دانلود مقاله انرژی هسته ای

اختصاصی از فی فوو دانلود مقاله انرژی هسته ای دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 انرژی هسته ای، شکل اصلی دیگری از انرژی است که در داخل اتم قرار دارد . یکی از قوانین جهانی این است که انرژی نه تولید پذیر است و نه از بین رفتنی ، اما به شکلهای دیگر قابل تبدیل است.
ماده را می توان به انرژی تبدیل نمود. آلبرت انیشتن ، مشهورترین دانشمند جهان ، فرمول ریاضی خاصی را برای شرح این نظریه ارائه نموده است :
E = MC2
برطبق فرمول فوق انرژی (E) برابر است با جرم (m) ضربدر سرعت نور به توان دو .

لطفاً توجه داشته باشید که بعضی از نرم افزارهای وب قادر به نمایش توان روی شبکه نیستند. معمولاً مجذور C توسط قرار دادن عدد 2 کوچک در بالا و سمت راست C نشان داده می شود. دانشمندان از معادله انیشتن برای آزاد سازی انرژی نهفته در اتم و نیز جهت ساخت بمب اتمی استفاده نمودند.
یونانیان قدیم براین باور بودند که کوچکترین جزء طبیعت ، اتم است. اما در 2000 سال قبل ، آنها نمی دانستند که ذرات کوچکتر از اتم نیز در طبیعت یافت می شود.
همانطوریکه در فصل 2 گفتیم ، اتمها از ذرات کوچکتری به نام هسته ، که خود متشکل از پروتون و نوترون هستند ، تشکیل شده اند. این اتمها توسط الکترونهایی احاط شده که بدور آنها می چرخند، درست مثل گردش زمین به دور خورشید.
شکاف هسته ای
هسته اتم می تواند شکافته شود. زمانیکه این مسئله رخ میدهد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. این انرژی به دو صورت گرما و نور است. انیشتن معتقد بود که مقدار کوچکی از ماده حاوی مقدار زیادی انرژی است. زمانیکه این انرژی ، آهسته از اتم خارج می شود ، می توان آنرا مهار نمود و تولید برق نمود. اما زمانیکه انرژی موجود در هسته اتم بطور ناگهانی آزاد می شود ، انفجار عظیمی مانند بمب اتم رخ میدهد.

سوخت یک نیروگاه هسته ای (مانند نیروگاه هسته ای کانیون در تصویر) ، اورانیوم است. اورانیوم عنصری است که در اکثر مناطق جهان از زیرزمین استخراج می شود. اورانیوم بعداز مرحله کانه آرایی بصورت قرصهای بسیار کوچکی در داخل میله های بلند قرار گرفته و داخل رآکتور نیروگاه نصب می شوند. کلمه «Fission» به معنی شکافت است. در داخل رآکتور یک نیروگاه اتمی ، اتمهای اورانیوم تحت یک واکنش زنجیره ای کنترل شده ، شکافته می شوند. در یک واکنش زنجیره ای ، ذرات حاصل از شکافت اتم به سایر اتمهای اورانیوم برخورد کرده و باعث شکافت آنها می گردند. هریک از ذرات آزاد شده مجدداً باعث شکافت سایر اتمها در یک واکنش زنجیره ای می شود. درنیروگاههای هسته ای ، معمولاً از یک سری میله های کنترل جهت تنظیم سرعت واکنش زنجیره ای استفاده می گردد. عدم کنترل این واکنشها
می تواند منجربه تولید بمب اتم شود. اما در بمب اتم ، تقریباً ذرات خالص اورانیوم 235 یا پلوتونیوم (باشکل و جرم معینی) باید با نیروی زیادی در کنارهم قرار گیرند. چنین شرایطی در یک رآکتور هسته ای وجود ندارد.

واکنشهای زنجیره ای همچنین باعث تولید یک سری مواد رادیواکتیو می شوند. این مواد در صورت رهایی می توانند به مردم آسیب برسانند. بنابراین آنها را به شکل جامد نگهداری می کنند. این مواد در گنبدهای بتنی بسیار قوی نگهداری می شوند تا در صورت بروز حوادث مختلف ، خطری بوجود نیاید (به تصویر توجه کنید).
واکنشهای زنجیره ای باعث تولید انرژی گرمایی می شوند. این انرژی گرمایی برای جوشاندن آب در قلب رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین ، به جای سوزاندن سوخت ، در نیروگاههای هسته ای ، اتمها از طریق واکنش زنجیره ای شکافته شده و انرژی گرمایی تولید می کنند. این آب از اطراف رآکتور به قسمت دیگری از نیروگاه فرستاده می شود. در این قسمت که مبدل گرمایی نامیده می شود، لوله های پر از آب حرارت داده شده و بخار تولید می کنند. سپس بخار حاصله باعث گردش توربین و درنتیجه تولید برق میشود. مقطع عرضی یک نیروگاه هسته ای در شکل نشان داده شده است.
گداخت هسته ای
گداخت شکل دیگری از انرژی هسته ای است. گداخت ، به معنی الحاق هسته های کوچکتر و ساختن یک هسته بزرگتر است. در داخل خورشید ، گداخت هسته ای اتمهای هیدروژن باعث تولید اتمهای هلیوم می شود. در اثر این گداخت، گرما ، نور و پرتوهای دیگری تولید می شود.

همانطوریکه در تصویر می بینید ، با ترکیب دو نوع اتم هیدروژن (دوتریم و ترتیم) ، یک اتم هلیوم و یک ذره اضافی بنام نوترون تشکیل می شود. در واکنش فوق مقداری انرژی نیز تولید می گردد. دانشمندان مدتها که برروی کنترل گداخت هسته ای کار می کنند تا بتوانند یک رآکتور گداخت برای تولید برق بسازند. اما مشکل این است که نمی دانند چگونه واکنش در یک محیط بسته را کنترل کنند.
مزیّت گداخت هسته ای نسبت به شکافت هسته ای در این است که ماده رادیواکتیو کمتری تولید کرده و سوخت آن پایدارتر از عمر خورشید است.
سلاح های هسته ای
بمب هسته ای چگونه کار می‌کند؟
شما احتمالاً در کتابهای تاریخ خوانده‌اید که بمب هسته‌ای در جنگ جهانی دوم توسط آمریکا علیه ژاپن بکار رفت و ممکن است فیلم‌هایی را دیده باشید که در آنها بمب‌های هسته‌ای منفجر می‌شوند. درحالیکه در اخبار می‌شنوید، برخی کشورها راجع به خلع سلاح اتمی با یکدیگر گفتگو می‌کنند، کشورهایی مثل هند و پاکستان سلاح‌های اتمی خود را توسعه می‌دهند.
ما دیده‌ایم که این وسایل چه نیروی مخرب خارق‌العاده‌ای دارند، ولی آنها واقعاً چگونه کار می‌کنند؟ در این بخش خواهید آموخت که بمب هسته‌ای چگونه تولید می‌شود و پس از یک انفجار هسته‌ای چه اتفاقی می‌افتد؟
فیزیک هسته‌ای
انرژی هسته‌ای به 2 روش تولید می‌شود:
1- شکافت هسته‌ای: در این روش هسته یک اتم توسط یک نوترون به دو بخش کوچکتر تقسیم می‌شود. در این روش غالباً از عنصر اورانیوم استفاده می‌شود.
2- گداخت هسته‌ای: در این روش که در سطح خورشید هم اجرا می‌شود، معمولاً هیدروژن‌ها با برخورد به یکدیگر تبدیل به هلیوم می‌شوند و در این تبدیل، انرژی بسیار زیادی بصورت نور و گرما تولید می‌شود.
در شکل زیر نمونه ای از شکافت هسته اتم اورانیوم نمایش داده شده است:
و در شکل زیر گداخت هسته‌ای اتم‌های هیدروژن و تبدیل آنها به هلیوم 3 و الکترون آزاد نمایش داده شده است:
طراحی بمب‌های هسته‌ای:
برای تولید بمب هسته‌ای، به یک سوخت شکافت‌پذیر یا گداخت‌پذیر، یک وسیله راه‌انداز و روشی که اجازه دهد تا قبل از اینکه بمب خاموش شود، کل سوخت شکافته یا گداخته شود نیاز است.
بمب‌های اولیه با روش شکافت هسته‌ای و بمب‌های قویتر بعدی با روش گداخت هسته‌ای تولید شدند. ما در این بخش دو نمونه از بمب های ساخته شده را بررسی می کنیم:
بمب‌ شکافت هسته‌ای :
1- بمب‌ هسته‌ای (پسر کوچک) که روی شهر هیروشیما و در سال 1945 منفجر شد.
2- بمب هسته‌ای (مرد چاق) که روی شهر ناکازاکی و در سال 1945 منفجر شد.
بمب گداخت هسته‌ای : 1- بمب گداخت هسته‌ای که در ایسلند بصورت آزمایشی در سال 1952 منفجر شد.
بمب‌های شکافت هسته‌ای:
بمب‌های شکافت هسته‌ای از یک عنصر شبیه اورانیوم 235 برای انفجار هسته‌ای استفاده می‌کنند. این عنصر از معدود عناصری است که جهت ایجاد انرژی بمب هسته‌ای استفاده می‌شود. این عنصر خاصیت جالبی دارد: هرگاه یک نوترون آزاد با هسته این عنصر برخورد کند ، هسته به سرعت نوترون را جذب می‌کند و اتم به سرعت متلاشی می‌شود. نوترون‌های آزاد شده از متلاشی شدن اتم ، هسته‌های دیگر را متلاشی می‌کنند.
زمان برخورد و متلاشی شدن این هسته‌ها بسیار کوتاه است (کمتر از میلیاردم ثانیه ! ) هنگامی که یک هسته متلاشی می‌شود، مقدار زیادی گرما و تشعشع گاما آزاد می‌کند.
مقدار انرژی موجود در یک پوند اورانیوم معادل یک میلیون گالن بنزین است!
در طراحی بمب‌های شکافت هسته‌ای، اغلب از دو شیوه استفاده می‌شود:
روش رها کردن گلوله:
در این روش یک گلوله حاوی اورانیوم 235 بالای یک گوی حاوی اورانیوم (حول دستگاه مولد نوترون) قرار دارد.
هنگامی که این بمب به زمین اصابت می‌کند، رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد:
1- مواد منفجره پشت گلوله منفجر می‌شوند و گلوله به پائین می‌افتد.
2- گلوله به کره برخورد می‌کند و واکنش شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد.
3- بمب منفجر می‌شود.
در بمب هیروشیما از این روش استفاده شده بود. نحوه انفجار این بمب در شکل زیر نمایش داده شده است:
روش انفجار از داخل:
در این روش که انفجار در داخل گوی صورت می‌گیرد، پلونیم 239 قابل انفجار توسط یک گوی حاوی اورانیوم 238 احاطه شده است.
هنگامی که مواد منفجره داخلی آتش گرفت رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد:
1- مواد منفجره روشن می‌شوند و یک موج ضربه‌ای ایجاد می‌کنند.
2- موج ضربه‌ای، پلوتونیم را به داخل کره می‌فرستد.
3- هسته مرکزی منفجر می‌شود و واکنش شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد.
4- بمب منفجر می‌شود.
بمبی که در ناکازاکی منفجر شد، از این شیوه استفاده کرده بود. نحوه انفجار این بمب، در شکل زیر نمایش داده شده است.
بمب‌ گداخت هسته‌ای: بمب‌های شکافت هسته‌ای، چندان قوی نبودند!
بمب‌های گداخت هسته‌ای ، بمب های حرارتی هم نامیده می‌شوند و در ضمن بازدهی و قدرت تخریب بیشتری هم دارند. دوتریوم و تریتیوم که سوخت این نوع بمب به شمار می‌روند، هردو به شکل گاز هستند و بنابراین امکان ذخیره‌سازی آنها مشکل است. این عناصر باید در دمای بالا، تحت فشار زیاد قرار گیرند تا عمل همجوشی هسته‌ای در آنها صورت بگیرد. در این شیوه ایجاد یک انفجار شکافت هسته‌ای در داخل، حرارت و فشار زیادی تولید می‌کند و انفجار گداخت هسته‌ای شکل می‌گیرد.در طراحی بمبی که در ایسلند بصورت آزمایشی منفجر شد، از این شیوه استفاده شده بود. در شکل زیر نحوه انفجار نمایش داده شده است.
اثر بمب‌های هسته‌ای:
انفجار یک بمب هسته‌ای روی یک شهر پرجمعیت خسارات وسیعی به بار می آورد. درجه خسارت به فاصله از مرکز انفجار بمب که کانون انفجار نامیده می‌شود بستگی دارد.
زیانهای ناشی از انفجار بمب هسته‌ای عبارتند از :
- موج شدید گرما که همه چیز را می‌سوزاند.
- فشار موج ضربه‌ای که ساختمان‌ها و تاسیسات را کاملاً تخریب می‌کند.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله 13   صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلودمقاله تحلیل اقتصادی انرژی هسته ای در تولید برق

اختصاصی از فی فوو دانلودمقاله تحلیل اقتصادی انرژی هسته ای در تولید برق دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

تحلیل اقتصادی انرژی هسته ای در تولید برق

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 430 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 6000 مگاوات تا سال 1400 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:
1- استفاده از انرژی حاصل از فرآیند شکافت هسته اورانیوم یا پلوتونیوم در راکتورهای اتمی جهت تولید برق و یا شیرین کردن آب دریاها.
2-استفاده از رادیوایزوتوپها در پزشکی، صنعت و کشاورزی
3- 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 1500 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(2 تا 4 درصد اورانیوم 235) 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 1954در "آبنینسک" نزدیک مسکو احداث گردید که بیشتر جنبه نمایشی داشت، تولید الکتریسیته از راکتورهای اتمی در مقیاس صنعتی در سال 1956 در انگلستان آغاز گردید. تا سال 1965 روند ساخت نیروگاههای اتمی از رشد محدودی برخوردار بود اما طی دو دهه 1966 تا 1985 جهش زیادی در ساخت نیروگاههای اتمی بوجود آمده است. این جهش طی سالهای 1972 تا 1976 که بطور متوسط هر سال 30 نیروگاه شروع به ساخت می کردند بسیار زیاد و قابل توجه است. یک دلیل آن شوک نفتی اوایل دهه 1970 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 1986 تاکنون روند ساخت نیروگاهها به شدت کاهش یافته بطوریکه بطور متوسط سالیانه 4 راکتور اتمی شروع به ساخت می شوند.
کشورهای مختلف در تولید برق هسته ای روند گوناگونی داشته اند. به عنوان مثال کشور انگلستان که تا سال 1965 پیشرو در ساخت نیروگاه اتمی بود، پس از آن تاریخ، ساخت نیروگاه اتمی در این کشور کاهش یافت، اما برعکس در آمریکا به اوج خود رسید. کشور آمریکا که تا اواخر دهه 1960 تنها 17 نیروگاه اتمی داشت در طول دهه های 1970و 1980 بیش از 90 نیروگاه اتمی دیگر ساخت. این مسئله نشان دهنده افزایش شدید تقاضای انرژی در آمریکاست. هزینه تولید برق هسته ای در مقایسه با تولید برق از منابع دیگر انرژی در امریکا کاملا قابل رقابت می باشد. هم اکنون فرانسه با داشتن سهم 75 درصدی برق هسته ای از کل تولید برق خود درصدر کشورهای جهان قرار دارد. پس از آن به ترتیب لیتوانی(73درصد)، بلژیک(57درصد)، بلغارستان و اسلواکی(47درصد) و سوئد (8/46درصد) می باشند. آمریکا نیز حدود 20 درصد از تولید برق خود را به برق هسته ای اختصاص داده است.
گرچه ساخت نیروگاههای هسته ای و تولید برق هسته ای در جهان از رشد انفجاری اواخر دهه 1960 تا اواسط 1980 برخوردار نیست اما کشورهای مختلف همچنان درصدد تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی هسته ای می باشند. طبق پیش بینی های به عمل آمده روند استفاده از برق هسته ای تا دهه های آینده همچنان روند صعودی خواهد داشت. در این زمینه، منطقه آسیا و اروپای شرقی به ترتیب مناطق اصلی جهان در ساخت نیروگاه هسته ای خواهند بود. در این راستا، ژاپن با ساخت نیروگاههای اتمی با ظرفیت بیش از 25000 مگا وات درصدر کشورها قرار دارد. پس از آن چین، کره جنوبی، قزاقستان، رومانی، هند و روسیه جای دارند. استفاده از انرژی هسته ای در کشورهای کاندا، آرژانتین، فرانسه، آلمان، آفریقای جنوبی، سوئیس و آمریکا تقریبا روند ثابتی را طی دو دهه آینده طی خواهد کرد
دیدگاههای اقتصادی و زیست محیطی برق هسته ای
جمهوری اسلامی ایران در فرایند توسعه پایدار خود به تکنولوژی هسته ای چه از لحاظ تأمین نیرو و ایجاد جایگزینی مناسب در عرصه انرژی و چه از نظر دیگر بهره برداریهای صلح آمیز آن در زمینه های صنعت، کشاورزی، پزشکی و خدمات نیاز مبرم دارد که تحقق این رسالت مهم به عهده سازمان انرژی اتمی ایران می باشد، بدیهی است در زمینه کاربرد انرژی هسته ای به منظور تأمین قسمتی از برق مورد نیاز کشور قیود و فاکتورهای بسیار مهمی از جمله مسایل اقتصادی و زیست محیطی مطرح می گردند.
دیدگاه اقتصادی استفاده از برق هسته ای
امروزه کشورهای بسیاری بویژه کشورهای اروپایی سهم قابل توجهی از برق مورد نیاز خود را از انرژی هسته ای تأمین می نمایند. بطوریکه آمار نشان می دهد از مجموع نیروگاههای هسته ای نصب شده جهت تأمین برق در جهان به ترتیب 35 درصد به اروپای غربی، 33 درصد به آمریکای شمالی، 5/16 درصد به خاور دور، 13 درصد به اروپای شرقی و نهایتا فقط 74/0 درصد به آسیای میانه اختصاص دارد. بدون شک در توجیه ضرورت ایجاد تنوع در سیستم عرضه انرژی کشورهای مذکور، انرژی هسته ای به عنوان یک گزینه مطمئن اقتصادی مطرح است. بنابراین ابعاد اقتصادی جایگزینی نیروگاههای هسته ای با توجه به تحلیل هزینه تولید(قیمت تمام شده) برق در سیستمهای مختلف نیرو قابل تأمل و بررسی است. از اینرو در اغلب کشورها، نیروگاههای هسته ای با عملکرد مناسب اقتصادی خود از هر لحاظ با نیروگاههای سوخت فسیلی قابل رقابت می باشند.
بهرحال طی چند دهه گذشته کاهش قیمت سوختهای فسیلی در بازارهای جهانی، سبب افزایش هزینه های ساخت نیروگاههای هسته ای به دلیل تشدید مقررات و ضوابط ایمنی، طولانی تر شدن مدت ساخت و بالاخره باعث ایجاد مشکلات تأمین مالی لازم و بالا رفتن قیمت تمام شده هر واحد الکتریسیته در این نیروگاهها شده است. از یک طرف مشاهده میشود که طی این مدت حدود 40 درصد از هزینه های چرخه سوخت هسته ای کاهش یافته است و از سویی دیگر با توجه به پیشرفتهای فنی و تکنولوژی حاصل از طرحهای استاندارد و برنامه ریزیهای دقیق بمنظور تأمین سرمایه اولیه مورد نیاز مطمئن و به هنگام احداث چند واحد در یک سایت برای صرفه جوئیهای ناشی از مقیاس مربوط به تأسیسات و تسهیلات مشترک مورد نیاز در هر نیروگاه، همچنان مزیت نیروگاههای اتمی از دیدگاه اقتصادی نسبت به نیروگاههای با سوخت فسیلی در اغلب کشورها حفظ شده است.
سایر دیدگاههای اقتصادی در مورد آینده انرژی هسته ای حاکی از آن است که براساس تحلیل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژی در جهان، توجه به توسعه تکنولوژیهای موجود و حقایقی نظیر روند تهی شدن منابع فسیلی در دهه های آینده، مزیتهای زیست محیطی انرژی اتمی و همچنین استناد به آمار و عملکرد اقتصادی و ضریب بالای ایمنی نیروگاههای هسته ای، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته ای نسبت به سایر گزینه های سوخت و پیشرفتهای حاصله در زمینه نیروگاههای زاینده و مهار انرژی گداخت هسته ای در طول نیم قرن آینده، بدون تردید انرژی هسته ای یکی از حاملهای قابل دسترس و مطمئن انرژی جهان در هزاره سوم میلادی به شمار می رود. در این راستا شورای جهانی انرژی تا سال 2020 میلادی میزان افزایش عرضه انرژی هسته ای را نسبت به سطح فعلی حدود 2 برابر پیش بینی می نماید. با توجه به شرایط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادی هزینه های فرصتی فروش نفت و گاز را با قیمتهای متعارف بین المللی در محاسبات هزینه تولید(قیمت تمام شده) برای هر کیلووات برق تولیدی منظور نمائیم و همچنین تورم و افزایش احتمالی قیمتهای این حاملها(بویژه طی مدت اخیر) را براساس روند تدریجی به اتمام رسیدن منابع ذخایر نفت و گاز جهانی مدنظر قرار دهیم، یقینا در بین گزینه های انرژی موجود در جمهوری اسلامی ایران، استفاده از حامل انرژی هسته ای نزدیکترین فاصله ممکن را با قیمت تمام شده برق در نیروگاههای فسیلی خواهد داشت.
دیدگاه زیست محیطی استفاده از برق هسته ای
افزایش روند روزافزون مصرف سوختهای فسیلی طی دو دهه اخیر و ایجاد انواع آلاینده های خطرناک و سمی و انتشار آن در محیط زیست انسان، نگرانیهای جدی و مهمی برای بشر در حال و آینده به دنبال دارد. بدیهی است که این روند به دلیل اثرات مخرب و مرگبار آن در آینده تداوم چندانی نخواهد داشت. از اینرو به جهت افزایش خطرات و نگرانیها تدریجی در مورد اثرات مخرب انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از کاربرد فرایند انرژیهای فسیلی، واضح است که از کاربرد انرژی هسته ای بعنوان یکی از رهیافتهای زیست محیطی برای مقابله با افزایش دمای کره زمین و کاهش آلودگی محیط زیست یاد می شود. همچنانکه آمار نشان می دهد، در حال حاضر نیروگاههای هسته ای جهان با ظرفیت نصب شده فعلی توانسته اند سالانه از انتشار 8 درصد از گازهای دی اکسید کربن در فضا جلوگیری کنند که در این راستا تقریبا مشابه نقش نیروگاههای آبی عمل کرده اند
چنانچه ظرفیتهای در دست بهره برداری فعلی تولید برق نیروگاههای هسته ای، از طریق نیروگاههای با خوراک ذغال سنگ تأمین می شد، سالانه بالغ بر 1800 میلیون تن دی اکسید کربن، چندین میلیون تن گازهای خطرناک دی اکسید گوگرد و نیتروژن، حدود 70 میلیون تن خاکستر و معادل 90 هزار تن فلزات سنگین در فضا و محیط زیست انسان منتشر می شد که مضرات آن غیرقابل انکار است. لذا در صورت رفع موانع و مسایل سیاسی مربوط به گسترش انرژی هسته ای در جهان بویژه در کشورهای در حال توسعه و جهان سوم، این انرژی در دهه های آینده نقش مهمی در کاهش آلودگی و انتشار گازهای گلخانه ای ایفا خواهد نمود
درحالیکه آلودگیهای ناشی از نیروگاههای فسیلی سبب وقوع حوادث و مشکلات بسیار زیاد بر محیط زیست و انسانها می شود، سوخت هسته ای گازهای سمی و مضر تولید نمی کند و مشکل زباله های اتمی نیز تا حد قابل قبولی رفع شده است، چرا که در مورد مسایل پسمانداری با توجه به کم بودن حجم زباله های هسته ای و پیشرفتهای علوم هسته ای بدست آمده در این زمینه در دفن نهایی این زباله ها در صخره های عمیق زیرزمینی با توجه به حفاظت و استتار ایمنی کامل، مشکلات موجود تا حدود زیادی از نظر فنی حل شده است و طبیعتا در مورد کشور ما نیز تا زمان لازم برای دفع نهایی پسمانهای هسته ای، مسائل اجتماعی باقیمانده از نظر تکنولوژیکی کاملا مرتفع خواهد شد.
از سوی دیگر بنظر می رسد که بیشترین اعتراضات و مخالفتها در زمینه استفاده از انرژی اتمی بخاطر وقوع حوادث و انفجارات در برخی از نیروگاههای هسته ای نظیر حادثه اخیر در نیروگاه چرنوبیل می باشد، این در حالی است که براساس مطالعات بعمل آمده احتمال وقوع حوادثی که منجر به مرگ عده ای زیاد بشود نظیر تصادف هوایی، شکسته شدن سدها، انفجارات زلزله، طوفان، سقوط سنگهای آسمانی و غیره، بسیار بیشتر از وقایعی است که نیروگاههای اتمی می توانند باعث گردند
به هر حال در مورد مزایای نیروگاههای هسته ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی صرفنظر از مسایل اقتصادی علاوه بر اندک بودن زباله های آن می توان به تمیزتر بودن نیروگاههای هسته ای و عدم آلایندگی محیط زیست به آلاینده های خطرناکی نظیر SO2,NO2,CO,CO2 ، پیشرفت تکنولوژی و استفاده هرچه بیشتر از این علم جدید، افزایش کارایی و کاربرد تکنولوژی هسته ای در سایر زمینه های صلح آمیز در کنار نیروگاههای هسته ای اشاره نمود
در مجموع ارزیابیهای اقتصادی و مطالعات بعمل آمده در مورد مقایسه هزینه تولید(قیمت تمام شده) برق در نیروگاههای رایج فسیلی کشور و نیروگاه اتمی نشان می دهد که قیمت این دو نوع منبع انرژی صرفنظر از هزینه های اجتماعی، تقریبا نزدیک به هم و قابل رقابت با یکدیگر هستند. چنانچه قیمت مصرف انرژیهای فسیلی برای نیروگاههای کشور برمبنای قیمتهای متعارف بین المللی منظور شوند و همچنین در شرایطی که نرخ تسعیر هر دلار در کشور 8000 ریال تعیین گردد، هزینه تولید(قیمت تمام شده) هر کیلووات ساعت برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی بشرح زیر می باشد.
مقایسه هزینه های اجتماعی تولید برق در نیروگاههای فسیلی و اتمی
بر اساس مطالعات به عمل آمده توسط وزارت نیرو در سال 1378 در خصوص تعیین هزینه های اجتماعی آلاینده های زیست محیطی مصرف سوختهای فسیلی در چند نیروگاه فسیلی مورد نظر در کشور، نتایج به دست آمده به شرح ذیل می باشد:
همچنین در تازه ترین مطالعه ای که برای تعیین هزینه های اجتماعی نیروگاههای هسته ای در 5 کشور اروپایی بلژیک، آلمان، فرانسه، هلند و انگلستان صورت گرفته است، میزان هزینه های اجتماعی ناشی از نیروگاههای هسته ای در مقایسه با نیروگاههای فسیلی بسیار پائین است. در این مطالعه هزینه های خارجی هر کیلووات ساعت برق تولیدی در نیروگاههای هسته ای در حدود39/0 سنت( معادل 2/31 ریال) برآورده شده است. بنابراین در صورتیکه هزینه های اجتماعی تولید برق را در ارزیابیهای اقتصادی نیروگاههای فسیلی و هسته ای منظور نمائیم قطعا قیمت تمام شده هر کیلووات ساعت برق در نیروگاه هسته ای نسبت به فسیلی بطور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد یافت.
به هر حال نیروگاههای فسیلی و هسته ای هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند و ایجاد هر یک متناسب با مقتضیات زمانی و مکانی هر کشور خواهد بود و انتخاب نهایی و تصمیم گیری در این زمینه می بایست با توجه به فاکتورهایی از قبیل عوامل تکنولوژیکی، ارزشی، سیاسی، اقتصادی و زیست محیطی توأما اتخاذ گردد. قدر مسلم ایجاد تنوع در سیستم عرضه و تأمین انرژی از استراتژیهای بسیار مهم در زمینه توسعه سیستم پایدار انرژی در هر کشور محسوب می شود. در این راستا با توجه به بررسیهای صورت گرفته، شورای انرژی اتمی کشور مصمم به ایجاد نیروگاههای اتمی به ظرفیت کل 6000 مگاوات در سیستم عرضه انرژی کشور تا سال 1400 هجری شمسی می باشد.
نیروگاه‌های هسته‌ای ارزانترین راه تولید برق

مطالعه ای توسط آژانس انرژی هسته ای و آژانس بین المللی انرژی انجام گرفت، نشان داد در کشورهایی که در نظر دارند نیروگاه‌ها‌ی جدید هسته ای تا سال 2010 الی 2015 سفارش دهند، برق تولید شده توسط نیروگاه‌های هسته‌ای ارزانترین منبع انرژی بالقوه در تقریبا همه نقاط است.
به گزارش خبرگزاری فارس به نقل از وزارت خارجه آمریکا، با برنامه‌های جدید صنعت انرژی هسته‌ای برای پیشرفت و توسعه و افزایش سهم خود در بازار انرژی ایالات متحده، بحث در مورد عملی بودن احداث نیروگاه‌ها‌ی جدید از لحاظ اقتصادی کماکان ادامه دارد.
به گفته موسسه انرژی هسته ای (NEI)، یک گروه صنعتی که در زمینه انرژی فعالیت می‌کند، نیروگاه‌ها‌ی هسته ای که برای ساخت در ده سال آینده برنامه ریزی شده اند با دیگر منابع تولید انرژی رقابت خواهند کرد.
استیو کرکس، سخنگوی موسسه انرژی هسته ای، در مصاحبه ای اظهار داشت، پس از عبور از برخی ابهامات و موانع مربوط به ساختن نیروگاه‌ها‌یی که از هر لحاظ کاملا جدید هستند، می‌توان به انرژی هسته ای به عنوان یک فناوری بسیار اقتصادی نگاه کرد.
بسیاری از متخصصین از این دیدگاه حمایت می‌کنند. مطالعه ای که در سال 2004 توسط دانشگاه شیکاگو انجام شد، نشان داد که نیروگاه‌ها‌ی جدید هسته ای، پس از جذب هزینه‌ها‌ی اولیه مهندسی؛ به دست آوردن تجربیات ساخت؛ و حل دیگر مسائل میان-مدت مربوط به تامین سرمایه، از لحاظ اقتصادی نسبت به دیگر انواع تولید نیرو در مقیاس بزرگ، از لحاظ اقتصادی مناسب تر هستند.
ولیکن، آنهایی که با انرژی هسته ای مخالف هستند، تردید دارند که این صنعت بتواند به خاطر هزینه بالای ساخت نیروگاه با دیگر صنایع رقابت کند.
توماس کاکران، مدیر برنامه هسته ای در شورای دفاع منابع طبیعی، در مصاحبه جداگانه ای در ماه مارس، اظهار داشت، به دلیل هزینه سرمایه بالا، فکر نمی‏کنم ظرفیت خیلی بیشتری اضافه خواهد شد.
طبق آمار منابع مختلف، این هزینه سرمایه از 1400 تا 2000 دلار برای هر کیلووات است. بنابراین، ساخت یک نیروگاه هزار مگاواتی حداقل به 4/1 تا 2 میلیارد دلار هزینه اولیه نیاز خواهد داشت.
کرکس گفت که ولیکن، در صورت وجود سفارش‌ها‌ی متعدد برای ساخت راکتورهای هسته ای، هزینه سرمایه می‌تواند به 1100 تا 1200 دلار برای هر کیلووات کاهش یابد. طبق آمار مختلف ارایه شده در این بخش از صنعت، در مقایسه، هزینه سرمایه برای نیروگاه‌ها‌ی ذغال سنگی نزدیک به 1300 دلار برای هر کیلووات و هزینه سرمایه نیروگاه‌ها‌ی گازی نزدیک به 600 دلار برای هر کیلووات است.
کرکس اظهار داشت، هزینه سرمایه انرژی هسته ای قابل مقایسه با فناوری ذغال سنگ پاک است که جهت تولید برق با انتشار ناچیز گازهای زیان آور طراحی شده اند. (انرژی هسته ای هیچگونه گاز زیان آوری منتشر نمی‏کند.)

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  23  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلودمقاله انرژی هسته ای

اختصاصی از فی فوو دانلودمقاله انرژی هسته ای دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 
مقدمه:
حدود 100 سال پیش که برای اولین بار مسئله استفاده از انرژی عظیم هسته ای مطرح شد، بشر نمی‌توانست درک تجربی و صحیحی نسبت به این موضوع داشته باشد. ولی دیری نپائید که دانش و تکنولوژی این انرژی در اختیار بشر قرار گرفت و توانست استفاده از آن را تجربه نماید.
دیرزمانی اگر کسی مسئله پرواز در آسمان و یا سفر به خارج این کره خاکی و گردش به دور آن را مطرح می کرد، حتماً او را خیالپرداز و مجنون قلمداد می کردند و یا به خاطر اظهار بعضی حقایق فرد را به توبه در کلیسا وا می‌داشتند!
زمانی روباتها و ابرکامپیوترها که می‌توانستند چندین محاسبه ریاضی را در چند ثانیه انجام دهند، فقط در داستانهای تخیّلی نویسندگان پیدا می شد. خلاصه همیشه در تمامی اعصار وقتی مطلبی فوق دانش و درک مردم آن زمان مطرح می‌شد در برابر مخالفتها و انتقادهای شدیدی قرار می‌گرفت ولی بعد از طی روزگاری، همگان به پیشرفتهای فوق العاده در آن زمینه مواجه می‌شدند و حتی این پیشرفت را موجب فراهم آمدن آسایش بیشتر خود می‌دیدند و حالا در عصرها بحث نانوتکنولوژی مطرح شده است، موضوعی که در تمامی ابعاد زندگی بشر و رشته های مختلف علمی ارتباط مستقیم و میسر خواهد داشت.
نانوتکنولوژی چنان روی کرد و نگرش به تکنولوژی را متحول ساخت که در صورت تحقق و رسیدن به مقصدی که ترسیم شده است، شاید بزرگترین جهش انسان برای صعود به قله های رفیع خواهد بود. اکنون جهان متوجه این رویکرد متحول کننده شده و متخصصین و دانشمندان در نقاط مختلف این کره‌ی خاکی دست به پژوهش و مطالعات وسیعی در این زمینه زده اند و طبق گفته‌ی برخی از آنان پیشرفت‌های صورت گرفته و روند رو به رشد نانو، بیش از حد انتظار و پیش‌بینی است.
نانوتکنولوژی چیست؟
نانوتکنولوژی مولکولی، نامی است که به یک نوع فن‌آوری تولیدی اطلاق می شود. همانطور که از نامش پیداست، نانوتکنولوژی مولکولی، هنگامی محقق می شود که ما توانایی ساختن چیزها را از اتمها داشته باشیم و در این صورت ما توانایی آرایش دوباره مواد را با دقت اتمی خواهیم داشت. هدف نانوتکنولوژی ساختن مولکول به مولکول آینده است. همان طور که وسایل مکانیکی به ما اجازه می دهند که چیزی فراتر از نیروی فیزیکی خود به دست آوریم، علم نانویی و تولید در مقیاس نانو هم، سبب می شود تا ما بتوانیم پا را فراتر از محدودیتهای اندازه ای که به طور طبیعی موجود است، بگذاریم و درست روی واحدهای ساختاری مواد کار کنیم، جایی که خاصیت مواد مشخص می شود و با تغییر در آن واحدها می توان تغییرات خواص را ایجاد کرد. برای کنترل ساختار مواد، باید یک سیستم کامل و ارزان قیمت در اختیار داشته باشیم. فرض اصلی در نانوتکنولوژی این است که تقریباً همه ساختارهای باثبات شیمیایی که از نظر قوانین فیزیک رد نمی‌شوند را می توان ساخت.
ماهیت نانوتکنولوژی، عبارت است از توانایی کارکردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از مولکولی، در ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر، با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتمها یا مولکولها با استفاده از مواد، وسایل و سیستم هایی با تواناییهای جدید و اعمال تازه که ناشی از ابعاد کوچک ساختارشان می باشد.
همه مواد و سیستم ها زیربنای ساختاری خود را در مقیاس نانو ترتیب می دهند. در اینجا مثال‌هایی را ذکر می کنیم. یک مولکول آب دارای قطری حدود یک نانومتر است. قطر یک نانوتیوب تک لایه 2/1 نانومتر می باشد. کوچکترین ترانزیستورها به اندازه 20 نانومتر می باشند. مولکول DNA، 5/2 نانومتر پهنا دارد و پروتئینها بین 1 تا 20 نانومتر هستند. قطر ATP، 10 نانومتر بوده و یک وسیله مولکولی نیز ممکن است در حدود چند نانومتر باشد. کنترل مواد در مقیاس نانویی به معنای ساختن ساختارهای بنیانی در مقیاسی است که خواص اساسی معین می شود. تا آنجایی که ما از طبیعت اطلاعات در دست داریم، این آخرین مقیاس تولید است. نانوتکنولوژی، اتحاد ساختارهای نانویی در جهت ایجاد ساختارهای بزرگتر را که می توانند در صنعت، پزشکی و حفاظت محیط زیست استفاده شوند، شامل می شود.
دانشمندان اخیراً این توانایی را پیدا کرده اند که بتوانند اتمها را به طور مستقیم مشاهده کرده و دستکاری کنند ولی این تنها بخش کوچکی از تکنیکهایی است که در علم نانویی و همچنین فن‌آوری، به دست آمده است. هنوز چند دهه به توانایی تولید محصولات تجاری باقی است ولی مدلهای تئوری کامپیوتری و محاسباتی، نشان می دهند که دستیابی به سیستم های تولید مولکولی امکان پذیر است. چرا که این مدلها، قوانین فیزیک کنونی را نقص نمی کنند. امروزه دانشمندان وسایل و تکنیکهای زیادی را که برای تبدیل نانوتکنولوژی از مدلهای کامپیوتری به واقعیت لازم است اختراع و تبدیل می کنند.
دقت به عنوان منفعت ماشینهای مولکولی مدنظر می باشد و همچنین یکی از کلیدهای مهم برای درک لزوم پیشرفت در زمینه این فن‌آوری است. دقت در اینجا به این معناست که برای هر اتم جایی وجود دارد و هر اتم در جایگاه خودش است. ما از ماشینهای دقیق برای تولید محصولات با دقت مساوی، استفاده خواهیم کرد. فن آوری تا به حال هرگز چنین کنترل دقیقی نداشته است و همه ی فن آوریهای کنونی ما، فن آوریهای بزرگی هستند. امروزه ما تکه یا توده‌ای از چیزی را در مقابل خود قرار می‌دهیم و به آن چیزی اضافه کرده و یا از آن تکه هایی را کم می کنیم و در نهایت وسیله موردنظرمان را با این اعمال ایجاد می کنیم. در واقع ما وسایلمان را از سرهم کردن قسمتهای مختلف تولید می کنیم بدون آنکه نسبت به ساختمان مولکولی آنها توجهی داشته باشیم. در گذشته ساخت با دقت اتمی، تنها در محصولات کریستالها یا در سازمان های زنده ی زیستی مانند ریبوزومها که پروتئین موردنیاز موجود زنده را فراهم می کنند و یا DNA که اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد موجود زنده را حمل می کند، دیده شده است. ما در جریان پیشرفت نانوتکنولوژی روندی به سوی دستیابی به درجه ای از کنترل سیستمها که قبلاً تنها در طبیعت موجود بوده، در پیش‌رو داریم.
منفعتهای دیگر وقتی نمایان می شوند که اندازه‌ی وسایل قابل ساخت را مورد توجه قرار می‌دهیم. وقتی ما در مقیاس اتمی کار کنیم، می توانیم دستگاههایی بسازیم که می‌توانند به جاهای غیرقابل تصور از نظر کوچکی بروند.
دو وسیله ی بسیار حساس که هنوز ساخته نشده اند در نانوتکنولوژی عبارتند از:
1- نانوکامپیوتر 2- نانواسمبلر
نانوکامپیوتر ماشینی مولکولی است که قادر است یک رشته اعمالی را به اجرا درآورد و آنها را اداره کند و در نهایت نتیجه‌ای را تولید نماید. در عمل این وسیله تا حدی با میکروپردازشگرهای امروزی متفاوت است. اگر چه شباهتهای نادری با کامپیوترهای قدیمی و مکانیکی که توسط
Charles Babbage در دوره‌ی ویکتوریا طراحی شده بود، دارد. همچنین دارای دستگاه ثبت کننده ای است که چیزی شبیه ماشینهای جمع کننده ( Adding Machine ) به وجود می‌آورد. البته ماشین جمع کننده ای که میلیون‌ها بار کوچکتر و میلیون‌ها بار سریعتر از میکروپردازشگرهایی که تاکنون طراحی شده است. وقتی یک نانو کامپیوتر وجود داشته باشد در این صورت به وجود آوردن نانواسمبلر نیز امکان پذیر خواهد بود. نانواسمبلر وسیله ای ساخته شده در تراز اتمی است که می تواند اتمها را برای بیشتر شکلهایی که مورد نظر می باشد، دقیقاً نظم دهی و آرایش کند.
امروزه کارکردن در تراز اتمی به نیروی اتمی میکروسکوپی ارزان قیمت ( AFM ) نیاز دارد که از میدان الکتریکی برای هل دادن اتمها به سمت جایگاهشان استفاده می کند. ولی نانواسمبلر می‌تواند به سادگی اتمها را از جایگایشان خارج کرده و آنها را همانند دستگاه بافندگی صنعتی، در محل موردنظر به یکدیگر پیوند دهد. در سلولهای ما، ریبوزومها کاری شبیه به این را انجام می دهند، DNA را به صورت RNA کپی کرده و سپس آمینواسید صحیح را جهت ساخت پروتئینها جمع آوری می کنند. نانواسمبلری که یک نانوکامپیوتر را در هسته ی خود در بر دارد، تقریباً همین کار را انجام می دهد. نانواسمبلر در واقع یک هدف نهایی و مهم در نانوتکنولوژی است. وقتی یک نانواسمبلر کامل در دسترس باشد، تقریباً همه چیز ممکن می شود و این مهمترین و بزرگترین خواسته‌ی انجمن نانوتکنولوژی است.
شصت سال پیش gohn von neumann (کسی که همراه Alan turing ، زمینه علم کامپیوتر را پایه گذاری کرد.) حدس زد که روزی ساختن ماشین هایی که بتوانند خودشان را کپی کنند، ممکن خواهد شد یک نوع تکرارکننده ی خود به خودی که می تواند ما را از یک مثال ساده ی ذهنی به سمت اجتماعی از کپی‌های کامل هدایت کند. اگر چه ماشین مورد نظر von Neumann در تئوری ساده به نظر می رسد ولی هرگز ساخته نشده است. در مقیاس ماکرو مولکولی ساختن یک کپی از ماشین بسیار ساده‌تر از تهیه کردن ماشینی است که بتواند خود را کپی کند ولی در تراز مولکولی، این موازنه برعکس است یعنی تهیه کردن ماشینی که بتواند خود را کپی کند بارها ساده تر از ساختن ماشین دیگری با استفاده از تراشه‌هاست.
این مزیت بزرگی است که وقتی تنها یک اسمبلر داریم، می توانیم هر تعداد که بخواهیم، ایجاد کنیم. همچنین این بدان معناست که نانواسمبلر یک آفت کامل است. اگر به طور عمدی یا تصادفی یک نانواسمبلر در محیط آزاد شود، تنها با راهنمای چگونگی تکثیرشدن، تمام سطح سیاره یعنی گیاهان، حیوانات و سنگها و صخره ها در عرض مدتی کمتر از هفتاد و دو ساعت (72) به ماده‌ی لزج و چسبناک خاکستری رنگ ( gray goo ) از nanite ها ( nano unite ) مبدل خواهد شد.
Drexler معتقد است مشکل gray goo تا حد زیادی خیالی است ولی امکان سناریوی غبار خاکستری را تصدیق می کند که باعث برگشت یا تکرار naniteها می گردد و زمین را در روکشی که مادون میکروسکپی است، خفه می کند و در اینجا ما با یک خطر فن‌آوری که در تاریخ بی‌سابقه است، مواجهیم. علیرغم این مسائل، کسانی که روی نانوتکنولوژی مولکولی کار می کنند. در حال مطالعه برای ساختن دستگاهی در مقیاس اتمی هستند و به نظر میرسد به زودی اطلاعات کافی برای ساخت نانوکامپیوترها و نانواسمبلرها را به دست آوریم.
این مسائل اجتناب ناپذیر و مطرح شده در نانوتکنولوژی باعث شد تا Drexler ، یک زیربنای علمی و آموزشی ایجاد کند و آن انستیتو foresight است که به عنوان یک محل شناخته شده و یک مرکز تفکر در مورد نانوتکنولوژی عمل می کند. در طی 14 سال برپایی foresight، این انستیتو به صورت کانون تحقیقات نانوتکنولوژی در آمده است. در اوسط اکتبر 2000، انستیتو foresight، کنفرانس سالانه‌ی خود را در هتلی در santa clara برگزار کرد. در آنجا زمزمه‌ای جدید به گوش می رسید؛ پیشرفتهای اخیر در سازه های با مقیاس مولکولی که حاصل ابتکار در برخی ترکیبات اصلی و بنیانی که Drexler در نانوسیستم توصیف کرده است، می‌باشد. همانند ترکیباتی که در ساختمان نانوکامپیوترها و نانواسمبلرها ضروری است. چیز دیگری که در کنفرانس به دست آمد، یک کپی از داروی نانویی Robert freitas بود. طب نانویی بیش از پیش در تلاش برای جامه‌ی عمل پوشاندن به وعده های Feynman (دارنده جایزه نوبل برای طرح فن آوری در مقیاس کوچک) در مورد دکتر بسیار کوچک است و قدم به قدم موانع فن‌آوری را از سر راه برمی دارد. موانعی که برای رسیدن به وسایل نانوپزشکی باید بر آنها فائق آمد.
هم اکنون کنگره ی آمریکا نسبت به سرمایه گذاری در هر نوع تحقیق و توسعه ( R&D ) بدن سوددهی زودرس در پزشکی و ارتش مخالفت دارد ولی دولت آمریکا سرمایه‌گذاری برای تحقیقات نانوتکنولوژی را دو برابر کرده است.
قسمتی از این سرمایه برای اهداف مرکز تحقیقات ناسا در Mountain view کالیفرنیا صرف خواهد شد؛ جایی که تیم کوچکی روی طرح نانوکامپیوترها کار می کنند. حال این سوأل در ذهن نقش می‌بندد که چرا ناسا توجه خود را معطوف به نانوتکنولوژی کرده است؟ در پاسخ می‌توان گفت که اندازه، مهمترین دلیل می باشد. کامپیوترهای رایج مثل آنچه که در Mars Pathfinder پایه گذاری شده.
هم بزرگند و هم به اندازه ی کافی قدرتمند نیستند و دیگر اینکه مستعد انجام خطا هستند. با استفاده از وسیله ای نانویی به اندازه ی یک حشره که به اصطلاح حشره ی نانویی (nanobot) خوانده می شود
ناسا می تواند 100 میلیون چشم و گوش را در بسته ای به وزن چند گرم، به سطح مریخ بفرستد. حتی اگر نیمی از آن حشره های نانویی دچار اشکال شوند و یا کر نکنند، بازهم کسی چیزی از دست نمی‌دهند. چرا که هنوز 50 میلیون دیگر باقی مانده است. برای ساختن یک عدد از این حشره های نانویی، محققان باید مشکلات بر سر راه نانوکامپیوترها را حل کنند و این همان نکته‌ای است که گروه تحقیق ناسا بر آن متمرکز شده است.
بررسی‌های انجام شده حاکی از آن است که نانوتکنولوژی تمام جنبه های زندگی ما را تحت تأثیر قرار خواهد داد. یک سری اتفاقات جالب در علم پزشکی و دارویی مورد انتظار است.
نانوتکنولوژی حتی بر روی هوایی که تنفس می کنیم و آبی که می‌نوشیم نیز مؤثر است. با مطالعه بر روی پیامدهای نانوتکنولوژی می توان دریافت که این نوع فن آوری ما را به سمت پیشرفت در راه رسیدن به سیستمهایی بهتر، سریعتر، مستحکمتر، کوچکتر و ارزان تر سوق می‌دهد.
پیشگامان نانوتکنولوژی:
چهل سال پیش Richard feynman، متخصص کوانتوم نظری و دارنده ی جایزه ی نوبل، در سخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان آن پایین فضای بسیاری هست به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی در آن زمان اظهار داشت: اصول فیزیک، تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، برخلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی زنند. او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه ها را با مقیاسهای کوچک بسازند پس ما خواهیم توانست که آنها را کوچک و کوچک‌تر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقی‌شان در لبه های نامعلوم کوانتوم نزدیک خواهند شد و فقط هنگامی این کوچک شدن متوقف می شود که خود اتمها تا حد زیادی ناپایدار شده و غیرقابل فهم گردند. feynman فرض کرد وقتی زبان یا سبک خاص اتمها کشف گردد، طراحی دقیق مولکولها امکان پذیر خواهد بود به طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به گونه‌ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.
با استفاده از این فرمهای بسیار کوچک چه وسایلی می توانیم ایجاد کنیم؟
Feynman در ذهن خود یک دکتر مولکولی تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصر به فرد کوچکتر است و می تواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تأیید سلامتی سلولها و یا انجام اعمال ترمیمی و به طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد. در بحبوحه‌ی سالهای صنعتی کلمه‌ی بزرگ از اهمیت ویژه ای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه های مهندسی بزرگ و... حتی کامپیوترها در دهه 1950 تمام طبقات ساختمان را اشغال می کردند. ولی از وقتی Feynman نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی به سوی کوچک شدن در پیش گرفت.
Marvin Minsky تفکرات بسیار باروری داشت که می‌توانست به اندیشه‌های Feynman قوت ببخشد. Minsky – پدر یابنده‌ی هوشهای مصنوعی – دهه 70- 1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می شد، رهبری می کرد. در اوسط دهه ی 70، Eric Drexler که یک دانشجوی فارغ التحصیل بود، Minsky را به عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان نامه اش انتخاب کرد و او نیز این مسئولیت را بر عهده گرفت. Drexler نسبت به وسایل بسیار کوچک Feynman علاقه مند شده بود و قصد داشت تا در مورد تواناییهای آنها به کاوش بپردازد. Minsky نیز با وی موافقت کرد. Drexler در اوایل دهه 80، درجه استادی خود را در رشته ی علوم کامپیوتر دریافت کرده بود و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود. او افکار جوانترها را با یک سری ایده ها که خودش نانوتکنولوژی نامگذاری کرده، مشغول می‌داشت. Drexler اولین مقاله علمی خود را در مورد نانوتکنولوژی مولکولی (MNT) در سال 1981 ارائه داد.
او کتاب Engines of Creation : The Coming Era of Nanotechnology را در سال 1986 به چاپ رساند. Drexler تنها درجه‌ی دکتری در نانوتکنولوژی را در سال 1991 از دانشگاه MIT دریافت داشت. او یک پیشرو در طرح نانوتکنولوژی است و هم‌اکنورئیس‌انستیتوForesight و Research fellow می باشد.

توسعه و پیشرفت در نانوتکنولوژی
انقلابی که توسط نانوتکنولوژی در دهه‌های آینده بوجود خواهد آمد، پیشرفتهای غیرمنتظره‌ای را در عرصه‌های مختلف وعده می‌دهد. تحولات اقتصادی، صنعتی و روشهای مناسب حفظ سلامتی و ایجاد محیط دلپذیر از پیامدهای این تکنولوژی است. به خاطر ریسک بزرگ و منافع پشت پرده‌ی این تکنولوژی، طرح National Nanotechnology Initiative از حمایتهای دولتی برخوردار است. کلینتون، رئیس جمهور اسبق ایالات متحده‌ی آمریکا، در سخنرانی خود در انستیتو California Institute Tnitiative در ژانویه ی 2000، ایده هایی اظهار داشت که پس از آن، مجلس آمریکا 422 میلیون دلار بعنوان بودجه ی مالی سال 2001 نانوتکنولوژی تصویب کرد. طی نامه ی سالیانه که از طرف سازمان‌های علم و تکنولوژی و سازمان برنامه و بودجه به تمام ارگانها ارسال شد، نانوتکنولوژی بعنوان مهمترین مسأله در رأس برنامه توسعه و پیشرفت (R&D) تمام ارگانها برای سال مالی 2001 قرار داده شد.
در همین چند سال اخیر، مراکز تجاری نانوتکنولوژی با سرمایه‌ی چندین میلیون‌دلاری خود نیز پیشرفتهایی را حاصل کرده اند. بعنوان مثال در ایالات متحده، شرکت IBM سنسورهای مغناطیسی برای هدهای خواننده‌ی دیسکهای سخت تولید کرده است. Eastmankodok و BM، تکنولوژیهای تولید فیلمهای باریک با ساختارهای نانویی ایجاد کرده اند. Mobil، کریستال‌های نانویی را برای کارخانه‌های شیمیایی تولید کرده است. Merck، داروهایی با ذرات نانویی تولید نموده است. Toyota، مواد پلیمری تقویت شده با ذرات نانویی را برای ماشینهای ژاپنی ساخته است. شرکت الکترونیکی Samsung در کره‌ی، روی صفحه‌ی مسطح از کربن نانوتیوب کار می‌کند و ... حتی ما می‌بینیم که محققان با استفاده از نانوکربوتیوبها، ماهیچه‌ی مصنوعی ساخته‌اند که به زودی می‌تواند در پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.

نانوتکنولوژی و همگرایی علمی
نانوتکنولوژی به سه شاخه جدا و در عین حال مرتبط با یکدیگر تقسیم می شود که براساس ساختارهای زیر تعریف می شوند:
1- نانوتکنولوژی مرطوب: این شاخه به مطالعه سیستم های زیست محیطی که اساساً در محیطهای آبی پیرامون وجود دارند، می‌پردازد و چگونگی مقیاس نانومتری ساختمان مواد ژنتیکی، غشاء‌ها و سایر ترکیبات سلولی را مورد مطالعه قرار می دهد. موفقیت این رشته بوسیله ساختمانهای حیاتی فراوانی که تشکیل شده اند و نحوه عملکرد ساختمانشان در مقیاس نانویی نظارت می‌شود، به اثبات رسیده است. این شاخه در بر گیرنده علوم پزشکی، دارویی، زیست محیطی و کلاً علوم مرتبط به Bio می باشد.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  26  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله ارائه راهکارهایی برای صرفه جویی در مصرف انرژی

اختصاصی از فی فوو دانلود مقاله ارائه راهکارهایی برای صرفه جویی در مصرف انرژی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

چکیده
با توجه به افزایش مصرف انرژی، محدود بودن منابع طبیعی، حرکت در راستای طرح توسعه پایدار و حفظ محیط زیست بایستی تا حد امکان از هدر رفتن و تلف شدن انرژی جلوگیری شود. در این تحقیق کارهایی که بایستی در این زمینه انجام بگیرد مورد بررسی قرار گرفته و نمونه‌هایی از کارهایی که می‌توان انجام داد به تفضیل ارائه شده‌اند. از جملة کارهای علمی و کاربردی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: 1- استفاده از تکنولوژیهای جدید و مواد اولیه بهتر و سازگار با محیط زیست. 2- استفاده بهینه از مواد و بازیابی آنها در صنایع مختلف. 3- بهینه‌سازی واحدهای صنعتی و تولیدی. 4- بالا نگهداشتن قیمت انرژی. 5- یافتن کاربردهای جدید برای موادی که به وفور یافت می‌شوند و فعلاً کم مصرف هستند. 6- استفاده از انرژیهای نو و تجدیدپذیر. 7- آموزش مصرف انرژی به افراد از طریق رسانه‌های ارتباط جمعی. 8- توسعه فرهنگ عامه مردم در جهت مصرف کمتر و بهینه از انرژی.
کلمات کلیدی: صرفه‌جویی، مصرف انرژی، راهکارها، جدید، بهینه سازی، بالا بردن فرهنگ عامه.

مقدمه
کشور پهناور ایران دارای منابع و ذخایر بزرگ انرژی است. در حال حاضر تعداد 85 میدان نفتی کشف شده در کشور وجود دارد. از لحاظ ذخایر گازی، ایران دومین مقام را در جهان دارد. ذخایر گازی باقیمانده در ایران در حدود 2616 تریلیون متر مکعب می‌باشد. منابع دیگر انرژی مثل ذغال سنگ و … نیز در کشور وجود دارد ]1[. با توجه به افزایش مصرف انرژی، محدود بودن منابع طبیعی، حرکت در راستای طرح توسعه پایدار و حفظ محیط زیست بایستی تا حدامکان از حدر رفتن و تلف شدن انرژی جلوگیری شود. برای این منظور بایستی در زمینه استفاده بهینه از منابع انرژی در کشور قدمهایی برداشته شود.
واژه بهینه‌سازی ترجمه کلمه optimization است که در ریاضیات مفهوم خاص خود را دارد و در کشور ما نیز در زمینه های مختلف از جمله انرژی مورد استفاده قرار گرفته ‌است. بهینه‌سازی مصرف انرژی برای یک فرایند می‌تواند به صورت موضعی (Local) و یا بصورت جامع (Global) برای یک سیستم که متشکل از چندین فرایند است، انجام شود. بر اساس تئوری بهینه‌سازی، نتیجه بهینه‌سازی برای چندین فرایند به صورت جداگانه الزاما برابر با نتیجه بهینه‌سازی به صورت جامع نیست و بنابر تعریف، بهینه‌سازی به صورت جامع می‌تواند در برگیرنده ترکیبی از دو فرایند و یا چندین فرایند باشد. اعمال بهینه‌سازی بصورت جامع نیاز به درک صحیح دینامیک انرژی ‌بری تجهیزات هر یک از فرایندها دارد و به مراتب پیچیده‌تر از به کارگیری روش بهینه سازی موضعی می‌باشد. روشهای کنترل که بر اساس دینامیک انرژی بری و نظارت بر تمامی فرایندها کار می‌کنند و یا تکنولوژیPinch که مبتنی بر اصل کاهش مصرف انرژی از طریق ترکیب فرایندها و یا Process integration است، از جمله روشهای بهینه سازی به صورت جامع هستند ]2[.
به غیر از تقسیم‌بندی روشهای بهینه‌سازی به موضعی و جامع، تقسیم‌بندی دیگری نیز وجود دارد که بر اساس هزینه های لازم برای انجام بهینه‌سازی می‌باشد و عبارتند از روشهای با هزینه پایین یا بدون هزینه، روشهای با هزینه متوسط و روشهای با هزینه بالا. از روشهای بدون هزینه می توان به موارد زیر اشاره کرد: انتخاب سوخت و یا حامل انرژی بهتر، تنظیم ساعات کاری، تنظیم نورپردازی، تنظیم دمای سیستم آبگرم، تنظیم فشار در سیستمهای هوای فشرده و … ]2[.
در این تحقیق کارهایی که می‌تواند در زمینه کاهش مصرف انرژی مفید واقع شود در چند گروه دسته‌بندی شده و در هر مورد مثالهایی که از روشهای گفته‌ شده استفاده کرده‌اند و نتیجه مطلوب گرفته‌اند بیان شده ‌است.

پیشنهادات برای کاهش مصرف انرژی
کارهایی که می‌توان برای کاهش مصرف انرژی پیشنهاد داد به شرح زیر می‌باشند.
1- استفاده از تکنولوژیهای جدید و مواد اولیه بهتر و سازگار با محیط زیست
یکی از مواردی که باعث کاهش مصرف انرژی می شود استفاده از تکنولوژیهای جدید و مواد اولیه با کیفیت بالا می‌باشد. اکثر واحدهایی که در کشور وجود دارند قدیمی بوده و نشتیهای زیادی در قسمتهای مختلف آنها وجود دارد یا راندمان آنها پایین است و بعضی وقتها کیفیت محصولات تولیدی قابل قیاس با مشابه‌های خارجی نیست. لذا بهتر است در مورد صنایع موجود در کشور بررسیهای علمی و دقیق‌تر انجام گیرد تا واحدهایی که انرژی بالایی مصرف می‌کنند شناسایی شوند و در راه تغییر فرایند و کارهای دیگر اقدام شود. از جمله کارهایی که در کشورهای مختلف در این زمینه انجام شده‌است می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1-1- استفاده از MDEA (متیل دی اتانل آمین) در صنایع پالایش گاز و شیرین‌سازی آن: در صورت استفاده از این ماده، ظرفیت واحد بالا، انرژی مورد نیاز کم و در نتیجه کاهش سرمایه‌گذاری را باعث می‌شود. این آمینها می‌توانند تا غلظتهای بالای 50% مورد استفاد قرار گیرند ولی آمینهای خیلی خورنده مثل MEA و DEA حداکثر تا غلظتهای به ترتیب 15 و 30% می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. آمینهای بر پایه MDEA در غلظتهای بالا فعالیت بیشتری برای حذف گازهای اسیدی دارند. بنابراین هر گالن از محلول حجم بالایی از گاز را تصفیه خواهد کرد. همچنین اپراتورها می‌توانند جریان برگشتی را کم کنند و در نتیجه توان کمتری برای کار پمپها لازم است. همچنین در ریبویلر به خاطر اینکه انرژی کمتری برای شکستن پیوند بین آمین و گاز اسیدی لازم است، انرژی کمتر مصرف می شود. انتخاب پذیری بالای MDEA باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود و نیز به علت خاصیت خورندگی کم آن، طول عمر تجهیزات افزایش می‌یابد و هزینه‌های نگهداری نیز کمتر می شود. برای مثال واحدی را در نظر بگیرید که از حلال MDEA برای تصفیه MM scfd 60 گاز طبیعی و حذف سولفید هیدروژن تا کمتر از ppm 4 استفاده می‌کند. در این حالت 9 میلیون Btu بر ساعت انرژی مصرف می شود. اگر از DEA استفاده شود برای تصفیه MM scfd 45 مقدار انرژی مصرفی 16 میلیون Btu بر ساعت خواهد بود. مشاهده می شود که در استفاده از MDEA، 33% گاز بیشتر با 56% انرژی کمتر تصفیه می‌شود و در صورت تبدیل واحد از DEA به MDEA، ظرفیت واحد از 75 به 90 افزایش می‌یابد ]3[. خوشبختانه در پالایشگاه گاز در عسلویه نیز از این ماده استفاده می‌شود.
1-2- استفاده از لامپهای گوگردی: که در محیطهای شهری و هم صنعتی کاربرد خوبی دارند و از لامپهای فلورسنت روشنایی بیشتر و بازده بیشتری دارند. از جمله ایرادهای این محصولات، سمی بودن ترکیبات گوگرد در اثر شکستن و آلوده کردن محیط زیست است. بنابراین آنها در یک محفظه شیشه‌ای محکم تعبیه شده‌اند ]4[.
1-3- استفاه از شیشه‌های دوجداره، پنجره‌های PVC و عایق کردن درز پنجره‌ها: عامل اتلاف گرما و سرما در منازل در زمستان و تابستان پنجره‌ها هستند که محل تعبیه، تعداد و نوع آن مهم است. در این زمینه مدل‌سازیهای کامپیوتری و شبیه‌سازیهایی انجام شده‌است. جدیدترین این تحقیقات، تکنولوژی DOE-2.1E است که مفیدترین شبیه‌سازی بوده است.
در این زمینه همچنین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
استفاده از میکرو ویو برای گرم کردن مواد شیمیایی که علاوه بر کاهش مصرف انرژی، سازگار با محیط زیست نیز می‌باشد ]5[.
تولید اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول به روشی که حداقل انرژی را مصرف می کند. با استفاده از این روش 32 تریلیون بی‌تی‌یو انرژی صرفه‌جویی می‌شود ]6[.
2- استفاده بهینه از مواد و بازیابی آنها در صنایع مختلف
در بیشتر صنایع کشور به خاطر ناقص انجام گرفتن واکنشها، قدیمی بودن دستگاهها، تکنولوژیهای قدیمی و تخصصی نبودن مسئولیتها مواد با ارزش زیادی در پسابهای واحدها وارد شده و دور ریخته می‌شوند. در این زمینه هم می‌توان با انجام تحقیقات لازم اقدام به بازیابی این مواد کرد. از کارهای انجام گرفته در این زمینه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
2-1- بازیابی فلزات با ارزش از کاتالیزورهای مستعمل: سالیانه مقدار زیادی از کاتالیزورهای مورد استفاده در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی‌ها به صورت مستعمل انبار می‌شوند که دارای فلزات با ارزشی همچون پلاتین، کبالت، مولیبدن و … می‌باشند. این فلزات قابل بازیابی بوده و بازیافت آنها از لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه است و با احداث واحدی می‌توان این کار را انجام داد. در کشورهای مختلف شرکتهایی وجود دارند که به این کار مشغول هستند ]7[.
2-2- بازیابی و استفاده مجدد متانول مصرفی: سالانه حدود 198 میلیون کیلوگرم متانول سمی در آمریکا تولید می شود. برای مثال در واحد خالص‌سازی پروکسید هیدروژن FMC توانسته‌اند با استفاده از روش تقطیر بخار تا 90% متانول را از پساب بازیابی کنند. استفاده از این روش باعث کاهش تولید پسابهای حاوی متانول در حدود 2/2 میلیون پوند بر سال با کاهش مصرف انرژی در حدود 2/19 بیلیون Btu بر سال شده‌ است. بعلاوه این سیستم باعث شده است تا شرکت FMC در هزینه عملیاتی سالیانه‌اش 5/1 میلیون دلار صرفه‌جویی کند. شواهد نشان می دهد که در جاهای دیگر نیز می خواهند از این تکنولوژی استفاده کنند ]8[.
2-3- مصرف بهینه مواد اولیه در صنایع کاغذسازی: معمولا برای ساخت یک تن کاغذ حدود 2 تا 5/3 تن درخت یا چوب مرغوب لازم است. صنایع کاغذسازی در جهان پنجمین مصرف کنده صنعتی انرژی هستند. آب نقش مهمی در صنایع کاغذسازی دارد و بطور عمده‌ای آب در این صنعت مصرف می‌شود که خود باعث آلودگی آب و هوا می شود. به همین دلیل تولید کنندگان کاغذ در فکر راهی برای کاستن از انرژی مورد استفاد و آلودگی کمتر هستند.
3- بهینه‌سازی و مدل کردن واحدهای صنعتی و افزودن تجهیزات اضافی
در این زمینه می‌توان با انجام تغییراتی در واحد و یا اضافه کردن تجهیزاتی و یا انجام کارهایی مثل شبیه‌سازی، مدل‌سازی و کنترل واحدها در مصرف کمتر انرژی، کیفیت بالای محصولات و حداقل کردن هزینه‌ها قدم برداشت. در اغلب واحدهای شیمیایی که واکنشهای شیمیایی صورت می‌گیرد برای بهینه کردن انرژی باید سعی شود که واکنشها تا حد امکان در جهت کامل شدن پیش بروند و از دیگر پارامترها هم مدیریت انرژی است که با مشاهدات و کنترلهای خود می‌تواند فرایندهای پیچیده صنعتی را در جهت بهینه شدن پیش ببرد (مثل انتخاب سیستم، پارامترهای فرایند که باید نشان داده شوند، تجهیزات اندازه‌گیری که باید استفاده شوند و … ). پارامترهای دیگری مثل برنامه کمکهای مالی دولت از دیگر راهکارهای بهینه‌سازی انرژی است. یک اصل کلی برای بهتر شدن کنترل فرایندها این است که کیفیت باید بهتر شود. در 30 سال گذشته به دلیل تمهیداتی که در زمینه محیط زیست و همچنین بازدهی انرژی صورت گرفته، تقریبا مصرف انرژی نصف شده است. در زیر به چند مورد از کارهای انجام شده در این زمینه اشاره می‌شود:
3-1- بهینه‌سازی مصرف انرژی در برجهای تقطیر: در صنعت نفت، برج تقطیر یا واحد تقطیر یکی از کلیدی‌ترین واحدهای مصرف کننده انرژی است که به وسیله شبیه‌سازیها و مدلهای کامپیوتری می‌توان مصرف انرژی را در این بخش به حالت بهینه درآورد. امروزه کاهش مصرف انرژی در عملیات تقطیر در کاهش قیمت تمام شده محصولات بیشتر موثر است ]9[. با توجه به روشهای مختلف موجود می‌توان کلیه فعالیتها در این رابطه را به سه گروه تقسیم‌بندی کرد.
الف- روشهایی که سرمایه مورد نیاز آنها کم است: مثل جریان برگشتی به برج، محل ورودی خوراک، بهبود در تعمیرات و روشهای تعمیراتی، فشار داخل برج (فشار عامل مهمی است که با توجه به دمای آب خنک کننده در دسترس جهت میعان بخارات بالاسری انتخاب می‌گردد. عملیات تقطیر در فشارهای پایین مطلوبتر است. پس در فصل زمستان و فصل بارانی بعلت کاهش دمای محیط و افت دمای برج آب خنک کننده می‌توان فشار برج را کاهش داد).
ب- روشهای با سرمایه‌گذاری متوسط: مثل استفاده از روشهای بازیافت اتلاف حرارتی، عایق کاری، جابجایی سینی‌ها با تجهیزات موثر مشابه ( آکنده های با کارایی بیشتر، با ارتفاع معادل کمتر و افت فشار کمتر).
ج- روشهای با سرمایه‌گذاری بالا: این روشها منجر به بازیافت انرژی زیادتری نسبت به دو مرحله قبل می‌شوند که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد. بهینه‌سازی یا تعویض سیستم کنترل و ابزار دقیق، میعان دو مرحله‌ای در بخش بالا سری ( در این روش مرحله اول جهت حصول به میعان کافی برای جریان برگردان انجام می‌گیرد و مرحله دوم جهت خنک کردن و استصال محصول کافی مورد استفاده واقع می‌شود).

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  15  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله بررسی تابع تقاضای انرژی وعوامل موثر برآن در اقتصاد ایران

اختصاصی از فی فوو دانلود مقاله بررسی تابع تقاضای انرژی وعوامل موثر برآن در اقتصاد ایران دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه

تقاضابرای انرژی نقش مهمی را هم بعنوان یک عامل اساسی در توسعه اقتصادی و نیز مباحث مربوط به ملاحظات محیط زیستی ایفا می کند هم چنین نگرانی نسبت به پایان پذیری برخی از انواع آن، مدیریت صحیح در نحوه استفاده بهینه ازانرژی را شدیداً طلب می نماید. به دلایل فوق آگاهی داشتن از متغیرهای تأثیر گذار بر مصرف انرژی و میزان تأثیر هر کدام از این متغیرها (به بیان دقیق تر، کشش های قیمتی و درآمدی کوتاه مدت و بلندمدت)، به سیاستگذاران اقتصادی این امکان را می دهد تا برنامه ریزی و پیش بینی های دقیق تری را در زمینه میزان مصرف انرژی طی سالهای آتی بعمل آورند.
این تحقیق نیز قصد بررسی دقیق اثرات این دو عامل بر مصرف انرژی و پیش بینی مصرف برای سالهای آتی را با استفاده از جدیدترین روشهای موجود دارد.
این بررسی به هفت فصل تقسیم شده است که سه فصل آخر حاصل و نتیجه آن را تشکیل می دهند.
فصل دوم با اهمیت موضوع شروع می شود که در آن شاخص انرژی بری محاسبه و بررسی شده و ساختار تقاضای نهایی انرژی را در سالهای مختلف نشان داده ایم. در بخش چهارچوب نظری بررسی، مبانی اقتصاد خرد مربوط به بررسی بحث گردیده و مفهوم کشش و کشش های کوتاه مدت و بلند مدت را تشریح کردیم. در پی آن فرضیات اصلی تحقیق، و همچنین محدودیت های بررسی را آورده ایم. تعریف مختصری از موضوع در سایر کشورها و ایران می پردازد.
ابتدا اشاره ای مختصر به ماهیت سریهای زمانی تصادفی می کنیم، یعنی اینکه چگونه فرایندهای تصادفی ایجاد می شوند، چه شکلی دارند و مهمتر از همه چگونه آنها را توصیف می کنیم. مفهوم ایستایی ارتباط نزدیکی با این مسایل دارد. سپس تابع خودهمبستگی تشریح می شود اینکه چگونه می توان از آن برای توصیف سری های زمانی و آزمون خصوصیاتشان استفاده کرد. مفاهیم و ابزار این قسمت برای درک مطالب دو فصل بعد ضروری هستند. الگوهای خطی برای سری های زمانی را در بخش بعدی بسط می دهیم که شامل الگوهای میانگین متحرک، اتورگرسیو و ترکیب میانگین متحرک و اتورگرسیو برای سری های ایستا هستند، و این که چگونه می توان با تفاضیل گیری سری های ناایستا، سری ایستا تولید کرد و الگوی عمومی ARIMA را بسط داده و روش باکس- جنکینز را بکار برد.
تا چند سال گذشته، حجم زیادی از نظریات اقتصادی با این فرض شکل می گرفت که داده های مورد استفاده ایستا هستند. در طی دهه های گذشته اکثر متغیرهای اقتصادی میانگین و حتی واریانسشان تغیر کرده است، بطوری که این دو گشتاور را دیگر نمی توان ثابت در نظر گرفت که در نتیجه فرض ایستایی متغیرها رد می شود. پیامدهای مربوط به خصوصیات آماری تخمین زننده ها و آزمون ها در چنین حالتی بسیار جدی هستند که ادبیات مربوط به رگرسیون های ساختگی شاهدی بر این مدعا است. در فصل پنجم این مسایل را مورد بحث قرار می دهیم . برای غلبه بر چنین مشکلاتی برخی از محققین تفاضل گیری داده ها را پیشنهاد کردند تا اجزای قدم زدن تصادفی و روند مانند داده ها حذف گردد، هرچند که دیگران گفته اند چنین کاری منجر به از دست دادن اطلاعات بلندمدت داده ها می شود. مفهوم متغیرهای متقابلاً همبسته را بعنوان راه حلی برای چنین منازعه ای مورد ارزیابی قرار می دهیم و به دنبال آن الگوهای تصحیح خطا معرفی می شود.
در فصل سوم از روش دومرحله ای انگل و گرنجر برای تخمین تابع تقاضای انرژی در ایران استفاده میشود. در ابتدا بحث می شود که چون مصرف انرژی، قیمت واقعی انرژی و درآمد واقعی متغیرهایی ناایستا دارای ریشه واحد تشخیص داده شده اند، پس الگوی اقتصادسنجی تقاضای انرژی باید براساس روشهایی استوار باشد که این خصوصیت داده ها را صریحاً به حساب آورد یعنی روش همبستگی متقابل و الگوهای تصحیح خطا ECM، مزیت اصل یک ECM، این است که اولاً چون هم تفاضل اولیه و هم سطح متغیرها وارد الگو می شوند، امکان تمایز بین اثرات کوتاه مدت و بلندمدت متغیرها وجود دارد. دوماً سرعت تعدیل به سمت رابطه بلند مدت را می توان مستقیماً تخمین زد. بالاخره ECM یک زیربنای محکم آماری در نظریه همبستگی متقابل دارد که انگل وگرنجر آن را بسط داده اند.
به این ترتیب ما کشش های بلندمدت و کوتاه مدت تقاضای انرژی را برای داده های ایران طی سالهای81-1346 تخمین می زنیم. کشش های درآمدی کوتاه مدت و بلندمدت به ترتیب 72/0 و 93/0 هستند و کشش های قیمتی مربوط نیز 19/0- و 76/0- هستند. علاوه بر این متوجه می شویم که این تخمین ها ثابت نیستند، به این معنی که پس از وقوع انقلاب اسلامی و جنگ تحمیلی علایمی از وقوع یک تغییر ساختاری در تقاضای انرژی به چشم می خورد. با استفاده از این تخمین ها، مصرف آینده انرژی برای ایران را بر مبنای فروضی در ارتباط با رشد واقعی درآمد و قیمت های انرژی که در گزارش رسمی سازمان برنامه و بودجه وجود دارد ارزیابی کردیم.
علاوه بر این با استفاده از یک الگوی ARIMA پیشنهادی نیز مصرف انرژی تا پایان برنامه پنجم پیش بینی گردید و آخرین فصل را به نتیجه گیری و پیشنهادات اختصاص داده ایم.

فصل اول :
کلیات

1-1- بیان مساله
در این بررسی میزان حساسیت تقاضای انرژی به عوامل اقتصادی ( قیمت ودرآمد ) تخمین زده می شود. داده های مورد استفاده مصرف نهایی انرژی ( معادل میلیون بشکه نفت )، تولید ناخالص داخلی به قیمت های ثابت 1369 و قیمت واقعی انرژی ( که یک میانگین وزنی از قیمت انواع مختلف انرژی می باشد) است.
آمار مورد استفاده سری های زمانی 1346 تا 1381 را شامل می شود. با استفاده از روش همبستگی متقابل و الگوی تصحیح خطا، امکان تخمین کشش های کوتاه مدت و بلند مدت و نیز ضریب تعدیل فراهم میشود. ( ضریب تعدیل میزان سرعتی است که مصرف انرژی خود را با توجه به تغییرات قیمت و درآمد تطبیق میدهد.) همچنین میزان انرژی بری در اقتصاد ایران طی دوره 81-1346محاسبه میشود.
در انتها مصرف انرژی را تا پایان برنامه پنجم توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی با استفاده از الگوی پیشنهادی و سناریوی در نظر گرفته شده برای رشد اقتصادی و قیمت واقعی انرژی پیش بینی می کنیم. به روش سری زمانی ( باکس-جنکینز ) با فرض عدم وقوع تغییرات ساختاری در اقتصاد کشور، یک الگوی مناسب برای مصرف انرژی ارائه می گردد و سپس بر اساس این الگو مصرف انرژی را مجدداً برای 5 سال آیند ه پیش بینی خواهیم کرد.

1-2- اهمیت تحقیق
توانایی هرجامعه برای بقاءوادامه حیات به امکان دسترسی آن جامعه به انرژی بستگی دارد به گونه ای که انرژی به مقدار مناسب و هزینه های معقول قابل عرضه می باشد. به دلیل ویژگی پایان پذیری برخی از انواع انرژی، قیمت گذاری مناسب و صرفه جویی در مصرف آن از مهمترین اقداماتی است که باید در چارچوب سیاستها و خط مشی های آتی بخش انرژی کشور مورد تأکید قرار گیرد. با وقوع شوک های اول و دوم نفتی در کشورهای صنعتی، سیاستهای صرفه جویی و مالیاتی بیشترین اثر را بر الگوی مصرف انرژی آن کشورها داشته است. بطوری که طی سالهای 90-1970 شاخص انرژی بری یا مقدار انرژی مصرفی به ازای هر هزار دلار تولید ناخالص داخلی واقعی در آمریکای شمالی 62 درصد و اروپای غربی 54 درصد کاهش یافته است. متأسفانه در کشور ما شاخص انرژی بری طی سالهای 81-1346 افزایش یافته و از 13 به 39 بشکه معادل نفت خام برای هر یک میلیون رالن تولید ناخالص ( به قیمت های ثابت سال 1369 ) رسیده است. ارقام فوق مبین این واقعیت است که در صورت عدم بکارگیری سیاستهای مناسب در زمینه صرفه جویی انرژی، افزایش بازدهی و بهینه سازی در تولید و مصرف انرژی، در آینده ای نه چندان دور، کشور با بحران انرژی مواجه گشته و برای تأمین نیازهای داخلی انرژی از یک کشور صادر کننده نفت به کشوری وارد کننده تبدیل خواهد شد. با در نظر گرفتن میزان وابستگی اقتصاد کشور به صادرات نفت خام، درآمد ارزی و درآمد دولت شدت این بحران مشخص تر می گردد. در طی سالهای آینده بایستی پیامدهای اقتصادی، محیط زیستی، تکنولوژیکی و اجتماعی ناشی از مصرف انواع مختلف انرژی مورد ارزیابی قرار گرفته و تصمیماتی برای تعیین خط مشی های لازم اتخاذ گردد. برخی انتخابها به طور بالقوه در بلند مدت مناسب خواهند بود اما هیچکدام نمی تواند یک عامل مهم در فروکش کردن بحران طی ده سال آینده باشد. اقدامات صرفه جویی اگر به سرعت انجام گیرد تا حد زیادی موقعیت را بهبود می بخشد اما مشکل انرژی را کاملاً حل نخواهد کرد.
یک روش ساده و مفید برای درک حقایق مربوط به انرژی، بررسی تابع تقاضای انرژی می باشد. به این ترتیب مطالعه اثر قیمت انرژی بر میزان مصرف انرژی و نیز فهم عمیق تر ارتباط میان رشد اقتصادی و مصرف انرژی از موضوعاتی هستند که در چارچوب روش فوق قابل طرح است. این تحقیق نیز قصد بررسی دقیق این دو عامل بر مصرف انرژی را با استفاده از جدیدترین روشهای موجود دارد.
- وضعیت مصرف انرژی دراقتصادایران
یکی از متداولترین شاخصهای انرژی که مورد استفاده قرار می گیرد. شاخص انرژی بری یا Intensity Energy می باشد. انرژی بری را مقدار انرژی مصرفی برای تولید یک واحد محصول ناخالص داخلی تعریف می کنند. یا بطور دقیق تر، برای تولید 1000 دلار محصول، چند بشکه نفت مصرف می گردد.

E = مصرف انرژی = انرژی بری
GDP تولید ناخالص داخلی

در ارزیابی کلی از اثرات بحرانهای اقتصادی، انرژی بری در حقیقت وابستگی ما را به انرژی نشان می دهد. در هر اقتصادی، همراه با رشد اقتصادی، در الگوهای مصرف و همچنین در شیوه هایی که کالاها و خدمات تولید می شوند تغییرات ساختاری بوجود می آید. با فرض درجه معینی از تغییرات فنی و نقش قیمتهای نسبی در این فرآیند، یک چیز واضح است، افزایش تولید متناظر با استفاده بیشتر از انرژی می باشد. به این ترتیب از شاخص انرژی بری عمدتاًٌ برای ارزیابی سطح و چگونگی مصرف انرژی و کارآیی آن استفاده می گردد. شواهد تجربی نشان می دهند که منحنی انرژی بری برای یک کشور ابتدا شروع به افزایش کرده و بعد از رسیدن به یک سطح معینی از صنعتی شدن و شهرنشینی رو به کاهش می گذارد.

(شکل 1-1 ) شاخص انرژی بری در مراحل مختلف رشد اقتصادی
با بررسی همزمان مقادیر مصرف انرژی و GDP برای سالهای مختلف می توان به تفسیر تغییرات این دو متغیر در اقتصاد ایران پرداخت. بطوری که از سال 81-1346 به بعد GDP بطور متوسط هیچگونه رشدی نداشته است. اما مصرف انرژی روند افزایشی خود را دائماً حفظ کرده است و هیچ گونه تبعیتی از نوسانات GDP نمی کند. بطوری که هیچ گونه همبستگی مثبتی بین مصرف انرژی و GDP به چشم نمی خورد. علت وقوع چنین پدیده ای را باید در جای دیگر جستجوکرد و آن هم ارزانی نسبی انرژی در ایران می باشد.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  56  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید