سفارش تبلیغ
صبا ویژن
بشنو تا بدانی و ساکت شو تا سالم بمانی . [امام علی علیه السلام]
وبلاگ تخصصی فیزیک
پیام‌رسان
پارسی بلاگ
درباره
درباره



وبلاگ تخصصی فیزیک
وضعیت من در یاهـو
مهدی
صفحه‌های دیگر
لینک‌های روزانه
پشتیبانی پارسی بلاگ
اخبار پارسی بلاگ
لینک‌های روزانه
آنالیز خاک ، پایان نامه و پروژه [47]
تجربه های مدیریت راهنمایی فاطمیه [380]
تعمیر و فروش انواع گوشی موبایل در سراسر کشور [421]
[آرشیو(3)]
پیوندها








وبلاگ شخصی محمدعلی مقامی
* مطالب علمی *
ایساتیس
آقاشیر
.: شهر عشق :.
جملات زیبا
تعقل و تفکر
دکتر رحمت سخنی
بیگانه ، دختری در میان مردمان
تا ریشه هست، جوانه باید زد...
اس ام اس عاشقانه
خاطرات خاشعات
اس ام اس سرکاری اس ام اس خنده دار و اس ام اس طنز
وسوسه عقل
پرهیزکار عاشق است !
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
آموزش
وبلاگ تخصصی کامپیوتر
هک و ترفند
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
انجمن فیزیک پژوهش سرای بشرویه
عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق®
وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشین)
باید زیست
دست نوشته های دو میوه خوشمزه
در دل نهفته ها
روزگاران(حتما یه سری بهش بزن ضرر نمی کنی)
فقط برای ادد لیستم...سند تو ال
تجربه های مدیریت
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
ارزانترین و بزرگترین مرکز سوالات آزمون دکترا
عکس و اس ام اس عشقولانه
دانلود نرم افزار های روز دنیا
شاهرخ
مکانیک هوافضا اخترفیزیک
مکانیک ، هوافضا ،اخترفیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک و اختر فیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک جامدات
همه با هم برای از بین نرفتن فرهنگ ایرانی
انتخاب
فیزیک و واقعیت
ترجمه متون کوتاه انگلیسی
دنیای بیکران فیزیک
لیست یادداشت‌ها
سایت برای خرید
فضانوردان در کام آتش
جایگاه ما در کهکشان
پرتوهای رنگی به نانوذرات شکل میدهند
نانو سرامیک
نانو الماس چیست؟
آشنایی با فیوز ها و حفاظت از مدارهای الکتریکی
[عناوین آرشیوشده]
آرشیو یادداشت‌ها
نانو تکنولوژی
هسته ای
کوانتوم
الکترو مغناطیس
هوا شناسی و اختر فیزیک
اپتیک
حالت جامد
سرگرمی های فیزیک
فیزیک نوین
ترمو دینامیک
فلسفه و متافیزیک
آهنگ وبلاگ
پرینتر لیزری

چاپگرهای لیزری با توجه به ویژگی های منحصربفرد خود طی سالیان اخیر با استقبال عموم کاربران کامپیوتر در سراسر جهان مواجه شده اند. شرکت های تولیدکننده این نوع چاپگرها متناسب با خواسته های جدید و همزمان با پیشرفت تکنولوژی ، مدل های متفاوتی از این نوع چاپگرها را به بازار عرضه نموده اند.

مبانی چاپگرهای لیزری

استفاده از الکتریسیته ساکن در تکنولوژی چاپگرهای لیزری، یکی از اصول مهم و اولیه است . الکتریسیته ساکن یک شارژ الکتریکی است که توسط اشیاء عایق ایجاد می گردد. بدن انسان نمونه ای در این زمینه بوده که می تواند باعث ایجاد الکتریسیته ساکن گردد. انرژی حاصل از الکتریسیته ساکن باعث ایجاد چسبندگی بین اشیاء می گردد. ( نظیر لباس های داخل یک ماشین خشک کن ). رعد و برق حاصل از یک ابر صاعقه دار نیز حامل الکتریسیته ساکن بوده که مسیر ابر تا زمین را طی خواهد کرد. شکل زیر عناصر اصلی یک چاپگر لیزری را نشان می دهد.

چاپگر لیزری از پدیده فوق بعنوان یک نوع " چسب موقت " استفاده می نماید. هسته اساسی سیستم فوق ، دستگاهی با نام " نورپذیر" (Photoreceptor) است . ماهیت فیزیکی دستگاه فوق، یک استوانه و یا یک سیلندر است. دستگاه فوق از مواد هادی نور تشکیل شده که توسط کوانتوم نور تخلیه می گردند. در ابتدا ، استوانه یک شارژ مثبت را از طریق یک سیم حامل جریان الکتریکی (Corona Wire) ، پیدا می کند . همزمان با چرخش استوانه ، چاپگر یک پرتو نور لیزری نازک را بر سطح استوانه بمنظور تخلیه الکتریکی بخش مربوطه ، می تاباند. در ادامه لیزر حروف و تصایر را بر سطح استوانه خواهد نوشت .( یک الگو از شارژ الکتریکی ) . سیستم فوق می تواند با شارژ معکوس هم کار نماید، در این حالت یک شارژ الکترواستاتیک مثبت بر روی یک شارژ منفی بعنوان زمینه در نظر گرفته خواهد شد. شکل زیر استوانه چاپگر لیزری را نشان می دهد.

پس از عملکرد الگوی موردنظر ، چاپگر سطح استوانه را با گرد جوهر ( پودر مشکی رنگ با کیفیت مناسب ) شارژ شده مثبت، می پوشاند. با توجه با اینکه پودر فوق دارای شارژ مثبت است ، تونر به ناحیه تخلیه شده استوانه ( بار منفی ) چسبانده می گردد.( در این حالت شارژ زمینه مثبت نخواهد شد ) . عملیات فوق مشابه نوشتن بر روی سودا و چسباندن آن بر روی سطح مورد نظر است .

پس از چسباندن پودر مورد نظر ، استوانه حول یک کاغذ می چرخد .قبل از اینکه کاغذ زیر استوانه قرار بگیرد ، یک شارژ منفی توسط سیم انتقالی Corona به آن داده می شود. شارژ فوق بمراتب قویتر از شارژ منفی الکترواستاتیک مربوط به تصویر بوده و کاغذ قادر به رها کردن پودر مربوطه خواهد بود. همزمان با حرکت کاغذ (با سرعت معادل استوانه) بر روی کاغذ تصویر مربوطه درج خواهد شد. بمنظور ممانعت از چسبیدن کاغذ به استوانه ، بلافاصله پس از درج تصویرعملیات تخلیه شارژ توسط یک سیم Detac corona انجام خواهد شد.

درنهایت ، چاپگر کاغذ را از بین یک Fuser ( یک زوج غلتک گرم ) عبور داده می شود. در حین انجام فرآیند فوق، گردجوهر پاشیده شده در کاغذ تنیده می گردد. غلتک ها باعث حرکت کاغذ به سمت سینی خروجی خواهند شد. Fuser باعث گرم شدن کاغذ نیز خواهد شد بهمین دلیل زمانیکه کاغذ از چاپگر خارج می گردد ، داغ است . چه عاملی باعث می شود که کاغذ سوزانده نگردد؟ مهمترین عامل سرعت است . سرعت حرکت کاغذ توسط غلتک ها بگونه ای خواهد بود که باعث عدم سوختگی کاغذ خواهد شد.

پس از ریختن پودر بر روی کاغذ ، سطح استوانه تحت تاثیر یک لامپ تخلیه قرار می گیرد. این لامپ روشن تمام سطح "نور پذیر" استوانه را تحت تاثیر قرار داده و تصاویر الکتریکی را پاک خواهد کرد. در ادامه سطح استوانه توسط سیم شارژCorna تحت تاثیر شارژ مثبت قرار می گیرد.

کنترل کننده

قبل از انجام هر گونه عملیات توسط چاپگر لیزری ، می بایست صفحه حاوی داده در اختیار آن قرار گرفته و در ادامه در رابطه با نحوه ایجاد خروجی مورد نظر تصمیم گیری می گردد. عملیات فوق بر عهده کنترل کننده چاپگر خواهد بود. کنترل کننده چاپگر بعنوان برد اصلی چاپگر لیزری ایفای وظیفه می نماید. کنترل کننده فوق از طریق یک پورت ارتباطی نظیر : پورت موازی و یا پورت USB با کامپیوتر ارتباط برقرار می نماید. در صورتیکه چاپگر به چندین کامپیوتر متصل باشد ، کاربران متفاوت قادر به ارسال درخواست های چاپ خود خواهند بود. در این حالت کنترل کننده ، هر یک از درخواست های واصله را بصورت جداگانه پردازش خواهد کرد. شکل زیر پورت های متفاوت یک چاپگر لیزری را نشان می دهد.

بمنظور گفتمان بین کنترل کننده و کامپیوتر ، می بایست آنها با یک زبان مشترک صحبت نمایند. در چاپگرهای اولیه ، کامپیوتر یک نوع فایل متنی خاص را بهمراه مجموعه ای از کدهای اطلاعاتی برای چاپگر ارسال می کرد. با توجه به ماهیت چاپگرهای اولیه و محدودیت فونت های موجود ، روش فوق بخوبی تامین کننده نیازهای اطلاعاتی چاپگر بود. امروزه از صدها نوع فونت استفاده می گردد.بدین منظور لازم است که اطلاعات مورد نیاز چاپگر با استفاده از یک زبان پیشرفته در اختیار آن گذاشته شود. متداولترین زبانهای موجود در این زمینه زبان PCL)Printer Command Language) مربوط به شرکت هیولت پاکارد و " پوست اسکریپت " مربوط به Adobe است . زبانهای فوق برای تشریح صفحه از یک نوع بردار استفاده می نمایند. بردار فوق مقادیر ریاضی از اشکال geometric می باشند. ( بصورت مجموعه ای از نقاط نخواهد بود ) چاپگر بردار را اخذ و در ادامه آن را به یک صفحه bitmap تبدیل می نماید.

برخی از چاپگرها از یک دستگاه اینترفیش گرافیکی GDI)Graphical device interface) در عوض PCL استناندارد، استفاده می نمایند. درسیستم فوق ، کامپیوتر بردار مربوط به نقاط را خود ایجاد می نماید، بدین ترتیب کنترل کننده پردازشی در این زمینه را انجام نداده و صرفا" دستورالعمل های نقاط را برای لیزر ارسال می نماید. در اغلب چاپگرهای لیزری ، کنترل کننده می بایست عملیات مربوط به سازماندهی داده های دریافتی از کامپیوتر را خود انجام دهد. اطلاعات فوق شامل : دستورات مربوط به نوع عملیات ، نوع کاغذ ، نحوه برخورد با فونت ها و ... است . کنترل کننده بمنظور انجام عملیات مربوطه بطرز صحیح می بایست اطلاعات فوق را با اولویت درست دریافت نماید.

پس از سازماندهی داده ها ، کنترل کننده عملیات آماده سازی صفحه را آغاز خواهد کرد. تنظیم حاشیه ها ی متن ، سازماندهی کلمات و استقرار تصاویر مورد نظر و ... را انجام داده و ماحصل عملیات فوق ایجاد برداری حاوی نقاط متفاوت است . چاپگر بمنظور چاپ یک صفحه به اطلاعات فوق نیاز خواهد داشت .

در اکثر چاپگرهای لیزری ، کنترل کننده قادر به ذخیره درخواست های مربوط به چاپ در حافظه اختصاصی خود است . با استفاده از ویژگی فوق ، کنترل کننده قادر به استقرار چندین کار در حافظه می باشد ( ایجاد یک صف از کارها ) . پس از استقرار هر درخواست چاپ در حافظه اختصاصی ، امکان چاپ آنها در زمان مربوطه فراهم خواهد شد. در مواردیکه از یک سند می بایست چندین نسخه چاپ گردد ، داده های مربوطه صرفا" یک بار برای چاپگر ارسال و بدین طریق در زمان صرفه جوئی خواهد شد.

لیزر

نقش سیتم لیزر چاپگر در ایجاد خروجی مورد نظر بسیار حائز اهمیت است . در چاپگرهای لیزری قدیمی ، سیستم فوق از عناصر زیر تشکیل شده بود : 

یک لیزر 

یک آیینه قابل حرکت 

یک لنز

لیزر داده های مربوط به صفحه را دریافت ( نقاط ) و بر اساس اطلاعات فوق متن و تصویر مورد نطر را ایجاد می کرد. در هر زمان(لحظه) یک خط افقی چاپ می گردید. همزمان با حرکت پرتو های نور بر روی استوانه ، لیزر یک پالس نوری برای هر یک از نقاط مورد نظر جهت چاپ را منعکس می نمود. برای فضا های خالی پالسی تولید نمی گردید. لیزر نقشی در حرکت پرتو های نور نداشته و باعث تابش نور از طریق یک آیینه قابل حرکت است. همزمان با حرکت آیینه ، توسط مجموعه ای از لتزها نور تابانده می گردید.با نتظیم فاصله بین آیینه و نقاط در زمان تابش نور ، از بهمم ریختگی تصویر پیشگیری بعمل می آمد.

دستگاه لیزری صرفا" در جهت افقی حرکت می کرد.پس از پیمایش افقی ، چاپگر استوانه مربوطه را حرکت داده تا زمینه ایجاد خط بعدی توسط دستگاه لیزر فراهم گردد.

برخی از چاپگرهای لیزری از مجموعه ای دیود نوری (LED) برای نوشتن محتویات صفحه استفاده می نمایند. هر یک از نقاط دارای نور اختصاصی خود خواهد بود. چاپگرهای با تکنولوژی فوق نسبت به چاپگرهائی که از دستگاه لیزری استفاده می نمایند ، دارای قیمت ارزان تری می باشند.

تونر

یکی از مهمترین شاخص های یک چاپگر لیزری ، تونر است . تونز یک نوع پودر الکتریکی شارژ شده بوده که دارای دو عنصر اصلی : رنگ دانه و پلاستیک است . رنگ دانه ها تامین کننده رنگ مورد نیاز می باشند ( در چاپگرهای تک رنگ ، رنگ فوق مشکی است ) .رنگ دانه ها با پلاستیک آمیخته شده اند. بدین ترتیب زمانیکه تونر از بین غلتک های داغ عبور می نماید ، گداخته خواهند گردید.

پودر در یک toner hopper ( یک محفظه کوچک در داخل یک روکش قابل حرکت ) ذخیره می گردد. چاپگر تونر مورد نیاز خود را از طریق devloper unit ( تامین کننده دانه ) از محفظه دریافت می دارد. developer ، یک مجموعه از دانه های مغناطیسی با شارژ منفی است . دانه های فوق به یک پاک کن فلزی قابل چرخش ، متصل خواهند شد. با حرکت میله فوق دانه هایمغناطیسی در محفظه گفته شده قرار خواهند گرفت . با توجه به اینکه دانه های مغناطیسی دارای شارژ منفی می باسند ، تامین کننده دانه ها ، دانه های مثبت تونر را جمع آوری خواهد کرد.درادامه پاک کن، ذرات را تمیز و آنها را برای استوانه ارسال می دارد. تصاویر الکترواستاتیک دارای شارژ منفی قویتر نسبت به تامین کننده دانه ها بوده و استوانه شامل ذرات چسبانده شده را از خود دور می نماید. در ادامه استوانه در طول کاغذ حرکت و بموازات آن کاغذ تحت تاثیر یک میدان قرار گرفته( یک سیم detac corona ) و تخلیه الکتریکی می گردد.در وضعیت فوق تنها عاملی که باعث نگهداری تونر بر سطح کاغذ می گردد ، نیروی جاذبه است .بمنظور چسباندن تونر بر روی سطح کاغذ ، می بایست کاغذ از طریق غلتک های داغ بحرکت درآید. در اغلب چاپگرها ، Toner hopper ، developer,drum assembly در یک کارتریج قابل تعویض ( مشابه شکل زیر ) قرار می گیرند.

مزایای یک چاپگر لیزری

مهمترین مزایای چاپگرهای لیزری : سرعت ، دقت و مقرون بصرفه بودن است . یک لیزر فادر به حرکت بسیار سریع بوده و طبیعی است سرعت نوشتن آن بمراتب بیشتر از چاپگرهای جوهر افشان باشد. چاپگرهای لیزری بمراتب گرانتر نسبت به چاپگرهای جوهرافشان می باشند. در مقابل پودر مصرفی آنها زیاد گران نبوده و هزینه نگهداری آنان بالا نخواهد بود.

چاپگرهای رنگی

در ابتدا اغلب چاپگرهای لیزری بصورت تک رنگ ( سیاه رنگ نوشته و سفید رنگ کاغذ ) بودند. امروزه چاپگرهای لیزری رنگی نیز متداول و توسط تولیدکنندگان متفاوت عرضه شده اند. عملکرد چاپگرهای رنگی در اکثر موارد مشابه چاپگرهای سیاه و سفید است . یکی از تفاوت های عمده چاپگرهای رنگی با سیا و سفید نحوه انجام فرآیند چاپ با توجه به ماهیت رنگی بودن آنان است . چاپگرهای رنگی برای انجام فرآیند مربوطه از چهار فاز متفاوت استفاده می نمایند. در هر فاز یکی از رنگ های فیروزه ای ( آبی ) ، سرخابی ( قرمز ) ، زرد وسیاه استفاده می گردد. با ترکیب چهار رنگ فوق مجموعه ای گسترده از رنگ ها بوجود می آید. برخی از چاپگرها دارای چهار تونر و developer unit مجزا بر روی یک چرخ دوار می باشند. برخی دیگر از چاپگرها برای هر یک از رنگ ها، از دستگاه های لیزر ، استوانه و تونر مجزا استفاده می نمایند. شکل زیر یک نمونه چاپگر لیزر رنگی را نشان می دهد.

کلمات کلیدی: فیزیک حالت جامد


نوشته شده توسط مهدی 86/3/27:: 8:15 عصر     |     () نظر
نگاهی به جدیدترین طرح تولید انرژی در قرن بیست و یکم
 امروز سوخت و انرژی در دنیا به چند دسته کلی تقسیم می شوند. سوخت های فسیلی و سوخت های غیرفسیلی و انرژی های تجدید پذیر و غیرقابل تجدید.

سوخت های فسیلی عبارتند از: نفت، گاز و زغال سنگ که با اکسیژن هوا ترکیب می شوند و ایجاد انرژی به شکل حرارت می کنند. این سوخت ها در مقایسه با سوخت های دیگر انرژی کمتر تولید می کنند. مثلاً یک کیلوگرم زغال سنگ حدود 8 کیلووات ساعت انرژی تولید می کند و یک کیلوگرم نفت حدود 12 کیلووات ساعت انرژی تولید می کنند. این سوخت ها آلوده کننده محیط زیست نیز هستند.

به علاوه جزء ذخایر غیرقابل تجدید بوده و دارای مشکلات زیادی در حمل و نقل ایمنی نیز هستند. مانند گازگرفتگی (خفگی) یا تولید گاز سمی منوکسید کربن. دسته دیگر از سوخت ها شامل سوخت های هسته ای هستند مانند اورانیوم یا پلوتونیوم یا ایزوتوپ های هیدروژن مانند دوتریوم یا تریتیوم یا فلز سبک لیتیوم. این سوخت ها در مقایسه با سوخت های دسته اول دارای امتیازات مثبت و منفی هستند. اول اینکه در این سوخت ها بعضی ایزوتوپ ها توانایی تولید انرژی به وسیله تکنولوژی فعلی بشر را دارد مانند ایزوتوپ های کمیاب اورانیوم 235 یا پلوتونیوم 239 یا اورانیوم 233 که به این ایزوتوپ ها شکاف پذیر می گویند. امتیازات اینها عبارتند از تولید مقادیر زیاد انرژی به وسیله حجم کم ماده سوختنی. مثلاً از یک کیلوگرم اورانیوم 235 یا پلوتونیوم 239 می توان مقدار 23 میلیون کیلووات ساعت گرما ایجاد کرد، اما مشکلاتی نیز دارند از آن جمله این که: غنی سازی و تولید این ایزوتوپ ها مشکلات و هزینه زیادی دارند. دوم اینکه، این سوخت های هسته ای سنگین پس از تولید انرژی مقادیر زیادی ایزوتوپ های پرتوزا از خود به جای می گذارند که به زباله های هسته ای موسوم است.

این زباله ها برای محیط زیست و سلامت افراد خطرناک هستند و باید برای صدها سال در انبار های محکم نگهداری شوند تا رادیواکتیو آن از بین برود. دسته دیگر از سوخت های هسته ای شامل عناصر سبک مانند دوتریوم یا تریتیوم یا لیتیوم هستند که قرار است در راکتور های گداخت یا همجوش هسته ای تولید انرژی کنند. البته تاکنون از اینها در بمب های هیدروژنی بهره برداری نظامی و تسلیحاتی می شد، اما برای تولید انرژی برای مصارف صلح آمیز تکنولوژی راکتور های گداخت باید تکمیل شود، این سوخت ها معایب و مزایای فراوانی دارند. اول تولید نوترون و تشعشعات نوترونی می کنند که باید در راکتور های همجوشی هسته ای به نحوی جذب و کنترل شوند دوم اینکه تریتیوم نباید از راکتور نشت کند زیرا یک ایزوتوپ رادیواکتیو است.مزایای این سوخت ها عبارت از این که فراوان در دسترس هستند و دوم اینکه تولید انرژی زیادتری نسبت به اورانیوم یا پلوتونیوم می کنند. مثلاً انرژی حاصل از گداخت هیدروژن به هلیوم مساوی است با 177 میلیون کیلووات ساعت در صورتی که انرژی حاصل از اورانیوم برابر است با 23000000 کیلووات ساعت. بنابراین یک کیلوگرم هیدروژن حدود 8 برابر یک کیلوگرم اورانیوم تولید انرژی می کند.

انواع دیگر انرژی عبارتند از: انرژی خورشیدی، انرژی باد، انرژی زمین گرمایی و انرژی بیوگاز که مشکل بزرگ این انرژی تجدیدپذیر اینکه بازده انرژی اینها پایین است و دوم اینکه دائمی نیستند و سوم اینکه تکنولوژی بشر برای استفاده مقیاس زیاد از اینها تکمیل نیافته است. ما در این مقاله سعی می کنیم جدیدترین طرح تولید انرژی که شاید یکی از منابع انرژی قرن 21 باشد را معرفی کنیم. این طرح تولید انرژی عبارت از شتاب دهنده ذرات اتمی برای تولید انرژی زیاد، عملکرد این سیستم و دستگاه براساس استفاده از میدان های الکتریکی و مغناطیسی برای شتاب دادن و کنترل ذرات باردار الکتریکی تا مرز سرعت نور است. این سیستم ها قادر هستند سرعت الکترون ها و پروتون ها را تا مرز سرعت نور شتاب دهند. وقتی ذرات تا این حد شتاب یافتند سطح انرژی آنها چند میلیون برابر می شود و دارای انرژی عظیم و فراوانی می شود. یک مثال نشان دهنده این مطلب است، به عنوان مثال شتاب دهنده پروتون در آزمایشگاه فرمی آمریکا قادر است ذرات پروتون را تا یک تریلیون الکترون ولت (Tev) شتاب دهد.

اگر ما به وسیله این شتاب دهنده پروتون های یک گرم هیدورژن معمولی که در آب زیاد است را تزریق کنیم و شتاب دهیم انرژی پروتون ها برابر خواهد بود با انرژی 26 میلیارد کیلووات ساعت انرژی، که مساوی است با انرژی تولید شده به وسیله شکافت حدود 1200 کیلوگرم اورانیوم یا 15 میلیون بشکه نفت. همه این انرژی عظیم و غیرقابل باور فقط به وسیله شتاب دادن پروتون های یک گرم هیدروژن تا سطح انرژی یک تریلیون الکترون ولت است. پس با این محاسبات دانستیم که شتاب دهنده ها دارای چه قدرت عظیمی هستند.

شتاب دهنده ها به چند دسته کلی تقسیم بندی می شوند

1 - شتاب دهنده های خطی

2 - شتاب دهنده های مداری

3 - شتاب دهنده سیلکووترون

علاوه بر آن ساخت و نگهداری شتاب دهنده آسان و کم هزینه است. در ضمن می توان این سیستم های مولد را در ابعاد و مقیاس های مختلف ساخت به عنوان مثال یک شتاب دهنده خطی که طول آن 100 متر و ولتاژ آن 10 میلیون ولت است که قادر است انرژی معادل یک گیگا (Gev) الکترون ولت تولید کند. این انرژی معادل است با انرژی 26 میلیون کیلووات ساعت در هر ثانیه. اگر تنها موفق شویم 50 درصد انرژی این شتاب دهنده را استفاده کنیم این شتاب دهنده قادر است معادل 20 هزار نیروگاه اتمی در مقیاس نیروگاه اتمی هزار مگاواتی نیروگاه بوشهر تولید انرژی کند. یعنی قادر خواهد بود 20 میلیون مگاوات انرژی الکتریکی تولید کند.

علاوه بر آن از حرارت و گرمای تولیدی این دستگاه می توان برای بخار کردن آب دریا و تولید آب شیرین استفاده کرد. محاسبات نشان می دهد که این سیستم قادر خواهد بود در سال معادل بارندگی سالیانه کشور آب شیرین تولید کند، بدون اینکه هوا را آلوده کند یا مشکلاتی از قبیل زباله های هسته ای یا پس مانده و آلودگی ایجاد کند، در واقع یکی از بهترین منابع انرژی خواهد بود. سوخت مصرفی این دستگاه تنها چند گرم هیدروژن معمولی است انرژی تولیدی از یک دستگاه شتاب دهنده یک گیگا الکترون ولت (Gev) برابر است با انرژی حاصل از سوختن 2500000 لیتر بنزین خواهد بود. بنابراین اگر به مدت یک سال کار کند معادل انرژی 500 میلیارد بشکه نفت انرژی تولید می کند.

ارزش اقتصادی این مقدار انرژی که 2 برابر انرژی ذخایر نفت عربستان سعودی است با احتساب قیمت هر بشکه نفت بر مبنای 20 دلار برابر است با 10 تریلیون دلار. در صورتی که ما از این سیستم شتاب دهنده استفاده کنیم نیازی به سوزاندن این حجم عظیم نفت و گاز برای تولید انرژی نداریم. مزایای این سیستم عبارتند از: 1- می توان در ابعاد و اندازه های مختلف ساخت. 2- هزینه ساخت و نگهداری آن کم بوده است. 3- هیچ گونه زباله یا آلودگی محیطی تولید نمی کند. محصول نهایی آن آب خالص یا بخار آب است. 4- با استفاده از این دستگاه عملاً عمر منابع انرژی نامحدود می شود و منبع عظیمی از انرژی در دسترس خواهد بود.

در حوزه ذرات

1- الکترون ولت: واحد انرژی است و برابر انرژی یک الکترون یا پروتون وقتی از اختلاف پتانسیل یک ولت عبور کند برابر است با

1.6 * 10^-19


ژول

2 _ یک گرم هیدروژن

6.02*10^23


اتم بوده که به آن یک اتم گرم یا یک مول هیدروژن گویند.

اگر این مقدار هیدروژن از شتاب دهنده یک (Gev) عبور کند معادل انرژی آن برابر خواهد بود:

9.6*10^13


ژول

یک کیلووات ساعت برابر است با 3600000 ژول. بنابراین انرژی آن برابر است با 26 کیلووات ساعت.

9.6*10^13


ژول تقسیم بر 3600000 مساوی

26*10^5

کلمات کلیدی: فیزیک حالت جامد


نوشته شده توسط مهدی 86/3/21:: 8:21 عصر     |     () نظر
روش هاى استفاده از انرژى خورشیدى
 
 وابستگى شدید جوامع صنعتى به منابع انرژى، به ویژه سوخت هاى نفتى و به کارگیرى و مصرف بى رویه آنها سبب شده، این منابع که در قرن هاى متمادى در زیر لایه هاى زیرین زمین تشکیل شده، تخلیه شود.انرژى هاى فسیلى مانند نفت و زغال سنگ پایان پذیر و تجدیدناپذیر هستند، اما انرژى هاى نو یا جانشین از جمله باد، آب و خورشید چنین نیستند. خورشید یکى از منابع مهم تجدیدناپذیر انرژى است که به فناورى هاى پیشرفته و پرهزینه نیاز ندارد و مى تواند به عنوان یک منبع مفید و تامین کننده انرژى در بیشتر نقاط جهان به کار گرفته شود. استفاده از این انرژى برخلاف انرژى هسته اى، خطرى ندارد و براى کشورهاى فاقد منابع انرژى زیرزمینى، مناسب ترین راه براى دستیابى به نیرو و رشد و توسعه اقتصادى است. هم اکنون از انرژى خورشیدى به وسیله سیستم هاى مختلف و براى اهداف گوناگون استفاده و بهره گیرى مى شود که مهمترین آنها سیستم هاى فتوبیولوژیک، شیمى خورشیدى (Helio Chemical)، گرماى خورشیدى (Helio Thermal)، برق خورشیدى (Helio Electrical)، سیستم هاى فتوشیمیایى، سیستم هاى فتوولتاییک، سیستم هاى حرارتى و برودتى هستند.

انرژى خورشید به کمک آیندگان مى شتابد

نیروگاه هاى خورشیدى که انرژى خورشید را به برق تبدیل مى کنند، در آینده با مزیت هایى که در برابر نیروگاه هاى فسیلى دارند، مشکل برق و تا حدودى مشکل کم آبى را به ویژه در دوران تمام شدن نفت و گاز حل خواهند کرد و به طور مسلم تاسیس و به کارگیرى برج هاى نیرو، زمینه لازم را براى خودکفایى و قطع وابستگى کشور فراهم خواهد کرد.

تولید برق بدون مصرف سوخت، نیاز نداشتن به آب فراوان، آلوده نکردن محیط زیست، استهلاک کم و عمر زیاد از مزیت هاى بارز برج هاى نیرو و نیروگاه هاى خورشیدى نسبت به نیروگاه هاى فسیلى و اتمى است.

لزوم استفاده از انرژى خورشیدى

ایران با آن که یکى از کشورهاى نفت خیز جهان و داراى منابع عظیم گاز طبیعى است، به دلیل شدت تابش خورشید در بیشتر نقاط کشور، مى تواند صرفه جویى مهمى در مصرف سوخت هاى فسیلى داشته باشد. فناورى ساده، کاهش آلودگى هوا و محیط زیست و از همه مهمتر ذخیره شدن سوخت هاى فسیلى براى آینده یا تبدیل آنها به مواد پردازش با استفاده از تکنیک پتروشیمى، از دلایل لزوم استفاده از انرژى خورشیدى در کشور هستند.با افزایش قیمت نفت در سال 1973 کشورهاى پیشرفته صنعتى مجبور شدند، به استفاده از انرژى هاى جانشین جدى تر بیندیشند و این نگرش پس از انقلاب اسلامى ایران، وسعت بیشترى یافت. کشورهاى صنعتى به این نتیجه رسیده اند که با بهینه سازى مصرف انرژى در صنایع و ساختمان ها، مصرف انرژى را مى توان 30 تا 40 درصد کاهش داد.ایران یکى از پنج کشور مصرف کننده بالاى مواد نفتى در جهان و در میان کشورهاى اوپک، بزرگ ترین مصرف کننده فرآورده هاى نفتى است. با توجه به رشد مصرف انرژى بالاى 5 درصدى در ایران مى توان گفت که هر 10 سال مصرف انرژى کشور دو برابر مى شود. با این روند و با توجه به افت فشار چاه هاى نفت و مشکلات حفارى، استخراج و سرمایه گذارى، نمى توان امیدوار بود که پس از دو دهه نیازهاى موجود کشور بر طرف شود. با این اوصاف این سئوال مطرح مى شود که آیا تولید انرژى، پاسخ گوى نیازها خواهد بود؟ و اگر هم باشد مازادى براى صدور نفت و به دست آوردن ارز خواهیم داشت؟بررسى هاى بانک جهانى حاکى است که اگر کشورهاى در حال توسعه، سیاست هاى بهینه سازى مصرف انرژى را به کار مى گرفتند، تا سال 1990 مى توانستند 4 میلیون بشکه در روز صرفه جویى کنند. کارشناسان معتقدند با استفاده از سیاست هاى بهینه سازى مصرف انرژى، ضمن کاهش مصرف انرژى منافعى مانند: کاهش آلودگى هوا به ویژه در شهرهاى بزرگ، صرفه جویى در سرمایه گذارى در ساخت نیروگاه ها، پالایشگاه ها و سیستم گازرسانى به میزان میلیاردها دلار در سال، طولانى شدن عمر ذخایر نفتى، ایجاد اشتغال در کشور، کم هزینه بودن و نگهدارى آسان، عاید کشور خواهد شد. ناگفته نماند با احتساب مصرف بیش از یک میلیون بشکه معادل نفت در روز، بیش از یک میلیارد دلار درآمد ارزى در سال نصیب کشور خواهد شد.

ایران با عرض جغرافیایى 25 تا 45 شمالى در منطقه مناسبى براى دریافت انرژى خورشیدى قرار دارد. میزان انرژى اى که زمین در یک ساعت از خورشید دریافت مى کند، بیش از انرژى مصرفى جهان در یک سال است. انرژى خورشیدى با بهره گیرى از روش ها و وسایل ویژه به تولید برق با استفاده از حرارت خورشید مى پردازد که حرارت نیز پس از گذار از یک یا چند مرحله به انرژى الکتریکى تبدیل مى شود. پاک بودن این سیستم، توجه بسیارى از کشورها و دولت هاى جهان را به خود معطوف کرده تا آنجا که انگلستان اخیراً با الزامى کردن استفاده از صفحات خورشیدى در ساختمان هاى در حال ساخت، گامى بلند و موثر در بهینه سازى مصرف انرژى برداشته است. از هنگامى که منابع هیدروکربور و زغال سنگ چرخه تولید انرژى را در دست گرفت، به واسطه ارزان و در دسترس بودن آن از توجه به انرژى کاسته شد. در ایران، ارزانى و فراوانى بیش از حد هیدروکربور سبب شده تا به انرژى خورشیدى توجه کمتر مبذول شود.با پیش آمدن بحران شدید نفتى در سال 1973 و لجام گسیختگى بازار و پیش آمدن شرایطى که به تهدید صنعت جهان مى انجامید، ناگهان توجه دوباره به انرژى هاى تجدیدپذیر و انرژى خورشید معطوف شد.مهندس زارعى، مدیر گروه انرژى خورشیدى معاونت انرژى هاى وزارت نیرو در این باره مى گوید: هم اینک چند نیروگاه با بهره بردارى از نیروى خورشید انرژى تولید مى کنند و در دست ساخت و بهره بردارى هستند که به واسطه این طرح ها ایران در زمره معدود کشورهاى داراى فناورى ساخت نیروگاه هاى خورشیدى قرار گرفته است.

نیروگاه هاى خورشیدى داراى انواع گوناگون و تفکیک پذیر هستند: نیروگاه هایى که مستقیم با دریافت انرژى خورشید آن را به انرژى الکتریکى تبدیل مى کنند و نیروگاه هایى که پس از دریافت انرژى خورشید آن را به گرما و پس از گذشت یک روند خاص، به الکتریسیته تبدیل مى کند.سیستم هایى که از انرژى خورشید بهره مى برند، شامل سیستم فتوولتایى (PV) و سیستم هاى گرما شیمیایى، تولید هیدروژن از انرژى خورشید است. در سیستم فتوولتایى که در اصل براى کاربردهاى فضایى ابداع و تکمیل شده بودند، انرژى نورى را مستقیم به انرژى الکتریکى تبدیل مى کنند. این فناورى براساس این نظریه «اثر فتوالکتریک» اینشتین شکل گرفته که نور سبب مى شود الکترون ها از هم جدا شوند. توسعه PV براى کاربردهاى زمینى در هنگام نخستین بحران نفت در دو زمینه بسیار متفاوت آغاز شد: یکى در زمینه فناورى هاى تمرکزى است که در آن کاهش هزینه ها با استفاده از جانشینى سطح PV به وسیله سطح عدسى صورت مى گیرد و دیگرى براى کاهش هزینه هاى مدول هاى PV با استفاده از ساخت صنعتى با حجم زیاد است. در سیستم هاى گرماشیمیایى و نورشیمیایى نیز از انرژى خورشید براى القاى واکنش هاى شیمیایى استفاده مى کنند تا کیفیت محصولات موجود را افزایش دهند یا محصولات کاملاً جدیدى را بسازند. گرما شیمیایى به استفاده از گرما براى رانش واکنش ها اطلاق مى شود و نور شیمیایى به استفاده مستقیم فوتون ها مانند بخش ماوراى بنفش طیف خورشید اطلاق مى شود. تولید هیدروژن از انرژى خورشید نیز به توجه ویژه نیاز دارد، زیرا هیدروژن سوخت تمام نشدنى و سازگار با محیط است.

دستیابى به پیچیده ترین نوع نیروگاه خورشیدى؛ افتخار بزرگ ایرانیان

خورشید منبع تمام انرژى ها است. هم اکنون در دنیا تحقیق روى فناورى استفاده از انرژى خورشیدى به سرعت در حال رشد است. استفاده از این نوع انرژى را به طور محدود مى توان در آبگرمکن هاى خورشیدى مشاهده کرد که اکنون در ایران نیز رواج یافته است. اگرچه قیمت این نوع آبگرمکن ها بسیار بالاست، اما به نظر مى رسد با تولید انبوه آن بتوان مقدارى از هزینه هاى تولید را کاست و این کالا را با قیمت ارزان ترى به دست مصرف کننده رساند. انواع دیگر استفاده از انرژى خورشیدى وجود دارد که اکنون به وفور یافت مى شوند مانند ماشین حساب هاى خورشیدى و... اما مهم ترین نوع استفاده از انرژى خورشیدى به صورت گسترده در نیروگاه هاى خورشیدى است که در دو نوع سهموى خطى و فتوولتاییک هستند. گذشته از ویژگى و تفاوت هاى این نوع نیروگاه ها، باید گفت در حال حاضر تولید برق از انرژى خورشیدى با قیمتى در حدود 300 دلار به ازاى هر کیلووات ساعت تمام مى شود. تاکنون در دنیا کشورهاى آمریکا، آلمان، اسپانیا و اخیراً نیز ایران به فناورى طراحى و ساخت پیچیده ترین نوع نیروگاه خورشیدى دست یافته اند. قرار گرفتن ایران در میان این کشورها خود افتخار بزرگى است که نصیب متخصصان کشور شده است.

انرژى خورشیدى؛ نیازها و محدودیت ها

برخى انرژى هاى تجدیدپذیر را تنها امید بقاى کره زمین دانسته اند، در حالى که عده اى آن را منبعى حاشیه اى با ظرفیت محدود به حساب مى آورند. از سویى منابع سوخت فسیلى پایان پذیر و تجدیدناپذیر است و باید از انرژى هاى تجدید پذیر که به رغم منابع فسیلى، منافع زیست محیطى فراوانى در بردارد بیشتر بهره جست. انرژى خورشیدى، نتیجه فرآیند پیوسته هم جوش هسته اى در خورشید است و هم اکنون کل منبع انرژى خورشیدى 10 هزار برابر مصرف انرژى کنونى بشر است اما اندک بودن شدت این توان و تنوع زمانى و جغرافیایى آن، مشکلات عمده اى را فراهم کرده که سهم این انرژى را در برابر کل انرژى محدود مى کند.

با این حال، در کشورهایى که هزینه انرژى معمولى به دلیل مالیات زیاد است و دولت تلاش زیادى براى ترغیب مردم به استفاده از انرژى خورشیدى مى کند، بازار براى سیستم هاى حرارتى خورشیدى کم دما رونق دارد. با آن که کل منبع انرژى خورشیدى این امکان بالقوه را دارد که سهم عمده اى در تامین انرژى جهانى در آینده داشته باشد، دلایل زیادى وجود دارد که سهم استفاده از آن را در 20 سال آینده بسیار محدود مى کند. اهمیت این محدودیت، همراه با الگوهاى مصرف و اولویت هاى ملى تغییر مى یابد. یکى از محدودیت هاى عمده در استفاده از انرژى خورشیدى، عدم کارآیى اقتصادى سیستم هاى خورشیدى اولیه در برابر سیستم هاى تکامل یافته با سوخت فسیلى است که با افزایش قیمت سوخت هاى معمولى و اقتصادى تر کردن دستگاه هاى خورشیدى با حجم تولید بیشتر، گرایش به استفاده از این گونه انرژى را مى توان شتاب بخشید. در کنار محدودیت هاى اقتصادى لازم است انرژى خورشیدى و مزیت هاى استفاده از آن را با آموزش در محتواى فرهنگى زندگى مردم و به منظور ارتقاى سطح آگاهى آنان وارد ساخت که به سرمایه گذارى و توجه دولت به بخش خصوصى نیاز دارد. محور دیگر معادله اجتماعى انرژى خورشیدى، توسعه مهارت هاى فنى در میان طراحان، نصابان و تعمیرکاران بسیارى از دستگاه هایى است که به طور وسیع در سراسر جهان توزیع مى شوند. با توجه به دورنماى فراگیرى انرژى خورشیدى و با توجه به کل سرمایه در دسترس براى سرمایه گذارى در انرژى خورشیدى که در 30 سال آینده به 10 درصد کل سهام انرژى جهان محدود خواهد شد، به این نتیجه مى توان رسید که انرژى خورشیدى دست کم زودتر از سال 2020 نمى تواند جانشین اصلى انرژى سوخت هاى فسیلى شود.کشورها نیز در زمینه سرمایه گذارى در این بخش با محدودیت روبه رو هستند و روشى که براى کاهش این محدودیت ها مى توان به آن اشاره کرد، جذب سرمایه بخش خصوصى و استفاده از آن بخش از بودجه دولتى است که براى سرمایه گذارى در انرژى خورشیدى اختصاص داده شده است که بسیارى از کشورها با کاربست این روش به موفقیت هایى دست یافته اند و در کشور ما نیز باید شرایط حضور بخش خصوصى فراهم و اقدام هاى لازم براى جذب بخش خصوصى انجام شود. آلمان که با پیامدهاى افزایش شدید بهاى نفت دست به گریبان بوده و برنامه تولید انرژى هسته اى خود را نیز کنار گذارده است، هم اکنون درصدد گسترش دادن نیروگاه هاى بسیار بزرگ است. اخیراً بزرگ ترین نیروگاه خورشیدى در این کشور گشایش یافت. این نیروگاه که در جنوب شهر لایپزیک و در شرق این کشور قراردارد با 33هزار و 500پانل فتوولتاییک حدود 5 مگاوات ساعت برق تولید مى کند. این نیروگاه قادر است برق 1800 خانوار را تامین کند. براساس ارزیابى سازمان انرژى خورشیدى آلمان، مجموع ظرفیت تولید آماده در سال جارى به 300 مگاوات رسیده که دو برابر ظرفیت تولید پیشین در این کشور است.

هم اکنون نگرانى هاى فراوانى در زمینه توانایى کشورها در یافتن منابع سرمایه اى به منظور تامین نیازهاى مالى توسعه استفاده از این نوع انرژى در دهه هاى آینده وجود دارد که این معضل در کشورهاى در حال توسعه شدیدتر است. اما به نظر مى رسد با ایجاد سرمایه گذارى هاى کلان و سریع در این زمینه، مشارکت بخش خصوصى در این گونه طرح ها و مهم تر از همه ارتقاى سطح فرهنگى کشور براى استفاده از انرژى هاى جانشین (تجدیدپذیر) تا چند سال آینده، دستیابى به این هدف مهم چندان دور نباشد.


کلمات کلیدی: فیزیک حالت جامد


نوشته شده توسط مهدی 86/3/21:: 8:18 عصر     |     () نظر
تولید انرژى از منابع حاصل از فعالیت هاى آتشفشانى
  غول هاى نفتى آمریکا از قیبل شورون تگزاکو (ChevronTexaco) و یونوکال (Unocal) دو دهه پیش کار اکتشاف منابع فوق العاده عظیم انرژى نهفته شده در دل آتشفشان هاى اندونزى را آغاز کردند. در آن زمان، دولت جاکارتا براى اولین بار درهاى این بخش از انرژى خود را به روى سرمایه گذاران خارجى باز کرد. مجمع الجزایر اندونزى متشکل از 17000 جزیره کوچک و بزرگ که پل اتصال مناطق آتشفشانى جنوب شرق آسیا موسوم به «حلقه آتش آسیا- پاسیفیک» محسوب مى شود، عملاً داراى بیشترین تعداد آتشفشان در جهان است. هم اینک برآورد مى شود که حدود 500 کوه آتشفشان در اندونزى وجود داشته باشد که 128تاى آنها هنوز فعال هستند؛ ضمن اینکه نام 65 تاى آنها در فهرست «آتشفشان هاى خطرناک» ثبت شده است.

اما چیزى که در این میان بیش از همه جلب نظر مى کند، تلالو این واقعیت مهم است که: وجود این تعداد آتشفشان ]اعم از فعال و غیرفعال[ باعث شده است تا اندونزى به عنوان تنها کشور بزرگى در جهان مطرح شود که قادر است 100 درصد برق مورد نیاز خود را از ذخایر پاکیزه و بى پایان «انرژى زمین گرمایى» (Geothermal Energy) استحصال کند. با این حال، پس از گذشت 20 سال از زمان تصویب قوانین احیا کننده و آغاز مراحل اکتشافى، امروزه فقط چند نیروگاه کوچک زمین گرمایى در اندونزى به چشم مى خورد که یکى از آنها نیروگاهى است که با سرمایه گذارى مستقیم یکى از شرکت هاى معین غول «شورون تگزاکو» به نام «آموسیس اندونزى» (Amoseas Indonesia Inc) احداث و راه اندازى شده است.

وضعیت نه چندان مناسب موجود به تدریج در حال تغییر کردن است. ژوئن گذشته، دولت اندونزى مفاد «پروتکل کیوتو» را که یک معاهده بین المللى با هدف کاستن از شتاب فعلى گرم شدن زمین است، رسماً به تصویب رساند و با این کار خود شرایط لازم را براى بهره مند شدن از میلیون ها دلار کمک اقتصادى در قالب اعتبارات و سوبسیدهاى مالى براى انجام پروژه هاى متعدد با هدف کاهش انتشار گازهاى گلخانه اى فراهم کرد. «آموسیس» درخواست حدود 5 میلیون دلار کمک اعتبارى را به دولت اندونزى ارائه کرده است که در صورت دریافت مبلغ یاد شده خواهد توانست طرح 100 میلیون دلارى توسعه فعالیت هاى پیشین خود را در محدوده آتشفشان درجات (Darajat) در جاوه غربى به مورد اجرا گذارد، و توان تولیدى نیروگاه فعال در آن منطقه را به بیش از دو برابر میزان کنونى و تا سطح 330 مگاوات برق افزایش دهد؛ این میزان برق (در صورت تحقق) براى رفع نیاز یک شهر متوسط به توان الکتریکى کافى خواهد بود. البته این کار، به رغم ابعاد وسیع اجرایى آن، کار چندان بزرگى نخواهد بود، اما در عین حال، گامى عملى به سوى احیاى طرح هاى اصیل نیروگاهى در زمینه «انرژى زمین گرمایى» در اندونزى محسوب خواهد شد.

اکنون و به فاصله هفت سال پس از بروز بحران اقتصادى ویران کننده در آسیا که تأثیر مستقیمى بر روند اجرایى طرح تاسیس 11 نیروگاه زمین گرمایى در اندونزى با هدف تولید 3417 مگاوات برق داشت و آن را به طور کامل نابود کرد. به نظر مى رسد که مقامات حکومتى بلندپایه این کشور از جمله خانم «مگاواتى سوکارنوپوترى» رئیس جمهور پیشین اندونزى نهایتاً انجام تغییراتى را در نوع نگاه عمومى به این قضیه لازم دانسته اند. بهره بردارى از توان حرارتى نهفته در اندرون یک آتشفشان دربردارنده مراحلى از قبیل حفر چاه هاى عمیق با هدف دستیابى به بخارات آب داغى است که بر اثر جابه جایى مواد مذاب در اعماق زمین ایجاد مى شود؛ خطرپذیرى یا ریسک این قبیل طرح ها نسبتاً بالا و دوره بازگشت سرمایه آنها نیز طولانى است. وقتى بحران اقتصادى سال 1997 موجبات سرنگونى حکومت دیکتاتورى «سوهارتو» رئیس جمهور اسبق اندونزى را فراهم ساخت و اقتصاد این کشور را در گرداب عظیمى فرو برد، 7 طرح از مجموع 11 طرح مقاطعه اى برنامه ریزى شده به حالت تعلیق درآمد. با وجود این، هم اکنون، چند تا از طرح هاى یازده گانه مذکور و در رأس آنها طرح نیروگاه زمین گرمایى «آموسیس» در دست بازسازى و احیا قرار دارند.

کمپانى هاى چند ملیتى نسبت به راه و روشى که «سوهارتو» در اقتصاد اندونزى برگزیده بود ایرادات و انتقادات فراوانى داشتند که برخى از آنها طى سالیان بعد مرتفع شد. تصویب یک قانون جدید در سال 2001 براى همیشه به «لزوم شراکت طرف هاى سرمایه گذار با شرکت نفت دولتى (Partamina) در زمینه اکتشاف منابع زمین گرمایى» پایان داد. طى دوران حاکمیت سوهارتو، دولت اندونزى همچنین مجریان و توسعه دهندگان طرح هاى ژئوترمال را مجبور مى ساخت تا حتماً یک شریک اندونزیایى را براى همکارى با خود برگزینند که این امر غالباً به معناى همکارى با یکى از پسران دیکتاتور به نام «تامى» بود. هم اکنون، «تامى» به جرم طرح ریزى توطئه قتل یک قاضى در زندان به سر مى برد، اما قانون شراکتى یاد شده همچنان به قوت خود باقى است. ضمناً، روند پرداخت سوبسیدهاى دولتى به برخى شرکت هاى خاص به منظور تسهیل شرایط آنها در مناقصه هاى عمومى باعث ایجاد سوءظن شدید نسبت به عملکرد مقامات حکومتى شده است. همانطورى که «امیل سلیم» وزیر پیشین محیط زیست اندونزى هشدار مى دهد، «تا وقتى که این قبیل تبعیض ها و جانبدارى ها به طور کامل از جامعه سنتى اندونزى رخت برنبندند، هیچ تغییر عمده اى در وضعیت بهره بردارى از منابع انرژى زمین گرمایى رخ نخواهد داد.»

«آموسیس» در سال 1984 قراردادى را با شرکت نفت دولتى اندونزى به منظور احداث یک نیروگاه زمین گرمایى در محدوده آتشفشان «درجات» منعقد کرد، اما جالب اینجاست که هنوز موفق به جبران هزینه سرمایه گذارى اولیه خویش نشده است. مقامات این شرکت مى گویند که اجراى طرح هاى بعدى «آموسیس» در گرو دریافت اعتبارات لازم در چارچوب «معاهده کیوتو» است؛ نیروگاه هاى زمین گرمایى در مقایسه با نیروگاه هایى که از زغال سنگ به عنوان سوخت خام اولیه استفاده مى کنند 1800 بار و در مقایسه با نیروگاه هاى نفت- سوز 1600 بار کمتر دى اکسید کربن تولید مى کنند. اکنون، بار دیگر، به نظر مى رسد که بوروکراسى حاکم بر سیستم ادارى اندونزى در حال به تعویق انداختن طرح هاى توسعه اى در زمینه نیروگاه هاى زمین گرمایى است؛ اندونزى تازه باید آژانسى را به منظور برطرف ساختن موانع اجرایى بر سر راه توسعه این قبیل نیروگاه ها تأسیس کند، همچنان که سازمان ملل متحد باید سیستمى را به منظور تخصیص اعتبارات لازم براى اجراى طرح هاى داراى توجیه اقتصادى در اندونزى راه اندازى نماید. شاید سال ها یا حتى دهه ها به طول بیانجامد که کشورى همچون اندونزى بتواند از سد موانع موجود عبور کرده و انرژى لازم را از منابع حاصل از فعالیت آتشفشان هاى متعددش استحصال کند.

کلمات کلیدی: فیزیک حالت جامد


نوشته شده توسط مهدی 86/3/20:: 7:46 عصر     |     () نظر
نگاهی به جدیدترین طرح تولید انرژی در قرن بیست و یکم

امروز سوخت و انرژی در دنیا به چند دسته کلی تقسیم می شوند. سوخت های فسیلی و سوخت های غیرفسیلی و انرژی های تجدید پذیر و غیرقابل تجدید.

سوخت های فسیلی عبارتند از: نفت، گاز و زغال سنگ که با اکسیژن هوا ترکیب می شوند و ایجاد انرژی به شکل حرارت می کنند. این سوخت ها در مقایسه با سوخت های دیگر انرژی کمتر تولید می کنند. مثلاً یک کیلوگرم زغال سنگ حدود 8 کیلووات ساعت انرژی تولید می کند و یک کیلوگرم نفت حدود 12 کیلووات ساعت انرژی تولید می کنند. این سوخت ها آلوده کننده محیط زیست نیز هستند.

به علاوه جزء ذخایر غیرقابل تجدید بوده و دارای مشکلات زیادی در حمل و نقل ایمنی نیز هستند. مانند گازگرفتگی (خفگی) یا تولید گاز سمی منوکسید کربن. دسته دیگر از سوخت ها شامل سوخت های هسته ای هستند مانند اورانیوم یا پلوتونیوم یا ایزوتوپ های هیدروژن مانند دوتریوم یا تریتیوم یا فلز سبک لیتیوم. این سوخت ها در مقایسه با سوخت های دسته اول دارای امتیازات مثبت و منفی هستند. اول اینکه در این سوخت ها بعضی ایزوتوپ ها توانایی تولید انرژی به وسیله تکنولوژی فعلی بشر را دارد مانند ایزوتوپ های کمیاب اورانیوم 235 یا پلوتونیوم 239 یا اورانیوم 233 که به این ایزوتوپ ها شکاف پذیر می گویند. امتیازات اینها عبارتند از تولید مقادیر زیاد انرژی به وسیله حجم کم ماده سوختنی. مثلاً از یک کیلوگرم اورانیوم 235 یا پلوتونیوم 239 می توان مقدار 23 میلیون کیلووات ساعت گرما ایجاد کرد، اما مشکلاتی نیز دارند از آن جمله این که: غنی سازی و تولید این ایزوتوپ ها مشکلات و هزینه زیادی دارند. دوم اینکه، این سوخت های هسته ای سنگین پس از تولید انرژی مقادیر زیادی ایزوتوپ های پرتوزا از خود به جای می گذارند که به زباله های هسته ای موسوم است.

این زباله ها برای محیط زیست و سلامت افراد خطرناک هستند و باید برای صدها سال در انبار های محکم نگهداری شوند تا رادیواکتیو آن از بین برود. دسته دیگر از سوخت های هسته ای شامل عناصر سبک مانند دوتریوم یا تریتیوم یا لیتیوم هستند که قرار است در راکتور های گداخت یا همجوش هسته ای تولید انرژی کنند. البته تاکنون از اینها در بمب های هیدروژنی بهره برداری نظامی و تسلیحاتی می شد، اما برای تولید انرژی برای مصارف صلح آمیز تکنولوژی راکتور های گداخت باید تکمیل شود، این سوخت ها معایب و مزایای فراوانی دارند. اول تولید نوترون و تشعشعات نوترونی می کنند که باید در راکتور های همجوشی هسته ای به نحوی جذب و کنترل شوند دوم اینکه تریتیوم نباید از راکتور نشت کند زیرا یک ایزوتوپ رادیواکتیو است.مزایای این سوخت ها عبارت از این که فراوان در دسترس هستند و دوم اینکه تولید انرژی زیادتری نسبت به اورانیوم یا پلوتونیوم می کنند. مثلاً انرژی حاصل از گداخت هیدروژن به هلیوم مساوی است با 177 میلیون کیلووات ساعت در صورتی که انرژی حاصل از اورانیوم برابر است با 23000000 کیلووات ساعت. بنابراین یک کیلوگرم هیدروژن حدود 8 برابر یک کیلوگرم اورانیوم تولید انرژی می کند.

انواع دیگر انرژی عبارتند از: انرژی خورشیدی، انرژی باد، انرژی زمین گرمایی و انرژی بیوگاز که مشکل بزرگ این انرژی تجدیدپذیر اینکه بازده انرژی اینها پایین است و دوم اینکه دائمی نیستند و سوم اینکه تکنولوژی بشر برای استفاده مقیاس زیاد از اینها تکمیل نیافته است. ما در این مقاله سعی می کنیم جدیدترین طرح تولید انرژی که شاید یکی از منابع انرژی قرن 21 باشد را معرفی کنیم. این طرح تولید انرژی عبارت از شتاب دهنده ذرات اتمی برای تولید انرژی زیاد، عملکرد این سیستم و دستگاه براساس استفاده از میدان های الکتریکی و مغناطیسی برای شتاب دادن و کنترل ذرات باردار الکتریکی تا مرز سرعت نور است. این سیستم ها قادر هستند سرعت الکترون ها و پروتون ها را تا مرز سرعت نور شتاب دهند. وقتی ذرات تا این حد شتاب یافتند سطح انرژی آنها چند میلیون برابر می شود و دارای انرژی عظیم و فراوانی می شود. یک مثال نشان دهنده این مطلب است، به عنوان مثال شتاب دهنده پروتون در آزمایشگاه فرمی آمریکا قادر است ذرات پروتون را تا یک تریلیون الکترون ولت (Tev) شتاب دهد.

اگر ما به وسیله این شتاب دهنده پروتون های یک گرم هیدورژن معمولی که در آب زیاد است را تزریق کنیم و شتاب دهیم انرژی پروتون ها برابر خواهد بود با انرژی 26 میلیارد کیلووات ساعت انرژی، که مساوی است با انرژی تولید شده به وسیله شکافت حدود 1200 کیلوگرم اورانیوم یا 15 میلیون بشکه نفت. همه این انرژی عظیم و غیرقابل باور فقط به وسیله شتاب دادن پروتون های یک گرم هیدروژن تا سطح انرژی یک تریلیون الکترون ولت است. پس با این محاسبات دانستیم که شتاب دهنده ها دارای چه قدرت عظیمی هستند.

شتاب دهنده ها به چند دسته کلی تقسیم بندی می شوند

1 - شتاب دهنده های خطی

2 - شتاب دهنده های مداری

3 - شتاب دهنده سیلکووترون

علاوه بر آن ساخت و نگهداری شتاب دهنده آسان و کم هزینه است. در ضمن می توان این سیستم های مولد را در ابعاد و مقیاس های مختلف ساخت به عنوان مثال یک شتاب دهنده خطی که طول آن 100 متر و ولتاژ آن 10 میلیون ولت است که قادر است انرژی معادل یک گیگا (Gev) الکترون ولت تولید کند. این انرژی معادل است با انرژی 26 میلیون کیلووات ساعت در هر ثانیه. اگر تنها موفق شویم 50 درصد انرژی این شتاب دهنده را استفاده کنیم این شتاب دهنده قادر است معادل 20 هزار نیروگاه اتمی در مقیاس نیروگاه اتمی هزار مگاواتی نیروگاه بوشهر تولید انرژی کند. یعنی قادر خواهد بود 20 میلیون مگاوات انرژی الکتریکی تولید کند.

علاوه بر آن از حرارت و گرمای تولیدی این دستگاه می توان برای بخار کردن آب دریا و تولید آب شیرین استفاده کرد. محاسبات نشان می دهد که این سیستم قادر خواهد بود در سال معادل بارندگی سالیانه کشور آب شیرین تولید کند، بدون اینکه هوا را آلوده کند یا مشکلاتی از قبیل زباله های هسته ای یا پس مانده و آلودگی ایجاد کند، در واقع یکی از بهترین منابع انرژی خواهد بود. سوخت مصرفی این دستگاه تنها چند گرم هیدروژن معمولی است انرژی تولیدی از یک دستگاه شتاب دهنده یک گیگا الکترون ولت (Gev) برابر است با انرژی حاصل از سوختن 2500000 لیتر بنزین خواهد بود. بنابراین اگر به مدت یک سال کار کند معادل انرژی 500 میلیارد بشکه نفت انرژی تولید می کند.

ارزش اقتصادی این مقدار انرژی که 2 برابر انرژی ذخایر نفت عربستان سعودی است با احتساب قیمت هر بشکه نفت بر مبنای 20 دلار برابر است با 10 تریلیون دلار. در صورتی که ما از این سیستم شتاب دهنده استفاده کنیم نیازی به سوزاندن این حجم عظیم نفت و گاز برای تولید انرژی نداریم. مزایای این سیستم عبارتند از: 1- می توان در ابعاد و اندازه های مختلف ساخت. 2- هزینه ساخت و نگهداری آن کم بوده است. 3- هیچ گونه زباله یا آلودگی محیطی تولید نمی کند. محصول نهایی آن آب خالص یا بخار آب است. 4- با استفاده از این دستگاه عملاً عمر منابع انرژی نامحدود می شود و منبع عظیمی از انرژی در دسترس خواهد بود.

در حوزه ذرات

1- الکترون ولت: واحد انرژی است و برابر انرژی یک الکترون یا پروتون وقتی از اختلاف پتانسیل یک ولت عبور کند برابر است با

1.6 * 10^-19


ژول

2 _ یک گرم هیدروژن

6.02*10^23


اتم بوده که به آن یک اتم گرم یا یک مول هیدروژن گویند.

اگر این مقدار هیدروژن از شتاب دهنده یک (Gev) عبور کند معادل انرژی آن برابر خواهد بود:

9.6*10^13
ژول

یک کیلووات ساعت برابر است با 3600000 ژول. بنابراین انرژی آن برابر است با 26 کیلووات ساعت.

9.6*10^13
ژول تقسیم بر 3600000 مساوی
26*10^5

کلمات کلیدی: فیزیک حالت جامد


نوشته شده توسط مهدی 86/3/5:: 9:38 عصر     |     () نظر
<      1   2   3   4   5   >>   >