آشنایی با بعضی از کاربردهای انرژی هسته ای
مقدمه:
استفاده از انرژی هسته ای، یکی از اقتصادی ترین شیوه ها در دنیای صنعتی است و گستره عظیمی از کاربردهای مختلف، شامل تولید برق هسته ای، تشخیص و درمان بسیاری از بیماریها، کشاورزی و دامداری، کشف منابع آب و... را در بر می گیرد.
انرژی هسته ای در مجموع، مانند یکی از انرژی های موجود در جهان مثل انرژی بادی، آبی، گاز و نفت و... است، اما در مقایسه با آنها جزو انرژی های پایان ناپذیر شمرده می شود، که از نظر میزان تولید انرژی پاسخگوی نیازهای بشر خواهد بود. یعنی انرژی حاصل از تبدیل ماده به انرژی برابر است با جرم ماده ضرب در سرعت نور به توان ۲ که نشان دهنده انرژی زیاد حاصل از تبدیل مقدار کمی ماده به انرژی است.
انرژی هسته ای کاربردهای متعددی دارد که در یک تقسیم بندی کلی میتوان آن را به نظامی و غیرنظامی یا صلح جویانه تقسیم کرد. تولید برق، یکی از نیازهای روزمره و فوق العاده تأثیر گذار بر زندگی مردم است که اگر با صرفه اقتصادی بیشتر و آلودگی هرچه کمتر زیست محیطی همراه باشد به یقین خواهد توانست در اقتصاد کشور نقش بسزایی ایفا کند. انرژی هسته ای که از این دو شاخصه مهم برخوردار است، می تواند در این زمینه به کمک نیروگاه ها آمده و جهان را از بحران محدودیت منابع فسیلی رهایی بخشد. به همین دلیل، نیروگاه برق اتمی، اقتصادی ترین نیروگاهی است که امروزه در دنیا احداث می شود.
خلاصه
توربین بادی ژنراتور القایی از دو سو تغذیه (DFIG) یک توربین بادی سرعت متغیر است که بطور گسترده ای امروزه در صنعت مدرن توان باد مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر توربینهای بادی DFIG تجاری با فن آوری که در یک دهه قبل توسعه یافته اند مورد استفاده قرار میگیرند. اما در این مقاله نشان خواهد داد که یک محدودیت در روش کنترل برداری مرسوم وجود دارد. این مقاله یک روش کنترل مستقیم بردار جریان در یک توربین بادی DFIG ارائه می دهد بر اساس یک استراتژی کنترل یکپارچه برای گسترش استخراج انرژی باد، توان راکتیو و پشتیبانی از ولتاژ شبکه توربین بادی می باشد. یک سیستم شبیه سازی گذرا با استفاده از شبیه سازی سیستم قدرت برای تاثیر روش پیشنهادی انجام شده است. روش کنترل مرسوم با روش کنترل پیشنهادی برای کنترل توربین بادی DFIG تحت هر دو شرایط وزش شدید باد و ثابت بودن باد مقایسه شده است. این مقاله نشان خواهد داد که تحت کنترل مستقیم برادار جریان سیستم DFIG یک عملکرد برتر در ابعاد مختلف خواهد داشت.
کلمات کلیدی: کنترل ولتاژ لینک dc، کنترل مستقیم بردار جریان، ژنراتور القایی از دو سو تغذیه، توربین بادی، کنترل ژشتیبان ولتاژ شبکه، استخراج حداکثر توان، کنترل توان راکتیو.
مقدمه
در حال حاضر توربینهای بادی مبتنی بر ژنراتور القایی از دو سو تغذیه در نیروگاههای بزرگ در آمریکای شمالی مورد استفاده قرار می گیرند. دلایل متعددی جهت استفاده از توربینهای بادی DFIG وجود دارد که در این میان می توان به افزایش قابلیت جذب انرژی توربین، کاهش تنش ساختار مکانیکی، کاهش سر و صدا و کنترل توان اکتیو و راکتیو برای ادغام بهتر با شبکه اشاره کرد.
مقدمه
تا نیمه قرن بیستم تعداد موتورهای احتراق داخلی (IC) در جهان به قدری کم بود که آلودگی ناشی از این موتورها قابل تحمل بود. با رشد جمعیت جهان و افزایش تعداد نیروگاهها و تعداد رو به افزایش خودروهای سواری هوا به حدی آلوده گشت، که دیگر این آلودگی قابل قبول نبود. در دهه 1940 برای اولین بار آلودگی هوا در ناحیه لوس آنجلس در ایالت کالیفرنیا به عنوان یک مشکل مطرح شد. در دهه 1960 استانداردهای محدودیت آلاینده ها در کالیفرنیا به اجرا در آمد، در دهه های بعد استاندارد محدودیت آلاینده ها در بقیه ایالات متحده اروپا و ژاپن نیز اجرا شد. با ساخت موتورهایی با کارآیی بهتر در مصرف سوخت و با استفاده از تصفیه گازهای خروجی، آلاینده های هیدروکربنی، منواکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن به ازای هر خودرو در طی دهه 1970 تا 1980 به میزان حدود 95 % کاهش یافت و سرب که یکی از آلوده کننده های اصلی هواست و به عنوان افزودنی سوخت به کار می رفت در طی دهه 1980 از رده خارج شد هر چند مصرف سوخت در موتور یک خودرو نسبت به دهه 1970 به نصف کاهش یافته، اما افزایش تعداد خودرو ها باعث شد کاهش کلی در مصرف سوخت ایجاد نگردد.
دسته: برق
حجم فایل: 2416 کیلوبایت
تعداد صفحه: 55
فصل اول
1-1) آشنایی با انواع شبکه های توزیع
برای توضیح بحث شبکه های توزیع مناسب است مختصرا مقدمه ای را بیان نماییم امروزه به علت بالا بودن مقدار انرژی الکتریکی مصرفی و فاصله تولید این انرژی که به دلایل متعدد (رعایت محیط زیست و وجود منبع کافی آب و نزدیکتر بودن به جاده های بین المللی جهت حمل مواد سوختی و وجود زمین مناسب برای نصب تاسیسات سنگین نیروگاههای حرارتی) در خارج از شهرها با فاصله ای نسبتا زیاد ایجاد و الزاما از این فاصله انتقال انرژی الکتریکی زیاد به نقاط دور دست به خاطر مقاومت هادیها نیاز به افزایش ولتاژ و سپس نزدیک مصرف کننده ها به علت نیاز به ولتاژ فشار ضعیف مجددا احتیاج به کاهش ولتاژ میباشد.
لذا انتخاب ولتاژ و توزیع انتقال و توزیع متناسب با میزان بار (انرژی) و فاصله ی انتقال این انرژی تا محل مصرف انجام می گیرد و طراحی پستهای انتقال و توزیع و سپس ساخت و نصب و بهره برداری آغاز می گردد.
1- بحث پخش انرژی الکتریکی (توزیع) DISTRIBUTION و ارائه انواع شبکه های توزیع مطلب این پروژه می باشد.
برای پخش انرژی بطور کلی چهار گروه اصلی هادی توزیع انرژی می شناسیم.
1-1) سیمهای با روپوش عایقی که تا ولتاژ 1000 ولت درجه عایقی آن می باشد در ساختمانها بیشتر استفاده می شود.
2-1) سیمهای با روپوش عایقی برای ولتاژهای تا 1000 ولت برای رساندن انرژی برق به مصرف کنندههای متحرک و سیار استفاده می گردد.
3-1) کابلهای روپوش دار روغنی و خشک با تحمل درجه عایقی برای 1000 تا ولتاژهای بالاتر برای استقرار در زیر زمین و کانالها یا زیر آب برای هدایت انرژی فشار ضعیف تا فشار قوی.
4-1) هادیهای بدون روپوش مسی و آلومینیومی بای انتقال یا توزیع انرژی فشار ضعیف 380 ولت تا ولتاژهای فشار قوی بالا تا 750 کیلو ولت می باشد.
لازم به ذکر است که انتخاب هر یک از چهار گروه مذکور برای پخش یا انتقال انرژی بستگی به میزان انرژی و فاصله محل تولید تا مصرف و ولتاژ انتخابی و شرایط محلی و نوع مصرف کننده می باشد.
شبکه های با ولتاژ تا 1000 ولت را فشار ضعیف و از 1000 تا 63 کیلو ولت را فشار متوسط و بالاتر را فشار قوی می نامند.
2- ساختمان و کاربرد هادیهای جریان
بدیهی است که برای هدایت انرژی در شبکه های توزیع و انتقال نیاز به استفاده از هادیهایی از نوع مس یا آلومینیوم خواهد بود.
این هادیها دارای مشخصه استقامت مکانیکی – مقاومت مخصوص و مقاطع مختلف می باشد.
لذا برای انتخاب جنس هادی باید به نوع خط و شرایط محیطی که بر روی خط تاثیر خواهد گذاشت توجه داشته و به مهمترین خصائص هادی که هدایت الکتریکی – مقاومت مکانیکی- استقامت شیمیایی – وزن هادی و مقطع هادی دقت نمائیم.
3- عایق های بکار رفته در پوشش عایقی کابل و ساختمان آنها
برای پوشش عایقی سیمهای برق غالبا از موادی بنام پلاستیک یا لاستیک و مشتقات آنها در لایه های متعدد متناسب با نیاز استفاده می گردد.
در شبکههای فشار ضعیف بیشتر از کابل (POLIVINIL CHOLORID) PVC
پلی ونییل کلرید و در مواردی که به نرمش بیشتری نیاز باشد از کابلهای با پوشش لاستیکی استفاده
می شود.
4- ساختمان سیمهای دارای پوشش عایقی
برای سیمهای با پوشش عایقی که مناسب نصب روی دیوارها می باشد و حداکثر تا مقطع 16 میلیمتر تک رشته برای سیمهای با پوشش عایقی که مناسب نصب روی دیوارها می باشد و حداکثر تا مقطع 16 میلیمتر تک رشته بیشتر ساخته نمی شود و برای مقاطع بالاتر از چند سیمه استفاده می گردد با علامت مشخصه F نمایش داده می شوند و برای حمل انرژی به دستگاه های متحرک بیشتر از سیمهای افشان روپوش دار استفاده می گردد.
قیمت: 10,000 تومان
اولین تلاش های ایران برای دستیابی به فناوری هسته ای به دهه 50 میلادی باز می گردد. تئوری های هسته ای ایران در این زمان بسیار بلندپروازانه می نمود و شاه به آن توجه زیادی داشت. نخستین کشوری که ایران را به دستیابی به فناوری هسته ای ترغیب و این تکنولوژی را به ایران منتقل کرد (ایالات متحده آمریکا) ، نخستین مخالف امروزی ایران در تحقق فعالیتهای هسته ایش، بود در ارتباط با کمک های هسته ای آمریکا به ایران دو دیدگاه کلی مطرح است:
الف) با توجه به استفاده آمریکا از بمب اتمی در (هیروشیما و ناکازاکی) و تبعات منفی آن در جامعه جهانی، این کشور برای تلطیف فضای موجود، با طرح اصطلاح (اتم برای صلح) ، با انتقال این تکنولوژی به کشورهایی که در مدار سیاسی آمریکا بودند، سعی بر تغییر جهت گیری ها در عرصه بین المللی و تحت شعاع قرار دادن فعالیت های هسته ای خود داشت.
ب) دیدگاه رایج دیگر، دوران جنگ سرد و ریارویی اتمی دو ابرقدرت در عرصه جهانی را در بر می گرفت. آیزنهاور، رئیس جمهور وقت آمریکا، بارها در دیدار سران انگلستان، فرانسه و آلمان غربی، وحشت خود را از حمله ناگهانی اتحاد جماهیر شوروی به مرزهای شمالی ایرانی و افتادن ایران به دام کمونیسم و در نتیجه از دست رفتن پایگاه مهم غرب و از هم گسستن کمربند بازدارندگی کمونیسم در جنوب مرزهای شوروی اعلام کرده بود. آیزنهاور اذعان می داشت، برای حفظ منابع آمریکا لازم است ایران اتمی شود، و لذا شاه مورد حمایت هسته ای امریکا و دستیابی به فناوری هسته ای واقع شد.
با توجه به دو دیدگاه فوق، نگارنده دیدگاه دوم را منطقی تر و مقبول می داند و نظریه اول را از استحکام محتوایی چندانی برخوردار نمی داند. در این راستا ایجاد پایگاه های نظامی مدرن در شمال ایران بدست ارتش ایالات متحده را می توان به عنوان شالوده و اساس تجهیز ایران به تسلیحات هسته ای در راستای بازدارندگی شوروی تلقی نمود که با افول قدرت کمونیسم و پیروزی انقلاب اسلامی در ایران مغفول ماند. به هر حال در راستای حمایت های آشکار در سال 1965، پس از طرح الحاق ایران به کنوانسیون آژانس بین المللی، این مسئله در اداره حقوقی وزارت امور خارجه وقت ایران توسط آقایان (هرمیداس باوند، پرویز مهدوی و عضدالدین کاظمی) که اولین تیم حقوقی هسته ای ایران را تشکیل می دادند، بررسی شد و ایران در همان سال، این قرارداد را با آژانس به امضاء رساند. پس از آن، آمریکا در سال 1967، اولین رآکتور تحقیقاتی 5 مگاواتی آب سبک را به ایران فروخت و شرکت امریکایی (AMF) ، این رآکتور را در دانشگاه تهران نصب و راه اندازی کرد.
(شایان ذکر است این رآکتور از اورانیوم غنی شده با خلوص 93 درصد استفاده می کرد و آمریکا پیش از وقوع انقلاب اسلامی، حدود 5 کیلوگرم سوخت اورانیوم غنی شده سطح بالا به ایران داد (که تحت نظارت و تدابیر حفاظتی آژانس بین المللی انرژی اتمی در انبار سوخت مصرف شده در محل رآکتور تهران نگهداری می شود و تا امروز مرتباً تحت بازرسی رسمی و غیررسمی کارشناسان و بازرسان آژانس بین المللی انرژی اتمی می باشد).
یک سال بعد، ایران در سال 1968، پیمان عدم تکثیر سلاح های هسته ای (N. P. T) را پذیرفت و در سال 1970، آن را در مجلس شورای ملی به تصویب رساند. اندکی بعد در سال 1974 (1353) ، شاه سازمان انرژی اتمی ایران (A. F. O. I) را تأسیس کرد و دکتر اعتماد، به ریاست آن منصوب شد.
این سازمان با گسترش سریع، عهده دار تعهدات سنگین ساخت 4 نیروگاه در (بوشهر و دارخوین) ، ایجاد تأسیسات آب شیرین کن در بوشهر، تأمین سوخت و پشتیبانی تکنولوژیکی از نیروگاه ها و قرارداد ساخت 4 نیروگاه دیگر در اصفهان و استان مرکزی شد. این مرکز از آن پس مرکز تحقیقات هسته ای (NRC) نام گرفت. لذا سازمان انرژی هسته ای ایران، مذاکره با شرکت های آمریکایی، فرانسوی و آلمانی را از اوایل دهه 70 برای احداث نیروگاه های فوق الذکر و همچنین نیروگاهی در اطراف شهر بندری بوشهر آغاز کرد. سال 1974، نقطه عطفی در تحقیقات هسته ای ایران در زمان پهلوی محسوب می شود، چرا که در این سال ایران قراردادی با بنیاد پژوهشی استنفورد آمریکا (Stanford research institute) یا SRI منعقد کرد که طی آن این مرکز پژوهشی وابسته به دانشگاه استنفورد، مجری تحقیق و ارائه چشم اندازی میان مدت در ابعاد اجتماعی، اقتصادی و صنعتی برای توسعه ایران شد.
بنیاد استنفورد نهایتاً در یک مطالعه 20 جلدی که تحت عنوان (SRI Report) به ایران ارائه کرد، پیشرفت صنعتی و اقتصادی ایران را متکی به تولید 20 هزار مگاوات برق تا سال 1995 و راه اساسی تولید این مقدار برق را از طریق تأسیس نیروگاه های هسته ای در ایران قلمداد کرد.
براساس راهکار مطالعه مذکور، ایران در نوامبر 1974 (5 سال پیش از وقوع انقلاب اسلامی) قرارداد احداث دو رآکتور آب سبک 1300 مگاواتی، برای نصب در بوشهر را با شرکت آلمانی زیمنس به امضاء رساند و در این زمینه بیش از 2 هزار متخصص آلمانی و کارشناس ایرانی اجرای این طرح را که در زمان خود یکی از بزرگترین و کم نظیرترین پروژه های نیروگاه اتمی محسوب می شد را آغاز کردند و پیش بینی می شد این پروژه عظیم تا پایان سال 1980 تکمیل شود که وقوع انقلاب ایران و آغاز جنگ تحمیلی ادامه آن را متوقف ساخت. در ادمه، ایران یک قرارداد چرخه سوخت هسته ای ده ساله قابل تمدید با آمریکا در سال 1974، آلمان غربی در سال 1976 و فرانسه 1977در سال منعقد نمود. (کشورهای غربی در این دوره برای ارائه چرخه سوخت هسته ای از جمله غنی سازی به ایران با یکدیگر رقابت می کردند.) ایران همچنین در سال 1974، طبق معاهده N. P. T قرارداد دو جانبه (پادمان) و نظارت آژانس را منعقد کرد و پذیرفت که طبق قرارداد پادمان جامع (INFCIRC/214) براساس مدل قرارداد (INFCIRC/153) ، امکان بازرسی را به بازرسان آژانس بدهد. در این راستا، ایران با هند نیز که در این دوره پیشرفتهای چشم گیری در زمینه هسته ای کرده بود قرارداد همکاری هسته ای امضاء کرد.
در ماه اوت 1975 شرکت کرافتورک یونیون (Kraftwerk Union) ، در آلمان غربی، کار روی نیروگاههای هسته ای ایران را طبق قرارداد آغاز کرد. جالب اینکه کنگره آمریکا در اواخر سال 1975، مصوبه ای را تصویب کرد که به دولت امریکا اجازه می داد با ایران وارد معاملات تجاری در زمینه هسته ای شود و فعالیت های هسته ای ایران را طبیعی قلمداد کرد!