تبلیغات
دانش ما - فیزیک

کنکور و نمونه سوال

آشنایی با نظریه معروف دکتر حسابی
طبقه بندی : فیزیک - مقالات
ذرات تا بی‌نهایت ادامه دارند خلاصه ای از تئوری معروف او: دكتر حسابی یكبار تابستان برای مدت كوتاهی به ایران بازگشت و در خانه ای متعلق به آقای جمارانی تابستان را سپری می كرد و در همین ایام در حین مطالعات به این فكر افتادند كه علت وجود خاصیتهای ذرات اصلی باید در این باشد كه این ذرات بی نهایت گسترده اند و هر ذره ای در تمام فضا پخش است و نیز هر ذره ای بر ذرات دیگر تاثیر می گذارد. به این ترتیب به فكر آزمایشی افتاد كه این نظریه را اثبات و یا نفی كند . او با خود فكر كرد اگر این تئوری صحیح باشد باید چگالی یك ذره مادی به تدریج با فاصله از آن كم شود و نه اینكه یك مرتبه به صفر برسد و نباید ذره مادی شعاع معینی داشته باشد. پس در اینصورت نور اگر از نزدیكی جسمی عبور كند باید منحرف شود و پس از اینكه محاسبات مربوط به قسمت تئوری این نظریه را به پایان رسانید پس از بازگشت به امریكا به راهنمایی پرفسور انیشتین در دانشگاه پرنیستون به تحقیقات در این زمینه پرداخت. پرفسور انیشتین قسمت نظری تئوری را مطالعه كرد و دكتر حسابی را به ادامه كار تشویق كرد. دكتر حسابی به راهنمایی پرفسور انیشتین به تكمیل نظریه پرداخت سپس یك سال دیگر در دانشگاه شیكاگو به كار پرداخت و آزمایشهایی در این زمینه انجام داد. وی با داشتن یك انتر فرومتر دقیق توانست فاصله نوری را در عبور از مجاورت یك میله اندازه بگیرد و چون نتیجه مثبت بود آكادمی علوم آمریكا نظریه دكتر حسابی را به چاپ رسانید. برخی همكاران از نامأنوس بودن و جدید بودن این فكر متعجب شدند و برخی از این نظریه استقبال كردند.
شرح آزمایشهای انجام شده و نتیجه آن: در اثبات این نظریه اگر در آزمایش, نور باریك لیزر از مجاورت یك میله وزین چگال عبور داده شود, سرعت نور كم می شود. در نتیجه پرتو لیزر منحرف میگردد. هرگاه پرتو لیزر بطور مناسبی از میان دو جسم سنگین كه در فاصله ای از هم قرار دارند عبور داده شود انحراف آن هنگام عبور از مجاورت جسم اول و سپس از مجاورت جسم دوم به خوبی معلوم میشود و این انحراف قابل عكسبرداری است. این آزمایش گسترده بودن ذره را نشان می دهد. بر طبق این آزمایش انحراف زیاد پرتو لیزر فقط در اثر پراش نبوده بلكه مربوط به جسم است. بر حسب این نظریه هر ذره, مثلاً الكترون, كوارك یا گلویون نقطه شكل نیست بلكه بی نهایت گسترده است و در مركز آن چگالی بسیار زیاد بوده و هر چه از مركز فاصله بیشتر شود آن چگالی بتدریج كم می شود. بنابراین یك پرتو نور از یك فضای چگالی عبور كرده و شكست پیدا میكند و انحراف می یابد.
اختلاف تئوری بی نهایت بودن ذرات با تئوریهای قبلی: در تئوریهای قبلی هر ذره قسمت كوچكی از فضا را در بر دارد یعنی دارای شعاع معینی است و خارج از آن این ذره وجود ندارد ولی در این تئوری ذره تا بی نهایت گسترده است و قسمتی از آن در همه جا وجود دارد. در تئوریهای جاری نیروی بین دو ذره از تبادل ذرات دیگر ناشی می شود و این نیرو مانند توپی در ورزش بین دو بازیكن رد و بدل می شود و این همان ارتباطی است كه یبن آنها حاكم است و در تئوریهای جاری تبادل ذرات دیگری این ارتباط میان دو ذره را ایجاد میكند. مثلاً نوترون كه بین دو ذره مبادله می شود, اما در تئوری دكتر حسابی ارتباط بین دو ذره همان ارتباط گسترده ایست كه در همه جا بعلت موجودیت آنها در تمام فضا بین آنها وجود دارد.
ارتباط این تئوری با تئوری نسبیت انیشتین: تئوری انیشتین می گوید: خواص فضا در حضور ماده با خواص آن در نبود ماده فرق دارد, به عبارت ریاضی یعنی در نبود ماده, فضا تخت است ولی در مجاورت ماده فضا انحنا دارد. اگر بگوییم یك ذره در تمام فضا گسترده است در هر نقطه از فضا چگالی ماده وجود دارد و سرعت نور به آن چگالی بستگی دارد به زبان ریاضی به این چگالی می توان انحنای فضا گفت.
ارتباط فلسفی این تئوری با فلسفه وحدت وجود: در این نگرش همه ذرات جهان بهم مرتبط هستند. زیرا فرض بر این است كه هر ذره تا بی نهایت گسترده است و همه ذرات جهان در نقاط مختلف جهان با هم وجود دارند. یعنی در واقع قسمت كوچكی از تمام جهان در هر نقطه ای وجود دارد.
منبع :
چرخه سوخت هسته اى چیست؟
نویسنده : ذوالفقار دانشى نسب
طبقه بندی : فیزیک - مقالات

اورانیومى كه از زمین استخراج مى شود، بلافاصله قابل استفاده در نیروگاه هاى تولید انرژى نیست. براى آنكه بتوان بیشترین بازده را از اورانیوم به دست آورد، فرآیندهاى مختلفى روى سنگ معدن اورانیوم صورت مى گیرد تا غلظت ایزوتوپ U235 كه قابل شكافت است، افزایش یابد. چرخه سوخت اورانیوم نسبت به سوخت هاى رایج دیگر، از جمله زغال سنگ، نفت و گاز طبیعى به مراتب پیچیده تر و متمایزتر است. چرخه سوخت اورانیوم را چرخه سوخت هسته اى نیز مى گویند. چرخه سوخت هسته اى از دو بخش انتهاى جلویى و انتهاى عقبى Front end) و (Back end تشكیل شده است. انتهاى جلویى چرخه، مراحلى است كه منجر به آماده سازى اورانیوم به عنوان سوخت رآكتور هسته اى مى شود و شامل استخراج از معدن، آسیاب كردن، تبدیل، غنى سازى و تولید سوخت است. هنگامى كه اورانیوم به عنوان سوخت مصرف شد و انرژى از آن به دست آمد، انتهاى عقبى چرخه آغاز مى شود تا ضایعات هسته اى به انسان و محیط زیست آسیبى نرسانند. این بخش عقبى شامل انباردارى موقتى، بازفرآورى كردن و انبار نهایى است.
• اكتشاف و استخراج
ذخایر طبیعى اورانیوم، سنگ معدن اورانیوم است كه بر اساس مقدار قابل استحصال از معدن محاسبه مى شود. با تكنیك ها و روش هاى زمین شناسى، معدن اورانیوم شناسایى مى شود و نمونه هایى از سنگ معدن به آزمایشگاه فرستاده مى شود. در آنجا، محلولى از سنگ معدن تهیه مى كنند و اورانیوم ته نشین شده را مورد بررسى قرار مى دهند تا بفهمند چه مقدار اورانیوم را مى توان از آن معدن استخراج كرد و چقدر هزینه مى برد. اورانیوم موجود در طبیعت معمولاً از دو ایزوتوپ U235 و U238 تشكیل مى شود كه فراوانى آنها به ترتیب ۷۱/۰ درصد و ۲۸/۹۹ درصد است. هنگامى كه معدن شناسایى شد، به سه روش مى توان اورانیوم را استخراج كرد. استخراج از سطح زمین، استخراج از معادن زیرزمینى و تصفیه در معدن. دو روش نخست همانند دیگر روش هاى استخراج فلزات هستند ولى در روش سوم كه در ایالات متحده استفاده مى شود، سنگ معدن در خود معدن تصفیه مى شود و اورانیوم به دست مى آید. سنگ معدن اورانیوم معمولاً از اكسید اورانیوم (U3O8) تشكیل شده است و غلظت آن در سنگ معدن بین ۰۵/۰ تا ۳/۰ درصد تغییر مى كند. البته این تنها منبع اورانیوم نیست. اورانیوم در برخى معادن فسفات با منشاء دریایى نیز وجود دارد كه البته فراوانى بسیار كمى دارد، به طورى كه حداكثر به ۲۰۰ ذره در یك میلیون ذره مى رسد. از آنجایى كه این معادن فسفات مقادیر انبوهى تولید دارند، مى توان اورانیوم را با قیمت معقولى استحصال كرد.

• آسیاب كردن
پس از استخراج سنگ معدن، تكه سنگ ها به آسیاب فرستاده مى شود تا خوب خرد شده، خرده سنگ هایى با ابعاد یكسان تولید شود. اورانیوم توسط اسید سولفوریك از دیگر اتم ها جدا مى شود، محلول غنى شده از اورانیوم تصفیه و خشك مى شود. محصول به دست آمده، كنسانتره جامد اورانیوم است كه كیك زرد نامیده مى شود.
• تبدیل

كیك زرد جامد است، ولى مرحله بعد (غنى سازى) از تكنولوژى بخصوصى بهره مى برد كه نیازمند حالت گازى است. بنابراین كنسانتره اكسید اورانیوم جامد طى فرآیندى شیمیایى به هگزافلوراید اورانیوم (UF6) تبدیل مى شود. UF6 در دماى اتاق جامد است، ولى در دمایى نه چندان بالا به گاز تبدیل مى شود.

• غنى سازى
براى ادامه یك واكنش زنجیره اى هسته اى در قلب یك رآكتور آب سبك، غلظت طبیعى اورانیوم ۲۳۵ بسیار اندك است. براى آنكه UF6 به دست آمده در مرحله تبدیل، به عنوان سوخت هسته اى مورد استفاده قرار گیرد، باید ایزوتوپ قابل شكافت آن را غنى كرد. البته سطح غنى سازى بسته به كاربرد سوخت هسته اى متفاوت است. براى یك رآكتور آب سبك، سوختى با ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مورد نیاز است، درحالى كه در یك بمب اتمى، سوخت هسته اى باید حداقل ۹۰ درصد غنى شده باشد. غنى سازى با استفاده از یك یا چند روش جداسازى ایزوتوپ هاى سنگین و سبك صورت مى گیرد. در حال حاضر، دو روش رایج براى غنى سازى اورانیوم وجود دارد كه عبارتند از انتشار گاز و سانتریفوژ گاز. در روش انتشار گازى (دیفیوژن)، گاز طبیعى UF6 با فشار بالا از یك سرى سدهاى انتشارى عبور مى كند. این سد ها كه غشاهاى نیمه تراوا هستند، اتم هاى سبك تر را با سرعت بیشترى عبور مى دهند. در نتیجه ۲۳۵UF6 سریع تر از ۲۳۸UF6 عبور مى كند. با تكرار این فرآیند در مراحل مختلف، گازى نهایى به دست مى آید كه غلظت U235 بیشترى دارد. مهم ترین عیب این روش این است كه جداسازى ایزوتوپ هاى سبك در هر مرحله نرخ نسبتاً پایینى دارد، لذا براى رسیدن به سطح غنى سازى مطلوب باید این فرآیند را به دفعات زیادى تكرار كرد كه این خود نیازمند امكانات زیاد و مصرف بالاى انرژى الكتریكى است و بالتبع هزینه عملیات نیز بسیار افزایش خواهد یافت. در روش سانتریفوژ گاز، گاز UF6 را به مخزن هایى استوانه اى تزریق مى كنند و گاز را با سرعت بسیار زیادى مى چرخانند. نیروى گریز از مركز موجب مى شود ۲۳۵Uf6 كه اندكى از ۲۳۸UF6 سبك تر است، از مولكول سنگین تر جدا شود. این فرآیند در مجموعه اى از مخزن ها صورت مى گیرد و در نهایت، اورانیوم با سطحى غنى شده مطلوب به دست مى آید. هر چند روش سانتریفوژ گازى نیازمند تجهیزات گرانقیمتى است، هزینه انرژى آن نسبت به روش قبلى كمتر است. امروزه فناورى هاى غنى سازى جدیدى نیز توسعه یافته است كه همگى بر پایه استفاده از لیزر پیشرفت كرده اند. این روش ها كه روش جداسازى ایزوتوپ با لیزر بخار اتمى (AVLIS) و جداسازى ایزوتوپ با لیزر مولكولى (MLIS) نام دارند، مى توانند مواد خام بیشترى را در هر مرحله غنى كنند و سطح غنى سازى آنها نیز بالاتر است.

• ساخت میله هاى سوخت
تولید میله سوخت، آخرین مرحله انتهاى جلویى در چرخه سوخت هسته اى است. اورانیوم غنى شده كه هنوز به شكل UF6 است، باید به پودر دى اكسید اورانیوم (۲ UO) تبدیل شود تا به عنوان سوخت هسته اى قابل استفاده باشد، پودر ۲ UOسپس فشرده مى شود و به شكل قرص درمى آید. قرص ها در معرض حرارت با دماى بالا قرار مى گیرند تا به قرص هاى سرامیكى سخت تبدیل شوند. پس از طى چند فرآیند فیزیكى، قرص هایى سرامیكى با ابعاد یكسان حاصل مى شود. حال، متناسب با طراحى رآكتور و نوع سوخت مورد نیاز، این قرص هاى كوچك را دسته دسته كرده و در لوله اى بخصوص قرار مى دهند. این لوله از آلیاژ بخصوصى ساخته شده است كه در برابر خوردگى بسیار مقاوم است و در عین حال از رسانایى حرارتى بسیار بالایى برخوردار است. حال میله سوخت آماده شده است و براى استفاده در رآكتور به نیروگاه فرستاده مى شود.

• انتهاى عقبى چرخه سوخت هسته اى: مدیریت زباله هاى هسته اى
در نیروگاه هسته اى هم مثل دیگر فعالیت هاى بشرى، ضایعاتى تولید مى شود كه به دلیل حساسیت مضاعف زباله هاى رادیواكتیو، مدیریت این ضایعات باید تحت قوانین و محدودیت هاى خاصى صورت بگیرد. در هر هشت مگاوات ساعت انرژى الكتریكى تولید شده در نیروگاه هسته اى، ۳۰ گرم زباله رادیواكتیو به وجود مى آید. براى تولید همین مقدار برق با استفاده از زغال سنگ پركیفیت، هشت هزار كیلوگرم دى اكسید كربن تولید مى شود كه در دما و فشار جو، ۳ استخر المپیك را پر مى كند. مى بینید حجم زباله هاى رادیواكتیو بسیار كمتر است، ولى خطر آنها به مراتب بیشتر است و مراقبت از آنها ضرورى تر و دشوارتر. زباله هاى رادیواكتیو بر اساس مقدار و نوع ماده رادیواكتیو به ۳ گروه تقسیم مى شوند:
الف _ سطح پایین: لباس هاى حفاظتى، لوازم، تجهیزات و فیلترهایى كه حاوى مواد رادیواكتیو با عمر كوتاه هستند. اینها نیازى به پوشش حفاظتى ندارند و معمولاً فشرده شده یا آتش زده مى شوند و در چاله هاى كم عمق دفن شده و انبار مى شوند.
ب- سطح متوسط: رزین ها، پسمانده هاى شیمیایى، پوشش میله سوخت و مواد نیروگاه هاى برق هسته اى جزء زباله هاى سطح متوسط طبقه بندى مى شوند. اینها عموماً عمر كوتاهى دارند، ولى نیاز به پوشش محافظ دارند. این زباله ها را مى توان درون بتن قرار داد و در مخزن زباله ها گذاشت.
ج _ سطح بالا: همان سوخت مصرف شده رآكتورها است و نیاز به پوشش حفاظتى و سردسازى دارند. مراحل مدیریت این ضایعات عبارتند از:
• انباردارى موقتى
سوخت مصرف شده كه از رآكتور خارج مى شود، بسیار داغ و رادیواكتیو است و تشعشع و یون هاى فراوانى را مى تاباند. از این رو باید هم آن را سرد كرد و هم از تابیدن پرتوهاى رادیواكتیو آن به محیط جلوگیرى كرد. در كنار هر رآكتور، استخرهایى براى انبار كردن سوخت مصرف شده وجود دارد. این استخرها، مخزن هایى بتنى مسلح به لایه هاى فولاد زنگ نزن هستند كه ۸ متر عمق دارند و پر از آب هستند. آب هم میله هاى سوخت مصرف نشده را خنك مى كند و هم به عنوان پوشش حفاظتى در برابر تابش رادیواكتیو عمل مى كند. به مرور زمان، شدت گرما و تابش رادیواكتیو كاهش مى یابد، به طورى كه پس از چهل سال، به یك هزارم مقدار اولیه (زمانى كه از رآكتور خارج شده بود) مى رسد.
• بازفرآورى و انبار نهایى
۳ درصد سوخت مصرف شده در یك رآكتور آب سبك را ضایعات بسیار خطرناك رادیواكتیو تشكیل مى دهد، ولى بقیه آن حاوى مقادیر قابل توجهى U-235،Pu-239 وU-238 و دیگر مواد رادیواكتیو است. این مواد را مى توان با روش هاى شیمیایى از یكدیگر جدا كرد و اگر شرایط اقتصادى و قوانین حقوقى اجازه دهد، مى توان سوخت مصرف شده را براى تهیه سوخت هسته اى جدید بازیافت كرد. كارخانه هایى در فرانسه و انگلستان وجود دارند كه مرحله بازفرآورى سوخت نیروگاه هاى كشورهاى اروپایى و ژاپن را انجام مى دهند. البته این كار در ایالات متحده ممنوع است. رایج ترین شیوه بازفرآورى PUREX نام دارد كه مخفف عبارت جداسازى اورانیوم و پلوتونیوم است. ابتدا میله هاى سوختى را از یكدیگر جدا مى كنند و در اسید نیتریك حل مى كنند، سپس با استفاده از مخلوطى از فسفات ترى بوتیل و یك حلال هیدروكربن، اورانیوم و پلوتونیوم مصرف نشده را جدا مى كنند و به عنوان سوخت جدید به مراحل تهیه سوخت مى فرستند. ضایعات هسته اى سطح بالا را پس از جداسازى، حرارت مى دهند تا به پودر تبدیل شود. پس از این فرآیند كه آهى كردن خوانده مى شود، پودر را با شیشه مخلوط مى كنند تا ضایعات را در محفظه اى محبوس كند. این فرآیند شیشه سازى نام دارد. شیشه مایع براى ذخیره سازى درون محفظه هایى از جنس فولاد ضدزنگ قرار مى گیرند و این محفظه ها را در منطقه اى پایدار (از نظر جغرافیایى) انبار مى كنند. پس از یك هزار سال، شدت تابش هاى رادیواكتیو ضایعات هسته اى به مقدار طبیعى كاهش پیدا مى كند. این نقطه تا به امروز، انتهاى چرخه سوخت هسته اى است.

 

منبع :

ذوالفقار دانشى نسب

تاریخ انتشار : چهارشنبه 8 دی 1389 - 10:53


پزشكى هسته اى
نویسنده : شیدا عظیمى
طبقه بندی : فیزیک - مقالات
پزشكى هسته اى بهتر از رادیو درمانى
تصویربردارى به طریق هسته اى و تزریق و خوردن داروهاى هسته اى به هیچ وجه براى بدن مضر نیست. مواد رادیواكتیوى كه در پزشكى هسته اى مورد استفاده قرار مى گیرند نیمه عمر خیلى كوتاهى دارند و خیلى زود از بین مى روند. میزان پرتو تابش شده از این مواد پائین تر از اشعه X معمول و یا اشعه CT اسكن است و به راحتى از طریق ادرار یا كیسه صفرا حذف و دفع مى شود. در مقایسه رادیو درمانى (Radio Therapy) كه با پزشكى هسته اى متفاوت است، با تابش پرتو هاى مختلف یونیزه مثل آلفا، بتا و گاما و اشعه X تمام سلول ها را تحت تاثیر قرار مى دهد.
پزشكى هسته اى شاخه اى از علم پزشكى است كه در آن از مواد رادیواكتیو براى تشخیص و درمان بیمارى استفاده مى شود. مواد رادیواكتیو مورد استفاده یا رادیو ایزوتوپ هستند و یا داروهایى كه با مواد رادیو ایزوتوپ نشاندار شده اند. داروى رادیواكتیو، در روش هاى تشخیصى مواد رادیواكتیو به بیمار تزریق مى شود و میزان اشعه تایید شده، از بیمار اندازه گیرى مى شود. اكثر روش هاى تشخیصى به كمك یك دوربین اشعه گاما، توانایى تشكیل تصویر را دارند. در موارد استفاده درمانى، مواد رادیواكتیو براى درمان مورد استفاده قرار مى گیرند مثل استفاده از ید (۱۳۱) كه در درمان سمى شدن تیروئید و سرطان تیروئید مورد استفاده قرار مى گیرد.
روش هاى مختلف استفاده از داروهاى رادیواكتیو:
•تزریق درون رگى كه در اسكن هاى مختلفى مورد استفاده قرار مى گیرد.
•تزریق زیر جلدى كه معمولاً براى مطالعه سیستم لنفاوى كاربرد دارد.
•تنفسى كه معمولاً براى مطالعه شش ها مورد استفاده قرار مى گیرد. در این روش از گاز كریپتون (۸۱) و یا ذرات هواى حاوى تكنتیوم (۹۹) استفاده مى شود.
•خوراكى كه معمولاً براى شفاف كردن و متمایز كردن سیستم گوارشى به كار برده مى شود.
• كاربردهاى تشخیصى پزشكى هسته اى
در كلیه روش هاى تشخیصى، نحوه عملكرد صحیح اندام هاى بدن در مقایسه با یك فرد سالم مقایسه مى شود. اتصال رادیو ایزوتوپ ها به ماده یا عضو مورد نظر به تشخیص و شناسایى پرتوهاى تابش شده و اندازه گیرى آنها كمك مى كند. در پزشكى هسته اى براى تشخیص معمولاً از یك سرى از مواد رادیواكتیو استفاده مى شود كه یا به صورت گاز هستند و یا مایع كه به بدن تزریق مى شوند.
•مواد رادیواكتیو به فرم مایع:
Technetium(99)
ت(131)یا Iodinت(123)
Thallium (201)
Gallium(67)
• مواد رادیواكتیو به فرم گازى:
Xenon (133)
Krypton (81)
• تجهیزات لازم براى عكسبردارى
معمولاً پرتوهاى ساطع شده از ماده رادیواكتیو داخل بدن، توسط دوربین هاى گاما تشخیص داده مى شوند. به طور معمول، دوربین هاى گاما از آشكارساز گاما مثل یك كریستال فعال یدید سدیم كه با یك سیستم تصویرى همراه است، تشكیل شده اند. دوربین هاى گاما از نحوه پراكنش تابش رادیواكتیو بر روى آشكارساز گاما تصویر را به وجود مى آورند.وضوح دوربین هاى گاما بین ۴ تا ۶ میلى متر است كه مى تواند هزاران اشعه گاما را در ثانیه آشكار كند. دوربین گاما هر پرتو گاماى ساطع شده را در دو جهت محور x و y آشكار مى كند و به این ترتیب تصویر را به وجود مى آورد.در پزشكى هسته اى معمولاً وضوح (dpi) هر تصویر به تعداد پرتوهاى گاماى آشكار شده در آن پیكسل، در واحد زمان گفته مى شود.اساس كار دستگاه هاى مختلف كه از فیزیك هسته اى براى تصویربردارى استفاده مى كنند، ایجاد یك سرى تصویر از برش هاى مختلف بدن و از زاویه هاى متفاوت است كه این تصاویر با یكدیگر ادغام شده و یك تصویر سه بعدى از محل مورد نظر ایجاد مى كنند.
• سى تى اسكن
Computed Tomography با نام CAT scan هم خانواده مى شود و روشى است كه طى آن یك سرى تصاویر دوبعدى به دست آمده با اشعه X به تصاویر سه بعدى تبدیل مى شوند. كلمه tomo از واژه tomos به معنى برش گرفته شده است. سیستم CT اسكن در سال ۱۹۷۲ توسط گاد فرى نیوبلد هوزنفیلد از آزمایشگاه مركزى EMI اختراع شد. آلن مك لئود كدمارك از دانشگاه تافت نیز به طور جداگانه اى همین روش را ابداع كرده بود. این دو نفر به طور مشترك برنده جایزه نوبل سال ۱۹۷۹ شدند. اولین نوع اسكنرها، در انجام اسكن از مغز محدودیت هایى داشتند و در آنها منبع اشعه X به صورت یك امتداد باریك مدادمانند بود كه روى یك یا دو آشكارساز ثابت شده بود. منبع اشعه X و آشكارسازها در وضعیتى متناسب با یكدیگر قرار داشتند و در امتداد بدن بیمار حركت مى كردند و طى این حركت، چرخشى یك درجه اى نسبت به یكدیگر داشتند. در نسل دوم اسكنرها، تغییراتى در شكل منبع اشعه X و تعداد آشكارسازها به وجود آمد. منبع اشعه x به شكلى شبیه پنكه تغییر پیدا كرد و زمان اسكن به طور قابل ملاحظه اى كاهش یافت. در نسل سوم اسكنرها، تغییر اساسى در زمان اسكن به وجود آمد و امكان تشكیل تصویر نهایى همزمان با اسكن ایجاد شد. در این اسكنرها، منبع پنكه اى شكل اشعه X در امتداد ردیفى از آشكارسازها كه در وضعیتى متناسب با منبع اشعه X قرار داشتند ثابت شده بود و سرعت اسكن از هر برش به ۱۰ ثانیه كاهش پیدا كرد.
در نسل چهارم اسكنرها، زمان اسكن نسبت به قبل تغییرى نكرد با این تفاوت كه یك حلقه ۳۶۰ درجه از آشكارسازها دور بدن بیمار را فرامى گرفت و منبع اشعه x نیز در وضعیتى غیرمتناسب با آشكارسازها به دور بیمار مى چرخید. در حالت مدرن اسكنرها كه واجد چندین آشكارساز و چند ردیف اسكنر هستند، اسكن از قفسه سینه به مدت یك دم و بازدم زمان مى برد. در سال هاى اخیر توموگرافى در حد میكرومتر نیز قابل انجام است و میكروتوموگرافى خوانده مى شود ولى هنوز در مورد انسان مورد استفاده قرار نگرفته است.CT اسكن در پزشكى هسته اى به عنوان روشى تشخیصى كاربرد دارد. در برخى از موارد براى ایجاد تمایز بین بافت هاى مختلف از ید درون رگى استفاده مى شود. این حالت به وضوح بیشتر ساختارهایى مثل رگ هاى خونى كه ممكن است از بافت هاى اطراف متمایز نباشد، كمك مى كند. استفاده از این مواد در برخى موارد به بررسى نحوه عملكرد بعضى از اعضاى بدن نیز كمك مى كند. پیشرفت و فناورى CT اسكن باعث شده كه دوز تابش اشعه X و زمان اسكن كاهش پیدا كند و اما هنوز هم دوز اشعه تابشى در این روش بسیار بالاتر از رادیوگرافى معمولى با اشعه X است.
اسكن جمجمه: تشخیص ضربه مغزى و خونریزى داخلى معمولى ترین دلیل براى اسكن از سر است. این اسكن بدون تزریق ماده حاجب انجام مى شود و خونریزى حالت متمایزترى خواهد داشت. براى تشخیص تومور نیز از این روش به همراه تزریق ماده حاجب استفاده مى شود كه البته دقت MRI را ندارد. از CT اسكن سر و گردن و منطقه دهانى معمولاً براى آمادگى جراحى استخوان صورت و فك و گاهى تشخیص تومور یا كیست در ناحیه فك ها و سینوس ها و تیغه بینى استفاده مى شود.
اسكن قفسه سینه: CT اسكن بهترین روش براى تشخیص تغییر بافت شش ها به صورت حاد و یا مزمن است. به طور معمول براى تشخیص بیمارى هاى تنفسى مثل ذات الریه یا سرطان از CT اسكن بدون ماده حاجب استفاده مى شود.
اسكن قلب: اسكن از قلب معمولاً تا ۶۴ برش و وضوح خیلى بالا و سرعت بالا صورت مى گیرد كه معمولاً هرگونه اختلال در عملكرد عروقى قلبى را مشخص مى كند.
به طور كلى هرگونه بیمارى را مى توان با CT اسكن از نقاط مختلف بدن تشخیص داد. معمول ترین موارد انجام CT اسكن در تشخیص سنگ هاى مثانه و كلیه، عفونت آپاندیس، عفونت پانكراس و عدم عملكرد كیسه صفرا است.
• MRI (Magnetic Resonance Imaging)
MRI روشى است كه با استفاده از میزان آب معدنى متصل به مولكول ها، تصویرى از داخل بدن ایجاد مى كند. این روش معمولاً براى تشخیص هرگونه بیمارى یا اختلال در عملكرد ارگان ها مورد استفاده قرار مى گیرد.اسم اصلى این روش nuclean MRI است كه كلمه هسته اى به علت بار منفى كه روى بیمار ایجاد مى كند، به طور كلى حذف شده است. در علوم دیگر واژه NMR كه استفاده از همین دستگاه در علوم غیرپزشكى است، هنوز استفاده مى شود. اساس كار MRI معمولاً براساس خصوصیات آزاد شدن اتم برانگیخته هیدروژن در مولكول آب است. وقتى جسم مورد نظر در یك میدان خاص و پرقدرت مغناطیسى قرار مى گیرد، تمام اسپین هاى اتمى هسته هاى بدون اسپین صفر در دو حالت مخالف یكدیگر قرار مى گیرند یا به صورت موازى با میدان مغناطیسى یا غیرموازى. اختلاف میان اتم هاى موازى و غیرموازى یك در میلیون است، در هر صورت این اختلاف باعث تغییرى در میدان مى شود. به هر حال هسته ها در حالتى زاویه دار با میدان الكترومغناطیسى قرار مى گیرند. دوقطبى هسته در امتداد میدان مغناطیسى قرار مى گیرد، در لحظه اى كه نسبت ها تقریباً مساوى هستند، بیشتر هسته ها در حالت كم انرژى قرار مى گیرند. وقتى كه بافت در معرض انرژى الكترومغناطیسى قرار مى گیرد (RF PULS) تعدادى از هیدروژن ها كه در حالت موازى با میدان مغناطیسى بودند به حالت پرانرژى و پاد موازى درمى آیند. براى انتخاب زاویه تصویر مورد نظر از سه محور عمود برهم شیب مغناطیسى استفاده مى شود. شیب اول مربوط به برش است كه هنگام RF ADS اعمال مى شود. بعدى شیب رمزكننده فاز است و در نهایت شیب رمزكننده سرعت «تكرار» كه در حین عكسبردارى از بافت اعمال مى شوند. این عمل به عكسبردارى از برش هایى از هر زاویه كمك مى كند.
زمانى كه هسته برانگیخته شده به حالت پایه برگشت، از خود انرژى آزاد مى كند. زمان برگشت به حالت پایه و موازى شدن با میدان مغناطیسى كه در حد هزارم ثانیه است، با T1 نشان داده مى شود. T2 زمانى است كه برگشتن به حالت عادى با استفاده از انرژى معكوس اتفاق مى افتد.
براى تشكیل تصویر ثبت اطلاعات فضایى مولكول هاى بافت بعد از بازگشت به حالت عادى لازم است. به همین جهت یك میدان مغناطیسى متراكم براى ثبت موقعیت هسته ها به كار گرفته مى شود.
MRI براى تشخیص هرگونه آسیب در بافت هاى مختلف مورد استفاده دارد. یكى از نكات مثبت در مورد MRI نداشتن اثر منفى بر روى بیمار است. MRI با استفاده از میدان مغناطیسى و تابش غیریونیزه انجام مى گیرد. در حالى كه CT اسكن با اشعه X معمولى كه واجد تابش هاى یونیزه است، انجام مى شود و تابش هاى یونیزه مى توانند احتمال ایجاد بدخیمى را افزایش دهند به خصوص در بچه ها. عكس هاى حاصل از MRI معمولاً بین ۵ تا ۲۰ عدد هستند كه هر یك اطلاعات خاصى را از بافت مورد نظر نشان مى دهند و باید توسط پزشك بررسى و مطالعه شوند.
• انواع MRI
MRIانتشارى: این نوع از MRI میزان انتشار آب را در بافت هاى بدن مشخص مى كند. از این طریق مى توان انتشار مولكول هاى مختلف را در ارگان ها و سلول هاى مختلف بررسى كرد. نوع جدید MRI انتشارى (DT1) مى تواند میزان انتشار را در جهات مختلف مشخص كند و این روش در تشخیص بیمارى هایى مثل MS كه نورون ها طى آن از بین مى رود، به كار گرفته مى شود.
:(MR angiography)MRA روشى است كه از طریق آن اشكالات عروقى بررسى مى شود. اصلى ترین مورد استفاده از MRA بررسى عروق گردن و نابجایى آئورت و عروق كلیوى است. یك مورد استفاده دیگر از MRI در تصویربردارى از بافت هاى نرم، تعیین دقیق محل تومور در بدن است كه با تعیین دقیق محل آن مى توان رادیوتراپى را آغاز كرد. محل دقیق و اندازه تومور به این ترتیب مشخص مى شود و محل آن خالكوبى یا نشانه گذارى مى شود و درمان در آن محل به طور خاص آغاز مى شود.
با توجه به اینكه MRI روشى بسیار دقیق براى تشخیص بیمارى است، در سال ۲۰۰۳ آقاى پل لاوتربور و سرپیتر منزفیلد برنده جایزه نوبل پزشكى شدند. لاوتربور متوجه شد كه میدان مغناطیسى مى تواند تصویر دوبعدى ایجاد كند و منزفیلد محاسبات ریاضى شیب هاى مغناطیسى را انجام داد. كمیته نوبل ریموند _ وى _ دامادیان را نادیده گرفت. دامادیان در سال ۱۹۷۴ استفاده NMR را براى تشخیص سرطان ثبت كرده است. او در سال ۱۹۹۷ از جنرال الكتریك بابت استفاده بدون اجازه از اختراعش به دادگاه شكایت كرد و ۱۲۹ میلیون دلار از جنرال الكتریك دریافت كرد. در سال ۱۹۸۰ اولین دستگاه اسكن MRI را ساخت كه هیچ وقت به بازار عرضه نشد. در سال ۲۰۰۱ life tim achivment award موسسه MIT به دامادیان اهدا شد.
• PET Scan
روش تشخیص دیگر (Positron Emission Tomography) PET است كه با آشكار كردن پرتو هاى رادیواكتیو تابش شده تصویر را به وجود مى آورد. مواد رادیواكتیو به بدن تزریق مى شوند. این مواد رادیو اكتیو مثل كربن-،۱۱ فلوئور-۱۸ و اكسیژن-۱۵ نیمه عمر كوتاهى دارند. این مواد با بمباران كردن حالت معمول اتم ها با نوترون، ایجاد شده اند. در روش PET اشعه هاى گاماى تابش شده از جسم تشخیص داده مى شوند. پس از اینكه مواد رادیواكتیو به بیمار تزریق شدند، بیمار روى تختى كه یك محفظه دونات مانند دارد قرار مى گیرد. داخل محفظه آشكارسازهاى گاما قرار دارند كه تشكیل شده از یك سر كریستال هاى فعال كه هر یك به یك تشدید كننده نورى متصل هستند. كریستال ها اشعه گاما را به فوتون هاى نورى تبدیل مى كنند و تشدید كننده نورى نور را به پیام هاى الكتریكى تبدیل مى كنند.
سیگنال هاى الكتریكى با استفاده از برنامه هاى كامپیوترى به تصویر تبدیل مى شوند. بسته به ماده رادیواكتیوى كه به بیمار تزریق شده است، با استفاده از PEF مى توان تصاویرى از گردش خون یا بعضى واكنش هاى بیوشیمیایى به دست آورد. به طور مثال با PET مى توان متابولیسم گلوكز در مغز و یا تغییرات سریع فعالیت در نقاط مختلف بدن را تشخیص داد.
:(Single Photon Emission Computed Tomography)SPECT این روش مشابه PET است با این تفاوت كه ماده رادیواكتیو مورد استفاده Xenon-133 ، Technetium99 و Iodin-123 است كه نیمه عمر طولانى ترى دارند.
با استفاده از SPECT مى توان اطلاعاتى در مورد گردش خون و نحوه پخش ماده رادیواكتیو در بدن به دست آورد. تصاویر حاصل وضوح كمترى نسبت به PET دارند.
اسكن استخوان: در این اسكن مواد رادیواكتیو كه (Technetiumpp Methgdiphosphate) است در استخوان تجمع پیدا مى كنند. این مواد در نقاطى كه فعالیت بالا است تجمع بیشترى پیدا مى كنند كه به این نقاط نقاط شفاف مى گویند و در تصویر نقاط تیره بیانگر مناطقى با فعالیت متابولیك كمتر هستند. اسكن استخوان در تشخیص تومورها كه معمولاً نقاطى با فعالیت بالا هستند، بسیار كاربرد دارد.
• درمان به كمك پزشكى هسته اى
مواد هسته اى كه براى نشانگر به بدن بیمار تزریق مى شوند معمولاً براى تشخیص به كار گرفته مى شوند. برخى از اعضاى بدن، انواع خاصى از مواد شیمیایى را در خود نگه مى دارند. به عنوان مثال غده تیروئید توانایى جمع كردن ید را دارد. با وارد كردن ید رادیواكتیو به بدن «تزریقى یا خوراكى» بعضى تومورهاى تیروئیدى قابل تشخیص و درمان مى شوند. همانند این مطلب در مورد تومور هاى سرطانى كه توانایى تجمع فسفات را دارند صادق است. با تزریق فسفر رادیواكتیو در خون مى توان با افزایش میزان رادیواكتیو در آنها محل تومور را مشخص كرد. تصویربردارى به طریق هسته اى و تزریق و خوردن داروهاى هسته اى به هیچ وجه براى بدن مضر نیست. مواد رادیواكتیوى كه در پزشكى هسته اى مورد استفاده قرار مى گیرند نیمه عمر خیلى كوتاهى دارند و خیلى زود از بین مى روند. میزان پرتو تابش شده از این مواد پائین تر از اشعه X معمول و یا اشعه CT اسكن است و به راحتى از طریق ادرار یا كیسه صفرا حذف و دفع مى شود. در مقایسه رادیو درمانى (Radio Therapy) كه با پزشكى هسته اى متفاوت است، با تابش پرتو هاى مختلف یونیزه مثل آلفا، بتا و گاما و اشعه X تمام سلول ها را تحت تاثیر قرار مى دهد. سلول هاى مختلف سرعت تقسیم متفاوتى دارند و سلول هایى كه سریع تر تقسیم مى شوند، بیشتر تحت تاثیر قرار مى گیرند. به این ترتیب سلول هاى خونى، پوست، مو و سلول هاى پوششى معده نیز تحت تاثیر قرار مى گیرند. به همین جهت است كه اكثر بیمارانى كه در حال درمان سرطان هستند دچار ریزش مو و كم خونى مى شوند.
• جراحى با اشعه: Radio Surgery
روشى است كه اجازه مى دهد یك سرى از جراحى هاى مغز بدون باز كردن جمجمه انجام شود. در این روش از تابش هاى جهت گیرى شده پرتو هاى یونیزه استفاده مى شود. در این روش از جراحى به كمك دهنده هاى بالاى پرتو ها، یك سرى تومور هاى داخل جمجمه اى و یا عوارض دیگرى كه به راحتى با جراحى معمولى قابل رفع شدن نیستند، از بین برده مى شوند.
درمان با اعمال جراحى در بسیارى از موارد براى بیمار مشكلاتى ایجاد مى كند و به بسیارى از بافت هاى سالم نیز آسیب مى رساند.
جراحانى كه براى درمان از پرتو ها استفاده مى كنند، از وسایلى بسیار دقیق و بسیار مجهز مثل شتاب دهنده هاى خطى، اشعه لیزر و كامپیوتر استفاده مى كنند. در بیست سال اخیر جراحى پرتوى اولین راه درمان پس از استفاده از شیمى درمانى، پرتو درمانى و جراحى بوده است.
پرتو هاى مورد استفاده در جراحى پرتوى از یك منبع خارجى تامین مى شوند كه تحت شرایط بسیار دقیق و با دستگاه خاصى پرتو ها و اشعه هاى مختلف در یك نقطه كه تومور یا آسیب بافتى وجود دارد متمركز مى شوند و به این ترتیب درمان صورت مى گیرد و بافت هاى سالم اطراف محل مورد درمان نیز آسیبى نمى بینند. به این ترتیب بیمار با یك روز بسترى شدن در بیمارستان درمان مى شود و از عوارضى مانند خونریزى و عفونت بعد از عمل خبرى نیست. البته زمان لازم براى بهبود كامل، بیشتر است.
دكتر لارس لكسل از موسسه كارولینكا در استكهلم و بى جرن لارسون رادیوبیولوژیست از دانشگاه اوپسه لا در سال ۱۹۵۹ با همكارى یكدیگر متوجه شدند كه تومورها را با تحت تابش شدید پروتون قرار دادن مى توان از بین برد. این دو در سال ۱۹۶۸ Gamma Knife را ساختند. در این دستگاه از منبع رادیواكتیو كبالت ۶۰ استفاده مى شود كه در یك ساختار حلقوى با كانال هاى مركزى بازتابش قرار گرفته است. در آخرین مدل این دستگاه منبع رادیواكتیو كبالت وجود دارد كه پرتو هاى گاما را به مركز حلقه هدایت مى كنند كه در آن نقطه سر بیمار قرار مى گیرد.
در جراحى پرتوى، بافت به طور انتخابى یونیزه مى شود. یونیزه شدن بافت در نتیجه ایجاد شدن یون هاى غیرآلى كه معمولاً براى سلول كشنده هستند اتفاق مى افتد. رادیكال هاى آزادى كه طى یونیزه شدن به وجود مى آیند براى سلول و غشاى هسته RNA و DNA كشنده هستند و اثرات غیر قابل بازگشتى بر روى این ساختار ها مى گذارند كه باعث مرگ سلولى مى شود. كلاً پنج نوع تابش در جراحى پرتوى مورد استفاده قرار مى گیرند كه عبارتند از امواج الكترومغناطیسى (اشعه گاما و اشعه X)، ذرات اتمى «پروتون و نوترون، و یون هاى كربن.»
جراحى پرتوى اصولاً در مواردى كه تومور هاى مغزى و مشكلات عروقى مغزى تشخیص داده شده باشد، كاربرد دارد و باید نوع آسیب، مكان آن و سن بیمار و كلاً سلامت كلى بیمار براى انجام این عمل در نظر گرفته شود.
منبع :

روزنامه شرق

تاریخ انتشار : پنجشنبه 20 آبان 1389 - 12:12


بمب هاى هسته اى
نویسنده : احسان عمادى
طبقه بندی : فیزیک - مقالات

•چرا اورانیوم و پلوتونیوم؟
ایزوتوپ معمول اورانیوم (اورانیوم ۲۳۸) براى ساخت سلاح اتمى مناسب نیست. چرا كه با شلیك نوترونى به هسته این ایزوتوپ، احتمال به دام افتادن نوترون و تشكیل اورانیوم ۲۳۹ از احتمال شكافت هسته اى بسیار بیشتر است. درحالى كه در اورانیوم ۲۳۵ امكان شكافت هسته اى بیشتر است. اما فقط ۷/۰ درصد اورانیوم موجود در طبیعت، ایزوتوپ ۲۳۵ است. به همین خاطر براى تهیه مقدار مورد نیاز اورانیوم ۲۳۵ براى ساخت بمب، به مقدار زیادى از اورانیوم طبیعى نیاز است. در عین حال ایزوتوپ هاى ۲۳۵ و ۲۳۹ اورانیوم به روش هاى شیمیایى قابل جداسازى نیستند؛ چرا كه از لحاظ شیمیایى یكسانند. بنابراین دانشمندان پروژه منهتن قبل از ساختن بمب باید مسئله دیگرى را حل مى كردند؛ جداسازى ایزوتوپ هاى اورانیوم به روش هاى غیرشیمیایى. پژوهش ها همچنین نشان مى داد كه پلوتونیوم ۲۳۹ قابلیت شكافت هسته اى بالایى دارد. گرچه پلوتونیوم ۲۳۹ یك عنصر طبیعى نیست و باید ساخته شود. رآكتورهاى هنفورد در واشینگتن به همین منظور ساخته شده اند


• «پسربچه»:(Little boy) یك بمب شلیكى
طرح «پسربچه» شامل تفنگى است كه توده اى از اورانیوم ۲۳۵ را به سمت توده دیگرى از این ایزوتوپ شلیك مى كند. به این ترتیب یك جرم فوق بحرانى تولید مى شود. نكته اساسى كه حتماً باید رعایت شود این است كه این توده ها باید در زمانى كوتاه تر از حدفاصل بین شكافت هاى خود به خودى در كنار هم نگه داشته شوند. به محض اینكه دو توده اورانیوم در كنار هم قرار گرفتند، ناگهان چاشنى توده اى از نوترون ها را تولید مى كند و زنجیره واكنش ها آغاز مى شود. با ادامه این زنجیره، انرژى مدام افزایش مى یابد تا بمب به سادگى و خودبه خود منفجر شود


1-در دنباله پلیسه برداری
۲- مخروط دم
۳- لوله هاى ورود هوا
۴- چاشنى فشار هوا
۵- محفظه پوشش محافظ سربى
۶- بازوى چاشنى
۷- سرانفجارى
۸- چاشنى انفجارى معمول
۹- اورانیوم ۲۳۵ (گلوله)
۱۰- سیلندر توپ
۱۱- اورانیوم ۲۳۵ (هدف) با مخزن
(منعكس كننده نوترون درست این بالا است)
۱۲- میله هاى كنترل فاصله
۱۳- فیوزها

• «مرد چاق»(Fat man) : بمب انفجار درونى
شكافت خودبه خودى پلوتونیوم ۲۳۹ آنقدر سریع است كه بمب تفنگى (پسربچه) نمى تواند دو توده پلوتونیوم را در زمانى كوتاه تر از حد فاصل شكافت ها كنار هم نگه دارد. بنابراین براى پلوتونیوم باید نوع دیگرى از بمب طراحى شود. قبل از سواركردن بمب، چند نوترون سرگردان رها مى شوند تا زنجیره واكنش پیش رس را آغاز كنند. این زنجیره موجب كاهش عظیم انرژى منتشر شده مى شود. «ست ندرمى یر» (دانشمندى از لس آلاموس) ایده استفاده از چاشنى هاى انفجارى را براى كمپرس بسیار سریع كره پلوتونیوم مطرح كرد و بسط داد. با این روش كره پلوتونیوم به چگالى مناسب بحرانى مى رسد و انفجار هسته اى رخ مى دهد


1- :AN 219 فیوز تخریب
۲- :Archie آنتن رادار
۳- صفحه باترى ها
۴- واحد :Xسیستم جرقه زن كنار چاشنى
۵- لولا براى ثابت نگه داشتن دو بخش بیفوى بمب
۶- لنز پنج ضلعى با قابلیت انفجار بالا
۷- لنز شش ضلعى با قابلیت انفجار زیاد
۸- چتر نجات كالیفرنیا دنباله (آلومینیوم)
۹- حفاظ دور، قطر داخلى cm ۱۴۰
۱۰- مخروط هایى كه كل كره را در بر مى گیرند
۱۱- لنزهاى انفجارى
۱۲- ماده هسته اى
۱۳- صفحه رادارها، سوئیچ هاى هوا و تایمرها
۱۴- جمع كننده لوله هوا

• بمب انفجار داخلى: بمب كثیف
انفجار درونى كه در واقع عكس انفجار بیرونى است ماده و انرژى را چگال و متمركز مى كند. ویرانى ساختمان بر اثر انفجار بیرونى باعث مى شود كه ساختمان روى خودش آوار شود. اصطلاحاً گفته مى شود كه «ساختمان از درون منفجر شده است.» انفجار درونى، آوار شدن از داخل است. درست مقابل انفجار بیرونى، یك كره توخالى پلوتونیوم مى تواند با چاشنى كروى انفجارى خارجى، از درون منفجر شده و به عنوان ماشه یك بمب شكافت هسته اى به كار رود. این بمب هم به نوبه خود مى تواند یك ماشه انفجار داخلى براى یك جور هم جوشى باشد. در بحث كاویتاسیون انفجار درونى یك فرآیند مكثى است كه ذرات را مجبور به حركت به سمت داخل مى كند (نه حركت به سمت خارج كه مربوط به انفجار بیرونى است) این حركت مركزگراى درونى، از یك مسیر مستقیم به سمت مركز (مسیر شعاعى) پیروى نمى كند، بلكه با چرخش روى یك مسیر مارپیچى حركتش را انجام مى دهد. این حركت چرخشى ورتكس نام دارد. در كاویتاسیون به خاطر فشار كم، حباب هاى كوچكى از بخار آب در یك سمت پروانه تشكیل مى شود. با تخریب این حباب ها، موج هاى ناگهانى محلى شدیدى به وجود مى آید كه سر و صدا تولید مى كند و منجر به شكست محلى در سطح پروانه مى شود. ادامه این روند سایش ماده را به دنبال دارد. مشخصه اصلى ورتكس این است كه خارج آن كند و مركز آن تند حركت مى كند. در ورتكس، آب «از درون منفجر مى شود» ذرات معلقى كه از آب سنگین ترند به مركز جریان كشیده مى شوند، مقاومت اصطكاكى كاهش مى یابد و سرعت جریان زیاد مى شود


• مراحل انفجار داخلى
۱ ماده منفجر ه اى كه ماده شكافت پذیر را در برگرفته است، مشتعل مى شود. ۲ یك موج ناگهانى تراكمى به سمت داخل شروع به حركت مى كند. سرعت این موج ناگهانى از سرعت صوت بیشتر است و سبب افزایش قابل توجه شار مى رود. موج در یك لحظه به تمام نقاط روى سطح كروى ماده شكافت پذیر در هسته بمب حمله مى كند، فرآیند تراكم آغاز مى شود. ۳ با افزایش چگالى هسته، جرم به حالت بحرانى و سپس فوق بحرانى مى رود كه در آن زنجیره واكنش ها به صورت نهایى زیاد مى شود. ۴ اكنون پخش شدن چاشنى به رها شدن نوترون هاى زیاد منجر مى شود. به همین دلیل خیلى از تولیدات اولیه باى پس مى شوند.۵ زنجیره واكنش ها همچنان ادامه مى یابد. تا زمانى كه انرژى تولید شده در درون بمب به قدرى بزرگ شود كه فشار درونى (ناشى از انرژى شكافت) به مقدارى بیش از فشار انفجار داخلى و ناشى از موج ناگهانى برسد.۶ با از هم جدا كردن بمب، انرژى منتشر شده در فرآیند شكافت، به اطراف انتقال مى یابد

•بمب هیدروژنى
بازده هیدروژنى به وسیله مقدار لیتیوم دوتراید (deuteride) و نیز مواد شكافت پذیر اضافه كنترل مى شود. براى تامین نوترون هاى اضافه فرآیند هم جوشى (fusion) معمولاً اورانیوم ۲۳۸ در بخش هاى مختلف بمب به كار مى رود. این ماده شكافت پذیر اضافه (اورانیوم ۲۳۸) در عین حال تشعشعات اتمى باكیفیت بالا نیز تولید مى كند

 

بمب نوترونى
بمب نوترونى یك بمب هیدروژنى است. بمب نوترونى به كلى با سایر سلاح هاى اتمى استاندارد تفاوت دارد. چرا كه اثرهاى مهلك بمب كه از تشعشعات مضر مى آید، به خاطر نوترون هایى است كه خودش رها مى كند. این بمب همچنین به نام «سلاح تشعشع افزوده» (enhanced- radiation weapon) شناخته مى شود.اثرات تشعشع افزوده در بمب نوترونى بدین صورت است كه آثار حرارتى و تخریبى این بمب نسبت به سایر سلاح هاى اتمى كمتر است. به همین دلیل ساختارهاى فیزیكى مثل ساختمان ها و مراكز صنعتى كمتر خسارت مى بینند و بمب بیشترین آسیب را به انسان وارد مى كند. از آنجا كه اثرات تشعشع نوترون با افزایش فاصله به شدت كاهش مى یابد اثر بمب در مناطق نزدیك به آن و مراكز دور از آن به وضوح تفاوت دارد. این ویژگى كاملاً مطلوب كشورهاى عضو پیمان آتلانتیك شمالى (ناتو) است، چرا كه آنها مى خواهند آمادگى نبرد در مناطق پرازدحام را داشته باشند درحالى كه انواع دیگر انفجارهاى هسته اى، زندگى شهرى و دارایى ها را به خطر مى اندازند بمب نوترونى فقط با زنده ها سر و كار دارد

منبع :

روزنامه شرق

تاریخ انتشار : پنجشنبه 20 آبان 1389 - 12:7


روش کار اراتوستن برای محاسبه شعاع زمین
طبقه بندی : ریاضیات-مقالات

اولین بار فیثاغورث دانشمند یونانی (572_500 سال قبل از میلاد مسیح )‌كروی بودن زمین را اظهار داشته است .

اراتوستن سر کتابدار موزه اسکندریه ، نخستین کسی بود که اندازه زمین را محاسبه کرد . وی متوجه شد که در ظهر روز تابستانی آفتاب تابستانی ، ستونهای عمودی در سیرن (اسوان امروز ) هیچ سایه ای نمی اندازد اما همان وقت در اسکندریه در شمال سیرن ستوان عمودی عقربه ساعت خورشیدی سایه می اندازد . با اندازه گیری طول سایه و ارتفاع ستون ، وی تعیین کرد که فاصله اسکندریه با سمت الراس ، ۷.۲ درجه است و از آنجایی که این رقم حدود یک پنجاهم ۳۶۰ درجه است پس محیط زمین باید پنجاه برابر فاصله اسکندریه و سیرن باشد . سپس محیط زمین به دست آمد و به این ترتیب قطر زمین به دست می آید که فقط ۱۵۰ کیلومتر با میزان فعلی تفاوت دارد.

وجود این اختلاف به دلایل زیر می باشد :
1- اندازه گیر فاصله بین دوشهر با دقت انجام نشده بود ( جون به وسیله كاروان شتر انجام گرفته بود )
2- وسیله دقیق اندازه گیری زاویه وجود نداشت
3- شهر اسكندریه و اسوان در روی یك نصف النهار نیستند
پس از اراتوستن ، دانشمند دیگری به نام پوسید و نیومن ( 135_51 قبل از میلاد ) میحط زمین را محاسبه كرد . بدین طریق كه این دانشمند متوجه شد ستاره كانوپوس در هنگام غروب در افق شهر رودس مشاهده می گردد در صورتی كه همین ستاره در اسكندریه در همان هنگام با افق زاویه 7.5 درجه میسازد . در نتیجه محیط كره زمین را 44400 كیلومتر محاسبه كرد كه با مقدار واقعی آن 11 درصد اختلاف دارد . دلایل این اختلاف نیز مانند دلایل روشن اراتوستن می باشد .
ولی اولین اندازه گیری دقیق ( تقریبا دقیق )‌شعاع زمین در سال 1535 میلادی توسط یك دانشمند و طبیب فرانسوی به نام فرنل انجام گرفت كه محیط زمین 40044 كیلومتر حاصل شد كه اختلاف آن با مقدار حقیقی یك در هزار بوده و سپس پیكارد با استفاده از روش مثلث بندی ، پیرامون زمین را 40036 كیلومتر محاسبه كرد.

منبع :
مرکز ریاضیات
تاریخ انتشار : سه‌شنبه 26 شهریور 1387 - 23:35







Admin Logo
themebox Logo