کاربرد انرژی‌ هسته‌ای‌ در بخش‌ صنعت‌

برای‌ تولید چشمه‌های‌ پرتوزایی‌ کبالت‌ جهت‌ مصارف‌ صنعتی ‌، تولید چشمه‌های‌ ایریدیم‌ برای‌ کاربردهای‌ صنعتی‌ و بررسی‌ جوشکاری‌ در لوله‌های‌ نفت‌ و گاز از انرژی‌ هسته‌ای‌ استفاده‌ می‌گردد . از انرژی‌ هسته‌ای‌ در بخش‌صنعت‌ ، همچنین‌ برای‌ ساخت‌ انواع‌ سیستم‌های‌ هسته‌ای‌ جهت‌ کاربردهای‌ صنعتی‌ مانند سیستم‌های‌ سطح‌سنجی‌ ، ضخامت‌ سنجی ‌، دانسیته‌ سنجی‌ و اندازه‌گیری‌ خاکستر زغال‌ سنگ‌ و بررسی‌ کوره‌های‌ مذاب‌ شیشه‌سازی‌ و نشت‌یابی‌ در لوله‌های‌ انتقال‌ استفاده‌ می‌شود . همچنین تکنیکهای‌ هسته‌ای‌ برای‌ کشف‌ مین‌های‌ ضد نفر نیز کاربرد دارد . در این زمینه بطور مثال 241-Am  جهت تعیین محل حفاری چاههای نفت ، 109-Cd  جهت آزمایش عیار فلزات ، 14 - Cبرای تحقیقات باستان‏شناسی ، 85-Kr  جهت اندازه‏گیری ضخامت صفحات و الیاف بکار می‏روند.دانش و تکنولوژی هسته ای علاوه بر آنکه می تواند در یک کشور بعنوان جایگزین سوختهای فسیلی برای تولید انرژی محسوب شود ، می تواند در بسیاری از بخشهای صنایع تولیدی و خدماتی نیز کاربردهای مفید داشته باشد .
 در زیر چند مورد از کاربردهای صنعتی را به اختصار توضیح می دهیم:
نمونه ظروف شیشه ای که با پرتو افکنی سخت تر شده استحکام بیشتری پیدا کرده اند.  سالهای سال است که استفاده از ایزوتوپهای مواد رادیواکتیو در بدست آوردن اطلاعات از گذشته ، اندازه گیری های صنعتی ، کنترل کیفی محصولات ، تغییر ویژگیهای محصولات و ... کاربرد دارد  خصیصه اصلی که باعث استفاده از این نوع مواد در صنعت می شود ویژگی پرتو افکنی مواد رادیواکتیو است که در اینجا به برخی از این کاربردها اشاره می کنیم . لازم به ذکر است که مواد رادیواکتیوی که در این گونه از موارد استفاده می شود ، بسیار ضعیف و با طول عمر بسیار کم است ، بگونه ای که هیچگونه خطری را متوجه انسان نمی کند .

 اندازه گیری ضخامت                                                                                       
از آنجایی که عبور پرتوهای رادیواکتیو از مواد بتدریج باعث کاهش انرژی آنها می شود ، با ساخت دستگاه های اندازه گیری دقیق انرژی می توان ضخامت اجسامی را که این پرتوها به آن تابیده می شود را اندازه گیری کرد . از همین خاصیت می توان برای مشخص کردن کیفیت برخی از مواد یا اجناس تولیدی که آیا ترک و شکستگی دارند یا خیر نیز استفاده کرد . 

اندازه گیری سرعت                                                                          
استفاده از مقادیر بسیار کم و ضعیف از مواد رادیواکتیو در کنترل پروسه های تولید محصولات تقریبا کاری عادی در تمامی کشورهای صنعتی جهان است . برای مثال افزودن مقدار کمی از این مواد به مایعی که از درون شبکه لوله ای به هم پیچیده عبور می کند ، اجازه می دهد تا بسادگی بتوان با اندازه گیری تشعشعات از بیرون لوله ، پی به سرعت مایع درون لوله برد.

کنترل کیفی                                               
کاربرد بسیار جالب دیگر هنگامی است که می خواهیم محلولهای کاملا همگن تهیه کنیم  فرض کنید می خواهید دو مایع که از لحاظ فیزیکی کاملا مشابه هم هستند را با یکدیگر بصورت کاملا یکنواخت - با هر نسبتی - مخلوط کنید . برای حصول اطمینان از اینکه این دو ماده خوب با یکدیگر مخلوط شده اند کافی است به یکی از آنها مقدار کمی ماده رادیواکتیو اضافه کنید و در انتهای مسیر تولید نمونه گیری کنید . بدیهی است اگر میزان مواد رادیواکتیو در نمونه ها یکی باشد این دو ماده بصورت یکنواخت با یکدیگر مخلوط شده اند.

استفاده بعنوان حساسه (Sensor)
در بسیاری از موارد که امکان تماس مستقیم سنسور (حساسه) با موادی که قرار است اندازه گیری شوند وجود ندارد و یا سنسور لازم بسیار گرانقیمت است - مانند فلزات مذاب ، شیشه مذاب و ... - ساده ترین روش ، برای اندازه گیری استفاده از مواد رادیواکتیو است . کافی است همانند مثالهای قبل مقدار بسیار کمی از مواد رادیواکتیو را با فلز مخلوط کنید و میزان - یا در واقع سطح مایع - آنرا بدون تماس مستقیم اندازه گیری کنید .سالهای سال است که کشورهای صنعتی از دانش هسته ای برای اندازه گیری کمیت های مختلف صنعتی استفاده می کنند.

تغییر در ویژگیهای مواد
 تاباندن اشعه رادیواکتیو به ماده می تواند باعث بالا رفتن کیفیت یا میزان برخی ویژگیهای مواد شود . بعنوان مثال خصوصیاتی چون سختی ، مقاومت و چگالی از جمله شاخص هایی هستند که اشعه رادیو اکتیو می تواند روی آن تاثیر بگذارد.             

تعیین پرشدن سیلوها
در بالای سیلوی گندم یک چشمه رادیواکتیو قرار می دهند و در روبروی آن یک آشکار ساز نصب می کنند وقتی گندم از امتداد چشمه بالا رفت پرتو به آشکارساز نمی رسد و معلوم می شود که سیلو پر شده است .
- ساخت ماده جدید چوب پلاستیک : پلاستیک را ذوب می کنند و الیاف چوب را در آن قرار می دهند و تحت تابش قرار می دهند بعد از ترکیب شدن ، این ماده خاصیت رادیواکتیویته خود را از دست می دهد . این ماده جدید خاصیت عایق بودن چوب و خاصیت انعطاف پذیری پلاستیک را دارد  . در نتیجه ماده جدید شکل چوب را دارد ولی خواص انعطاف پذیری پلاستیک را دارد  و می تواند در تمامی ساختمانها و تزیینات بکار رود .
 -رادیو گرافی صنعتی: فرض کنید ورقه ای فولادی برای  استفاده در داخل تانک ساخته ایم و می خواهیم بدانیم آیا تخلخلی دارد یا نه ؟ برای  این کار ورقه را تحت تابش بتا قرار می دهیم اگر تخلخلی وجود داشته باشد روی صفحه عکاسی دقیقا منعکس می شود ، این روش ارزان می باشد و نیازی به کنترل کیفیت نیست .
-پیل برق هسته ای Nuelear Electric battery: پیل هسته ای دستگاه تبدیل کننده انرژی هسته ایی به جریان برق مستقیم است . ساده ترین پیل ها شامل دو صفحه است . یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم ۹۰ و یک هادی مثل سیلسیوم . جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود از میان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون ها اضافی را از نیم هادی جدا می کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم ۹۰ می باشد . از این پیلها می توان در ایستگاههای هواشناسی که در دوردست قرار دارند برای تامین الکتریسته استفاده نمود .

تجزیه هوای آلوده
یک روش ساده و سریع ، برای تجزیه هوای آلوده نیز وجود دارد . ابتدا وسیله صافی هایی آلودگی هوا گرفته می‌شود . و سپس به وسیله همان روشی که در بالا توضیح داده شده نوع و مقدار عناصر زیان آور موجود در آن مشخص می‌شود . با تهیه نقشه هایی برای آلودگی هوا مشابه نقشه های تغییرات جوی ، می‌توان پیش گویی هایی در مورد آلودگی هوا انجام داد و اقدامات لازم را در رابطه با پاکیزه نگه داشتن هوا انجام داد .     

 چند مثال کاربردی در صنعت
* در صنعت اتومبیل سازی از مواد رادیواکتیو برای کنترل کیفیت ورق استیل استفاده می شود.
* در صنعت ساخت و نگهداری هواپیما برای کنترل وجود شکاف یا نشتی در موتورهای جت از مواد رادیو اکتیو استفاده می کنند.
* برای برآورد میزان سنگهای معدنی در معادن یا مواد نفتی در چاه های نفت یا حفاری ها از این مواد استفاده می کنند.
* برای مشخص کردن کیفیت جوشکاری در لوله های که در زیر زمینی کار گذاری شده اند نیز مواد رادیواکتیو راه حل مناسبی است.
* بسیاری از دستگاههای فتوکپی برای جلوگیری از به هم چسبیدن کاغذها بر اثر الکتریسیته ساکن و در نهایت جمع شدن در دستگاه از مقادیر بسیار کمی مواد رادیواکتیو استفاده می کنند.
* استفاده از مواد رادیواکتیو برای تمیز کردن و زدودن آلودگی در بسیاری از لوازم مانند لنزهای چشم یا برخی مواد آرایشی.

منابع :

کاربرد صلح آمیز انرژی هسته ای : نوشته مهدی تولایی - مجله علوم و فنون هسته ای سازمان انرژی اتمی ایران

http://energyhasteyi.persianblog.ir