تست هوش انیشتین


تست هوش !

اين مساله رو انشتين تو قرن نوزده مطرح کرده و گفته 98 درصد مردم دنيا قادر به حل اون نيستند. ممکنه ظاهر مساله خسته کننده باشه ولي در باطن اينطور نيست. سعي کنين حتما حلش کنين ببينين چقدر استنتاجتون قويه.

مساله:
1- در يک خيابون 5 خونه وجود داره که با پنج رنگ متفاوت رنگ شدن.
2- تو هر خونه يه نفر با مليت متفاوت با بقيه زندگي ميکنه.
3- هر کدوم از 5 صابخونه يه نوشيدني متفاوت, يه مارک سيگار متفاوت دوست داره و يه حيوون متفاوت تو خونه نگهداري ميکنه
سوال اينه که کي تو خونه ماهي نگهداري ميکنه با اين شرطها که:

1- انگليسه خونه اش قرمزه
2- سوئديه تو خونه سگ نگه ميداره
3- دانمارکيه چاي دوست داره
4- خونه سبز رنگ سمت چپ خونه سفيده
5- صاحب خونه ي سبز رنگ قهوه دوست داره
6- کسي که سيگار پالمال ميکشه پرنده نگهداري ميکنه
7- صاحب خونه زرد رنگ سيگار دانهيل ميکشه
8- مردي که تو خونه وسطي زندگي ميکنه شير دوست داره از نوشيدني ها(نه حيوونا)
9- نروژيه تو اولين خونه زندگي ميکنه
10- مردي که بلندز ميکشه همسايه اونيه که گربه نگهداري ميکنه
11- مردي که اسب نگهداري ميکنه همسايه مرديه که دانهيل ميکشه
12- مردي که بلو مستر ميکشه آبجو دوست داره(ببخشيد ماءالشعير)
13- آلمانيه سيگار پرنس ميکشه
14- نروژيه همسايه اونيه که خونه اش آبيه
15- مردي که بلندز ميکشه همسايه اي داره که آب دوست داره بين نوشيدنيها

 

گاهشمار رویدادهای مهم در فیزیک هسته ای

سال اختراعات (مخترع)

1896 کشف رادیو اکتیویته (بکرل)

1898 جداسازی رادیم ( ماری کوری و پیرکوری )

1905 نظریه نسبیت خاص( اینشتین )

1909 شناسایی ذره آلفا به عنوان هسته هلیم ( رادرفورد و رویدز )

1911 اتم هسته ای ( رادرفورد )

1912 ساخت اتاقک ابر ( ویلسون )

1913 کشف ایزوتوپهای پایدار (تامسون )

1913 مدل اتمی سیاره ای ( نیلس بور )

1914 تعیین بار هسته با استفاده از پرتوهای ایکس (موزلی )

1919 تراجهش مصنوعی به کمک واکنش هسته ای ( رادرفورد )

1919 ساخت طیف سنج جرمی (استون )

1925 پیشنهاد اسپین ذاتی ( گودشمیت و اولنبک )

1926 ظهور مکانیک کوانتومی ( شرودینگر )

1928 نظریه رادیو اکتیویته آلفازا ( گاموف، گورنی، کاندون )

1930 فرضیه نوتوینو(پاؤلی )

1931 ساخت نخستین شتابدهنده الکتروستاتیکی (وان دو گراف )

1931 ساخت نخستین شتا بدهنده خطی (اسلون و لارنس )

1932 ساخت نخستین سیکلوترون (لارنس ولیوینگستون )

1932 کشف دوتریم ( اوری، برک ود، مورفی )

1932 کشف پوزیترون( اندرسون )

1932 کشف نوترون ( چادویک )

1932 مدل هسته ای پروتون ـ نوترون ( هایزنبرگ )

1932 تحقق نخستین واکنش هسته ای با استفاده از شتابدهنده ( کوککرافت و والتون )

1934 کشف رادیواکتیویته مصنوعی ( ایرن کوری، ژولیو )

1934 نظریه رادیواکتیویته بتازا ( فرمی )

1935 فرضیه مزون ( یوکاوا )

1935 عرضه تکنیک همفرودی ( بوته )

1936 پیشنهاد نظریه هسته مرکب ( نیلس بور )

1937 کشف لپتون در پرتوهای کیهانی( ندرمیر و اندرسون )

1938 کشف شکافت هسته ای ( هان و اشتراسمن )

1938 طرح همجوشی گرما هسته ای به مثا به چشمه انرژی در ستارگان ( بته )

1939 مدل قطره ـ مایع برای شکافت ( نیلس بور و ویلر )

1940 تولید نخستین عنصر فرااورانیم ( مک میلان و سی بورگ )

1941 ساخت نخستین بتاترون شتا بدهنده الکترونه با القای مغناطیسی (کرست)

1942 ساخت نخستین رآکتور شکافت کنترل شده ( فرمی )

1944 حصول پایداری فاز برای سنکروترون ( مک میلان و وکسلر )

1945 آزمایش نخستین بمب شکافتی

1946 کیهان شناسی مهبانگ ( گاموف )

1946 عرضه روش تشدید مغناطیسی هسته ( بلوخ و پورسل )

1947 ظهور عمر سنجی رادیو کربنی ( لیتی )

1947 ساخت نخستین سنکروسیکلوترون پروتونی MeV 350 ( برکلی )

1947 کشف مزون ( پاول )

1948 ساخت نخستین شتا بدهنده خطی پروتون MeV 32 ( آلوارز )

1949 پیشنهاد مدل پوسته ای برای ساختار هسته ( مایر، جنس، هاکسل، سوئس )

1949 ساخت شمار گر سوسوزن ( کالمن، کولتمان ، مارشال )

1952 ساخت نخستین سیکلوترون پروتونی GeV 3و2 ( برکهاون )

1952 آزمایش نخستین بمب گرماهسته ای

1953 فرضیه شگفتی ( گلمن و نیشی جیما )

1953 پیشنهاد مدل جمعی برای ساختار هسته ( آگه بور، موتلسون، رینواتر )

1953 تولید ذرات شگفت برای نخستین بار ( بروکهاون )

1955 کشف پادپروتون ( چمبر لین و سگره )

1956 آشکار سازی تجربی نوترینو ( راینز و کوان )

1956 نقض پاریته در بر هم کنشهای ضعیف ( لی، یانگ ، وو و همکاران )

1958 گسیل بدون پس زنی پرتو های گاما ( موسباؤر)

1959 ساخت سنکروترون GeV26 ( سرن )

1964مشاهده نقض CP در واپاشی K ( کرونین و فیچ )

1964پیشنهاد مدل کوارک برای هادرونها ( گلمن و زوایک )

1967راه اندازی اولیه شتا بدهنده SLAC برای الکترنهای GeV 20 ( استانفورد )

1967پیشنهاد مدل الکتروضعیف( واینبرگ و سلام )

1970فرضیه افسون( گلاشو )

1971ساخت برخورد دهنده پروتون ـ پروتون (سرن )

1972ساخت سنکروترون پروتونی GeV 500 ( فرمی لب )

1974کشف و تایید کوارک افسونگر (ریشتر و تینگ )

1975کشف لپتون ( پرل )

1977کشف ذره و طرح کوارک ته (لدرمن )

1983راه اندازی برخورد دهنده پروتون ـ پاد پروتون GeV 300 (سرن )

1983کشف بوزونهای ضعیف W و Z (روبیا )

 

 

زباله هسته ای


نگاه اجمالی
موضوع تولید زباله‌های هسته‌ای از زمان کشف مواد رادیواکتیو مورد نظر بوده است. ولی توجه خاص به آن پس از کشف شکافت است چرا که کلیه راکتورهای شکافت هسته‌ای ایزوتوپهای رادیواکتیو تولید می‌کنند. میزان تابش بسیاری از ایزوتوپها برای حیات جانداران خطرناک است بنابراین ، مسئله جداسازی و انبار نمودن و دفن ایمن آنها با زیاد شدن تعداد راکتورها و سطح انرژی آنها سال به سال مباحث گسترده‌ای را دربر می‌گیرد.
مشکلات ناشی از زباله‌ هسته‌ای

* خطر واپاشی رادیواکتیوی :
خطر عمده ناشی از این واقعیت است که بعضی نیم عمرها زمان فعال زباله‌های رادیواکتیوی را به هزاران سال می‌رسانند. واپاشی رادیواکتیوی باید جریان خود را طی کند حتی اگر هزار سال طول بکشد.

* فراوانی زباله هسته‌ای : دیر یا پس نیم ـ عمرها مشکل نیست. در فرایند تولید انرژی هسته‌ای مقدار زیادی زباله رادیواکتیوی بوجود می‌آید. بنابراین ، آمار وزارت انرژی آمریکا از سال 1946 تا 1983 حدود 71 میلیون پوند زباله رادیواکتیو از هفت مرکز در آزمایش‌های مربوط به هوا ، آب و زمین تخلیه شده است. بدیهی است که زباله‌های دیگری از مراکز دیگر تخلیه شده است.

* زباله‌های گازی :
غالبا ایزوتوپهای رادیواکتیو از گازهای نجیب ، از قبیل کریپتون هستند. تریتیم که ایزوتوپی از هیدروژن است نیز به صورت گاز ، عمدتا بصورت بخار آب ، تخلیه می‌شود. تریتیم بصورت بخش هیدروژنی مولکول آب در زنجیرهای زیست شناختی مواد غذایی وارد می‌شود

.
* آبهای زیرزمینی :
ایزوتوپهای رادیواکتیو در زباله‌های مایع ، معمولا از طریق بارندگی به صورت جامد در می‌آید و انبار می‌شود اگر این زباله‌ها در زمین در گودالهای بدون آستر ، بدون آنکه در محفظه‌های خاص باشند دفن شوند در طی چند قرن بعد آبهای زیرزمینی این مواد رادیواکتیو را پراکنده خواهند کرد.

راه حل چیست؟

اگر ما نتوانیم واپاشی رادیواکتیو را کنترل کنیم و با چنین مقادیر عظیمی از زباله‌های رادیواکتیوی مواجه باشیم چه باید بکنیم؟ راه حلهای ارائه شده برای این مسائل خود با این مسئله مواجه است که « یک راه حل موجب بروز نوعی آلودگی دیگر می‌شود.» اصل قضیه این است که زباله‌ها را هر چه ممکن است از خود دور کنیم. طرحهای خیالی از این قبیل که زباله‌های هسته‌ای را با موشک به خورشید یا فضای بسیار دور حمل کنیم یا آنها را در اقیانوسهای عمیق دفن کنیم. عمدتا به خاطر هزینه زیاد و خطرات احتمالی کنار گذاشته شده‌اند. وزارت انرژی متعهد شده است که در سال 1998 انبارهای زیرزمینی در بسترهای نمکی ، رسی و صخره‌ای ایجاد کند. بر طبق این طرح زباله‌ها نخست در محفظه‌های خاصی که در مقابل ضربه خوردگی مقاومت هزاران ساله دارند، قرار می‌گیرند سپس به انبارها منتقل می‌شوند.
دانشمندان بر این باورند که این بهترین راه موجود است.
دفن زباله‌های هسته‌ای

مرحله عملیاتی برای دفن زباله هسته‌ای بستگی به قدرت تشعشع و خطر حاصل از آنها دارد.


*
_زباله‌های با اکیتویته پائین :
پسمان یا زباله هسته‌ای از مرحله معدن کاری اورانیم و توریم شروع می‌گردد. پس از معدن کاری متالوژی ، پسمان دارای رادیوم خطرناک است این ایزوتوپ بصورت فضائی شیمیایی سولفات رادیوم همراه با باریت در منطقه خود معدن دفن می‌شود. قسمت اعظم پسمان با اکتیویته پائین و متوسط در طی کار عادی راکتیو تشکیل می‌گردد. پس از اعمال شیمیایی مناسب در صورتی که زباله‌ها دارای اکتیویته پائین باشند در قعر دریا در محل امنی فرو ریخته می‌شود.

*
زباله‌های با اکتیویته متوسط :
در جایی که پسمان دارای اکتیویته متوسط و یا نسبتا بالا باشد، لازم است ابتدا حجم بوسیله متجهیز در استخرهایی که بوسیله پلی اتیلن پوشش داده شده بارهای اکتیویته صفر در اتمسفر به یک بیستم رساند. سپس محلول در شبکه فولادی بوسیله افزایش پسمان مخصوص در امثال آن به جامد تبدیل شده و شبکه‌های مهر شده در زیر زمین دفن می‌شود.

*
زباله‌های با اکتیویته بالا :
هر جا که پسمانها با اکتیویته بالا باشند مانند آنهایی که در نیروگاه‌های هسته‌ای یا جایی که سوخت مصرف شده برای جدا سازی اورانیم و پلوتونیوم بازیابی می‌شوند دقیق دفع پسمان بکار می‌رود. ابتدا میله‌های سوخت رادیواکتیو بالا یا « داغ » برای چندین ماه در زیر آب نگهداری می‌شوند تا خنک شده و اکتیویته آنها فروپاشی نماید. سپس عملیات شیمیایی مشخص را برای جداسازی اورانیوم و پلوتونیوم بکار گرفته می‌شود. مایع باقیمانده تا حجم کوچکی تبخیر می‌گردد و در ماتریس از شیشه قرار می‌گیرد.

سپس این مواد به شبکه‌های فولادی زنگ نزن کوچک انتقال می‌یابد که در آنها کلسینه شده و در حرارت بالا در کوره‌های مخصوصی به شیشه تبدیل می‌شوند. شبکه‌های مهر شده در نهایت در عمق زمین در گودالهای گنبدی که دیواره آنها با ورقه‌های فولادی زنگ نزن پوشانده شده‌اند دفن می‌شوند. این مواد به مدت 25 سال در آنجا دفن می‌شوند که در این مدت کلیه مواد رادیواکتیو بجز آنهایی که نیم عمر بلند دارند بطور کامل فروپاشی می‌نمایند.

دفع دائمی


پس از گذشت پریود فوق پیشنهاد می‌شود که بسته‌های دفن شده را در محلهای عمیق و صخره‌های سخت که از نظر زمین شناسی پایدار بوده و دور از جریان آب قرار دارند، انتقال داد. قسمتی از میدانهای طلای کولار که به مدت زیادی مورد استفاده قرار نگرفته‌اند، انبارهای ممکن برای اینکار هستند.

 

تعاریف اصطلاحات در فیزیک هسته ای :

ویژه هسته: یک هسته خاص با اعداد پروتونی (Z) و نوترونی (N) معین را گویند.

ایزوتوپ ها: ویژه هسته هایی با پروتون های یکسان و نوترون های مختلف را گویند.مثال:ایزوتوپ هیدروژن 21H و 31H می باشند.

ایزوتون ها: ویژه هسته هایی با نوترون برابر و پروتون مختلف را گویند.

ایزوبارها: ویژه هسته هایی با عدد جرمی A ی برابر (A=Z+N) را می گویند.

ایزومر: ویژه هسته هایی در حالت بر انگیخته با نیم عمر قابل اندازه گیری را ایزومر می نامند.

نوکلئون: ذرات تشکیل دهنده هسته) نوترون یا پروتون ) نوکلئون نام دارند.

مزون ها: ذراتی هستند با جرمی بین جرم الکترون و جرم پروتون. شناخته شده ترین مزون ها عبارتند از: مزون های پی که نقش مهمی در نیروهای هسته ای باز می کند و مزون های مو که در پدیده های پرتو کیهانی مهم است.

پوزیترون: الکترون با بار مثبت به عبارتی ذره ای با جرمی برابر جرم الکترون و باری برابر بار الکترون با علامت مثبت.

فوتون: کوانتوم تابش الکترومغناطیسی که معمولاً بصورت نور اشعه ایکس یا اشعه گاما ظاهر می شودبه عبارت دیگر کوچکترین ذرات سازنده نور فوتون ها هستند.

اسپین: صرفنظر از انرژی مربوط به چرخش الکترون به دور هسته اتمی الکترون نیز انرژی اضافی دیگری دارد که مربوط به چرخش حول محور خود می باشد .علاوه بر الکترون ذراتی دیگر مثل پروتون ، نوترون و فنون ها نیز به نوبه خود دارای اسپین می باشد.

آب سنگین: اصطلاحی که معمولا برای مولکول آب دارای دو اتم هیدروژن سنگین بکار می رود در این مولکول دو اتم دوتریوم بجای دو اتم هیدروژن جایگزین می شود (D2o). آب سنگین دارای خواص غیر عادی بوده و در راکتور های هسته ای نقش ایفا می کنند.

بتاترون: یک شتاب دهنده چرخه ای است این دستگاه شامل یک محفظه حلقوی بدون هوا است.که بین قطبهای یک الکترومغناطیس جای دارد یک چشمه الکترونی نیز داخل آن محفظه قرار گرفته است.

سوخت هسته ای پلوتنیم: یک عنصر شیمیائی یا عدد اتمی 92 و جرم اتمی 239 و یک فلز سمی است. به سادگی در هوا آتش می گیرد. کاربرد عمده پلوتونیم در راکتورهای هسته ای ، بمب های هسته ای ، چشمه ذره آلفا و اشعه گاما در پزشکی است.

کوانتا (Cuonta ): در سال 1901 فیزیکدان معاصر آلمانی ماکس پلانک پیشنهاد نمود که در انتقالات فیزیکی و تاثیرات متقابل اتم های ماده ، انرژی بصورت مقادیر مجزا یا "بسته های" کوچک نشر یافته و یا جذب می شوند. در نتیجه مطابق این تئوری، انرژی دارای مقادیر پیوسته ای نمی باشد. این قسمتهای کوچک نام کوانتوم بخود گرفت .

لباسهای بادی (Pneumatic suit ): لباسهای مخصوص که برای کار در هوای آلوده به مواد رادیو اکتیو ) بخارهای گازها ، ذرات بسیار ریز) بکار می رود .

مهندسی هسته ای:شاخه ای از مهندسی مواد که انرژی هسته ای و نیز موارد استفاده از آن را برای احتیاجات کلی و دفاعی مطالعه و بررسی می کند.

نوترنیو (Neutrino):ذراتی هستند خنثی که تشخیص و حتی به تله انداختن آنها خیلی مشکل است ضمن واپاشی بتای هسته های اتمی همراه الکترون یا پوزیترون گسیل می شود.

نیم عمر (Half Life): یکی از مهمترین کمیت های مشخصه مواد رادیو اکتیو نیم عمر آنها می باشد و طبق تعریف مدت زمانی است که فعالیت چشمه به نصف مقدار اولیه می رسد .

راکتورهای هسته ای: وسیله که درآن واکنش شکافت زنجیری کنترل شده انجام می شود. راکتور هسته ای نام دارد. اورانیوم و پلوتونیم به عنوان سوخت هسته ای به کار می رود.

پرتوهای کیهانی:تابش های کیهانی عبارتست از ذرات مثبت تند (پروتون ها ) و شماری ذرات آلفا و هسته های دیگر ذرات اولیه. پرتوهای کیهانی دارای انرژی عظیم از مرتبه میلیارد الکترون ولت است گاهی این انرژی به مقادیر حیرت آور از مرتبه 21 ev 10می رسد این پرتوها قادرند تا عمق اقیانوس ها و زمین هم نفوذ کنند.

جرم سکون (Rest Mass): جرم یک ذره ای که سرعت آن صفر بوده و یا صفر می شود را جرم سکون گویند.

جرم بحرانی سوخت هسته ای (Critical Mass): جرم بحرانی برای انجام یک واکنش زنجیری شکست عبارتست از کمترین مقدار سوخت هسته ای بطوریکه هر دوره نوترون باعث تولید یک دوره بعدی یا همان تعداد نوترون گردد یعنی کاهش نوترون در سوخت هسته ای بطور کامل جبران شود.

تعریف جرم بحرانی: کمترین مقدار لازم جرم فیزیکی ماده سوختنی جهت سوختن را جرم بحرانی گویند .

 

روز معلم

با عرض تبریک به مناسبت فرا رسیدن روز معلم

تري پرايس(Terry Price) رئيس اتحاديه معلمان كانادا (CTF) و يكي از اعضاي سازمان آموزش بين الملل (EI) مي گويد

 «معلم ها چشم هاي بچه را به روي دنيا باز مي كنند و به آنها حس كنجكاوي و اعتماد به نفس مي دهند.در تمام سطوح آموزشي، از مهد كودك تا آموزش هاي عالي، براي هدايت بچه ها در گسترش ارزش هاي لازم براي صلح، برابري، احترام و فهم متقابل، به معلم هاي شايسته نياز است.»در اين پيام آمده است: كلاس هاي درس امروز، دنياي فردا است. بدون معلم ها آموزش معني حقيقي خود را از دست مي دهد زيرا آموزش تنها بيان ساده اعداد و ارقام و بديهيات زندگي نيست، آموزش تنفس است، به عمل رساندن توانايي هاست، آفرينش نگاهي تازه است و كمك به بچه ها براي شناخت روياهاي شان و ساخت دنيايي بهتر است.»

دانشمندان موفق به توليد تيره‌ترين ماده شده‌اند

 

Scientists create darkest material

        يكي از دانشمندان دانشگاه هوستون موفق به توليد تيره‌ترين ماده‌ي موجود شده است كه تيرگي آن تقريباً چهار برابر ماده‌ي ركورددار قبلي است.

        پوليكل آژايان استاد مهندسي دانشگاه رايس فرشي از نانو لوله‌هاي كربني را توليد كرده است كه فقط 45% نور را باز مي‌تابانند و بنابراين، 100 بار تيره‌تر از ناو جنگي سياه رنگ هستند. او اظهار داشت «وقتي تيرگي اين ماده را اندازه گرفتيم، متوجه شده‌ايم كه از آن‌چه گمان مي‌كرديم، تيره‌تر است.»

        آژايان گفت اين ماده كه براي ثبت ركورد به كتاب ركوردهاي گينس تسليم شده است، مي‌تواند كاربردهاي مختلف داشته باشد. او اظهار داشت توانايي ماده در جذب نور مي‌توان آن را براي صفحه‌هاي خورشيدي مفيد سازد و همين طور با كمينه كردن پراكندگي، آن را موهبتي بالقوه براي سازندگان تلسكوپ مي‌سازد.

        تيره‌ترين ماده‌ي شفافته شده‌ي قبلي، آلياژي از نيكل و فسفر بود كه دانشمندان در لندن توليد كرده بودند و در حدود 16% نور را باز مي‌تاباند.

مرجع

ترجمه : دكتر منيژه رهبر

کیسه هوا

كيسه‌هاي هوا هم مانند كمربند ايمني در سالهاي اوليه، موضوع تحقيقات و آزمونهاي جدي دولتي و صنعتي هستند.در اين مقاله به كيسه‌هاي هوا و اينكه آنها چگونه كار مي‌كنند، مشكلات آنها چيست و تكنولوژي آنها به چه سمتي پيش مي‌رود خواهيم پرداخت.

طي سال‌هاي طولاني كمربندهاي ايمني تنها وسيله مهاركننده كنش‌پذير در خودروها بوده‌اند. در عين حال در اين مدت بحث‌هاي زيادي در مورد ايمني آنها بخصوص در مورد كودكان مطرح شده است، ولي به مرور زمان در اكثر كشورها كمربندهاي ايمني شامل مقررات اجباري شده‌اند. آمار و ارقام نشان مي‌دهد كه استفاده از كمربندهاي ايمني جان هزاران نفر را در تصادفات نجات داده است.
كيسه‌هاي هوا نيز طي سالهاي طولاني در حال توسعه بوده‌اند. ايده استفاده از يك بالش نرم در برابر برخورد، بسيار جذاب بوده و اولين ثبت اختراع در مورد يك وسيله قابل انبساط براي فرود آمدن در آن در هنگام تصادف براي هواپيماها طي جنگ جهاني دوم انجام شده است! در دهه 80 اولين كيسه هواي تجاري شده در خودروها ظاهر شد.

اصول اوليه:
پيش از پرداختن به اصول خاص بهتر است به مرور اطلاعات خود درباره قوانين حركت (نيوتن) بپردازيم. اول اينكه ما مي‌دانيم كه اجسام در حال حركت داراي اندازه حركت (مومنتوم) (حاصلضرب جرم و ساعت يك جسم)هستند. در صورتيكه يك نيروي خارجي بر جسم وارد نشود آن جسم به حركت خود با سرعت و جهت خود ادامه خواهد داد. خودروها از اجسام متعددي تشكيل شده‌اند كه شامل خود خورد و اجسام مهار نشده درون آن و البته سرنشينان مي‌شود. اگر اين اجسام مهار نشوند، حتي در صورت توقف خودرو در اثر تصادف، آنها با سرعتي كه خودرو دارد به حركت خود ادامه مي‌دهند.
متوقف كردن يك جسم داراي مومنتوم مستلزم اعمال نيرو به آن در يك دوره زماني است. وقتي يك خودرو دچار تصادف مي‌شود، نيروي موردنياز براي متوقف كردن اجسام بسيار زياد است چرا كه مومنتوم در لحظه تغيير كرده در حالي كه براي سرنشينان اين طور نبوده است و وقت زيادي نيز براي اين كار وجود ندارد. هدف هر سيستم مهاركننده كمكي، كمك به متوقف كردن سرنشين با ايجاد كمترين آسيب‌ها به وي است.
كاري كه يك كيسه هوا انجام مي‌دهد كاهش سرعت سرنشين به صفر با كمترين يا بدون آسيب است. محدوديت‌هايي كه كيسه هوا با آنها درگير است، زياد است. كيسه هوا بايد در كسري از ثانيه در فضاي بين سرنشين و فرمان يا داشبورد عمل كند. براي آنكه سيستم بتواند به جاي آنكه سرنشين را بصورت ناگهاني متوقف كند، حركت آن را آرام كند، حتي كوچكترين مقدار فضا و زمان ارزشمند است.
در كيسه هوا سه قسمت وجود دارد كه مي‌تواند به انجام اين كار بزرگ ياري دهد:
- كيسه كه از پارژه نايلوني نازكي ساخته شده كه درون فرمان يا داشبورد (و اخيراً درون صندلي و در) تا مي‌شود و قرار مي‌گيرد.
- سنسور كه وسيله‌اي است كه به كيسه فرمان باد شدن را مي‌دهد. باد شدن در صورتي رخ مي‌دهد كه برخوردي با نيروي با نيروي معادل برخورد يك ديوار آجري با سرعت 10 تا 15 مايل بر ساعت (16 تا 24 كيلومتر بر ساعت) ايجاد شود. وقتي تغيير جرم باعث بسته شدن اتصال برقي شود، سوئيچ مكانيكي زده شده و به سنسور پيام مي‌دهد كه تصادف رخ داده است. سنسور اطلاعات را از يك شتاب‌سنج كه درون ميكروچيپ قرار دارد دريافت مي‌كند.

 

سيستم بادكننده كيسه هوا موجب واكنش آزيد سديم (Na N3) با نيترات سديم (Propellant) جامد را مشتعل كرده و به سرعت مي‌سوزد تا حجم بزرگي از گاز را براي باد كردن كيسه هوا به وجود بياورد. به اين ترتيب كيسه هوا از قسمت ذخيره شده خود با سرعت 200 مايل بر ساعت (322 كيلومتر بر ساعت) يعني سريعتر از يك چشم بر هم زدن از هم باز مي‌شود. يك ثانيه بعد، براي آنكه سرنشين بتواند حركت كند، گاز به سرعت از سوراخ‌هاي درون كيسه تخليه شده و كيسه را از حالت باد شدن در مي‌آورد.

كيسه هوا و سيستم بادكننده ذخيره شده در فرمان:
گرچه همه اين فرآيند تنها در يك بيست و پنجم ثانيه رخ مي‌دهد ولي زمان اضافي ايجاد شده براي جلوگيري از يك جراحت جدي كافي است. ماده پودري كه از كيسه هوا آزاد مي‌شود آرد ذرت عادي يا پودر تالك است كه توسط سازنده براي نچسبيدن تاهاي كيسه به هم در هنگام ذخيره كيسه هوا استفاده شده است.
سيستم بادكننده از يك پيشران جامد و يك جرقه‌زن استفاده مي‌كند.

توسعه ايده:
همانطور كه گفته شد براساس مجله Scientific American ايده اوليه استفاده از بالش سريع بادشونده براي ممانعت از جراحات تصادفات قبل از آن در دهه 1980 توسط وزارت راه آمريكا براي استفاده از خودروها اجباري شود داراي يك پيشينه طولاني است. اولين اختراع وسيله بادشونده براي تصادفات براي هواپيماها طي جنگ جهاني دوم ثبت شده است.
تلاشهاي اوليه براي استفاده از كيسه هوا براي خودروها با موانع قيمت بالا و مشكلات فني مرتبط با ذخيره و آزادسازي گاز فشرده مواجه شد. پژوهشگران در جستجوي پاسخگويي به سؤالات زير بودند:
آيا درون خودرو فضاي كافي براي مخزن گاز وجود دارد؟
آيا مي‌شود گاز را براي مدت زمان عمر خودرو در آن به صورت ذخيره شده نگه داشت؟
آيا كيسه هوا را ميتوان به سرعت و با اطمينان در شرايط مختلف آب و هوايي منبسط كرد بدون آنكه صداي انفجار گوش‌خراشي ايجاد شود؟
نياز به مجموعه واكنش‌هاي شيميايي وجود داشت كه نيتروژن ايجاد كند و كيسه را باد كند. بادكننده‌هاي پيشران جاد (Propellant Inflators- Solid) در دهه 1970 به كمك اين ايده آمدند.
گرچه از نظر تاريخي كيسه‌هاي هوا در ابتدا براي استفاده توسط سرنشينان بدون كمربند ايمني طراحي شده بود ولي در همان روزهاي اوليه شروع ايده كيسه هوا براي خودروها، كارشناسان هشدار داده بودند كه اين وسيله جديد بايد به صورت پشتيبان و همراه با كمربند ايمني استفاده شود. كمربندهاي ايمني باز هم كاملاً ضروري هستند چرا كه كيسه‌هاي هوا فقط در تصادفات روبرويي كه با سرعت بيش از 10 مايل بر ساعت (16 كيلومتر بر ساعت) رخ دهد عمل مي‌كنند. در مورد برخوردها و تصادفات جانبي، تصادفات از عقب و برخوردهاي ثانويه فقط كمربندهاي ايمني مي‌توانند كمك كنند (گرچه امروزه كيسه‌هاي جانبي هوا نيز در حال رواج هستند). با وجود پيشرفت فناوري، كيسه‌هاي هوا فقط وقتي موثر هستند كه همراه با يك كمربند شانه و ران استفاده شوند. كمربند اينمي سرنشين را در موقعيت خود نگه مي‌دارد، در حالي كه كيسه هوا يك مانع نرم براي توقف اعضاي بدن او فراهم مي‌آورد.
كيسه‌هاي هوا جراحات منجر به مرگ را در مورد رانندگان 11 درصد و در مورد سرنشينان بزرگسالان 13 درصد كاهش مي‌دهد. حفاظت ايجاد شده توسط كيسه هوا به علاوه كمربند ايمني قابل مقايسه با هيچ نوع حفاظت ديگري نيست. مطالعات نشان مي‌دهند كه در يك برخورد، سرنشيناني كه توسط كمربند ايمني و كيسه هوا محافظت مي‌شوند 50 درصد كمتر از سرنشينان مهار نشده دچار آسيب‌هاي مرگبار و جراحات جدي خواهند شد.

ايمني:
پس از مدت كمي دريافتند نيروي يك كيسه هوا مي‌تواند به كساني كه در فاصله نزديك به آن قرار مي‌گيرند، آسيب بزند چرا كه يك عامل ايجاد خطر در مورد كيسه‌هاي هوا امكان برخورد آنها با صورت يا گردن است. پژوهشگران دريافته‌اند كه ناحيه خطر براي كيسه هواي راننده در محدوده 2 تا 3 اينچي (5 تا 8 سانتيمتري) محل باد شدن قرار دارد. بنابراين قرار گرفتن در فاصله 10 اينچي (25 سانتيمتري) از كيسه هواي راننده، حاشيه ايمني مناسب را ايجاد مي‌كند. اين فاصله از مركز فرمان تا قفسه سينه اندازه‌گيري مي‌شود، اگر راننده در فاصله كمتري از اين فاصله قرار گيرد، بايد فاصله خود را به يكي از روش‌هاي زير بيشتر كند:
- با عقب بردن صندلي تا جاي ممكن به صورتيكه پاها به راحتي به پدال‌ها برسند.
- با مايل نمودن پشتي صندلي به عقب. گرچه طراحي خودروها با يكديگر متفاوت است ولي اغلب رانندگان مي‌توانند حتي در جلوترين حالت صندلي با مايل كردن اندك پشتي به عقب به فاصله 10 اينچي دست يابند. اگر مايل كردن پشتي صندلي مانع از داشتن ديد مناسب از جاده شود، مي‌توان با بالا بردن صندلي (در خودروهايي كه داراي اين نوع تنظيم هستند) يا قرار دادن يك بالش سفت غيرلغزنده آن را اصلاح كرد.

يك دوست خطرناك:
قاعده براي كودكان متفاوت است. كيسه هوا در مورد كودكاني كه در هنگام ترمز ناگهاني كمربند اينمي نبسته باشند يا بسيار نزديك به كيسه هوا نشسته باشند يا به سمت داشبورد پرتاب شوند مي‌تواند موجب آسيب جدي و حتي مرگ شود. كارشناسان معتقدند كه رعايت نكات ايمني زير ضروري است:
- كودكان زير 12 سال بايد در صندلي عقب نشسته و از كمربند ايمني مناسب سن آنها استفاده شود.
- نوزدان (زير يك سال و با وزن كمتر از 9 كيلوگرم) كه در صندلي‌هاي مخصوص رو به عقب مي‌نشينند هرگز نبايد در صندلي جلو يك خودرو قرار گيرند.
- اگر لازم شد كه نوزاد زير يك سالي در صندلي جلو خودرو داراي كيسه هواي جانبي بنشيند بايد او را در يك صندلي مخصوص بچه داراي كمربند رو به جلو قرار داد و صندلي بايد در دورترين فاصله نسبت به داشبورد قرار گيرد.

غيرفعال كردن:
در پاسخ به ملاحظات مرتبط با كودكان و ساير سرنشينان خصوصاً افراد ريزجثه كه در صورت استفاده نامناسب يا كيسه‌هاي هواي بسيار قوي، در معرض خطر مرگ يا آسيب‌ديدگي قرار دارند، اداره ملي ايمني بزرگراه‌هاي آمريكا (NHTSA) در سال 1997 قانوني را تصويب كرد كه براساس آن سازندگان را مجاز مي‌كرد كه از كيسه‌هاي هواي با قدرت كمتر استفاده كنند. اين قانون اجازه مي‌دهد كه كيسه‌هاي هوا 20 تا 35 درصد كاهش قدرت داده شوند. علاوه بر آن از سال 1998 تعميرگاه‌ها و فروشگاه‌هاي لوازم يدكي مجاز شدند كليدهاي روشن/ خاموش روي خودرو قرار دهند كه امكان غيرفعال‌سازي كيسه‌هاي هوا را مي‌دهد. در آمريكا در صورتيكه دارندگان خودرو در يكي از گروه‌هاي ريسك زير قرار گيرند، توسط اداره ملي ايمني بزرگراههاي آمريكا (NHTSA) اجازه خواهند داشت كليد روشن/ خاموش را براي يك يا هر دو كيسه هواي خود نصب كنند:
- در هر دو طرف راننده و سرنشين جلو- در مورد افراد با شرايط پزشكي كه در مورد آنها ريسك استفاده از كيسه هوا بيشتر از ريسك برخورد در صورت استفاده نكردن از آن است.
- در سمت راننده- (علاوه بر شرايط پزشكي)، كساني كه در صورت رعايت فاصله حداقل 10 اينچي (26 سانتيتري) از مركز كيسه هواي راننده، نميتوانند به درستي از خودرو خود استفاده كنند.
- براي سرنشين جلو- (علاوه بر شرايط پزشكي)، افرادي كه به دليل عدم وجود صندلي عقب در خودرو و يا كوچك بودن فضاي آن براي قرارگيري يك صندلي كودك رو به عقب يا به دليل نياز به مراقبت دايم شرايط سلامت يك كودك، لازم است يك كودك را در صندلي كودك رو به عقب روي صندلي سرنشين جلو قرار دهند.
- براي سرنشين جلو- (علاوه بر شرايط پزشكي)، افرادي كه لازم است كودكان يك تا 12 ساله را در صندلي جلو بنشانند. به دليل : الف) عدم وجود صندلي عقب در خودرو – ب) اجبار به حمل كودك بيش از گنجايش صندلي‌هاي عقب كودك- ج) نياز به مراقبت دايم شرايط سلام يك كودك

در آمريكا براي نصب يك كليد غيرفعال‌سازي كيسه هوا روي خودرو نياز به دريافت مجوز از اداره ملي ايمني بزرگراه‌هاي آمريكا (NHTSA) است. پس از دريافت اين مجوز دارنده خودرو مي‌تواند خودرو خود را براي نصب اين كليد به تعميرگاه ببرد. چنين كليدهايي بايد مجهز به يك چراغ هشداردهنده باشند كه وضعيت فعال يا غيرفعال بودن كيسه هوا را نشان دهد.
واضح است كه حتي اگر امكان غيرفعال كردن كيسه هوا وجود دارد، در مورد رانندگاني كه امكان قرار گرفتن در فاصله حداقل 10 اينچ را دارند، كيسه هوا بايد فعال باشد. در مورد افراد يكه حتي با رعايت موارد ذكر شده نمي‌توانند اين حداقل فاصله را ايجاد كنند، كيسه هوا مي‌تواند غيرفعال شود. گروهي از پزشكان در كنفرانس ملي توصيه‌هاي پزشكي براي غيرفعال كردن كيسه هوا شرايط پزشكي كه عموما در مقالات گزارش مي‌شوند را به عنوان دلايل احتمالي غيرفعال كردن كيسه هوا مورد بررسي قرار داده‌اند. با اين وجود غيرفعال كردن كيسه هوا براي شرايط نسبتاً عادي مانند: وجود ضربان‌ساز (Pacemaker) در قلب، عينك، دردهاي موضعي، نفخ (Emphysema)، آسم، جراحي سينه، جراحي پشت يا گردن، سن بالا، پوكي استخوان، آرتوروز يا بارداري توصيه نمي‌شود.
عموما بدون نصب يك كليد روشن/ خاموش نمي‌توان كيسه هوا را غيرفعال كرد. به هر حال نبايد هرگز شخصا اقدام به غيرفعال كردن كيسه هوا كرد. بايد به خاطر داشت كه كيسه هوا فقط يك بالش نرم نيست بلكه كيسه‌اي است كه با ضربه باز مي‌شود و اگر ندانيد كه چه مي‌كنيد مي‌تواند به شما آسيب برساند.
اداره ملي ايمني بزرگراه‌هاي آمريكا (NHTSA) به جز در شرايط خاص، تنها در حالتي كه صندلي عقب وجود نداشته باشد يا فضاي آن براي قرار دادن يك صندلي ايمني رو به عقب كودكان كافي نباشد مجوز نصب كليد غيرفعال‌سازي كيسه هوا را براي خودروهاي نو مي‌دهد. در حال حاضر در آمريكا سازندگان خودرو مجوز نصب كليد غيرفعال‌سازي كيسه هوا را براي صندلي راننده در خودروهاي نو ندارند چرا كه براي اداره ملي ايمني بزرگراه‌هاي آمريكا (NHTSA) اين بيم وجود دارد كه در اين صورت اين كليد در تمامي خودروهاي نو حتي در خودروهايي كه توسط افراد در گروه‌هاي ريسك قرار نمي‌گيرند جزو تجهيزات استاندارد خودرو درآيد. همچنين مواردي از يكپارچه‌سازي اين كليدها در داشبورد خودرو مشاهده شد كه احتمال انحراف منابع از توسعه سيستم‌هاي ايمن‌تر و پيشرفته‌تر كيسه هوا را به وجود مي‌آورد.

آينده كيسه‌هاي هوا:
فعاليتهاي مرتبط با بهبود مزاياي ايمني سرنشين توسط كيسه‌هاي هوا در حال تغييرات مستمر است. آزمون‌هاي جديد با استفاده از مانكن‌هاي آزمون (Dummy) داراي معيارهاي بهتري در مورد آسيب‌هاي وارده به آن است.
گرچه 40 درصد همه جراحات جدي در تصادفات در نتيجه برخوردهاي جانبي و 30 درصد كل تصادفات، برخوردهاي جانبي هستند تا همين اواخر بيشتر گامها براي ايمني خودرو در برخوردهاي جلو و عقب برداشته مي‌شد. بسياري از خودروسازان در پاسخ به اين آمار (و در نتيجه استانداردهاي جديد) اقدام به قويتر كردن درها، قاب درها و بخش‌هاي كف و سقف كرده‌اند ولي خودروهايي كه از كيسه هواي جانبي استفاده كرده‌اند نماينده موج جديدي از ايمني سرنشين هستند. كارشناسان معتقدند طراحي كيسه‌هاي موثر جانبي بسيار دشوارتر از كيسه‌هاي هواي جلو است. اين به اين دليل است كه در برخورد روبرو، بيشتر انرژي برخورد توسط سپر، كاپوت و موتور جذب مي‌شود و تقريبا 30 تا 40 ثانيه طول مي‌كشد تا ضربه به سرنشين خودرو منتقل شود. ولي در برخوردهاي جانبي فقط يك در نازك و چند اينچ فاصله بين سرنشين و خودروي ديگر وجود دارد. اين به آن معنا است كه كيسه‌هاي جانبي هوا كه روي در سوار شده‌اند بايد در 5 تا 6 ميلي ثانيه عمل كنند!
مهندسين شركت ولوو راه‌‌هاي مختلفي را براي نصب كيسه‌هاي جانبي هوا آزموده‌اند و نصب در پشتي صندلي را انتخاب كرده‌اند چرا كه اين كار سرنشين را فارغ از جثه او و چگونگي قرارگيري صندلي محافظت مي‌كند. اين ترتيب به مهندسين اين امكان را مي‌دهد كه يك سنسور با تحريك مكانيكي را روي كناره‌هاي بالش‌هاي صندلي و زير راننده و سرنشين جلو قرار دهند. اين مانع باد شدن كيسه هوا در سمت آسيب نديده مي‌شود. نصب همه مجموعه كيسه هوا در پشتي صندلي اين مزيت را نيز دارد كه فعال شدن كيسه هوا در موارد غيرضروري نظير برخورد با عابرين پياده يا دوچرخه‌ها جلوگيري مي‌كند. در برخوردهاي با سرعت حدود 12 مايل بر ساعت (19 كيلومتر بر ساعت) است كه كيسه‌هاي جانبي هوا تحريك مي‌شوند.
مهندسان مشاور BMW كيسه‌هاي جانبي نصب شده روي درها را انتخاب كرده‌اند. در داراي فضاي بيشتري است كه نصب كيسه‌هاي بزرگتر را ممكن مي‌سازد. كيسه هواي سر يا سازه‌هاي بادشونده تيوبي (ITS- Inflatable Tubular Structure) در همه خودروهاي مدل‌هاي سال BMW 1999 (به جز مدل با سقف متحرك) قرار داده شده‌اند. اين كيسه‌هاي سر كمي شبيه سويس‌هاي بزرگ هستند و بر خلاف كيسه‌هاي هوا براي آن طراحي شده‌اند كه به مدت حدود 5 ثانيه در حالت باد شده باقي بمانند و در برخي از برخوردهاي جانبي حفاظت بهتري را تامين كنند

كيسه‌هاي هوشمند هوا:
تا سال 1997، بزرگسال و 31 نوزاد در آمريكا توسط كيسه‌هاي هوا كشته شده‌اند. برخي از اين مرگ‌ها در سرعتهاي پاييني رخ داده كه در حالت عادي معمولاً منجر به مرگ نمي‌شد. وسايل ايمني براي اين طراحي نمي‌شوند كه خود عامل بروز خطر باشند. براي حذف پتانسيل بروز خطر توسط كيسه‌هاي هوا تاكنون در مورد غيرفعال كردن صحبت شد. غيرفعال كردن كيسه‌هاي هوا وقتي كودكان روي صندلي‌هاي مربوطه قرار مي‌گيرند اين ايراد را دارد كه اغلب فراموش مي‌كنند در صورت نشستن يك فرد بزرگسال مجدداً آن كيسه هوا را فعال كنند. راه ديگر حذف خطر براي كودكان هوشمند كردن كيسه‌هاي هواست به اين معني كه بتوانند تشخيص دهند چه كسي در مقابل آنها نشسته است.

انتخاب‌هاي موجود:
براي هوشمند كردن كيسه‌هاي هوا راه‌هاي زير وجود دارد:
ترازو- وجود ترازو در صندي سرنشين اين امكان را فراهم مي‌كند كه تنها در صورتي فعال شود كه وزن سرنشين از حد مشخصي بيشتر شود. ولي اين سيستم نمي‌تواند تشخيص دهد كه كودك كمربند خود را بسته است يا خير.
سنسور برچسب- اين سنسور مي‌تواند برچسبي كه بر روي صندلي ايمني نوزاد نصب شده را بخواند. اگر چنين صندلي در جلو اين سنسور قرار گيرد، كيسه هوا غيرفعال مي‌شود.
واحد اولترا سونيك- وجود اين واحد بر روي داشبورد صداهاي با فركانس بالايي توليد مي‌كند كه پژواك حاصل از آن مشخص مي‌كند چه كسي يا چه چيزي در صندلي سرنشين قرار دارد.
سيستم ميدان الكتريكي- اين سيستم با استفاده از آنتن‌هايي در صندلي خودرو ميدان الكتريكي ضعيف ولي با فركانس بالايي توليد مي‌كند. مزيت اين سيستم آن است كه نه تنها تحليل زمان واقعي سرنشين صندلي را فراهم مي‌كند بلكه مي‌تواند جرم را ثبت كند و حداقل به صورت تئوريك مشخص كند كه آيا سرنشين توسط كمربند مهار شده يا نه.
در همه اين مدلها مشخص است كه دانش كيسه‌هاي هوا هنوز جديد و تحت توسعه روزافزون است. در اين زمينه بايد در انتظار ايده‌هاي جديد با استفاده از داده‌هاي دنياي واقعي برخوردها بود.

نشريه صنعت خودروي

 

چوپان مغناطيسي

 

الكترونها در محيط پلاسمايي مثل گوسفنداني هستند كه در يك مرتع باشند. آنها به اطراف پرسه مي زنند و گاهي به سقلمه اي احتياج دارند تا باعث شود در راه مشخص گله قرار گيرند. چهاردهم نوامبر، يك تيم تحقيقاتي روشي را عرضه كرد كه با آن مي توان ديواري يكطرفه ساخت كه كه اجازه ي ورود الكترونها از يكطرف را مي دهد ولي الكترونهايي كه از طرف ديگر ديوار مي خواهند وارد شوند را مانع مي شود. اين روش جديدي براي به دام انداري الكترونها در محيط پلاسمايي است. اين ايده ما را به ياد "شيطانك ماكسول(Maxwell's Demon)" مي اندازد كه مي گفت فرض كنيد يك ظرف را با تيغه اي به دو قسمت تقسيم مي كنيم و يكطرفش را تا نصف از گاز پر مي كنيم. موجود هوشياري را در جلوي سوراخ بين دو نصفه ي ظرف قرار مي دهيم و او فقط مولكولهاي پرسرعت را انتخاب و به سمت ديگر هدايت مي كند. اين آزمايش نظري عملا غير قابل اجراست اما در اينجا با احتساب اينكه مقداري گرما هدر مي رود مي توان الكترونها را به دقت تفكيك كرد. (مثل همان كاري كه شيطانك جلوي دريچه در آزمايش ذهني ماكسول مي كرد!) قصه اينگونه است كه در يك راكتور گداخت بنام توكامك، محققان ميدان مغناطيسي براي نگه داري پلاسما در يك محل خاص بكار مي برند. يعني پلاسما را (كه مجموعه اي از الكترونهاست) درون ظرفي از جنس ميدان مغناطيسي قرار مي دهند. براي اينكار تعدادي از الكترونهاي پلاسما را در ميدان مغناطيسي مي اندازند كه باعث مي شود اين الكترونها دور حلقه اي شبيه به خانه ي حلزون بچزخند و اين خانه حكم ظرفي را دارد كه درونش پلاسما حبس مي شود. اما اين روش نيازمند اينست كه مقدار بسيار زيادي امواج راديويي به درون پلاسما فرستاده شود كه اين مقدار باعث گرم شدن بسياري از الكترونها و اتلاف گرمايي مي شود. نات فيش (Nat Fisch) از دانشگاه پرينستون (Princeton University) و همكارانش تصميم گرفتند كه انرژي لازم براي ظرف را بجاي اينكه به همه جا بفرستند فقط به يك منطقه ي كوچك بفرستند. اين ايده دو نوع ميدان مي خواهد. اول، يك لايه ي نازك از ميدانهاي الكترومغناطيس نوسان كننده مي خواهد كه بطور عمودي محوطه ي پلاسمايي را نصف مي كند و دوم، يك ميدان مغناطيسي ايستا مي خواهد. الكترونها ترجيح مي دهند كه از ديواره ي قوي و نوساني الكترومغناطيسي فاصله بگيرند بنابراين به عقب برميگردند اما ميدان مغناطيسي روي الكترونهاعمل مي كند و آنها را مجددا به جلو هدايت مي كند(مثل يك درب يكطرفه). نمايي از يك پلاسماي حبس شده در يك توكامك. توضيح كاملتر و واضحتر انست كه فرض كنيد يك الكترون به ديوار نزديك ميشود. ميدان مغناطيسي ايستا كه عمود بر ديوار است باعث مي شود كه الكترون روي مسيري حلزوني شكل به سمت ديوار جلو برود. در نزديكي هاي ديوار فركانس اين چرخش رو به جلو با فركانس نوسان ميدان الكترومغناطيسي ديوار هماهنگ مي شود و باعث مي شود كه الكترونها در جاي مشخصي از مدار چرخششان ناگهاني به سمت داخل كشيده شوند. اين شوت شدگي به سمت ديگر ديواره براي تمام الكترونها در همان جهت وجود دارد. يعني فرقي نمي كند كه الكترون به ديواره از كدام سمت نزديك شود. اگر الكتروني مثلا از سمت ديگر به ديوار نزديك شود، ميدان مغناطيسي ايستايي كه الكترونها را رو به يك سمت هدايت مي كند باعث دوري آن الكترون از ديوار مي شود. بنابراين مي بينيد كه ديوار اينجا مثل شيطانك ماكسول كه به يكسو تفكيك مي كرد عمل مي كند. حالا اين تيم در حال عملي كردن اين ايده هستند تا بتوانند با دو ديوار الكترونها را بين اين دو حبس كنند.

منبع :www.nojum.ir

سیاره ای دیگر

گروهي‌از محققان ژاپني وابسته به دانشگاه"كوبه" ژاپن اعلام‌كردند، تحقيقات آنها امكان وجود سياره ديگري را دورتر از سياره نپتون نشان مي‌دهد.

به‌گزارش روز پنجشنبه خبرگزاري كيودو، دانشمندان درسال ‪ ۲۰۰۶‬ميلادي نتيجه گرفته بودند كه پلوتو كوچكتر از آن است كه به عنوان يك سياره شناخته شود.

پروفسور "تاداشي موكاي" استاد دانشكده علوم دانشگاه كوبه ژاپن ، گفت: اگر مطالعات جامعي را در اين زمينه آغاز كنيم، احتمالا اين سياره را در طي يك دهه به طور مستند شناسايي مي‌كنيم.

اين گزارش مي‌افزايد: بر اساس تحقيقات انجام شده توسط موكاي و "پاترياك لياكاواكا" ، حجم اين سياره ‪ ۳۰‬تا ‪ ۷۰‬درصد حجم زمين است و در فاصله ‪۱۲‬ ميليارد كيلومتري از زمين قرار دارد.

اين سياره ظاهرا ‪ ۲۰‬تا ‪ ۴۰‬درجه متمايل به سطح خورشيد، در يك مدار بيضوي در حال حركت است و هر يك هزار سال يكبار به دور خورشيد مي‌چرخد.

به گزاش كيودو، در اوت سال ‪ ۲۰۰۶‬ميلادي اتحاديه بين‌المللي نجوم(‪ (IAU‬يك تصميم تاريخي را گرفت مبني بر اين كه منظومه شمسي مشتمل بر هشت سياره است و پلوتو را از هشت سياره ديگر مستثني كردند.

پلوتو در سال ‪ ۱۹۳۰‬ميلادي توسط "كلايد تامبا" ستاره‌شناس آمريكايي كشف شد.


منبع خبر : IRNA

سازمان فضايي اروپا 19 اسفند "ژول ورن" فضاپيماي بدون سرنشين خود را به فضا پرتاب مي‌كند.
به گزارش شبکه خبري سي ان ان اين سفينه که به نام ژول ورن (Jules Verne) نويسنده معروف داستان‌هاي علمي تخيلي، نام گذاري شده بزرگترين فضاپيمايي است که اروپا تا به‌حال ساخته است.
اين سفينه 20 تن وزن داشته بيش از 9 متر طول دارد. از يک بابت، اين سفينه چيزي بيش از يک فضاپيماي پيشرفته براي حمل اقلام مورد نياز به ايستگاه فضايي بين‌المللي نيست اما در حقيقت، بيش از اين اهميت دارد، زيرا قادر است کالا و اقلام، و فضانوردان را مستقل از ناسا به فضا حمل کند.
يک کارشناس فضايي مي‌گويد اروپا بودجه و زمان زيادي را صرف اين طرح کرده و اگر موفقيت اميز باشد، گام بزرگي براي کشورهايي محسوب مي‌شود که ان را اجرا کرده‌اند. در واقع ساخت چنين سفينه‌اي توسط کشورهاي اروپايي و نه امريکا پيشرفت قابل توجهي محسوب مي‌شود.
سي ان ان افزود اين فضا پيما از جزيره گوان فرانسه به فضا پرتاب مي‌شود و يک محموله 80 تني سوخت، غذا، هوا و اب را با خود حمل خواهد کرد.
اژانس فضايي اروپا مي‌گويد اين اولين سفينه‌ايست که بدون دخالت انسان، در فضا پهلو مي‌گيرد. در اين فضا پيما از يک سامانه پهلوگيري ساخت روسيه استفاده شده که داراي چشم ليزري بوده و به کمک ان به ايستگاه فضايي بين‌المللي نزديک شده و در آن پهلو مي‌گيرد. در توقف شش ماهه اين فضاپيما، فضانوردان قادر خواهند بود از اقلام موجود در ان استفاده کنند. پس از 6 ماه، در حالي که حامل زباله‌هاي ايستگاه فضايي بين‌المللي است از اين ايستگاه جدا شده و در مسير باز گشت به زمين در جو مي‌سوزد. بيشتر کار ساخت اين سفينه در فرانسه و المان انجام شده، اما دانشمندان انگليس نيز در تزريق سوخت به اين سفينه در محل پرتاب نقش مهمي داشته‌اند

منبع: هموطن سلام 

فرآوری اورانیوم

اورانيومى كه از زمين استخراج مى شود، بلافاصله قابل استفاده در نيروگاه هاى توليد انرژى نيست. براى آنكه بتوان بيشترين بازده را از اورانيوم به دست آورد، فرآيندهاى مختلفى روى سنگ معدن اورانيوم صورت مى گيرد تا غلظت ايزوتوپ U235 كه قابل شكافت است، افزايش يابد. چرخه سوخت اورانيوم نسبت به سوخت هاى رايج ديگر، از جمله زغال سنگ، نفت و گاز طبيعى به مراتب پيچيده تر و متمايزتر است. چرخه سوخت اورانيوم را چرخه سوخت هسته اى نيز مى گويند. چرخه سوخت هسته اى از دو بخش انتهاى جلويى و انتهاى عقبى Front end) و (Back end تشكيل شده است. انتهاى جلويى چرخه، مراحلى است كه منجر به آماده سازى اورانيوم به عنوان سوخت رآكتور هسته اى مى شود و شامل استخراج از معدن، آسياب كردن، تبديل، غنى سازى و توليد سوخت است. هنگامى كه اورانيوم به عنوان سوخت مصرف شد و انرژى از آن به دست آمد، انتهاى عقبى چرخه آغاز مى شود تا ضايعات هسته اى به انسان و محيط زيست آسيبى نرسانند. اين بخش عقبى شامل انباردارى موقتى، بازفرآورى كردن و انبار نهايى است.

  •  اكتشاف و استخراج

ذخاير طبيعى اورانيوم، سنگ معدن اورانيوم است كه بر اساس مقدار قابل استحصال از معدن محاسبه مى شود. با تكنيك ها و روش هاى زمين شناسى، معدن اورانيوم شناسايى مى شود و نمونه هايى از سنگ معدن به آزمايشگاه فرستاده مى شود. در آنجا، محلولى از سنگ معدن تهيه مى كنند و اورانيوم ته نشين شده را مورد بررسى قرار مى دهند تا بفهمند چه مقدار اورانيوم را مى توان از آن معدن استخراج كرد و چقدر هزينه مى برد. اورانيوم موجود در طبيعت معمولاً از دو ايزوتوپ U235 و U238 تشكيل مى شود كه فراوانى آنها به ترتيب ۷۱/۰ درصد و ۲۸/۹۹ درصد است. هنگامى كه معدن شناسايى شد، به سه روش مى توان اورانيوم را استخراج كرد. استخراج از سطح زمين، استخراج از معادن زيرزمينى و تصفيه در معدن. دو روش نخست همانند ديگر روش هاى استخراج فلزات هستند ولى در روش سوم كه در ايالات متحده استفاده مى شود، سنگ معدن در خود معدن تصفيه مى شود و اورانيوم به دست مى آيد. سنگ معدن اورانيوم معمولاً از اكسيد اورانيوم (U3O8) تشكيل شده است و غلظت آن در سنگ معدن بين ۰۵/۰ تا ۳/۰ درصد تغيير مى كند. البته اين تنها منبع اورانيوم نيست. اورانيوم در برخى معادن فسفات با منشاء دريايى نيز وجود دارد كه البته فراوانى بسيار كمى دارد، به طورى كه حداكثر به ۲۰۰ ذره در يك ميليون ذره مى رسد. از آنجايى كه اين معادن فسفات مقادير انبوهى توليد دارند، مى توان اورانيوم را با قيمت معقولى استحصال كرد.

  •  آسياب كردن

پس از استخراج سنگ معدن، تكه سنگ ها به آسياب فرستاده مى شود تا خوب خرد شده، خرده سنگ هايى با ابعاد يكسان توليد شود. اورانيوم توسط اسيد سولفوريك از ديگر اتم ها جدا مى شود، محلول غنى شده از اورانيوم تصفيه و خشك مى شود. محصول به دست آمده، كنسانتره جامد اورانيوم است كه كيك زرد ناميده مى شود.

  •  تبديل

كيك زرد جامد است، ولى مرحله بعد (غنى سازى) از تكنولوژى بخصوصى بهره مى برد كه نيازمند حالت گازى است. بنابراين كنسانتره اكسيد اورانيوم جامد طى فرآيندى شيميايى به هگزافلورايد اورانيوم (UF6) تبديل مى شود. UF6 در دماى اتاق جامد است، ولى در دمايى نه چندان بالا به گاز تبديل مى شود.

  •  غنى سازى

براى ادامه يك واكنش زنجيره اى هسته اى در قلب يك رآكتور آب سبك، غلظت طبيعى اورانيوم ۲۳۵ بسيار اندك است. براى آنكه UF6 به دست آمده در مرحله تبديل، به عنوان سوخت هسته اى مورد استفاده قرار گيرد، بايد ايزوتوپ قابل شكافت آن را غنى كرد. البته سطح غنى سازى بسته به كاربرد سوخت هسته اى متفاوت است. براى يك رآكتور آب سبك، سوختى با ۵ درصد اورانيوم ۲۳۵ مورد نياز است، درحالى كه در يك بمب اتمى، سوخت هسته اى بايد حداقل ۹۰ درصد غنى شده باشد. غنى سازى با استفاده از يك يا چند روش جداسازى ايزوتوپ هاى سنگين و سبك صورت مى گيرد. در حال حاضر، دو روش رايج براى غنى سازى اورانيوم وجود دارد كه عبارتند از انتشار گاز و سانتريفوژ گاز. در روش انتشار گازى (ديفيوژن)، گاز طبيعى UF6 با فشار بالا از يك سرى سدهاى انتشارى عبور مى كند. اين سد ها كه غشاهاى نيمه تراوا هستند، اتم هاى سبك تر را با سرعت بيشترى عبور مى دهند. در نتيجه ۲۳۵UF6 سريع تر از ۲۳۸UF6 عبور مى كند. با تكرار اين فرآيند در مراحل مختلف، گازى نهايى به دست مى آيد كه غلظت U235 بيشترى دارد. مهم ترين عيب اين روش اين است كه جداسازى ايزوتوپ هاى سبك در هر مرحله نرخ نسبتاً پايينى دارد، لذا براى رسيدن به سطح غنى سازى مطلوب بايد اين فرآيند را به دفعات زيادى تكرار كرد كه اين خود نيازمند امكانات زياد و مصرف بالاى انرژى الكتريكى است و بالتبع هزينه عمليات نيز بسيار افزايش خواهد يافت. در روش سانتريفوژ گاز، گاز UF6 را به مخزن هايى استوانه اى تزريق مى كنند و گاز را با سرعت بسيار زيادى مى چرخانند. نيروى گريز از مركز موجب مى شود ۲۳۵Uf6 كه اندكى از ۲۳۸UF6 سبك تر است، از مولكول سنگين تر جدا شود. اين فرآيند در مجموعه اى از مخزن ها صورت مى گيرد و در نهايت، اورانيوم با سطحى غنى شده مطلوب به دست مى آيد. هر چند روش سانتريفوژ گازى نيازمند تجهيزات گرانقيمتى است، هزينه انرژى آن نسبت به روش قبلى كمتر است. امروزه فناورى هاى غنى سازى جديدى نيز توسعه يافته است كه همگى بر پايه استفاده از ليزر پيشرفت كرده اند. اين روش ها كه روش جداسازى ايزوتوپ با ليزر بخار اتمى (AVLIS) و جداسازى ايزوتوپ با ليزر مولكولى (MLIS) نام دارند، مى توانند مواد خام بيشترى را در هر مرحله غنى كنند و سطح غنى سازى آنها نيز بالاتر است.
 

  •  ساخت ميله هاى سوخت

توليد ميله سوخت، آخرين مرحله انتهاى جلويى در چرخه سوخت هسته اى است. اورانيوم غنى شده كه هنوز به شكل UF6 است، بايد به پودر دى اكسيد اورانيوم (۲ UO) تبديل شود تا به عنوان سوخت هسته اى قابل استفاده باشد، پودر ۲ UOسپس فشرده مى شود و به شكل قرص درمى آيد. قرص ها در معرض حرارت با دماى بالا قرار مى گيرند تا به قرص هاى سراميكى سخت تبديل شوند. پس از طى چند فرآيند فيزيكى، قرص هايى سراميكى با ابعاد يكسان حاصل مى شود. حال، متناسب با طراحى رآكتور و نوع سوخت مورد نياز، اين قرص هاى كوچك را دسته دسته كرده و در لوله اى بخصوص قرار مى دهند. اين لوله از آلياژ بخصوصى ساخته شده است كه در برابر خوردگى بسيار مقاوم است و در عين حال از رسانايى حرارتى بسيار بالايى برخوردار است. حال ميله سوخت آماده شده است و براى استفاده در رآكتور به نيروگاه فرستاده مى شود.
 

  •  انتهاى عقبى چرخه سوخت هسته اى: مديريت زباله هاى هسته اى

در نيروگاه هسته اى هم مثل ديگر فعاليت هاى بشرى، ضايعاتى توليد مى شود كه به دليل حساسيت مضاعف زباله هاى راديواكتيو، مديريت اين ضايعات بايد تحت قوانين و محدوديت هاى خاصى صورت بگيرد. در هر هشت مگاوات ساعت انرژى الكتريكى توليد شده در نيروگاه هسته اى، ۳۰ گرم زباله راديواكتيو به وجود مى آيد. براى توليد همين مقدار برق با استفاده از زغال سنگ پركيفيت، هشت هزار كيلوگرم دى اكسيد كربن توليد مى شود كه در دما و فشار جو، ۳ استخر المپيك را پر مى كند. مى بينيد حجم زباله هاى راديواكتيو بسيار كمتر است، ولى خطر آنها به مراتب بيشتر است و مراقبت از آنها ضرورى تر و دشوارتر. زباله هاى راديواكتيو بر اساس مقدار و نوع ماده راديواكتيو به ۳ گروه تقسيم مى شوند:
الف _ سطح پايين: لباس هاى حفاظتى، لوازم، تجهيزات و فيلترهايى كه حاوى مواد راديواكتيو با عمر كوتاه هستند. اينها نيازى به پوشش حفاظتى ندارند و معمولاً فشرده شده يا آتش زده مى شوند و در چاله هاى كم عمق دفن شده و انبار مى شوند.
ب- سطح متوسط: رزين ها، پسمانده هاى شيميايى، پوشش ميله سوخت و مواد نيروگاه هاى برق هسته اى جزء زباله هاى سطح متوسط طبقه بندى مى شوند. اينها عموماً عمر كوتاهى دارند، ولى نياز به پوشش محافظ دارند. اين زباله ها را مى توان درون بتن قرار داد و در مخزن زباله ها گذاشت.
ج _ سطح بالا: همان سوخت مصرف شده رآكتورها است و نياز به پوشش حفاظتى و سردسازى دارند. مراحل مديريت اين ضايعات عبارتند از:
 

  •  انباردارى موقتى

سوخت مصرف شده كه از رآكتور خارج مى شود، بسيار داغ و راديواكتيو است و تشعشع و يون هاى فراوانى را مى تاباند. از اين رو بايد هم آن را سرد كرد و هم از تابيدن پرتوهاى راديواكتيو آن به محيط جلوگيرى كرد. در كنار هر رآكتور، استخرهايى براى انبار كردن سوخت مصرف شده وجود دارد. اين استخرها، مخزن هايى بتنى مسلح به لايه هاى فولاد زنگ نزن هستند كه ۸ متر عمق دارند و پر از آب هستند. آب هم ميله هاى سوخت مصرف نشده را خنك مى كند و هم به عنوان پوشش حفاظتى در برابر تابش راديواكتيو عمل مى كند. به مرور زمان، شدت گرما و تابش راديواكتيو كاهش مى يابد، به طورى كه پس از چهل سال، به يك هزارم مقدار اوليه (زمانى كه از رآكتور خارج شده بود) مى رسد.
 

  •  بازفرآورى و انبار نهايى

۳ درصد سوخت مصرف شده در يك رآكتور آب سبك را ضايعات بسيار خطرناك راديواكتيو تشكيل مى دهد، ولى بقيه آن حاوى مقادير قابل توجهى U-235،Pu-239 وU-238 و ديگر مواد راديواكتيو است. اين مواد را مى توان با روش هاى شيميايى از يكديگر جدا كرد و اگر شرايط اقتصادى و قوانين حقوقى اجازه دهد، مى توان سوخت مصرف شده را براى تهيه سوخت هسته اى جديد بازيافت كرد. كارخانه هايى در فرانسه و انگلستان وجود دارند كه مرحله بازفرآورى سوخت نيروگاه هاى كشورهاى اروپايى و ژاپن را انجام مى دهند. البته اين كار در ايالات متحده ممنوع است. رايج ترين شيوه بازفرآورى PUREX نام دارد كه مخفف عبارت جداسازى اورانيوم و پلوتونيوم است. ابتدا ميله هاى سوختى را از يكديگر جدا مى كنند و در اسيد نيتريك حل مى كنند، سپس با استفاده از مخلوطى از فسفات ترى بوتيل و يك حلال هيدروكربن، اورانيوم و پلوتونيوم مصرف نشده را جدا مى كنند و به عنوان سوخت جديد به مراحل تهيه سوخت مى فرستند. ضايعات هسته اى سطح بالا را پس از جداسازى، حرارت مى دهند تا به پودر تبديل شود. پس از اين فرآيند كه آهى كردن خوانده مى شود، پودر را با شيشه مخلوط مى كنند تا ضايعات را در محفظه اى محبوس كند. اين فرآيند شيشه سازى نام دارد. شيشه مايع براى ذخيره سازى درون محفظه هايى از جنس فولاد ضدزنگ قرار مى گيرند و اين محفظه ها را در منطقه اى پايدار (از نظر جغرافيايى) انبار مى كنند. پس از يك هزار سال، شدت تابش هاى راديواكتيو ضايعات هسته اى به مقدار طبيعى كاهش پيدا مى كند. اين نقطه تا به امروز، انتهاى چرخه سوخت هسته اى است.
پى نوشت:
۱-UraniumSa.Org
۲-Uranium.Info

منبع : بانک مقالات کانون دانش

سلام خدمت دوستان و دانش آموزان عزیز

بعد از مدتها توانستم مطالب کوچکی را به شما ارائه دهم از بابت اینکه سایت را دیر بروز کردم شرمنده ام موفق باشید.                 

                                                        خدری