امروز سوخت و انرژی در دنیا به چند دسته کلی تقسیم می شوند. سوخت های فسیلی و سوخت های غیرفسیلی و انرژی های تجدید پذیر و غیرقابل تجدید.
انواع دیگر انرژی عبارتند از: انرژی خورشیدی، انرژی باد، انرژی زمین گرمایی و انرژی بیوگاز که مشکل بزرگ این انرژی تجدیدپذیر اینکه بازده انرژی اینها پایین است و دوم اینکه دائمی نیستند و سوم اینکه تکنولوژی بشر برای استفاده مقیاس زیاد از اینها تکمیل نیافته است. ما در این مقاله سعی می کنیم جدیدترین طرح تولید انرژی که شاید یکی از منابع انرژی قرن ۲۱ باشد را معرفی کنیم. این طرح تولید انرژی عبارت از شتاب دهنده ذرات اتمی برای تولید انرژی زیاد، عملکرد این سیستم و دستگاه براساس استفاده از میدان های الکتریکی و مغناطیسی برای شتاب دادن و کنترل ذرات باردار الکتریکی تا مرز سرعت نور است. این سیستم ها قادر هستند سرعت الکترون ها و پروتون ها را تا مرز سرعت نور شتاب دهند. وقتی ذرات تا این حد شتاب یافتند سطح انرژی آنها چند میلیون برابر می شود و دارای انرژی عظیم و فراوانی می شود. یک مثال نشان دهنده این مطلب است، به عنوان مثال شتاب دهنده پروتون در آزمایشگاه فرمی آمریکا قادر است ذرات پروتون را تا یک تریلیون الکترون ولت (Tev) شتاب دهد.
اگر ما به وسیله این شتاب دهنده پروتون های یک گرم هیدورژن معمولی که در آب زیاد است را تزریق کنیم و شتاب دهیم انرژی پروتون ها برابر خواهد بود با انرژی ۲۶ میلیارد کیلووات ساعت انرژی، که مساوی است با انرژی تولید شده به وسیله شکافت حدود ۱۲۰۰ کیلوگرم اورانیوم یا ۱۵ میلیون بشکه نفت. همه این انرژی عظیم و غیرقابل باور فقط به وسیله شتاب دادن پروتون های یک گرم هیدروژن تا سطح انرژی یک تریلیون الکترون ولت است. پس با این محاسبات دانستیم که شتاب دهنده ها دارای چه قدرت عظیمی هستند.
شتاب دهنده ها به چند دسته کلی تقسیم بندی می شوند:
اگر این مقدار هیدروژن از شتاب دهنده یک (Gev) عبور کند معادل انرژی آن برابر خواهد بود:
ژول ۱۰۱۳*۶/۹=۱۰۹*۱*۱۰۲۳*۰۲/۶* ۱۹-۱۰*۶/۱
یک کیلووات ساعت برابر است با ۰۰۰/۶۰۰/۳ ژول. بنابراین انرژی آن برابر است با ۲۶ کیلووات ساعت.
۱۰۱۳ *۶/۹ ژول تقسیم بر ۰۰۰/۶۰۰/۳ مساوی ۱۰۵*۲6
شتاب دهنده خطی
در آزمایشگاه های کوانتمی از ذرات باردار پرتوزایی یا ذرات بنیادی مانند آلفا، بتا، پوزیترون، موئون ها و... برای بررسی خواصشان استفاده می شود. همچنین از ذرات آلفا، پروتون و دوتریم که دارای بار مثبت هستند، برای شکافت هسته ای استفاده می شوند. اما هنگامی که این ذرات را به سوی هسته می فرستیم، بر اثر نیروی دافعه الکتروستاتیکی بین هسته و ذرات نامبرده، این ذرات دفع می شوند و در نتیجه شکافتی صورت نمی گیرد. برای ایجاد شکافت هسته از طریق بمباران کردن ذرات نامبرده، بایستی سرعت و انرژی این ذرات را افزایش دهیم. برای این کار از دستگاه شتابدهنده خطی یا سیکلوترون خطی استفاده می کنیم.
این دستگاه از مجموعه از چند استوانه فلزی با اندازه های متفاوت تشکیل شده است به طوری که اگر از اولین استوانه کوچک شروع کنیم با پیشروی،طول این استوانه ها افزایش می یابد. این استوانه ها به جریان الکتریکی متناوب متصل اند. نوع بار الکتریکی استوانه ها به طور یک در میان یکسان تغییر می کند.
هنگامی که یک ذره مثبت به اولین استوانه می رسد، استوانه بار منفی می گیرد و در نتیجه بار مثبت به سمت صفحه استوانه تمایل پیدا می کند، اما همین که ذره به صفحه نزدیک شد، نوع بار صفحه از منفی به مثبت تبدیل می شود ( چون جریان متناوب است )، پس ذره دفع می شود، و از طرف استوانه بعدی بار منفی دارد، و در نتیجه ذره به سمت استوانه بعدی جذب می شود، اما همین که به صفحه استوانه بعدی رسید، نوع بار استوانه تغییر می کند و با این تغییر، ذره به استوانه بعدش منتقل می شود. این فرایند در طی عبور ذره باردار از استوانه تکرار می شود تا اینکه سرعت آن به حد مورد نیاز برسد.
نظرات شما عزیزان: