورهاي هسته‌اي ممكن مي‌كند.
در ادامه برای آشنایی بیشتر شما توضیحات بیشتری درباره این فایل میدهیم
اورانيوم عنصري نسبتاً معمولي و عادي است كه در تمام دنيا يافت مي‌شود. اين عنصر به‌صورت معدني در بعضي از كشورها وجود دارد كه حتماً بايد قبل از مصرف به صورت سوخت در راكتورهاي هسته‌اي، فرآوري شود.
الكتريسته با استفاده از گرماي توليد شده در راكتورهاي هسته‌اي و با ايجاد بخار براي به‌كار انداختن توربين‌هايي كه به مولد متصل‌اند توليد مي‌شود.

سوختي كه از راكتور خارج شده، بعداز اين كه به پايان عمر مفيد خود رسيد مي‌تواند به عنوان سوختي جديد استفاده شود.

فعاليت‌هاي مختلفي كه با توليد الكتريسيته از واكنش‌هاي هسته‌اي همراهند مرتبط به چرخه‌ سوخت هسته‌اي هستند. چرخه سوختي انرژي هسته‌اي با اورانيوم آغاز مي‌شود و با انهدام پسمانده‌هاي هسته‌اي پايان مي‌يابد. دوبار عمل‌آوري سوخت‌هاي خرج شده به مرحله‌هاي چرخه سوخت هسته‌اي شكلي صحيح مي‌دهد.

اورانيوم
اورانيوم فلزي راديواكتيو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمين موجود است. اين فلز حدوداً ۵۰۰ بار از طلا فراوان‌تر و به اندازه قوطي حلبي معمولي و عادي است. اورانيوم اكنون به اندازه‌اي در صخره‌ها و خاك و زمين وجود دارد كه در آب رودخانه‌ها، درياها و اقيانوس‌ها موجود است. براي مثال اين فلز با غلظتي در حدود ۴ قسمت در هر ميليون (ppm4) در گرانيت وجود دارد كه ۶۰ درصد از كره زمين را شامل مي‌شود، در كودها با غلظتي بالغ بر ppm400 و در ته‌مانده زغال‌سنگ با غلظتي بيش از ppm100 موجود است. اكثر راديو اكتيويته مربوط به اورانيوم در طبيعت در حقيقت ناشي از معدن‌هاي ديگري است كه با عمليات راديواكتيو به وجود آمده‌اند و در هنگام استخراج از معدن و آسياب كردن به جا مانده‌اند.
چند منطقه در سراسر دنيا وجود دارد كه غلظت اورانيوم موجود در آنها به قدر كافي است كه استخراج آن براي استفاده از نظر اقتصادي به صرفه و امكان‌پذير است. اين نوع مواد غليظ، سنگ معدن يا كانه ناميده مي‌شوند.

استخراج اورانيوم

هر دو نوع حفاري و تكنيك‌هاي موقعيتي براي كشف كردن اورانيوم به كار مي‌روند، حفاري ممكن است به صورت زيرزميني يا چال‌هاي باز و روي زمين انجام شود.

در كل، حفاري‌هاي روزميني در جاهايي استفاده مي‌شود كه ذخيره معدني نزديك به سطح زمين و حفاري‌هاي زيرزميني براي ذخيره‌هاي معدني عميق‌تر به كار مي‌رود. به‌طور نمونه براي حفاري روزميني بيشتر از ۱۲۰ متر عمق، نياز به گودال‌هاي بزرگي بر سطح زمين است؛ اندازه گودال‌ها بايد بزرگتر از اندازه ذخيره معدني باشد تا زماني كه ديواره‌هاي گودال محكم شوند تا مانع ريزش آنها شود. در نتيجه، تعداد موادي كه بايد به بيرون از معدن انتقال داده شود تا به كانه دسترسي پيدا كند زياد است.

حفاري‌هاي زيرزميني داراي خرابي و اخلال‌هاي كمتري در سطح زمين هستند و تعداد موادي كه بايد براي دسترسي به سنگ معدن يا كانه به بيرون از معدن انتقال داده شوند به‌طور قابل ملاحظه‌اي كمتر از حفاري نوع روزميني است.

مقدار زيادي از اورانيوم جهاني از (ISL) (In Sitaleding) مي‌آيد. جايي كه آب‌هاي اكسيژنه زيرزميني در معدن‌هاي كانه‌اي پرمنفذ به گردش مي‌افتند تا اورانيوم موجود در معدن را در خود حل كنند و آن را به سطح زمين آورند. (ISL) شايد با اسيد رقيق يا با محلول‌هاي قليايي همراه باشد تا اورانيوم را محلول نگهدارد، سپس اورانيوم در كارخانه‌هاي آسياب‌سازي اورانيوم، از محلول خود جدا مي‌شود.
در نتيجه انتخاب روش حفاري براي ته‌نشين كردن اورانيوم بستگي به جنس ديواره معدن كانه سنگ، امنيت و ملاحظات اقتصادي دارد.
در غالب معدن‌هاي زيرزميني اورانيوم، پيشگيري‌هاي مخصوصي كه شامل افزايش تهويه هوا مي‌شود، لازم است تا از پرتوافشاني جلوگيري شود.

آسياب كردن اورانيوم

محل آسياب كردن معمولاً به معدن استخراج اورانيوم نزديك است. بيشتر امكانات استخراجي شامل يك آسياب مي‌شود. هرچه جايي كه معدن‌ها قرار دارند به هم نزديك‌تر باشند يك آسياب مي‌تواند عمل آسياب‌سازي چند معدن را انجام دهد. عمل آسياب‌سازي اكسيد اورانيوم غليظي توليد مي‌كند كه از آسياب حمل مي‌شود. گاهي اوقات به اين اكسيدها كيك زرد مي‌گويند كه شامل ۸۰ درصد اورانيوم مي‌باشد. سنگ معدن اصل شايد داراي چيزي در حدود ۱/۰ درصد اورانيوم باشد.
در يك آسياب، اورانيوم با عمل سنگ‌شويي از سنگ‌هاي معدني خرد شده جدا مي‌شود كه يا با اسيد قوي و يا با محلول قليايي قوي حل مي‌شود و به صورت محلول در مي‌آيد. سپس اورانيوم با ته‌نشين كردن از محلول جدا مي‌شود و بعداز خشك كردن و معمولاً حرارت دادن به صورت اشباع شده و غليظ در استوانه‌هاي ۲۰۰ ليتري بسته‌بندي مي‌شود.
باقيمانده سنگ معدن كه بيشتر شامل مواد پرتوزا و سنگ معدن مي‌شود در محلي معين به دور از محيط معدن در امكانات مهندسي نگهداري مي‌شود. (معمولاً در گودال‌هايي روي زمين).
پس‌مانده‌هاي داراي مواد راديواكتيو عمري طولاني دارند و غلظت آنها كم خاصيتي سمي دارند. هرچند مقدار كلي عناصر پرتوزا كمتر از سنگ معدن اصلي است و نيمه عمر آنها كوتاه خواهد بود اما اين مواد بايد از محيط زيست دور بمانند.

تبديل و تغيير

محلول آسياب شده اورانيوم مستقيماً قابل استفاده به‌عنوان سوخت در راكتورهاي هسته‌اي نيست. پردازش اضافي به غني‌سازي اورانيوم مربوط است كه براي تمام راكتورها لازم است.
اين عمل اورانيوم را به نوع گازي تبديل مي‌كند و راه به‌دست آوردن آن تبديل كردن به هگزا فلوريد (Hexa Fluoride) است كه در دماي نسبتاً پايين گاز است.
در وسيله‌اي تبديل‌گر، اورانيوم به اورانيوم دي‌اكسيد تبديل مي‌شود كه در راكتورهايي كه نياز به اورانيوم غني شده ندارند استفاده مي‌شود.
بيشتر آنها بعداز آن كه به هگزافلوريد تبديل شدند براي غني‌سازي در كارخانه آماده هستند و در كانتينرهايي كه از جنس فلز مقاوم و محكم است حمل مي‌شوند. خطر اصلي اين طبقه از چرخه سوختي اثر هيدروژن فلوريد (Hydrogen Fluoride) است.





غنی سازی اورانيم

سنگ معدن اورانيوم موجود در طبيعت از دو ايزوتوپ ۲۳۵ به مقدار ۷/۰ درصد و اورانيوم ۲۳۸ به مقدار ۳/۹۹ درصد تشكيل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسيد حل كرده و بعد از تخليص فلز، اورانيوم را به صورت تركيب با اتم فلئور (F) و به صورت مولكول اورانيوم هكزا فلورايد UF6 تبديل مي كنند كه به حالت گازي است. سرعت متوسط مولكول هاي گازي با جرم مولكولي گاز نسبت عكس دارد اين پديده را گراهان در سال ۱۸۶۴ كشف كرد. از اين پديده كه به نام ديفوزيون گازي مشهور است براي غني سازي اورانيوم استفاده مي كنند.در عمل اورانيوم هكزا فلورايد طبيعي گازي شكل را از ستون هايي كه جدار آنها از اجسام متخلخل (خلل و فرج دار) درست شده است عبور مي دهند. منافذ موجود در جسم متخلخل بايد قدري بيشتر از شعاع اتمي يعني در حدود ۵/۲ انگشترم (۰۰۰۰۰۰۰۲۵/۰ سانتيمتر) باشد. ضريب جداسازي متناسب با اختلاف جرم مولكول ها است.روش غني سازي اورانيوم تقريباً مطابق همين اصولي است كه در اينجا گفته شد. با وجود اين مي توان به خوبي حدس زد كه پرخرج ترين مرحله تهيه سوخت اتمي همين مرحله غني سازي ايزوتوپ ها است زيرا از هر هزاران كيلو سنگ معدن اورانيوم ۱۴۰ كيلوگرم اورانيوم طبيعي به دست مي آيد كه فقط يك كيلوگرم اورانيوم ۲۳۵ خالص در آن وجود دارد. براي تهيه و تغليظ اورانيوم تا حد ۵ درصد حداقل ۲۰۰۰ برج از اجسام خلل و فرج دار با ابعاد نسبتاً بزرگ و پي درپي لازم است تا نسبت ايزوتوپ ها تا از برخي به برج ديگر به مقدار ۰۱/۰ درصد تغيير پيدا كند. در نهايت موقعي كه نسبت اورانيوم ۲۳۵ به اورانيوم ۲۳۸ به ۵ درصد رسيد بايد براي تخليص كامل از سانتريفوژهاي بسيار قوي استفاده نمود. براي ساختن نيروگاه اتمي، اورانيوم طبيعي و يا اورانيوم غني شده بين ۱ تا ۵ درصد كافي است. ولي براي تهيه بمب اتمي حداقل ۵ تا ۶ كيلوگرم اورانيوم ۲۳۵ صددرصد خالص نياز است. عملا در صنايع نظامي از اين روش استفاده نمي شود و بمب هاي اتمي را از پلوتونيوم ۲۳۹ كه سنتز و تخليص شيميايي آن بسيار ساده تر است تهيه مي كنند. عنصر اخير را در نيروگاه هاي بسيار قوي مي سازند كه تعداد نوترون هاي موجود در آنها از صدها هزار ميليارد نوترون در ثانيه در سانتيمتر مربع تجاوز مي كند. عملاً كليه بمب هاي اتمي موجود در زراد خانه هاي جهان از اين عنصر درست مي شود.روش ساخت اين عنصر در داخل نيروگاه هاي اتمي به صورت زير است: ايزوتوپ هاي اورانيوم ۲۳۸ شكست پذير نيستند ولي جاذب نوترون كم انرژي (نوترون حرارتي هستند. تعدادي از نوترون هاي حاصل از شكست اورانيوم ۲۳۵ را جذب مي كنند و تبديل به اورانيوم ۲۳۹ مي شوند. اين ايزوتوپ از اورانيوم بسيار ناپايدار است و در كمتر از ده ساعت تمام اتم هاي به وجود آمده تخريب مي شوند. در درون هسته پايدار اورانيوم ۲۳۹ يكي از نوترون ها خودبه خود به پروتون و يك الكترون تبديل مي شود.بنابراين تعداد پروتون ها يكي اضافه شده و عنصر جديد را كه ۹۳ پروتون دارد نپتونيم مي نامند كه اين عنصر نيز ناپايدار است و يكي از نوترون هاي آن خود به خود به پروتون تبديل مي شود و در نتيجه به تعداد پروتون ها يكي اضافه شده و عنصر جديد كه ۹۴ پروتون دارد را پلوتونيم مي نامند. اين تجربه طي چندين روز انجام مي گيرد.
تاريخچه بمب اتم
هانري بكرل نخستين كسي بود كه متوجه پرتودهي عجيب سنگ معدن اورانيم گرديدبس ازان در سال ۱۹۰۹ ميلادي ارنست رادرفوردهسته اتم را كشف كردوي همچنين نشان دادكه پرتوهاي راديواكتيودر ميدان مغناطيسي به سه دسته تقيسيم مي شود( پرتوهاي الفا وبتا وگاما)بعدها دانشمندان دريافتند كه منشاء اين پرتوها درون هسته اتم اورانيم مي باشد. 

در سال ۱۹۳۸ با انجام ازمايشاتي توسط دو دانشمند ا لماني بنامهاي ا توها ن و فريتس شتراسمن فيزيك هسته اي پاي به مرحله تازه اي نهاد اين فيزيكدانان با بمباران هسته اتم اورانيم بوسيله نوترونها به عناصر راديواكتيوي دست يافتندكه جرم اتمي كوچكتري نسبت به اورانيم داشت او براي توصيف علت ايجاد اين عناصرليزه ميتنرو اتو فريش پديده شكافت هسته رادر اورانيم تو ضيح دادندودر اينجا بود كه نا قوس شوم اختراع بمب اتمي به صدا در امد. 

U235 + n -> fission + 2 or 3 n + 200 MeV 

زيرا همانطور كه در شكل فوق مي بينيد هر فروپاشي هسته اورانيم۰ ميتوانست تا ۲۰۰ مگاولت انرژي ازاد كند وبديهي بود اگر هسته هاي بيشتري فرو پاشيده مي شد انرژي فراواني حاصل مي گرديد. 

بعدها فيزيكدانان ديگري نيز در اين محدوده به تحقيق مي پرداختند يكي ازانان انريكو فرمي بود( ۱۹۵۴ – ۱۹۰۱) كه بخاطر تحقيقاتش در سال ۱۹۳۸ موفق به دريافت جايزه نوبل گرديد. 

در سال ۱۹۳۹ يعني قبل از شروع جنگ جهاني دوم در بين فيزيكدانان اين بيم وجود داشت كه المانيهابه كمك فيزيكدانان نابغه اي مانند هايزنبرگ ودستيارانش بتوانند با استفاده از دانش شكافت هسته اي بمب اتمي بسازندبه همين دليل از البرت انيشتين خواستند كه نامه اي به فرانكلين روزولت رئيس جمهوروقت امريكا بنويسددر ان نامه تاريخي از امكان ساخت بمبي صحبت شد كه هر گز هايزنبرگ ان را نساخت. 
چنين شدكه دولتمردان امريكا براي پيشدستي برالمان پروژه مانهتن را براه انداختندو از انريكو فرمي دعوت به عمل اوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمي را فراهم سازد سه سال بعددر دوم دسامبر ۱۹۴۲ در ساعت ۳ بعد از ظهر نخستين راكتور اتمي دنيا در دانشگاه شيكاگو امريكا ساخته شد. 
سپس در ۱۶ ژوئيه ۱۹۴۵ نخستين ازمايش بمب اتمي در صحراي الامو گرودو نيو مكزيكو انجام شد. 
سه هفته بعد هيروشيمادرساعت ۸:۱۵ صبح در تاريخ ۶ اگوست ۱۹۴۵ بوسيله بمب اورانيمي بمباران گردييد و ناكازاكي در ۹ اگوست سال ۱۹۴۵ در ساعت حدود ۱۱:۱۵ بوسيله بمب پلوتونيمي بمباران شدند كه طي ان بمبارانها صدها هزار نفر فورا جان باختند. 
انريكو فرمي (صف جلو نفر اول سمت چپ) و همكارانش در شيكاگو پس از ساخت نخستين راكتور هسته اي جهان به اميد انكه از راكتور هسته اي تنها در اهداف صلح اميز استفاده شود و دنيا عاري از سلاحهاي اتمي گردد 
  • بازدید : 46 views
  • بدون نظر

این فایل قابل ویرایش می باشد ودر موارد زیر تهیه شده است:

در شرايط كنوني، تلاش در جهت خود كفايي و رفع وابستگي هاي تكنولوژي كشورمان، يكي از مبرمترين وظايف آحاد ملت ايران است و هر كس بنا به موقعيت خويش بايستي در اين راستا گام بردارد. يكي از صنايع كشورمان كه پيشرفت ديگر صنايع در گرو پيشرفت و توسعه آن است صنعت برق مي باشد. نيروگاههاي موجود توليد برق، از تكنولوژي بسيار بالايي برخوردارند، بطوريكه در حال حاضر طراحي و ساخت آنها در انحصار چند كشور خاص مي باشد.  
طبق برآوردهايي كه دانشمندان نموده اند، از ابتداي خلقت تا سال ۱۸۵۲ ميلادي، بشرمعادل ۱۰۱۵*۲/۱ كيلو وات ساعت و در فاصله ۱۸۵۲ تا ۱۹۵۲ نيز معادل ۱۰۱۵*۲/۱ كيلو وات ساعت انرژي مصرف نموده است. 
پيش بيني مي شود كه در فاصله ۱۹۵۲ تا ۲۰۵۲ مصرف انرژي بشر به ۱۰۱۵*۳۰ تا ۱۰۱۵*۱۲۰ كيلو وات ساعت برسد. امروزه بين تقاضاي انرژي و انرژي هاي در دسترس و قابل مهار هماهنگي وجود ندارد ودنياي امروز با اين بحران بزرگ روبروست. آنچه مسلم استمنابع شناخته شده مورد استفاده بشر (نظير ذغالسنگ، نفت، گاز و…) در صورتيكه كاملاً و صد درصد نيز قابل مهار و استخراج باشند، نمي توانند نيازهاي آتي بشر باشند و ديري نخواهد پاييد كه اين منابع نيز به اتمام خواهند رسيد. 
از سوي ديگر استفاده از اين گونه انرژي ها با مشكلاتي توأم مي باشد؛ مثلاً در مورد سوخت هاي هسته أي، امكان تبديل آنها محدود بوده و همچنين استفاده از آنها تكنولوژي پيشرفته أي لازم دارد، بعلاوه از بين بردن فضولات آن نيز مشكلاتي ايجاد مي كند 
در مورد سوخت هاي فسيلي نيز استفاده مداوم از هر يك از آنها در دراز مدت ضمن داشتن مخاطره هاي محيط زيست هزينه هاي اقتصادي فزاينده أي به دنبال دارد. 
منابع شناخته شده انرژي عبارتند از: 
 1- سوخت هاي فسيلي ۲- چوب و…     3- مواد غذايي ۴- جريان هاي آبهاي سطحي ۵- باد               6- امواج دريا ۷- جزر و مد      8- حرارت زير پوسته زمين (ژئوترمال)                       9-حرارت آب سطح دريا ۱۰- واكنش هاي هسته أي                                 11- انرژي خورشيدي 
كه به بررسي انرژي خورشيدي مي پردازيم: 
انرژي خورشيد: 
منشأ بسياري از انرژي ها، انرژي خورشيد مي باشد. 
امروزه بيش از % ۹/۹۹ از مجموع انرژي هايي كه به زمين منتقل مي گردند از خورشيد منشأ مي گيرد كه مقدار آن ۱۰۱۵*۸/۱ ترا وات است ( ۱۰۱۲ = Tera) ، انرژي حاصل از تابش خروشيد كه در هر روز به زمين مي رسد ۱۰۰۰۰۰ برابر مقدرا انرژي توليد شده توسط كليه نيروگاههاي جهان است. بنابراين با توجه به تابش خورشيد، كمبود بالقوه انرژي در جهان وجود ندارد و انرژي خورشيد با مقداري معادل ۲۰۰۰۰ برابر مصرف كنوني بشر، به نظر مي رسد كه منبع مناسبي براي تأمين احتياجات او باشد، بخصوص اينكه استفاه از آن هيچگونه آلودگي محيطي و حتي آلودگي حرارت بوجود نمي آورد. 
كاربرد انرژي خورشيدي به عنوان يك منبع انرژي براي مصارف بزرگ از اميدهاي آينده است. اشكال بزرگ در كاربرد انرژي خورشيدي، متمركز نبودن، تناوبي بودن و ثابت نبودن مقدار تشعشع مي باشد، كه اگر بتوانيم وسيله أي جهت متمركز كردن آن بسازيم، بطوريكه نوسانات آن تأثير زيادي بر روي آن نگذارد به يك منبع انرژي بسيار بزرگ دست يافته ايم كه تا قرن ها مي توند تأ مين كننده نياز انرژي بشر باشد. با توجه به وضع انرژي در جهان و رشد جمعيت و مصرف در جهان، اگر به طور هوشمندانه رفتار كنيم خواهيم ديد كه خورشيد تنها منبع انرژي است كه انرژي آن به وفور و به صورت رايگان و در همه ادوار در اختيار مي باشد. بعلاوه اينكه در تبديل انرژي خورشيد مسائلي نظير آلوده كردن محيط زيست وجود ندارد. 
همانطور كه قبلا ذكر شد، انرژي خورشيدي كه درزمين مي تواند مورد استفاده قرار گيرد، حدود بيست هزار برابر كل انرژي مورد مصرف فعلي بشر مي باشد، اگر راندمان تبديل انرژي خورشيد به انرژي مورد نياز بشر را تنها % ۱ در نظر بگيريم، % ۵/۰ سطح كره زمين براي تقاضاي كل انرژي بشر كافي خواهد بود. 
بر طبق گزارش ERDA ( اداره كل تحقيقات و توسعه انرژي )   كل انرژي مورد نياز آمريكا در سال ۲۰۲۰ از انرژي خورشيد تأمين خواهد شد. 
پس در مي يابيم كه استفاده از انرژي خورشيد رشد چشمگيري خواهد داشت و در آينده بشر ناچار است كه بيشتر نياز خود را از انرژي خورشيد تأمين كند، بطوريكه تا سال ۲۰۷۵ مقدرا % ۵۰ تا % ۷۵ نياز كل بشر از انرژي خورشيد تأمين خواهد شد. 
با توجه به موقعيت جغرافيايي كشورمان، در مي يابيم كه ايران با تقريباً ۳۶۰۰ ساعت تابش خورشيد در سال، يكي از غني ترين ممالك در زمينه انرژي خورشيدي مي باشد و مي تواند ما را در بكارگيري اين انرژي مخصوصاً در توليد برق ياري نمايد. 
انواع كلكتورهاي خورشيدي 
الف- كلكتورهاي مسطح خورشيدي 
ب- كلكتورهاي متمركز كننده 
ب-۱- متمركز كننده خطي 
ب-۲- متمركز كننده نقطه أي 
    ب-۲-۱- متمركز كننده هاي بشقابي 
                 ب-۲-۲- متمركز كننده هاي با دريافت كننده مركزي 
كاربردها: 
الف- اين كلكتورها در اين كاربرد در دماهاي پايين بوده و بيشتر جهت مصارف خانگي نظير سيستم تهويه مطبوع و تهيه آب گرم بكار مي رود. 
ب- اين كلكتورها داراي كاربرد در دماهاي بالا بوده و به طور كلي كلكتورهايي كه شدت حرارتي رسيده به سطح گيرنده آنها بيشتر از شدت شار حرارتي رسيده به دهانه آنها باشد، متمركز كننده گويند. 
هدف از يك متمركز كننده عبارتست از متمركز كردن پرتوهاي خورشيد از يك سطح بزرگتر به روي يك سطح كوچكتر كه در نتيجه آن گيرنده گرم داراي تلفات حرارتي كمتر مي شود. 
عمل تمركز به دو طريق انجام مي شود، يكي توسط سطوح بازتاب دهنده (آينه) و ديگري توسط سطوح انكسار دهنده پرتوهاي خورشيدي ( عدسي)، بطوريكه پرتوا را روي گيرنده  متمركز مي نمايند. 
ب-۱- در اين نوع از متمركز كننده ها، پرتوهاي خورشيدي روي يك خط متمركز مي شود كه اين بوسيله عدسي يا آينه صورت مي گيرد. در نوع عدسي آن پرتوهاي خورشيد پس از عبور از عدسي شكسته شده و روي يك گيرنده خطي متمركز مي گردد ولي در نوع آينه أي كه مورد استفاده بيشتري دارد و به متمركز كننده هاي شلجمي باز (Parabolid Concentrator) معروف است، اين كلكتورها تشكيل شده اند از يك يا چند رديف از آينه هاي نيم استوانه كه پرتوهاي رسيده به آنها را در مركز كانوني خود متمركز مي كنند و در مركز اين نيم استوانه هاي منعكس كننده يك مسير لوله سرتاسري قرار دارد كه وظيفه جذب كردن انرژي حرارتي متمركز شده روي آنرا بر عهده دارد و اين انرژي جذب شده را به سيال داخل لوله منتقل مي نمايد. جهت انجام عدم انتقال حرارت از اين لوله به محيط اطراف،اين لوله ها را توسط يك لوله شيشه أي ( كه داراي قطر بيشتري از قطر لوله است) احاطه مي نمايند و در فضاي خالي بين لوله و شيشه خلأ ايجاد مي كنند كه با اين عمل انتقال حرارت، منتقل شده از لوله به محيط را از طريق جابجايي (Convection) و هدايت ( Cunductivity) به حداقل مقدرا خود مي رسانند. در مورد انتقال حرارت تشعشعي از لوله به محيط بايد گفت در هنگام تابش خورشيد، پرتوهاي متمركز شده توسط آينه ها، چون داراي طول موج كمي هستند به راحتي از شيشه محافظ عبور كرده و به لوله مي رسند، ولي پرتوهاي با تابش از روي لوله چون داراي طول موج بيشتري هستند، از داخل محفظه شيشه أي عبور نمي كنند و تحت باز تابش كلي دوباره به لوله مي تابند. 
سطح گيرنده پرتوهاي خورشيد را معمولاً از لوله هاي Steel با پوشش مخصوص (سرميت) مي سازند و گيرنده نسبت به سطح منعكس كننده ثابت بوده و همراه آن مي چرخد. 
ب-۲- در اين نوع از متمركز كننده ها، پرتوهاي خورشيد روي يك نقطه متمركز مي شوند. 
ب-۲-۱- Point – Focus dish concentrators 
اين كلكتورها به شكل يك عرقچين از يك كره مي باشند و به دو نوع يافت مي شوند: 
در نوع اول كه كاربرد بيشتري دارد سطح داخلي آنها باموادي با ضريب انعكاس بالا پوشيده شده است. سطح دريافت كننده پرتوهاي خورشيد در اين كلكتورها مي توند بصورت يكپارچه طراحي و ساخته شود و يا مي توند از تعبيه يكسري آينه هاي تخت كوچك در رويه داخلي يك سطح بشقابي شكل، تشكيل شده باشد كه در مجموع يك سطح انعكاسي بشقابي را تشكيل مي دهد. 
پرتوهاي موازي رسيده از خورشيد ( چون خروشيد به اندازه كافي از زمين دوراست و مي توان پرتوهاي ريده از آن را بصورت مواز در نظر گرفت) توسط سطح انعكاس دهنده در مركز بشقاب تابيده مي شود كه در اين مكان سطح جذب كننده انرژي قرار دارد ( دراين سطح مي تواند يك موتور استرلينگ، جهت توليد انرژي الكتريكي قرار گيرد). 
دراين كلكتورها نيز جهت بالا بردن راندمان و داشتن يك دماي ثابت در سطح جذب كننده انرژي، از يك سيستم ردياب خورشيدي استفاده مي شود. 
ب-۲-۲- Central – Receive 
يكي از مسائل عمده در رابطه با پخش متمركز كننده هاي خطي در يك محوطه بزرگ آن است كه براي انتقال سيال از محوطه تبديل كننده انرژي گرمايي، به شبكه لوله كش وسيعي نياز است كه أين امر باعث افزايش هزينه وتلفات حرارتي مي شود و علاوه بر آن چون سيال داخل لوله در درجه حرارت بسيار بالا منتقل مي شود، امكان نشتي از اتصالات، بالا مي رود. بهترين راه حل در مورد پروژه هايي كه به قدرت زياد نياز دارند، آن است كه به جاي سيستم لوله كشي در محوطه از يك سيستم گيرنده مركزي استفاده مي شود. كلكتوراي سيستم گيرنده مركزي از يك سري آينه هاي تخت كه جهت آنها را مي توان تنظيم نمود، تشكيل شده است. هر آينه، تشعشعات منعكس شده خود را به گيرنده أي كه در بالاي برج در وسط ميدان آينه ها قرار دارد، منعكس مي كند. هر يك از اين آينه هاي تخت را يك هيليوستات (Heliostat) مي نامند. 
در طريقه نصب هيليوستات ها بايد دقت نمود كه اندازه ضريب سايه و ضريب انسداد پرتوها، كمترين مقدار خود را داشته باشند كه اغلب به اين منظور هيليوستاتها را به صورت مثليث، دور تا دو دريافت كننده مركزي نصب مي نمايند. 
هيليوستات ها به يك سيستم هدايت كامپيوتري جهت رديابي خورشيد در طول روز و فصول مختلف سال مجهز مي شوند. صحت عملكرد اين دستگاه مرتباً توسط بازرسي موقعيت تصوير منعكس بر روي برج كنترل مي شود. 
در طراحي محوطه مورد نظر عوامل زير بايد در نظر گرفته شود: 
الف- موقعيت و ارتفاع برج 
ب- شكل محوطه 
ج- پراكندگي هيليوستاتها در محوطه 
بطوريكه هر چه ارتفاع برج بلند باشد، آينه  ها افقي تر قرار گرفته و در نتيجه تلفات، كمتر مي گردد و همچنين  در يك محوطه معين، مي توان از رديف هاي بيشتري از هيليوستاتها، استفاده كرد. ولي از طرف ديگر، هزينه ساخت نيز با افزايش ارتفاع برج، به شدت بالا مي رود. 
در دپارتمان انرژي آمريكا، براي يك نيروگاه خورشيدي آزمايش ۱۵ مگاواتي، برجي به ارتفاع ۱۰۱ متر و براي يك نيروگاه ۵ مگاواتي، برجي به ارتفاع ۶۱ متر در نظر گرفته است. 
چون در اين نوع گردآورنده ها با نسبت تمركز بال و نيز درجه حرارت بالايي از سيال عامل مواجه هستيم، لذا مشكل عمده آنها، اين است كه بادي جريان سيال را در داخل دريافت كننده مركزي طوري نگه داشت كه از گرم شدن موضعي و ايجاد تنش هاي حرارتي در سطح آن جلوگيري به عمل آيد. 
تاريخچه ساخت نيروگاه هاي خورشيدي 
        اولين نيروگاه بخار خورشيدي در سال ۱۹۶۵ در نزديكي ژنو ساخت شد، كه از نوع دريافت كننده مركزي بود. ميدان آينه ها از ۱۲۱ دستگاه آينه مدور شلجمي با قطر cm 58 و با سطح كلي ۲m 30 روي ردياب مكانيكي در محوطه أي به ابعاد m7 در m7 بناگرديد. ارتفاع دريافت كننده مركزي از ميدان آينه ها m 3 بود. 
براي بالا بردن ضريب جذب انرژي خورشيدي سطح خارجي لوله را به رنگ سياه مينا كرده و قسمتي از آنرا به شكل مارپيچ و قسمت ديگر را به شكل حلزوني فرم دادند. 
  • بازدید : 70 views
  • بدون نظر

این فایل در ۱۲صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

با افزايش رشد اقتصادی همواره صدمات و ضايعاتی متوجه محيط زيست می‌شود. در نگاه اول مفهوم توسعه پايدار همان افزايش سطح استاندارد زندگی همراه با حفظ محيط زيست است. با توجه به اين امر اساسی ترين ابزار جهت ورود و حضور مباحث مرتبط با محيط زيست در بخش انرژی، تبيين اثرات اقتصادی انرژی بر محيط زيست کشورمان می‌باشد. 
مبنا و پايه اصلی اين تحقيق گزارش، «استراتژی زيست محيطی در بخش انرژی: سوخت برای انديشه» بود که توسط بانک جهانی در سال ۱۳۷۸ به تصويب رسيد. اهداف اصلی استراتژيک اين سند عبارتند از: 
در ادامه برای آشنایی بیشتر شما با این فایل توضیح بیشتری می دهیم

  • بازدید : 80 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

در چند دهه ی اخیر سیستم های ذخیره ساز انرژی با انگیزه های متفاوتی به منظور بهبود عملکرد سیستم قدرت، مورد توجه قرار گرفته اند.بطورمعمول در سیستم قدرت بین قدرتهای الکتریکی تولیدی و مصرفی تعادل لحظه ای برقرار است و هیچگونه ذخیره انرژی در آن صورت نمی گیرد .بنابراین لازم است میزان تولید شبکه، منحنی  مصرف منطقه را تغقیب کند. واضح است بهره برداری از سیستم بدین طریق، با توجه به شکل متعارف منحنی مصرف غیر اقتصادی است.
استفاده از ذخیره ساری های انرژی با ظرفیت بالا به منظور تراز ساری منحنی مصرف و افزایش ضریب بار، از اولین کاربردهای ذخیره انرژی در سیستم قدرت در جهت بهره برداری اقتصادی می باشد. 
علاوه بر این،اغتشاشهای مختلف در شبکه ( تغییرات ناگهانی بار، قطع و وصل خطوط انتقال،…) خارج شدن سیستم از نقطه تعادل را به دنبال دارد. در این شرایط ابتدا از محل انرژی جنبشی محور ژنراتورهای سنکرون انرژی برداشت می شود، سپس حلقه های کنترل سیستم فعال شده و تعادل را بر قرار می سازند. این روند، نوسان متغیرهای مختلف مانند فرکانس، توان الکتریکی روی خطوط و…را موجب می شود که مشکلات مختلفی را در بهره برداری از سیستم قدرت به دنبال دارد. هر گاه در سیستم مقداری انرژی ذخیره شده باشد،با مبادله سریع آن با شبکه در مواقع مورد نیاز به حد قابل توجهی می توان مشکلات فوق را کاهش داد.به عبارت دیگر، ذخیره ساز انرژی را می توان  در بهبود عملکرد دینامیکی سیستم نیز بکار برد. 
از اوایل دههً هفتاد مفهوم ذخیره سازی انرژی الکتریکی به شکل مغناطیسی مورد توجه قرار گرفت. با ظهور تکنولژی ابر رسانایی، کاربردهای گوناگونی برای این پدیده فیزیکی مطرح شد. از معروف ترین این کاربردها می توان به SMES اشاره  کرد. در SMES انرژی در یک سیم پیج با اندوکتاس بزرگ که از ابر رسانا ساخته شده است، ذخیره می شود. ویژگی ابر رسانا یی سیم پیچ موجب می شود که راندمان رفت و برگشت فرایند ذخیره انرژی بالا و در حدود  95% باشد. ویژگی راندمان بالای SMES آن را از سایر تکنیکهای ذخیره انرژی متمایز می کند. همچنین از آنجایی که در این تکنیک انرژی از صورت الکتریکی به صورت مغناطیسیو یا بر عکس تبدیل می شود، SMES دارای پاسخ دینامیکی سریع می باشد. بناراین می تواند در جهت بهبود عملکرد دینامیکی نیز بکار رود. معمولا واحدهای ابر رسانایی ذخیره سازی انرژی را به دو گونه ظرفیت بالا( MWh 500    ( جهت ترا سازی منحنی مصرف، و ظرفیت پایین (چندین مگا ژول) به منظور افزایش میرایی نوسانات و بهبود پایداری سیستم می سازند.
بطور خلاصه مهم ترین قابلیت  SMESجدا سازی و استقلال تولید از مصرف است که این امر مزایای متعددی از قبیل بهره برداری اقتصادی، بهبود عملکرد دینامیکی و کاهش آلودگی را به دنبال دارد.
 
ابررسانایی
در سال ۱۹۰۸ وقتي كمرلينگ اونز هلندي در دانشگاه ليدن موفق به توليد هليوم مايع گرديد حاصل شد كه با استفاده از آن توانست به درجه حرارت حدود يك درجه كلوين برسد.
يكي از اولين بررسي هايي كه اونز با اين درجه حرارت پايين قابل دسترسي انجام داد مطالعه تغييرات مقاومت الكتريكي فلزات بر حسب درجه حرارت بود. چندين سال قبل از آن معلوم شده بود كه مقاومت فلزات وقتي دماي آنها به پايين تر از دماي اتاق برسد كاهش پيدا مي كند. اما معلوم نبود كه اگر درجه حرارت تا حدود كلوين تنزل يابد  مقاومت تا چه حد كاهش پيدا مي كند.  آقاي اونز كه با پلاتينيم كار مي كرد متوجه شد كه مقاومت نمونه سرد تا يك مقدار كم كاهش پيدا مي كرد كه اين كاهش به خلوص نمونه بستگي داشت. در آن زمان خالص ترين فلز قابل دسترس جيوه بود و در تلاش براي بدست آوردن رفتار فلز خيلي خالص اونز مقاومت جيوه خالص را اندازه گرفت.او متوجه شد كه در درجه حرارت خيلي پايين مقاومت جيوه تا حد غير قابل اندازه گيري كاهش پيدا مي كند كه البته اين موضوع زياد شگفت انگيز نبود اما نحوه از بين رفتن مقاومت غير منتظره مي نمود.موقعي كه درجه حرارت به سمت صفر تنزل داده مي شود به جاي اينكه مقاومت به ارامي كاهش يابد در درجه حرارت ۴ كلوين ناگهان افت مي كرد و پايين تر ازاين  درجه حرارت جيوه هيچگونه مقاومتي از خود نشان نمي داد. همچنين اين گذار ناگهاني به حالت بي مقاومتي فقط مربوط به خواص فلزات نمي شد و حتي اگر جيوه ناخالص بود اتفاق مي افتاد.آقاي اونز قبول كرد كه پايين تر از ۴ كلوين جيوه به يك حالت ديگري از خواص الكتريكي كه كاملا با حالت شناخته شده قبلي متفاوت بود رفته است و اين حالت تازه (( حالت ابر رسانايي )) نام گرفت.
بعدا كشف شد كه ابررسانايي را مي توان از بين برد ( يعني مقاومت الكتريكي را مي توان مجددا بازگردانيد.)  و در نتيجه معلوم شد كه اگر يك ميدان مغناطيسي قوي به فلز اعمال شود اين فلز در حالت ابررسانايي داراي خواص مغناطيسي بسيار متفاوتي با حالت درجه حرارتهاي معمولي مي باشد.
تاكنون مشخص شده است كه نصف عناصر فلزي و همچنين چندين آلياژ در درجه حرارت هاي پايين ابر رسانا مي شوند. فلزاتي كه ابررسانايي را در درجه حرارت هاي پايين از خود نشان مي دهند ( ابر رسانا ) ناميده مي شوند. سالهاي بسياري تصور مي شد كه تمام ابررسانا ها بر طبق يك اصول فيزيكي مشابه رفتار مي كنند. اما اكنون ثابت شده است كه دو نوع ابررسانا وجود دارد كه به نوع I و II مشهور مي باشد. اغلب عناصري كه ابررسانا هستند ابررسانايي از نوع I را از خود نشان مي دهند.در صورتي كه آلياژها عموما ابررسانايي از نوع II را از خود نشان مي دهند. اين دو نوع چندين خاصيت مشابه دارند. اما رفتار مغناطيسي بسيار متفاوتي از خود بروز مي دهند.
پديده ي ابر رساناييدر تكنولوژي از توانايي گستردهاي بر خوردار است زيرا بر پايه ي اين پديده بارهاي الكتريكي مي توانند بدون تلفات گرمايي از يك رسانا عبور كنند. به طور مثال جريان القا شده در يك حلقه ي ابر رسانا بدون وجود هيچ باطري در مدار به مدت چند سال بدون كاهش باقي مي ماند.براي نمونه در واشنگتن از يك خلقه ابر رساناي بزرگ براي ذخيره كردن انرژي الكتريكي در ت كوما استفاده مي شود. ذخيره ي انرژي در اين حلقه تا ۵ مگاوات بالا مي رود و انرژي در مدت مورد نظر آزاد مي شود.
عمده مشكل ايجاد كردن شرايط براي اين پديده دماي بسيار پايين آن مي باشد كه بايد دماهاي بسيار پايين را محيا كرد . اما در سال ۱۹۸۶ مواد سراميكي جديدي كشف شد كه در دماهاي بالاتري توا نايي ابر رسانايي را داشته باشد.( تا اكنون در دماي ۱۳۸ درجه كلوين اين امر ميسر شده است .)
كاربردهاي ابر رسانايي :
كاربردهاي زيادي را براي ابررساناهادر نظر گرفته است بعنوان مثال استفاده از ابر رساناها باعث خواهد شدكه مدار ماهواره هاي چرخنده به دور زمين با دقت بسياربالايي كنترل شوند . خاصيت اصلي ابر رساناها به دليل نداشتن مقاومت الكتريكي امكان انتقال جريان الكتريكي – حجم كوچكي از ابررسانا است . بهمين خاطر اگر بجاي سيمهاي مسي از ابر رساناها استفاده شود ،موتورهاي فضاپيماها تا ۶ برابر نسبت به موتورهاي فعلي سبكتر خواهند شد و باعث مي شود كه وزن و فضاپيما بسيار كاهش يابد .
از ديگر زمينه هايي كه ابررساناها مي توانند نقش اساسي در آنها بازي مي كنند مي توان كاوشهاي بعدي انسان از فضارا نام برد . ابررساناها بهترين گزينه براي توليد وانتقال بسياركارآمد انرژي الكتريكي هستند و طي شبهاي طولاني ماه كه دما تا ۱۷۳- درجه سانتي گراد پايين مي آيد و طي ماههاي ژانويه تا مارس دستگاههاي MRI ساخته شده ازسيمهاي ابررسانا ، ابزار تشخيص دقيق وتوانمندي در خدمت سلامت خدمه فضاپيما خواهد بود . و همچنين ساخت ابر كامپيوتر هاي بسيار كوچك و كم مصرف مي باشد.
SMES چیست؟
 Superconducting Mgnetic Enrgy Storage
  ابرسانای ذخیره کننده انرژی مغناطیسی
وسیله ای است برای ذخیره کردن انرژی و بهبود پایداری سیستم و کم کردن نوسانات. این انرژی توسط  میدان مغناطیسی که توسط جریان مستقیم ایجاد می شود ذخیره می شود. 

عتیقه زیرخاکی گنج