بزرگ ترین دره منظومه شمسی

الس مارینس بزرگ ترین دره منظومه شمسی است که از سطح مریخ می گذرد. طول این دره به بیشتر از ۳۰۰۰ مایل، پهنای آن به ۶۰۰ کیلومتر و عمقش به ۸ کیلومتر می رسد. 

تازه ترین خبرها از دنیای آی تی و تکنولوژی

iPhone 5 و پردازنده‌ ی ۴ هسته ای محصول سامسونگ

گوشی‌های هوشمندی که دارای پردازنده‌ی ۴ هسته‌ای هستند در ربع چهارم سال ۲۰۱۲ بیش از پیش عمومیت پیدا می‌کنند. با عرضه‌ی نسل بعدی گوشی‌های هوشمند اپل یعنی iPhone 5 و همچنین چیپ‌ست چهار هسته‌ای کمپانی Qualcomm این روند سریع‌تر می‌شود.

هنوز به طور رسمی خبری مبنی بر استفاده از پردازنده‌ی چهار هسته‌ای در گوشی iPhone 5 منتشر نشده اما پیش از این شایعاتی شنیده‌ایم که حدس و گمان‌ها را تقویت می‌کند. طبق یکی از شایعات، مهندسین Cupertino چندی پیش مشغول آزمایش کردن پردازنده‌ی A6 در کارخانه‌ی TSMC بودند. آخرین خبری که به دست ما رسیده این است که پردازنده‌ی نسل بعدی، A6 توسط کمپانی Samsung ساخته خواهد شد و اکنون منابع خبری می‌گویند A6 چیزی جز یک پردازنده‌ی ۴ هسته‌ای و تصحیح شده‌ی سری Exynos 4 نیست.

این پردازنده پیش از این نیز در نسخه‌ی بین‌المللی گوشی Galaxy S III نیز به کار گرفته شده بود. بنابراین یک بسته‌ی ۳۲ نانومتری HKMG که توسط سامسونگ و در کارخانه‌ای در ایالت تگزاس ساخته شده، چیزی است که در گوشی نسل بعدی اپل مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

اما به پردازنده‌ی ۴ هسته‌ای Qualcomm باز می‌گردیم. APQ8064A یک چیپ‌ست بسیار قدرتمند است چرا که رادیوی چند حالته‌ی LTE را در خود جای داده و با فرآیند ساخت ۲۸ نانومتری تولید می‌شود. در کنار این مسائل، قوی‌ترین پردازنده‌ی گرافیکی یعنی Aderno 320 نیز در آن استفاده می‌شود. بنابراین گوشی‌هایی که از این محصول استفاده می‌کنند باید بسیار قدرتمند باشد و گوشی HTC One XXL یکی از این گوشی‌ها خواهد بود.
منبع : گویا آی تی

دانشمندان هندی گیاه ضد پیری کشف کردند

دانشمندان شهر دارمسالا، ایالت هیماچال پرداش هندوستان یک گیاه سبز از ارتفاعات هیمالیا کشف کرده اند که آنزیمی تولید می کند که می‌توان از آن به عنوان عامل ضد پیری استفاده کرد. دانشمندان موسسه فناوری منابع زیستی و همیالیا این گیاه را با نام Potentilla Atrosanguinea از ارتفاعات هیمالیا نزدیک گردنه هیماچال پرداش کشف کرده اند که سوپر اکسید دیسموتاس، آنزیم مورد نیاز برای پاک کردن Super Oxide Radical را در سلولهای گیاهی و حیوانی تولید می کند و مانند یک عامل ضد پیری عمل می کند.

دکتر پارامویر سنگ آهوجا مدیر این موسسه اظهار داشت: این آنزیم می تواند در محصولات پزشکی و دارویی، آرایشی، غذایی و گیاهی به کار برود. وی یادآور شد که دانشمندان این موسسه به ریاست دکتر سانجی کوما روی یک دهه و نیم روی این پروژه کار کردند و در نهایت موفق شدند که ژن این آنزیم را ایزوله کرده و از طریق یک فرآیند آن را تخمیر کنند. دانشمندان این گونه از گیاه را در هیمالیا و در ارتفاع 4500 متری کشف کرده اند و تحقیقات را روی آن آغاز کردند چرا که به رغم سرمای شدید این منطقه و حتی دمای بالا و نور شدید این گیاه همچنان رشد می کند.

دکتر سانجی کومار محقق ارشد بخش بیوتکنولوژی این موسسه اظهار داشت: این آنزیم در تمام گیاهان، حیوانات و انسانها وجود دارد اما این گیاه ارتباط قوی میان این آنزیم و مسمومیت با اکسیژن ناشی از استرس اکسیدیته در ارگانیزم زنده ایجاد می کند.

وی اظهار داشت که دانشمندان استفاده از این آنزیم را برای ارتقا عمر میوه ها مورد آزمایش قرار داده اند و نتایج مثبتی گرفته اند. اکنون این آزمایشها روی سیستمهای حیوانی انجام می شود تا نتیجه ضد پیری آن مشاهده شود این آنزیم می تواند به طول عمر سلولهای اندامی نیز کمک کند یا خیر.

این گیاه همچنین می تواند برای درمان آسم، روماتوئید آرتروز، درمان بافتهای زخمی یا سوخته و قرنیه به کار رود. براساس اظهارات دکتر سانجی از این گیاه می توان در تولید انواع کرمها، لوسیونها، شامپوها و همچنین در فرآیندهای ذخیره سازی مواد غذایی فرآوری نشده و حفاظت از گیاهان در برابر شرایطی چون خشکی و گرمای شدید بهره گرفت.
منبع : کنجکاو

Up Mouse، محصولی جدید برای کاهش آسیب های دست

یک محقق دانشگاه کلمبیا که در پی استفاده مداوم از ماوس معمولی دچار عارضه صدمات کشیدگی مکرر(RSI) شده بود، دست به ساخت نوع پیشرفته‌ای از این دستگاه زده که بجای فشار دست به پایین برای اجرای خواسته، انگشتن به سمت بالا حرکت می‌کنند.

ماوس جدید دانیل بنامی "آپ ماوس" نام داشته که در آن دکمه‌های کلیک در بالای انگشتان قرار گرفته‌اند. در یک ماوس معمولی، نیروی فشار با استفاده از تاندونهای فلکسور ایجاد می‌شود. این عضلات منجر به بسته شدن دست می‌شوند.با آپ ماوس، نیروی مورد نیاز برای کلیک کردن توسط اکستانسورها تامین می‌شود که برای باز کردن دست مورد استفاده هستند. این کار باعث یک حرکت متفاوت شده و می‌تواند درد ایجاد شده توسط RSI را کمتر کند.

بنامی برای آزمایش این ایده دست به ساخت یک نمونه پیش‌ساخت زیبا از این ماوس زده است. ازآنجایی که وی از درد ایجاد شده توسط یک ماوس معمولی رنج می‌برد، توانست از شرایط خود برای آزمایش میزان کاهندگی درد توسط این دستگاه استفاده کند. وی پس از سه ماه استفاده از این دستگاه، کارکرد آن را عالی توصیف کرد. این مبدع آمریکایی برای آزمایش سودمند بودن این دستگاه برای افراد پیشنهاد کرده که انگست اشاره را بر روی یک ماوس معمولی تا ۱۰ بار بالا ببرند. اگر این شیوه برای آنها احسااس بهتری را به ارمغان می‌آورد، در آن زمان این جایگزین برای آنها جوابگو خواهد بود.

یکی از ویژگیهای غایب در این نمونه، چرخ اسکرول است که بنامی در حال کار بر روی آن است.این ماوس برای هر دو گروه راست و چپ دست قابل انطباق است.
منبع : ورلد آی تی

اولین تلویزیون ۴K و ۳D توسط LG با اندازه ۸۴ اینچ

شرکت LG به تازگی محصول جدید خود را از سری تلویزیون های Ultra Definition با اندازه ۸۴ اینچ معرفی کرد. این محصول اولین تلویزیونی میباشد که با این اندازه دارای رزولوشن ۴K و قابلیت نمایش سه بعدی (۳D) میباشد. پنل بسیار بزرگ این تلویزیون دارای رزولوشن تصویر ۲۱۶۰*۳۸۴۰ میباشد که به طور معمولی چهار برابر بیشتر از رزولوشن تلویزیون های ۱۰۸۰p یا Full HD میباشد.

اسم این محصول ۸۴LM9600 میباشد و به همراه سینمای سه بعدی LG عرضه میشود و همان طور که از نامش پیداست قابلیت سه بعدی را برای این تلویزیون به ارمغان میاورد. برای مشاهده محتوای سه بعدی بر روی این دستگاه لازم است که از عینک های مخصوص سه بعدی استفاده نمایید.

مشخصات و رزولوشن این تلویزیون بر روی کاغذ بسیار عالی به نظر میرسند اما در حقیقت محتوای بسیار کمی در دنیا وجود دارد که از رزولوشن ۴K پشتیبانی میکنند و این بدین معنی است که شما در خوشبینانه ترین حالت نیز باید در اکثر اوقات تصاویر را با کیفیت ۱۰۸۰p بر روی یک نمایشگر ۸۴ اینچی مشاهده کنید. قیمت این دستگاه نیز ۲۲٫۱۰۵ دلار میباشد و باعث میشود قشر وسیعی از افراد توان مالی خرید آن را نداشته باشند. اما اگر شما مقدار زیادی پول اضافی در اختیار دارید و میخواهید بهترین تلویزیون جهان را در اختیار داشته باشید خرید این محصول گزینه مناسبی برای شما میباشد. این محصول LG از ماه آینده در خارج از کره جنوبی و در قاره های آمریکای شمالی، اروپا، آسیا و آمریکای لاتین عرضه میشود.
منبع : گویا آی تی

طراحی رادار تشخیص افراد از پشت دیوار

بسیاری از اختراعات بشر ناشی از نیاز هایی بوده که بشر در طول تاریخ حس کرده و یا آرزو کرده که ای کاش وسیله ای بود که … و این شروع یک ایده و نهایتا عملی کردن اون ایده می شد. اما شاید شما هم شنیده باشید که ایده "تبلت" ابتدا در یک فیلم سینمایی اونم چند سال پیش دیده شده. این یعنی بخشی از اختراعات امروزی بشر، دیگه صرفا ناشی از نیاز نیست بلکه حاصل تخیلات انسان هم هست.
مسلما در فیلم های جاسوسی و پلیسی بیشترین دستگاه های عجیب و غریب رو دیده اید. این بار هم یک دستگاه جدید در University College London در دست طراحی می باشد. محققان این دانشگاه موفق به طراحی راداری شدند که قادر به شناسایی افراد از پشت دیوار است. در واقع این دستگاه ، تغییرات فرکانس رو تشخیص میده و کاربر رو قادر به شناسایی اشیا و یا فرد در حال حرکت می کنه.

درون این رادار یک گیرنده رادیویی وجود داره که در بردارنده دو عدد آنتن و یک بخش پردازشگر سیگنال است. محققان می گویند که این رادار قادر به تشخیص سرعت ، جهت و مکان فرد پشت دیوار می باشد. قطر دیوار هم تا ۳۰ سانتی متر باشه بازهم قابل شناسایی است. جالب اینجاست که این دستگاه خودش قابل شناسایی نیست چون به هیچ وجه از خود سیگنال رادیویی منتشر نمی کنه.

محققان امیدوارند که این رادار روزی به عنوان یک دستگاه جدی در عملیات نظامی مورد استفاده قرار گیرد. از نظر من اگه این رادار به اندازه ای هوشمند بشه که بتونه حتی حرکت ریز ماهیچه های تنفسی رو حین نفس کشیدن تشخیص بده (به منظور شناسایی افرادی که پشت دیوار نشسته یا ایستاده اند) می تونه به یه ابزار مناسب در عملیات های نظامی تبدیل بشه.
منبع : خوارزمی

اتومبیل الکتریکی و مزایا و معایبش

امروزه تکنولوژی های الکتریکی به همه ابعاد زندگی انسان ها کشیده شده است. بسیاری از مردم در حال کوچ از ماشین های دیزلی و بنزینی به ماشین های الکتریکی هستند. به نظر شما مهم ترین دلیل این موضوع چیست؟ چه فاکتور مهمی مردم را از موتورهای قدیمی به سمت موتورهای جدید الکتریکی می کشاند؟

ماشین های الکتریکی برای نگهداری، در درازمدت بسیار ارزان تر خواهند بود. اما اگر باتری آنها آسیب ببیند شما مجبور خواهید بود که به فکر خرید یک ماشین جدید باشید. باتری این ماشین ها بخش اصلی آنها محسوب شده و به اندازه تمام موتور ماشین های سنتی ارزش دارد. متاسفانه هنوز عمر باتری این ماشین ها به طور شگفت آوری پایین است. تنها باید از آنها انتظار 5 تا 10 سال کار داشت و به نظر این عمر کوتاه، زیاد امیدوار کننده نیست.

ماشین های الکتریکی اصولا با یک بار شارژ حدود 160 کیلومتر را طی می کنند و این مقدار مطمئنا از پر کردن یک باک بنزین ارزان تر است. موتور این ماشین ها هیچ آلودگی را برای محیط زیست ندارد و برای بعضی از مردم همین دلیل کافی است که به سمت انقلاب الکتریکی در حرکت باشند.

شاید دلیل دیگری که باعث حرکت از ماشین های دیزلی به سمت نوع الکتریکی آن شده را بتوان مالیات صفر جاده برای دارندگان این نوع وسیله نقلیه دانست، همچنین سر و صدای ناشی از این ماشین ها تقریبا صفر است و باعث آلودگی صوتی نمی شوند. اما آیا واقعا این ها دلایل محکمی برای این انتخاب هستند؟

اما به همراه مزایا باید به معایب این ماشین ها هم توجه کرد، هنوز در برابر این همه دلیل برای خرید آنها ممکن است قیمت اولیه گران و سرعت حرکت کم شان از دلایلی باشد که باعث شده این ماشین ها به طور عموم همه گیر نشوند و همه مردم نتوانند این ماشین ها را خریداری کنند. بسیاری از مردم ترجیح می دهند ماشین های دست دوم را با قیمت کمتر بخرند و در مقابل کسانی هستند که حاضرند ماشین های خود را برای به دست آوردن مقدار کمی پول بفروشند.

شاید در زمان حال این ماشین ها نتوانند عده زیادی را به خود جذب کنند. اما مطمئنا ماشین های الکتریکی در آینده ای نزدیک محبوبیت بیشتری به دست می آورند و شاید تغییرات مثبت بیشتری هم داشته باشند. آیا شما برای خرید ماشین جدید، ماشین های الکتریکی را جز گزینه های خود می دانید؟
منبع : خوارزمی

"نخ چسب کارتن" نوآورانه‌ترین ابداع برای حل مشکل "چسب کارتن"!

یکی از مشکلات و شاید بدترین مشکل استفاده از چسب کارتن در هنگام بسته‌بندی و حمل و نقل اشیاء، مشکل جدا کردن آن از سطح کارتن و باز کردن بسته‌بندی پس از استفاده است. چسب‌های کارتن فعلی اگر چه در هنگام بسته‌بندی کاملا به درد بخور به حساب می‌آیند اما در مقصد برای باز کردن به مشکلات خاص خود بر می‌خورند اما با چسب کارتن یا چسب پهن جدیدی که اخیرا عرضه شده است فکر کنم دیگر این موضوع به آسانترین کار در هنگام رسیدن به مقصد تبدیل شود.

در چسب کارتن جدید عرضه شده از راه‌حلی به نام "بند ناف (Rip Cord)" استفاده کرده‌اند و اتفاقا محصول جدید را با همین نام عرضه خواهند کرد که در آن نوار نازکی مانند نخ اسکناس از میانه چسب تا انتهای آن کشیده شده است و هنگامی که شما آن را می‌کشید چسب درست از میانه به دو قسمت تقسیم می‌شود.

به نظر می‌رسد صرف‌نظر از اینکه چگونه دقیقا چشب را در میانه درب کارتن بچسبانیم که این نخ دقیقا در وسط آن بیفتد این ایده راه‌حل خوبی به جای استفاده از تیغ و خطرات آن و یا گاهی اوقات کلید برای باز کردن کارتن باشد! به هر حال این هم فکری بوده است که به ذهن خلاق طراح آن رسیده است!
منبع : خوارزمی

چگونه در یک روز دو بار غروب خورشید را تماشا کنیم؟!

اکتبر سال ۲۰۰۹ احداث برج دوبی یا برج خلیفه به هزینه یک و نیم میلیارد دلاری با ارتفاع ۸۲۹ متر به اتمام رسید، این برج مرتفع‌ترین ساختمان دنیاست. اما آیا می‌دانستید که با استفاده از این برج، می‌توانید در یک روز، دو بار غروب آفتاب را تماشا کنید؟!

کافی است که هنگام غروب در کنار برج باشید و غروب خورشید را تماشا کنید، بعد با آسانسور به سرعت به بالای برج بروید، در این صورت می‌توانید یک بار دیگر منظره غروب را ببینید! در واقع هر ساختمانی اگر به اندازه کافی بلند باشد و امکان حرکت سریع به بالای آن را بدهد، می‌تواند همین امکان را به ما بدهد. تفاوت بین زمان غروب آفتاب در پایین و بالای برج سه دقیقه است!
منبع : خوارزمی

کشف یکی از بزرگترین اسرار کائنات

درحالی که تئوری‌های فعلی بر رد امکان وجود ستارگان غول‌پیکر تأکید می‌کنند، دانشمندان موفق به شناسایی چهار ستاره‌ای شدند که این قوانین را بطور کلی نقض کرده‌اند. در سال 2010 میلادی محققان ناسا موفق به کشف چهار ستاره غول پیکر در ابعاد 300 برابر خورشید شدند.

پیش از این محققان با رصد کهکشان راه شیری و سایر کهکشان ها، حد نهایی اندازه ستارگان را حداکثر 150 برابر جرم خورشید پیش بینی کرده بودند، اما این ستارگان جرمی دو برابر جرم مطرح شده در تئوری‌های علم نجوم دارند. تحقیقات جدید در دانشگاه بن آلمان نشان می‌دهد، این ستارگان که در سحابی رطیل قرار دارند، بخشی از خوشه عظیم ستاره‌ای R136 در "ابر ماژلانی بزرگ" (LMC)‌ هستند که در فاصله 160 هزار سال نوری با زمین قرار گرفته اند.

ابر ماژلانی بزرگ (LMC) سومین کهکشان نزدیک به کهکشان راه شیری محسوب می شود. محققان این دانشگاه یک مدل شبیه سازی رایانه ای از فعل و انفعالات بین ستاره ای شبیه خوشه ستاره ای R136 تهیه کردند که در آن 170 هزار ستاره با جرم طبیعی در کنار یکدیگر چیده شدند. برای محاسبه تغییرات این سیستم عظیم ستاره ای در طول زمان، بیش از 510 هزار محاسبه در خصوص اثرات جاذبه، واکنش های هسته ای بین ستاره ای و انرژی آزاد شده از هر ستاره در زمان برخورد دو ستاره با یکدیگر انجام شد.

پروفسور "پاول کروپا" از نویسندگان این تحقیق تأکید می‌کند: فرایند زایش و شکل‌گیری ستارگان صرف نظر از زادگاه ستاره‌ای آنها یک پدیده کلی است و این چهار ستاره فوق درخشان و بسیار عظیم در خوشه R136 پایان محدودیت ابعاد ستارگان را نشان می‌دهند.
منبع : کنجکاو

غنی سازی

در بیشتر انواع راکتورهای معمولی هسته ای به اورانیوم 235 (u-235 که اورانیوم با غلظت بیش از حد طبیعی است) نیاز دارند. عملیات غنی سازی، غلظت اورانیوم را بیشتر می کند. عموماً بین 5/3 تا 5 درصد اورانیوم 235 با بیرون آوردن 8 درصد از اورانیوم 238. این عمل با جداسازی گازی هگزافلورید اورانیوم در دو جریان انجام می گیرد. یکی به اندازه لازم غنی سازی می شود و اورانیوم غنی شده ضعیف نامیده می شود و دیگری به اورانیوم 235 منتهی می شود که به پس مانده معروف است. در عملیات غنی سازی در مقیاس های بزرگ تجاری وجود دارد، که هر کدام هگزافلورید اورانیوم را به عنوان منبع استفاده می کنند: نفوذ گازی و تفکیک گازی و هر دوی آنان از خواص فیزیکی مولکولی استفاده می کنند. مخصوصا با 10 درصد اختلاف جرم، برای جداسازی ایزوتوپ ها محصول این مرحله از چرخه سوختی هسته ای، اورانیوم هگزا فلورید غنی شده است که برای تولید اورانیوم اکسید غنی شده تغییر حال مجدد می یابد.
تولید و ساخت سوخت سوخت راکتور غالباً به شکل گلوله ای سرامیکی است. این گلوله ها از اورانیوم اکسید که در دمایی بسیار بالا (بیش از 1400 درجه سانتیگراد) پخته شده است شکل می گیرند. سپس گلوله ها در لوله های فلزی از میله سوختی پوشانده می شوند که در مجتمع های سوختی برای استفاده در راکتورها آماده هستند. دیمانسیون گلوله های سوختی و اجزای دیگر مجتمع سوختی به دقت کنترل می شوند تا از پایداری و دارا بودن آنان از خصوصیات دسته های سوختی اطمینان حاصل شود. در تأسیسات تولید سوخت توجه زیادی به شکل و اندازه مخزن های عملیاتی می شود تا از اتفاقات خطرناک جلوگیری شود. (یک زنجیر محدود واکنش پرتو آزاد می کند). با سوخت غنی شده ضعیف امکان اتفاق افتادن این حوادث بعید به نظر می رسد. اما در تأسیسات هسته ای بررسی سوخت های مخصوص برای تحقیقات راکتورها عملی حیاتی است.
تولید نیرو درون یک راکتور هسته ای اتم های اورانیوم 235 (u-235) شکافته می شوند و در جریان عملیات پردازش انرژی آزاد می کنند. این انرژی اغلب برای حرارت دادن آب و تبدیل کردن آن به بخار استفاده می شود. بخار توربینی را که به ژنراتور متصل است به حرکت می اندازد و باعث تولید الکتریسیته می شود. مقداری از اورانیوم 238 (u-238 به شکل سوخت) در هسته و مرکز راکتور به پلوتونیوم تبدیل می شود و این یک سوم انرژی در یک راکتور هسته ای معمولی را حاصل می کند. شکافتن اورانیوم به عنوان منبع حرارت در راکتورها استفاده می شود. همان گونه که سوزاندن زغال سنگ، گاز و یا نفت به عنوان سوخت فسیلی در تأسیسات نیرو استفاده می شود.
سوخت مصرف شده (خرج شده) با گذشت زمان، غلظت قطعات و عناصر سنگین شکافته شده مانند پلوتونیوم در مجموعه سوخت افزایش خواهد یافت تا جایی که دیگر هیچ سودی در استفاده دوباره از سوخت نیست. بنابراین پس از گذشت 12 الی 24 ماه سوخت مصرف شده از راکتور خارج می شود. مقدار انرژی که از مجموعه سوختی تولید شده است با نوع راکتور و سیاست و کاردانی گرداننده راکتور تغییر می کند. معمولا بیش از 45 میلیون کیلو وات ساعت الکتریسیته از یک تن اورانیوم طبیعی تولید می شود. تولید این مقدار انرژی الکتریکی با استفاده از سوخت های فسیلی ملزم به سوزاندن بیش از 20 هزار تن زغال سنگ سیاه و 30 میلیون مترمکعب گاز است.
انبار کردن سوخت مصرف شده وقتی یک مجموعه سوختی، از راکتور خارج می شود از خود پرتو ساطع می کند که اساساً بیشتر از شکافتن قطعات و حرارت آن است. سوخت مصرف شده فوراً در استخرهای انبار که در اطراف راکتور برای کاهش میزان پرتوزایی آن است تخلیه می شوند. در استخرها، آب جلوی پرتوزایی را می گیرد و همچنین حرارت را به خود جذب می کند. سوخت مصرف شده در چنین استخرهایی برای ماه ها و یا سال ها نگه داشته می شوند. وابسته به سیاست کشورهای مختلف در بعضی از آنها مقداری از سوخت مصرف شده به امکانات و تأسیسات انبار مرکزی انتقال می یابند. سرانجام، سوخت مصرف شده یا باید دوباره پردازش شود و یا برای دفع اتمی آماده شود.
پردازش دوباره سوخت مصرف شده چیزی حدود 95 درصد اورانیوم 238 است ولی دارای حدود یک درصد اورانیوم 235 که شکافته شده نیز نیست، و در حدود یک درصد پلوتونیوم و سه درصد محصولات شکافته شده که در حد زیادی پرتوزا هستند و دیگر عناصر ترانزورانیک (که عدد اتمی بیشتری نسبت به اورانیوم دارد) که در راکتور شکل گرفته اند در دستگاه های دوباره سازی سوخت مصرف شده به سه جزء تشکیل دهنده خود تفکیک می شوند: اورانیوم، پلوتونیوم و پس مانده که شامل محصولات شکافته شده است. دوباره سازی امکان بازسازی مجدد اورانیوم و پلوتونیوم به سوخت تازه را می دهد و بخش عمده ای از پس مانده کاهیده را تولید می کند. (مقایسه با به حساب آوردن کل سوخت مصرف شده به عنوان پس مانده)
بازسازی مجدد اورانیوم و پلوتونیوم اورانیوم حاصل از دوباره سازی که معمولا غلظتی کمی بیشتر از اورانیوم 235 دارد و در طبیعت رخ می دهد، می تواند اگر نیاز باشد پس از تبدیل کردن و غنی شدن به عنوان سوخت استفاده شود. پلوتونیوم می تواند مستقیماً به MOX (سوخت مخلوط اکسید) تبدیل شود که در آن اورانیوم و پلوتونیوم مخلوط شده اند. در راکتورهایی که از سوخت MOX استفاده می کنند، پلوتونیوم به جای اورانیوم 235 جانشین سوخت اورانیوم اکسید معمولی می شود.
دفع سوخت مصرف شده در حال حاضر، هیچ گونه امکاناتی برای دفع سوخت مصرف شده (برخلاف امکانات انبارسازی) وجود ندارد که برای دوباره سازی استفاده می شود و پس مانده های به جا مانده از دوباره سازی می توانند در محلی انباشته شوند. هرچند نتایج فنی و تکنیکی مرتبط با دفع سوخت ثابت کرده اند که هیچ احتیاجی به تأسیس چنین امکاناتی در برابر حجم کم پس مانده ها نیست. انبار کردن با توجه به کاهش در حال رشد پرتوزایی برای مدت طولانی آسان تر است. همچنین مقاومت مغناطیسی در سوخت دفع شده وجود دارد، چون منبع قابل توجهی از انرژی در آن است که می تواند دوباره فرآوری شود و امکان بازیافت دوباره را به اورانیوم و پلوتونیوم بدهد. تعدادی از کشورها در حال انجام مطالعاتی در زمینه تصمیم گیری بهترین راه برای نزدیک شدن به دفع سوخت مصرف شده و پس مانده های پس از دوباره سازی هستند. روش متداولی که امروزه استفاده می شود قرار دادن سوخت مصرف شده در انبارهای زیرزمینی است: 
                                                                پس مانده ها
پس مانده های حاصل از چرخه سوختی هسته ای در رده های: شدید، متوسط و کم دسته بندی می شوند و این تقسیم بندی براساس تشعشعات رادیواکتیوی که از خود ساطع می کنند، است. این پس مانده ها از منابعی سرچشمه می گیرند که شامل موارد زیر است: پس مانده های رده پایین (Low-level) که در تمام مراحل چرخه سوختی تولید می شوند. پس مانده های رده متوسط (Intermediat-level) که در جریان عملکرد راکتور و دوباره سازی تولید می شوند. پس مانده های رده بالا (High-Level) که شامل محصولات شکافته شده حاصل از دوباره سازی و در بسیاری از کشورها خود سوخت مصرف شده هستند.
فرآیند غنی سازی تولیدات را به سوی تهی کردن اورانیوم هدایت می کند. غلظت اورانیوم 235 به طور عمده کمتر از 7/0 درصد است که در طبیعت پیدا می شود. تعداد کمی از این مواد که اصولاً اورانیوم 238 هستند زمانی استفاده می شوند که چگالی بسیار زیاد نیاز است. مثل استحفاظ پرتوافشانی و گاهی استفاده در تولید سوخت Mox. در حالی که اورانیوم 238 قابل شکافتن نیست ماده ای پرتوافشانی کم است و باید درمورد آن احتیاط کرد، از این رو یا آن را انبار و یا دفع می کنند.
میزان مواد موجود در چرخه سوختی هسته ای
موارد زیر فرضیات مختلفی ایجاد می کنند. (پاورقی شماره 2 را ملاحظه فرمایید) اما مورد ملاحظه عملکرد راکتور انرژی هسته ای NWE 1000 قرار می گیرند.
20000 تن از یک درصد سنگ معدن اورانیوم استخراج
230 تن از اورانیوم اکسید غلیظ شده (همراه 195 تن اورانیوم) آسیاب سازی
288 تن UF6 (همراه 195 تن اورانیوم) تبدیل کردن
35 تن UF6 (همراه 24 تن اورانیوم غنی شده) غنی سازی
27 تن UO2 (همراه 24 تن اورانیوم غنی شده) ساخت و تولید سوخت
7000 میلیون کیلووات ساعت (kwh) نیروی الکتریسیته عملکرد راکتور
27 تن شامل 240 کیلوگرم پلوتونیوم، 23 تن اورانیوم(u-235 8/0 درصد)، 720 کیلوگرم محصولات شکافتی، همچنین ترانزورانیک سوخت مصرف شده
پاورقی شماره 1- غلیظ کننده های اورانیوم بعضی اوقات در شرایط u3o8 قرار می گیرند که حجم آن (مخلوطی از دو اورانیوم اکسیدی که نسبتاً همان چیزی است که در طبیعت یافت می شود.
محصول u3o8 خالص شامل حدوداً 85 درصد فلز اورانیوم است. پاورقی شماره 2- غلظت اورانیوم 80 درصد است، غنی سازی در 4 درصد اورانیوم 235 به همراه 3 درصد دنباله آزمایش شده، 80 درصد برای عملکرد راکتور بارگزاری می شوند، در هسته راکتور 72 تن اورانیوم بارگزاری می شوند. سوخت گیری سالانه است و هر سال یک سوم سوخت را عوض می کنند.

اورانیوم طبیعی اصولا شامل مخلوطی از دو ایزوتوپ (نوع اتمی) از اورانیوم است. تنها 7/0 درصد از اورانیوم طبیعی، شکاف پذیر و یا دارای قابلیت شکاف پذیری است که با شکافته شدن در راکتورهای هسته ای انرژی تولید می کنند. ایزوتوپ اورانیوم شکاف پذیر، اورانیوم نوع 235 (u-235) است و پس مانده آن اورانیوم 238 (u-238) است.

ساختمان راکتور گداخت هسته ای

راکتور گداخت هسته­ای انرژی آزاد شده در نتیجه واکنش گداخت را بصورتی قابل­استفاده تبدیل می­کند. این راکتور بر اساس روشی طراحی شده­است که در آن پلاسما محصور می­شود. هدف از ساخت یک راکتور قدرت گداخت و استفاده از انرژی حاصل، در جهت مقاصد کاربردی است. هدف اصلی این تحقیقات در سال­های گذشته یافتن روشی پایدار برای محصورسازی پلاسما در درجه حرارت بالا بوده­است. راکتورها در درجه اول به دو گروه تقسیم­بندی می­شوند:

1-راکتورهای محصورکننده پلاسما با روش مغناطیسی

2-راکتورهای محصورکننده پلاسما با روش لختی.

ساختار این دو گروه راکتور تفاوت چندانی با هم ندارد.

راکتور­های گداخت هسته­ای که در آنها پلاسما به روش مغناطیسی محصور شده­است بر این اساس که میدان مغناطیسی تمام یا قسمتی از سطح پلاسما را بپوشاند، به دو گروه چنبره­ای ( Torus type) و انتها باز (Open-end type ) تقسیم شده­اند. همچنین بنابر نوع عملکرد راکتورها آنها را می­توان به انواع پایا، شبه پایا و تپی نیز طبقه بندی کرد.

در مرکز یک راکتور D-T گداخت، پلاسمایی با دمای بالا شامل 50% دوتریم و 50% تریتیم قرار دارد. پلاسما در دمای زیاد باید از حداقل ناخالصی برخوردار باشد، این پلاسما توسط میدان مغناطیسی در محفظه خلأ محصور می شود.

دیواره محفظه که با پلاسما در تماس است، اولین دیواره(دیواره اولیه) نامیده می­شود. ذرات پلاسما با انرژی زیاد به این دیواره برخورد می­کنند. این ذرات قادرند در این دیواره تخریب به­وجود­آورند، که خود از عمر دیواره می­کاهد و پلاسما را آلوده می­کند. جهت جلوگیری از این تخریب از یک منحرف­کننده یا پوشش گازی استفاده می­شود.

انرژی ذرات آلفای حاصل از واکنش D-T در حدودMeV  5/3 است. از آنجا که این ذرات دارای بار الکتریکی هستند، توسط میدان مغناطیسی مهار شده، انرژی خود را در برخورد با پلاسما از دست می­دهند و از پلاسمای مرکزی جدا می­شوند. ذرات نوترون خنثی با انرژی eV 1/4 از دیگر محصولات گداخت می­باشد که از دیواره اولیه عبور کرده و جذب پوششی در پشت آن می­شوند و انرژی خود را به شکل حرارت جهت تولید تریتیم که برای سوخت در راکتور مصرف می­شود، از دست خواهند داد.

پوشش توسط یک لایه حفاظتی احاطه شده­است که مانع خروج نوترون­ها و اشعه گاما می­شود. پیچه مغناطیس ابررسانا نیز در خارج لایه حفاظتی، محصورسازی پلاسما را در مرکز راکتور امکانپذیر می­کند. سیستم خنک­کننده راکتور، انرژی حرارتی جذب­شده در پوشش را جهت سردشدن به مبدل حرارتی هدایت می­کند. تریتیم تولیدی در پوشش، و تریتیم و دوتریم مصرف­نشده، که از پلاسمای مرکزی پخش شده­اند از طریق سیستم بازیابی جمع­آوری و جدا می­شوند. مغناطیس ابررسانا توسط یک سیستم برودتی خنک می­شود، پلاسمای مرکزی تا دمای لازم برای گداخت با یک سیستم حرارتی گرم می­شود. به علاوه راکتور یک سیستم سوخت­رسانی، یک سیستم اندازه­گیری و یک سیستم کنترل دارد.

بطور کلی قسمت­های اصلی یک راکتور گداخت هسته­ای به اختصار عبارتند از:

1-پلاسمای مرکزی

2-دیواره اولیه و مواد ساختاری

3-لایه پوشش و لایه حفاظتی

4-پیچه های مغناطیس ابررسانا

این قسمت­ها مجموعاً یک راکتور را تشکیل می دهند.

ذرات آلفای که در واکنش گداخت به­وجود آمده­اند به همراه مقادیر مصرف نشده یون­های T و D در دمای بالا در اثر پخش پلاسمای مرکزی را ترک می­کنند. آنها قبل از برخورد با اولین دیواره، با گاز خنثی برخورد­کرده و انرژی خود را از دست می­دهند و پس از اخذ الکترون خنثی شده، از محفظه راکتور خارج می­شوند. به این ترتیب گاز خنثی اولین دیواره را از تخریب توسط یون­های پر انرژی حفظ خواهد­کرد. ذرات پلاسمای مصرف نشده از مخفظه راکتور خارج می­شوند. مؤلفه D سوخت را می­توان به­آسانی با قیمت نازل تهیه کرد، ولی مؤلفه T، یک ماده رادیواکتیو می­باشد که در طبیعت موجود نیست و باید در پوشش گازی تولید شود. باید T را کاملاً بازیابی کرد و از نشت آن به جو جلوگیری به عمل آورد.

بطور کلی روش­هایی که برای حفاظت بکار می­روند به دو جنبه مکانیکی و غیر مکانیکی تقسیم­بندی می­شوند. روش­های غیرمکانیکی شامل تکنیک منحرف­کننده مغناطیسی و پوشش در برابر شارش گاز است. روش­های مکانیکی نیز موقعیت سطوح حفاظتی بین پلاسما و محفظه دیواره خلأ را شامل می­شود.

محصور سازی پلاسما

جهت استفاده از انرژی گداخت هسته­ای آزاد شده از پلاسما، باید آن را تا دمای بالایی گرم و محصور کرد. محفظه­ای وجود ندارد که بتواند پلاسما با دمایی در حدود 100 میلیون درجه را محصور سازد. حتی محفظه­هایی که از فلزات مقاوم در دماهای بالا ساخته شده­ باشند، تنها در دماهای پایین­تر از چندهزار درجه قابل استفاده خواهند­بود.

محصورسازی انرژی پلاسما در اجزای داخلی راکتورهای گداخت به ناخالصی تابش حاصل از پلاسما وابسته است. و مقدار این ناخالصی تقریباً با Z³ متناسب است. در جائیکه Z عدد اتمی یون­های ناخالص است. بنابراین موادی مانند گرافیت کاندیدای مناسبی برای دیواره و محدودکننده­ها هستند.

برهمکنش پلاسما با سطح

ناخالصی­ها یکی از مشکلات اساسی در پلاسمای توکامک به شمار می­روند. که این منجر به تلفات تابشی قدرت خواهد بود. زیرا این اتم­ها، شامل الکترون­های زیادی هستند و حالت شبه خنثایی پلاسما باید محفوظ بماند. ناخالصی در غلظت بالا از گرم­شدن پلاسما جلوگیری می­کند، این مسئله به­ویژه در مرحله راه­اندازی توکامک که دما پایین می­باشد، مشکل آفرین است. زیرا ناخالصی­ها در دمای پایین پیش از آنکه به شدت یونیزه شوند، با حداکثر قدرت ممکن تابش می­کنند. ناخالصی­هایی با عدد اتمی پایین در مقایسه با آنهایی که عدد اتمی بالا دارند، از اهمیت کمتری برخوردارند. به طور کلی پیدایش ناخالصی در پلاسما، به واسطه برهمکنش­های گوناگونی است که میان پلاسما و محفظه پوشش آن صورت می­گیرد. مرز پلاسما در توکامک توسط یک محدودکننده و یا منحرف کننده مغناطیسی مشخص می­شود. سطوح مغناطیسی در داخل مرز بصورت شعاعی بسته هستند و در خارج از مرز، بصورت شعاعی باز هستند. در جریان راه اندازی توکامک سطح دیواره­ها را لایه­ای از گاز می­پوشاند که در پی آن فرآیندهای واجذبی گوناگون، به ورود سطح بالایی از ناخالصی با عدد اتمی پایین نظیر اکسیژن و کربن می­انجامد. این ناخالصی­ها توازن انرژی را با تابش بخش عمده­ای از قدرت، در دست می­گیرند. به منظور جداسازی گونه­های ناخالصی از پلاسما از دو روش پاکسازی تخلیه­ای و پخت محفظه، استفاده می­شود. پخت محفظه تا دمای 300 درجه سانتیگراد، در برداشت فیزیکی گونه­های جذب شده سطحی مانند بخار آب می­تواند مؤثر باشد. در عملیات پاکسازی تخلیه­ای، این مواد به شکلی جمع­آوری می­شوند که بعداً می­توان آنها را از طریق پمپ، به خارج از سیستم هدایت کرد. روش­هایی از جمله پاکسازی تخلیه تابان، تخلیه تپی و تخلیه سیکلوترونی الکترون همه تاکنون مورد استفاده قرار گرفته­اند.

پاکسازی تخلیه­ای برای گازهایی شامل هیدروژن، هلیم، اکسیژن، آرگون و کریپتون انجام شده ­است. بکارگیری گازهای سنگین به عنوان محیط تخلیه، بهره پراکنش بالاتری را به دنبال دارد. اما از سویی گونه­های سنگین پراکنش بیشتری را از سطح موجب می­شوند، بر همین اساس با اثر جنبی پوشیده ­شدن اجزاء توکامک، مانند دریچه­ها و یا عایق­های آن با لایه­ای از فلز روبرو هستیم. در سال­های اخیر نسبت به کاربرد هیدروژن به عنوان محیط پاکسازی تخلیه استقبال بیشتری شده ­است. بنابراین اکثر این فرآیندها از نوع شیمیایی هستند، و در این جریان هیدروژن با ناخالصی­های کربن، متان تولید می­کند و با ناخالصی­های اکسیژن، آب پدید می­آورد. جداسازی هر دو فرآیند نام برده، کار بسیار ساده­ای است و می­توان توسط پمپ­های خلأ آنها را به خارج از محفظه هدایت کرد. مراحل جداسازی اکسیژن در مقایسه با کربن دشوارتر است، در صورت داغ بودن محفظه خلأ در ضمن پاکسازی تخلیه­ای، سرعت انجام فرآیند بیشتر است. وقتی یک یون و یا ذره خنثی پر­انرژی بر سطح جامدی فرود می­آید، برخوردهایی با اتم­های شبکه ساختاری خواهد داشت. پدیده پراکنش زمانی روی می­دهد که در نتیجه این برخوردهای پیاپی اتم­های سطحی، انرژی بیش از انرژی بستگی به سطح دریافت کنند. بنابراین بهره­های پراکنش با انرژی لازم برای تصعید ماده جامد نسبت عکس و با انرژی انتقال­یافته از یون برخوردی به اتم شبکه نسبت مستقیم دارند. در مورد یون­های سبکی مانند هیدروژن و هلیم بهره­های پراکنش کوچک هستند، زیرا انتقال انرژی در این حالت پایین می­باشد. انرژی انتقالی یون برخوردی به اتم­های شبکه دارای حد آستانه­ای است که اگر انرژی پایین­تر از این مقدار باشد پدیده پراکنش روی نمی­دهد.

پخش نوترون

با فرض هندسه استوانه ای شکل پلاسما را به عنوان یک چشمه در نظر می­گیرند، که s نوترون در هر ثانیه و در واحد طول ساطع می­کند، و در یک استوانه نامحدود تهی با شعاع داخلی R₀ و شعاع خارجی R₂ می­باشند. محیط استوانه­ای اول با شعاع خارجی R₁، دیواره خلأ را نشان می­دهد، درحالیکه محیط 2 نمایانگر پوشش است. هر کدام دارای سطح مقطع­های مختلفی می­باشند. از آنجا که انتظار می­رود نوترون­ها در بالای انتهای پوشش تولید شوند تا انرژی آنها استخراج گردد، باید ماده دیواره خلأ را طوری انتخاب کرد که دارای سطح مقطع جذب نوترونی خیلی پایینی باشد. البته در مورد پوشش باید برعکس عمل کرد.

صدمات تابش نوترونی در مواد راکتور

نوترون­های گداخت علاوه بر همکاری مطلوبی که در تولید قدرت و زایش تریتیم دارند، می­توانند باعث خسارت تابشی جدی در مواد سازنده راکتور گداخت شوند. این نوترون­های پرانرژی با اتم­های مواد برخورد کرده و آنها را از شبکه­هایشان جابجا می­کنند. خسارت به­جا­ مانده، به کنده شدن اتم­های برگشتی بستگی دارد. در ضمن کنده ­شدن تا توقف، این اتم­های برگشتی با اتم­های دیگر ماده هدف برخورد کرده و غالباً آنها را از محل­های شبکه­ی عادیشان دور کرده و ضمن بازگشتشان کند می­شوند. در این فرآیند کاسکید اتم های جابجا شده همراه با تعداد برابری از شبکه محل­های خالی تولید می­شوند. از آنجا که برخوردهای اتمی غیرالاستیک هستند، باعث تحریک و یونیزاسیون الکترون­ها در ماده خواهند شد، اما به خاطر کوچک­بودن، انرژی جنبشی­شان قادر به جابجا کردن اتم­هایشان نمی­باشند. در فلزات تحرک الکترونی صدمه­ای وارد نمی­کند مگر اینکه کاسکید جابجایی باعث تلفات انرژی شود. عیب­های نقطه­ای تولید ­شده در کاسکید جابجایی، بسته به دمای هدف و غلظت آنها ممکن است، باعث نابودی همدیگر شده، داخل خوشه­ها یا عیب­های مختلف گسترش یافته به همدیگر بچسبند و یا اینکه با اتم­های ناخالصی یا با جابجایی­های موجود قبلی برهمکنش کنند. عیب­های باقیمانده و برهمکنش­هایشان، تغییرات مشاهده شده در خواص فیزیکی موادی را که مورد تابش نوترون واقع شده­اند، معین می­کنند.

دیواره اولیه

از میان اجزاء ساختاری راکتور قدرت گداخت، اولین قسمتی که در معرض پلاسمای مرکزی قرار می­گیرد، دیواره اولیه نامیده می­شود. از آنجا که دیواره اولیه تحت شرایط سختی قرار دارد، مسائل فنی آن ابتدا مورد بررسی قرار داده می­شود.

سوخت مصرف نشده D و T، محصولات گداخت هسته­ای یعنی ذرات آلفا و نوترون­ها، اتم­های ناخالصی و امواج الکترومغناطیسی چون اشعه ایکس و گاما به دیواره اولیه برخورد می­کنند. پشت و اطراف دیواره را یک پوشش فلزی از فلز لیتیم یا نمک­های لیتیم مذاب، در دمای بالا فرا گرفته­است، این فلز خاصیت خورندگی شدیدی دارد. در حالیکه راکتور از نوع عملکرد تپی یا شبه پایا باشد، این دیواره باید تنش­های حرارتی مکرر را نیز تحمل­کند. بنابراین ماده انتخاب­شده در این دیواره باید از خصوصیات مکانیکی، شیمیایی، حرارتی و هسته­ای کاملاً استثنایی برخوردار باشد.

تلاش بسیاری جهت تولید انرژی قابل­استفاده از واکنش D-T با بزرگترین در دمای پایین صورت گرفته ­است. در این واکنش­ها لیتیم مورد استفاده قرار می­گیرد، زیرا تریتیم در طبیعت یافت نمی­شود. در صورت امکان واکنش­های گداخت D-D مزیت دارند، چون دوتریم را به آسانی می­توان از آب دریا تهیه کرد. ولی احتمال آلودگی جو توسط تریتیم تولید­شده از واکنش­های D-D وجود خواهد داشت. همچنین نوترون­های حاصله، قسمت اعظم انرژی واکنش را با خود حمل می­کنند بدون آنکه در گرم­کردن پلاسما شرکت داشته­باشند، زیرا به واسطه نداشتن بار الکتریکی بلافاصله محیط پلاسما را ترک خواهند­کرد. با توجه به خنثی­بودن نوترون­ها از نظر الکتریکی، روش مستقیمی برای تبدیل انرژی جنبشی نوترون­ها به انرژی الکتریکی وجود ندارد. از سوی دیگر با توجه به اینکه نوترون­ها سطح مقطع برخورد پایینی با مواد دیواره راکتور دارند، ممکن است از راکتور به خارج نشت پیدا کنند که در این صورت برای انسان خطرآفرین خواهند­بود. بنابراین باید پلاسما را توسط دیواره ضخیمی از ماده­ای سنگین که جاذبی خوب برای نوترون­ها می­باشد محافظت کرد.

اگر نسل سوم واکنش­های هسته­ای مورد استفاده قرار­گیرد، در این صورت تنها محصولات گداخت، ذرات باردار غیر­رادیواکتیو خواهند­بود. چنانچه یک روش تبدیل مستقیم به کار گرفته ­شود آهنگ تبدیل انرژی بالایی از این واکنش­ها می توان انتظار داشت.

بارگذاری دیواره

منظور از بارگذاری دیواره، شارهای انرژی مختلفی است که مطابق شرح بالا، با اولین دیواره در واحد سطح و در واحد زمان، برخورد می­کنند. اگر فقط شار نوترونی را در نظر بگیریم، صحبت از بار نوترونی دیواره است. بار دیواره، معیاری از شرایطی است که دیواره در تماس با پلاسما تحمل می­کند. وقتی بار دیواره زیاد باشد، تخریب شدید است و عمر دیواره کوتاه خواهد­شد. اما جهت کاهش بار دیواره باید ابعاد راکتور افزایش یابد تا سطح دیواره برای همان خروجی وسیع­تر شود. تعیین میزان بار دیواره مستقیماً به اقتصاد راکتور بستگی دارد. در مراحل مقدماتی طراحی راکتور برای بار دیواره مقادیر بزرگی نظیر MW/m² 10در نظر­گرفته می­شد. این مقدار پس از تخریب شدیدی که در اثر تابش بر دیواره به وقوع پیوست، با عبور شار انرژی قویی از آن به میزان مناسبی کاهش داده­شد. اما امروزه میزان MW/m² 3-1 یک بار معقول، برای راکتور به شمار می­رود. در حال حاضر اثر تخریب تابش شارها به دیواره و راه­های جلوگیری از آن مورد بررسی قرار­گرفته ­است، این تخریب به اثر ناشی از اتم­ها و نوترون­ها تقسیم شده­است.

تخریب دیواره توسط اتم ها

مهمترین اثر تخریب، پراکنش و حباب­زدایی است. پدیده برخورد اتم­ها با سطح ماده دیواره، که باعث کنده­شدن اتم­ها از لایه سطحی می­شود را پراکنش(کندوپاش) می­نامند. تحقیقات روی پراکنش تاریخچه طولانی دارد و نتایج بسیاری از پروژه­های نظری و عملی در این مورد تاکنون منتشر شده ­است. اما این نتایج در مواردی به­خصوص در مورد برخورد اتم­های سبک با یک سطح فلزی که دمای ذوب بالایی دارد (مانند برخورد ذرات با دیواره یک راکتور قدرت­گداخت)، با یکدیگر سازگار نبوده­اند. در تخریب معمولی دیواره اولیه، اگر فرض شود تمام اتم­های دوتریم که پلاسمای مرکزی را ترک می­کنند با اولین دیواره برخورد نمایند. تعداد اتم­های دوتریم برخوردی به این دیواره در حدود 10²⁰ ذره بر متر مربع بر ثانیه می­باشد. فرض می­شود که دیواره از جنس Nb باشد. اگر مقدار بهره پراکنش در برخورد D   Nb،^3-10× 2/4  باشد، تعداد اتم­های کنده­شده Nb، 10¹⁷× 2/4 ذره بر متر مربع بر ثانیه خواهد­بود. این تعداد مربوط به، کاهش سرعتی معادل ^12-10× 2/11 متر بر ثانیه در ضخامت سطح فلزی است. اگر اولین دیواره پس از آنکه 20 درصد از ضخامت 6 میلی­متری آن کاهش یافت باید تعویض شود، در این صورت زمان لازم برای تعویض آن 5/3 سال خواهد­بود. چون عمر دیواره بسیار کوتاه است، نیاز به توسعه تکنولوژی جدیدی برای حفاظت از آن در برابر پدیده پراکنش ضروری به نظر می­رسد.

وقتی اتم­های گاز به سطح فلزی برخورد می­کنند، به داخل فلز نفوذ­ کرده و پس از مدتی این اتم­ها، حباب­هایی از گاز در داخل فلز به وجود می­آورند. این حباب­ها رشد کرده و بعد از مدتی می­ترکند، به این ترتیب سطح فلز را از بین می­برند. این پدیده را حباب ­زدایی می­نامند. تشکیل حباب به چند عامل بستگی دارد:

1- انرژی اتم­های فرودی: که عمق نفوذ آنها را تعیین می­کند.

2- نوع اتم ها: وقتی ضریب پخش بزرگ باشد، حباب­زدایی به ندرت اتفاق می­افتد.

3- تعداد اتم­های فرودی: اندازه حباب به اتم فرودی بستگی دارد.

4- دمای اتم­های فرودی: که ضریب پخش را تعیین می­کند.

تعداد اتم­های سطحی که توسط حباب­زدایی از بین می­روند تقریباً 100 برابر تعداد اتم­هایی است که در اثر پراکنش سطحی از بین خواهند­رفت.

آلودگی پلاسما و جلوگیری از آن

پراکنش و حباب­زدایی نه تنها عمر دیواره را کوتاه می­کنند، بلکه باعث آلودگی پلاسما خواهند شد. تابش ترمزی و سیکلوترون باعث اتلاف انرژی در پلاسما می­شوند (اتلاف انرژی از طریق تابش ترمزی نسبت به تابش سیکلوترونی، وقتی پلاسما به صورت پایا گداخته شود، بیشتر می­باشد). نسبت R تابش ترمزی پلاسمایی از نوع H که ناخالصی به غلظت f و بار Z دارد، به یک پلاسمای خالص عبارت است از

R=1+f (Z+Z²)+f²Z³

اتم­های سنگین با Z بالا مانندFe ، Mo، Ni، Nb و V که به عنوان مواد دیواره مورد استفاده قرار می­گیرند. در درجه حرارت گداخت keV 10 کاملاً یونیزه شده و الکترون­های مداری آنها کنده می­شوند. وقتی چنین اتم­هایی وارد پلاسما شوند اتلاف انرژی از طریق تابش ترمزی افزایش می­یابد. اگر 1 درصد از اتم­های اکسیژن با پلاسمای H مخلوط شود، مقدار انرژی از دست­رفته در اثر تابش ترمزی 77 درصد بیشتر خواهد ­شد. برای آنکه در راکتورهای عملی این مقدار زیر 10 درصد باشد باید غلظت Nb در پلاسمای H کمتر از ^5-10× 8/5 باشد، که میزان بسیار پایینی است.

با در نظر داشتن مطلب بالا راکتور باید طوری طراحی شود که پلاسمایی که از ناحیه مرکزی پخش می­شود، برخورد مستقیم با اولین دیواره نداشته باشد. پوشش گازی این نقش را ایفا کرده و دیواره را از برخوردهای مستقیم پلاسما حفظ می­کند. دو ابزار دیگر برای این منظور محدودکننده و منحرف کننده هستند. محدودکننده­ها انبساط ستون پلاسما را محدود کرده و به این ترتیب دیواره را از بمباران مستقیم ذرات پلاسمایی محافظت می­کنند. مقاومت الکتریکی پلاسما با ازدیاد دما به سرعت کاهش می­یابد. وقتی میدان الکتریکی اعمالی به پلاسما زیاد باشد، سرعت سوق و پویش آزاد میانگین الکترون­ها نیز بطور قابل ملاحظه ای افزایش پیدا می­کنند. بنابراین الکترون­های سوق یافته می­توانند مسافت زیادی را بدون برخورد، با سرعت بالایی طی نمایند. به­این­گونه الکترون­ها، الکترون های فراری گفته می­شود. در توکامک این الکترون­ها توسط میدان الکتریکی چنبره­ای شتاب گرفته و از مسیر اصلی منحرف می­شوند و میدانی در جهت شعاعی به وجود می­آوردند که باعث پخش یون­ها، از میدان­های مغناطیسی خواهد­شد. محدودکننده اولاً مانع انخراف الکترون­ها از مسیر خود می­شوند، ثانیاً پلاسما را در شعاع کوچکی محدود می­کند. علاوه بر صفحه محدودکننده فلزی یک محدودکننده مغناطیسی که بتواند با استفاده از یک میدان مغناطیسی انبساط ستون پلاسما را محدود سازد، تحت بررسی قرار گرفته است. کار صفحات محدودکننده با اتصال آنها به یک پمپ خلأ انجام می­گیرد.

لایه حفاظتی پوشش

پوشش به عنوان لایه حفاظتی سه عمل انجام می­دهد:

نوترون­های پر­انرژی تولید ­شده در اثر واکنش دوتریم- تریتیم را کند کرده و انرژی آنها را جذب می­کند، این انرژی به خنک­کننده منتقل­شده تا از طریق آن به مبدل حرارتی خارج راکتور فرستاده شود.

1- تریتیم تولید می­کند، تریتیم در طبیعت موجود نیست.

2-از رسیدن شار نوترون­ها و شار اشعه گاما به مغناطیس ابررسانا جلوگیری می­کند.

اگر مغناطیس ابررسانا در معرض تابش این پرتوها قرار­گیرد با افزایش دما از قدرت ابررسانایی آن کاسته خواهد­شد. پوشش در یک راکتور گداخت هدف خیلی مهم، زایش تریتیم را بر عهده دارد. قسمت اعظم انرژی گداخت در یک سیکل D-T توسط نوترون حمل می­شود، از این نظر استخراج انرژی از یک راکتور گداخت مشابه راکتور شکافت می­باشد، که در آن انرژی نوترون باید توسط یک سیکل حرارتی به طریقی از پوشش استخراج شود. به­خاطر این دلایل و نیز به علت تقریب اثرات تابش­دهی نوترون در داخل اجزاء داخلی راکتور گداخت، اطلاعات تفصیلی مربوط به تغییرات فضایی شار و انرژی نوترون واقعاً مهم می­باشند. نوترون­ها ممکن است در نفوذ شان به مواد مختلفی که دیواره خلأ و پوشش را تشکیل می­دهند، پراکندگی الاستیک، پراکندگی غیرالاستیک و یا جذب شوند که در حالت جذب نیز واکنش­های هسته­ای القاء شده نوترونی مختلف و جابجایی­های اتمی را باعث می­شوند.

 توسط : الناز احمدی

مراجع:

 ت. کاماشی، "اصول و تکنولوژی فیزیک راکتور گداخت" ترجمه ر. امراللهی و  ا. فرشی، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، 1373.

 Yoshio GOMAY, Hideo KOIZUMI," Thermal Testing of TiC and TiN Coating Materials for Tokamak Limiters and Walls ", Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOG, 1982, PP. 40-47

Tetsuji Noda, Fujio Abe, Hiroshi Araki and Masatoshi Okada, " Materials selection for reduced activation of fusion reactors  ", Journal of Nuclear Materials, 1988, Pages 581-584

مقدمه ای بر پلاسما

 

پلاسما به بیان ساده یک گاز یونیزه شده است ( حالت چهارم ماده). در بیشتر کاربردهای عملی منظور آن است که کسری از اتمها در یک گاز یونیزه میشوند و این یون ها، الکترونها و اتمهای خنثای گاز به اتفاق هم در یک اتاقک به سر می برند.
دو طبقه بندی کلی برای چگونگی کاربرد پلاسما وجود دارد. اولی شامل استفاده از یونهای موجود در پلاسما میباشد، بدین ترتیب که بوسیله یک میدان الکتریکی، یونها را از لبه پلاسما شتاب میدهند. اگر سطحی را در معرض بمباران این یونها قرار دهیم، میتوان از انرژی آنها در فرسایش فیزیکی سطح و کاشت یون در آن استفاده نمود. دومین کاربرد کلی پلاسما عبارت است از تولید ذرات پرانرژی یا شبه پایدار در گاز از قبیل حالتهای برانگیخته اتمها و یونها، ملکولهایی که از نظر شیمیایی فعال هستند. حضور این گونه های ذرات شبه پایدار و پرانرژی باعث بروز پدیده های سطحی مختلف از قبیل(حکاکی حاصل از واکنش) یا نشست  می شوند، که البته بدون حضور پلاسما و تنها بوسیله حرارت چنین پدیده ای اتفاق نمی افتد.

اغلب پلاسما را یک گاز نیمه خنثی توصیف می کنند، چرا که تعداد الکترون ها و یون های موجود در آن تقریباً مساوی می باشد. این وضعیت می تواند در داخل پلاسما به مقدار کم و در لبه پلاسما تا حد  زیادی مختل شود. پلاسما رسانایی است که مقاومت الکتریکی نسبتاً پایینی دارد. بنابراین در هر ناحیه ای که توازن بار مختل شود به سرعت با جابجایی بار توازن مجدداً برقرار شده در نتیجه پتانسیل در داخل پلاسما نسبتاً ثابت باقی خواهد ماند. الکترون ها عامل اصلی هدایت در پلاسماهای فرآیند می باشند. چون جرم الکترون ها بسیار کم است، بسیار سریعتر از یون های سنگین به میدان الکتریکی پاسخ می دهند. در بیشتر محاسباتی که با پلاسما سروکار داریم چنین فرض می شود که یون ها در واقع بی حرکتند و سپس تنها بروی الکترون ها بحث می کنیم. البته در روش های مختلف فیلم نازک، یون ها اغلب گونه های جالبی هستند. از این رو در واقع تا اندازه ای آزادی حرکت دارند.

 در بیشتر پلاسماهای فرآیند به دلیل پایین بودن کسر یونیزاسیون اتم ها و یون ها فوراً انرژی که کسب کرده اند را از دست داده، به حالت زمینه گونه های خنثی باز می گردند. در یک پلاسما با کسر یونیزاسیون 10 به توان منفی چهار، به ازای هر یون 10000 اتم سرد در گاز وجود دارد. یون در اثر برخوردهای متعدد با این اتم ها مجدداً به دمای اولیه گازی می رسد. این دما، از دمای اتاق تا چندصد درجه سلسیوس تغییر می کند. انرژی موردنیاز برای شکستن پیوندهای شیمیایی و یا برانگیختن گونه های اتمی یا ملکولی به حالت های مختلف بین 1/0 تا 2 الکترون ولت است. توزیع انرژی الکترون نیز در این محدوده می باشد. بنابراین شگفت آور نیست که در این سیستم های تخلیه تابان، شاهد درجه فعالیت شیمیایی بالایی، هم در فاز گاز و هم بر روی سطوحی که با پلاسما در تماسند باشیم. نتیجه حاصل از این فعالیت شیمیایی می تواند سبب نشست روی این سطوح و یا حکاکی آن ها از طریق واکنش شود. در حقیقت حکاکی حاصل از واکنش و نشست حاصل از واکنش فرآیندهای مشابهی هستند که تفاوت آن ها بیشتر در فشار بخار گونه های تولید شده است.
از پلاسماها می توان برای ایجاد پراکنش یا به عبارتی برای ایجاد خوردگی(مکانیکی) روی سطح کاتد و نشست لایه روی سطح نمونه های مجاور آن استفاده نمود. اگر گونه ای فعال از یک گاز به پلاسما اضافه شود در نتیجه حضور پلاسما و بمباران پرانرژی، لایه های مرکبی تشکیل می شود. اگر محصول این گونه های واکنشی، در دمای اتاق قابل تبخیر(فرار) باشد، در نتیجه خوردگی سطح را خواهیم داشت. این فرآیند به خوردگی واکنشی(حکاکی واکنشی) معروف است.
 

توسط: الناز احمدی گل تپه ئی

مراجع:

F.Chen, in Introduction to plasma physics.  Plenum Press. New York -1974