تعداد صفحات : 116 صفحه -
قالب بندی : word
نقش و کاربرد انرژی هسته ای در کشاورزی
تحقیقات کشاورزی
تزاید روزافزون جمعیت و کمبود مواد غذایی در دنیا موجب توجه دانشمندان به ازدیاد محصولات کشاورزی و همچنین بهبود کیفیت آنها گردیده است. در این راستا مواد رادیواکتیو به کمک بررسیهای کشاورزی شتافت و انقلاب عظیمی در کشاورزی به وجود آورد به طوری که عناصر رادیواکتیو یا نشاندار در اکثر رشتههای کشاورزی از جمله مدیریت آب و خاک و تغذیه گیاهی، اصلاح نباتات و ژنتیک، دامپروری، کنترل آفات، صنایع غذایی و محیط زیست مورد استفاده قرار گرفتهاند.
نیل به سوی کشاورزی پایدار بستگی به تعامل بین مواد غذایی خاک و منابع آبی موجود جهت تولید عملکرد مناسب دارد. در این خصوص با استفاده از ایزوتوپها میتوان میزان مطلوب کاربرد کودهای شیمیایی، بهترین زمان مصرف آنها، مکان و مقدار آنها در خاک، بررسی فعالیت میکروارگانیسمهای خاکزی و همچنین نحوة انتقال عناصر غذایی در خاک و گیاه را بررسی نمود.
استفاده از روش ایجاد موتاسیون به منظور تنوع بخشیدن به محتویات ژنتیکی با هدف ارتقاء صفات کمی و کیفی در گیاهان زراعی مورد توجه خاص قرار گرفته است. از طرف دیگر با توجه به اینکه مصرف مواد شیمیایی به منظور حفظ و نگهداری مواد غذایی نه تنها برای مصرفکنندگان بلکه برای محیط زیست مضر میباشد، استفاده از پرتودهی محصولات کشاورزی به عنوان یک روش بیخطر استریلیزه کردن در اکثر کشورهای جهان متداول شده است. در رابطه با کنترل آفات از طریق پرتودهی و عقیم نمودن حشرات نیز گامهای بسیار مثبتی در نقاط مختلف دنیا برداشته شده است.
مبانی فیزیک هستهای
ایزوتوپها (ویژگیها و کاربرد)
اتمهای یک عنصر را که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوت دارند، ایزوتوپهای آن عنصر مینامند (بارهای مثبت که همان تعداد پروتونها میباشند را عدد اتمی و مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای هستة یک اتم را عدد جرمی آن میگویند).
ایزوتوپهای یک عنصر، اتمهایی هستند که تعداد بارهای مثبت موجود در هسته و نیز تعداد الکترونهایشان یکسان ولی تعداد نوترونهای موجود در هستة آنها با هم متفاوت است. اغلب عناصر چند ایزوتوپ دارند و چون ساختار الکترونی ایزوتوپها یکسان است، واکنشهای شیمیایی آنها نیز مشابه میشود (شکل 4-1). برای تشخیص هویت یک ایزوتوپ، عدد اتمی آن به صورت شاخص در پایین و سمت چپ نماد شیمیایی آن، و عدد جرمی یا تعداد کل نوکلئونهای آن به صورت شاخص در بالای نماد شیمیایی آورده میشود. برای مثال سه ایزوتوپ اکسین را میتوان به صورت ، و نشان داد. اما از آنجا که عدد اتمی مترادف با نماد شیمیایی است معمولاً شاخص پایین حذف میگردد. بنابراین به عنوان مثال ایزوتوپ اکسیژن به صورت O16 نمایش داده میشود. باید توجه داشت که فراوانی همة ایزوتوپها با هم برابر نیست به عنوان مثال در مورد اکسیژن، 975/99 درصد اتمهای طبیعی از نوع O16 میباشند. در حالی که انواع O17 و O18 به ترتیب 037/0 درصد و 204/0 درصد از اکسیژن طبیعی را تشکیل میدهند. در بین عناصر شیمیایی، تعداد محدودی از آنها در مطالعات بیولوژیک مورد استفاده قرار میگیرند و هر کدام از آنها حداقل دارای دو ایزوتوپ پایدار هستند.
تابش گاما )
پرتوهای گاما عبارتند از تابشهای الکترومغناطیسی تک انرژی که از هستههای برانگیخته حاصل از تبدیل پرتوزا گسیل میشوند. به عبارت دیگر هرگاه هستهای به هر علت در حالت تهییج قرار گیرد، انرژی تهییج خود را به صورت فوتون گاما ساطع میکند. در اغلب واپاشیهای و ، هستة دختر به حالت تحریک شده قرار میگیرد که این انرژی تحریکی هسته به صورت فوتونهای گاما از هسته تابش میشود تا هسته به تراز انرژی پایینتر یا پایدار برگردد. نمایش عمومی تولید گاما را میتوان به صورت نشان داد. مانند:
اکتیویتة ویژه
یکی از مشخصههای مهم رادیو ایزوتوپها، اکتیویتة ویژة آنها یعنی میزان اکتیویته در هر گرم از عنصر یا ماده است که برحسب واحدهای مختلفی از جمله بکرل بر گرم (Bq/g)، میکروکوری بر گرم ، واپاشی بر میلیگرم در ثانیه (dps/mg) و یا واپاشی بر میلیگرم در دقیقه (dpm/mg) بیان میشود.
نیمه عمر
مدت زمان لازم برای کاهش هر ایزوتوپ پرتوزا به نصف مقدار اولیهاش، معیاری از سرعت تبدیل آن ایزوتوپ پرتوزا به ایزوتوپی دیگر است. این دورة زمانی را نیمه عمر مینامند و برای هر ایزوتوپ خاصیتی تغییرناپذیر میباشد. نیمه عمر ایزوتوپهای پرتوزای مختلف از چند ثانیه تا چند میلیارد سال متغیر است.
بنابراین با توجه به مفهوم نیمه عمر مشخص میشود که پس از گذشت n نیمه عمر از یک ایزوتوپ پرتوزا، کسر باقی مانده آن عبارت است از: که در این فرمول 0A اکتیویتة اولیه و A اکتیویتة برجای مانده پس از n نیمه عمر است.
کاربرد رادیو ایزوتوپها
برای سهولت بیشتر میتوان کاربرد رادیو ایزوتوپها را به چند بخش اصلی تقسیم کرد که عبارتند از:
الف) تحت تابش قرار دادن یک مادة هدف به منظور ایجاد تغییراتی در خواص فیزیکی، شیمیایی یا بیولوژیکی آن که این تغییرات ممکن است خاصیت یا سودمندی مادة هدف را تقویت کنند و یا آن را از بین ببرند.
ب) تزریق مقدار اندک رادیوایزوتوپ به مواد به منظور ردیابی آنها در یک فرایند خاص که به عنوان مثال میتوان به مطالعات مربوط به فرسایش و ردیابی جریان آب به منظور پیدا کردن منابع آب اشاره نمود.
ج) چشمههای ثابت پرتو را به عنوان سنجشگر یا وسیلة اندازهگیری برای بعضی کمیتها مورد استفاده قرار میدهند. مثلاً در اندازهگیری ضخامت، چگالی و بازرسی پرتونگاری میتوان از رادیوایزوتوپها استفاده کرد.
د) چشمههای ثابت پرتو را برای تولید قدرت، گرما یا روشنایی نیز مورد استفاده قرار میدهند.
دانلود مقاله نقش و کاربرد انرژی هسته ای در کشاورزی
