ساخت و تولید

	ساخت و تولید
	وبلاگ دانشجویان مهندسی ساخت و تولید دانشگاه زابل

نیروگاههای هسته ای

نیروگاههای هسته ای حدود 17 درصد برق را تأمین می کنند برخی کشورها برای تولید نیروی الکتریکی خود، وابستگی بیشتری به انرژی هسته ای دارند. براساس آمار آژانس انرژی اتمی، 75 درصد برق کشور فرانسه در نیروگاههای هسته ای تولید می شود و در ایالات متحده، نیروگاههای هسته ای 15 درصد برق را تأمین می کنند. بیش از چهارصد نیروگاه هسته ای در سراسر دنیا وجود دارد که بیش از یکصد عدد آنها در ایالات متحده واقع شده است. یک نیروگاه هسته ای بسیار شبیه به یک نیروگاه سوخت فسیلی تولید کننده انرژی الکتریکی است و تنها تفاوتی که دارد، منبع گرمایی تولید بخار است. این وظیفه در نیروگاه هسته ای برعهده رآکتور هسته ای است.

رآکتور هسته ای

همه رآکتورهای هسته ای تجاری از طریق شکافت هسته ای گرما تولید می کنند. همانطور که می دانید، شکافت اورانیوم نوترون های زیادی آزاد می کند، بیشتر از آنکه لازم باشد. اگر شرایط واکنش مساعد باشد فرآیند به طور خود به خودی انجام می شود و یک زنجیره از شکافت های هسته ای به وجود می آید. نوترونهایی که از فرآیند شکافت آزاد می شوند، بسیار سریعند و هسته های دیگر نمی توانند آنها را به راحتی جذب کنند. از این رو در اکثر رآکتورها قسمتی به نام کند کننده نوترون وجود دراد که در آن از سرعت نوترونها کاسته می شود و در نتیجه نوترونها به راحتی جذب می شوند. چنین نوترونهایی آن قدر کند می شوند تا با هسته راکتور به تعادل گرمایی برسند. نام گذاری این نوترونها به نوترونهای گرمایی یا نوترونهای کند هم از همین رو است.
مقدار انرژی گرمایی که در یک رآکتور پارامتر بحرانی است و با کنترل آن می توان رآکتور را در حالت عادی نگاه داشت. این کار با تنظیم تعداد میله های کنترل درون رآکتور صورت می گیرد. میله کنترل از مواد جذب کننده نوترون ساخته شده است و با افزایش یا کاهش جذب نوترون، می توان گسترش واکنش زنجیره ای را کاهش یا افزایش داد. البته با استفاده از کند کننده های نوترون یا تغییر دادن نحوه قرار گیری میله های سوخت هم می توان انرژی خروجی رآکتور را کنترل کرد.

طراحی یک رآکتور

رآکتورهای هسته ای برای انجام واکنش های هسته ای در مقیاس وسیع طراحی می شوند. گرما، اتمهای جدید و تابش بسیار شدید نوترون، محصولات واکنش انجام شده در رآکتور هستند و بسته به استفاده ای که از رآکتور می شود، از یکی از محصولات استفاده می شود. در یک نیروگاه هسته ای تولید برق از انرژی گرمایی تولید شده برای چرخاندن توربین و درنهایت تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود. در برخی رآکتورهای نظامی و آزمایشی بیشتر از باریکه نوترون پر انرژی استفاده می شود تا مواد ساده را به عناصر کم یاب و جدیدی تبدیل کنند.
هدف از رآکتور هر چه باشد، برای به دست آوردن این محصولات لازم است یک واکنش هسته ای زنجیره ای به طور پیوسته ادامه یابد. برای ادامه یک واکنش زنجیره ای هم رآکتور باید در حالت بحرانی یا فوق بحرانی قرار داشته باشد. کند کننده و وسیله کنترل در فراهم آوردن چنین شرایطی نقش بسیار مهمی برعهده دارند.
رآکتوری که از کند کننده استفاده می کند، رآکتور گرمایی یا رآکتور کند نامیده می شود. این رآکتورها با توجه به نوع کند کننده ای که مورد استفاده قرار می گیرد طبقه بندی می شوند. آب معمولی ( آب سبک )، آب سنگین و گرافیت، مواد رایج کند کننده هستند. البته گرافیت مشکلات فراوانی را به وجود می آورد و بسیار خطرآفرین است، مانند حادثه انفجار چرنوبیل یا آتش سوزی وانیدسکیل.
رآکتورهایی که از کند کننده ها استفاده نمی کنند، رآکتورهای سریع خوانده می شوند. در این نوع رآکتورها فشار ذرات نوترون بسیار بالا است و از این رو می توان برخی واکنش های هسته ای را در آنها انجام داد که ترتیب دادن آنها در رآکتور کند بسیار مشکل است. شرایط خاصی که در رآکتورهای سریع وجود دارد، سبب می شود بتوان هسته اتم توریوم و برخی ایزوتوپ های دیگر را به سوخت هسته ای قابل استفاد تبدیل کرد. چنین رآکتوری می تواند سوختی بیش از حد نیاز خود را تولید کند و به همین دلیل به آن رآکتور سوخت ساز هم گفته می شود.

در همه رآکتورها، قلب رآکتور که دمای بسیار زیادی دارد باید خنک شود. در یک نیروگاه هسته ای، سیستم خنک ساز به نوعی طراحی می شود که از گرمای آزاد شده به بهترین شکل ممکن استفاده شود. در اغلب این سیستمها از آب استفاده می شود. اما آب نوعی کند کننده هم محسوب می شود و از این رو نمی تواند در رآکتورهای سریع مورد استفاده قرار گیرد. در رآکتورهای سریع از سدیم مذاب یا نمک های سدیم استفاده می شود و دمای عملیاتی خنک ساز بالاتر است. در رآکتورهایی که برای تبدیل مورد طراحی شده اند، به راحتی گرمای آزاد شده را در محیط آزاد می کنند.
در یک نیروگاه هسته ای، رآکتور کند منبع آب را گرم می کند و آن را به بخار تبدیل می کند. بخار آب توربین بخار را به حرکت در می آورد ، توربین نیز ژنراتور را می چرخاند و به این ترتیب انرژی تولید می شود. این آب و بخار آن در تماس مستقیم با راکتور هسته ای است و از این رو در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار می گیرند. برای پیشگیری از هر گونه خطر مرتبط با این آب رادیواکتیو، در برخی رآکتورها بخار تولید شده را به یک مبدل حرارتی ثانویه وارد می کنند و از آن به عنوان یک منبع گرمایی در چرخه دومی از آب و بخار استفاده می کنند. بدین ترتیب آب و بخار رادیواکتیو هیچ تماسی با توربین نخواهند داشت.

انواع رآکتورهای گرمایی

در در رآکتورهای گرمایی علاوه برکند کننده، سوخت هسته ای ( ایزوتوپ قابل شکافت القایی)، مخزن بخار و لوله های منتقل کننده آن، دیواره های حفاظتی و تجهیزات کنترل و مشاهده سیستم رآکتور نیز وجود دارند. البته بسته به این که این رآکتورها از کانالهای سوخت فشرده شده، مخزن بزرگ بخار یا خنک کننده گازی استفاده کنند، می توان آنها را به سردسته تقسیم کرد.
الف – کانالهای تحت فشار در رآکتورهای RBMK و CANDU استفاده می شوند و می توان آنها را در حال کارکردن رآکتور، سوخت رسانی کرد.
ب – مخزن بخار پرفشار داغ، رایج ترین نوع رآکتور است و در اغلب نیروگاههای هسته ای و رآکتورهای دریایی ( کشتی، ناوهواپیمابر یا زیردریایی ) از آن استفاده می شود. این مخزن می تواند به عنوان لایه حفاظتی نیز عمل کند.
ج – خنک سازی گازی: در این رآکتورها به جای آب، از یک سیال گازی شکل برای خنک کردن رآکتور استفاده می شود. این گاز در یک چرخه گرمایی با منبع حرارتی راکتور قرار می گیرد و معمولاً از هلیوم برای آن استفاده می شود، هر چند که نیتروژن و دی اکسید کربن نیز کاربرد دارند. در برخی رآکتورهای جدید، رآکتور به قدری گرما تولید می کند که گاز خنک کن می تواند مستقیما یک توربین گازی را بچرخاند، در حالی که در طراحی های قدیمی تر گاز خنک کن را به یک مبدل حرارتی می فرستادند تا در یک چرخه دیگر، آب را به بخار تبدیل کند و بخار داغ، یک توربین بخار را بگرداند.

بقیه اجزای نیروگاه هسته ای

غیر از رآکتور که منبع گرمایی است، تفاوت اندکی بین نیروگاه هسته ای و یک نیروگاه حرارتی تولید برق با سوخت فسیلی وجود دارد.
مخزن بخار تحت فشار معمولا درون یک ساختمان بتونی تعبیه می شود که این ساختمان به عنوان یک سد حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می کند. این ساختمان هم درون یک مخزن بزرگتر فولادی قرار می گیرد. هسته رآکتور و تجهیزات مرتبط با آن درون این مخزن فولادی قرار گرفته اند و کارکنان می توانند راکتور را تخلیه یا سوخت رسانی کنند. وظیفه این مخزن فولادی، جلوگیری از نشت هر گونه گاز یا مایع رادیواکتیو از درون سیال است.
در نهایت این مخزن فولادی هم به وسیله یک ساختمان بتونی خارجی محافظت می شود. این ساختمان به قدری محکم است که در برابر اصابت یک هواپیمای جت مسافربری ( مشابه حادثه یازده سپتامبر ) هم تخریب نمی شود. وجود این ساختمان حفاظتی دوم برای جلوگیری از انتشار مواد رادیواکتیو در اثر هرگونه نشت از حفاظ اول ضروری است. در حادثه انفجار چرنوبیل، فقط یک ساختمان حفاظتی وجود داشت و همان موجب شد موادراکتیو در سطح اروپا پخش شود.

رآکتورهای هسته ای طبیعی

در طبیعت هم می توان نشانه هایی از رآکتور هسته ای پیدا کرد، البته به شرطی که تمام عوامل مورد نیاز به طور طبیعی در کنار هم قرار گرفته باشند. تنها نمونه شناخته شده یک رآکتور هسته ای طبيعی دو میلیارد سال پیش در منطقه اوکلو در کشور گابون ( قاره آفریقا ) فعالیتش را آغاز کرده است. البته دیگر چنین رآکتورهایی روی زمین شکل نمی گیرند، زیرا واپاشی رادیواکتیو این مواد ( به خصوص U-235 ) در این زمان طولانی 5/4 میلیارد ساله ( سن زمین )، فراوانی U-235 را در منابع طبیعی این رآکتورها بسیار کاهش داده است، به طوری که مقدار آن به پایین تر از حد مورد نیاز آغاز یک واکنش زنجیره ای رسیده است.
این رآکتورهای طبیعی زمانی شکل گرفتند که معادن غنی از اورانیوم به تدریج از آب زیرزمینی یا سطحی پر شدند. این آب به صورت کند کننده عمل کرد و واکنش های زنجیره ای شدیدی به وقوع پیوست. با افزایش دما، آب کند کننده بخار می شد و رآکتور خاموش شد. پس از مدتی، این بخارها به مایع تبدیل می شدند و دوباره رآکتور به راه می افتاد. این سیستم خودکار و بسته، یک رآکتور را کنترل می کرد و برای صدها هزار سال، این رآکتور را فعال نگاه می داشت.
مطالعه و بررسی این رآکتورهای هسته ای طبیعی بسیار ارزشمند است، زیرا می تواند به تحلیل چگونگی حرکت مواد رادیواکتیو در پوسته زمین کمک کند. اگر زمین شناسان بتوانند را از این حرکت ها را شناسایی کنند، می توانند راه حل های جدیدی برای دفن زباله های هسته ای پیدا کنند تا روزی خدای ناکرده، این ضایعات خطرناک به منابع آب سطح زمین نشت نکنند و فاجعه ای بشری به بار نیاورند.

انواع رآکتورهای گرمایی

الف – کند سازی با آب سبک:
a- رآکتور آب تحت فشار Pressurized Water Reactor(PWR)
b- رآکتور آب جوشان Boiling Water Reactor(BWR)
c- رآکتور D2G

ب- کند سازی با گرافیت:
a- ماگنوس Magnox
b- رآکتور پیشرفته با خنک کنندی گازی Advanced Gas-Coaled Reactor (AGR)
c- RBMK
d- PBMR

ج – کند کنندگی با آب سنگین:
a – SGHWR
b – CANDU

رآکتور آب تحت فشار، PWR

رآکتور PWR یکی از رایج ترین راکتورهای هسته ای است که از آب معمولی هم به عنوان کند ساز نوترونها و هم به عنوان خنک ساز استفاده می کند. در یک PWR، مدار خنک اولیه از آب تحت فشار استفاده می کند. آب تحت فشار، در دمایی بالاتر از آب معمولی به جوش می آید، از این دوچرخه خنک ساز اولیه را به گونه ای طراحی می کنند که آب با وجود آنکه دمایی بسیار بالا دارد، جوش نیاید و به بخار تبدیل نشود. این آب داغ و تحت فشار در یک مبدل حرارتی، گرما را به چرخه دوم منتقل میکند که یک نوع چرخه بخار است و از آب معمولی استفاده می کند. دراین چرخه آب جوش می آید و بخار داغ تشکیل می شود، بخار داغ یک توربین بخار را می چرخاند، توربین هم یک ژنراتور و در نهایت ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می کند.
PWR به دلیل دارابودن چرخه ثانویه با BWR تفاوت دارد. از گرمای تولیدی در PWR به عنوان سیستم گرم کننده درنواحی قطبی نیز استفاده شده است. این نوع رآکتور، رایج ترین نوع رآکتورهای هسته ای است و در حال حاضر، بیش از 230 عدد از آنها در نیروگاههای هسته ای تولید برق و صدها رآکتور دیگر برای تأمین انرژی تجهیزات دریایی مورد استفاده قرار می گیرند.

خنک کننده

همان طور که می دانید، برخورد نوترونها با سوخت هسته ای درون میله های سوخت، موجب شکافت هسته اتمها می شود و این فرآیند هم به نوبه خود، گرما و نوترونهای بیشتری آزاد می کند. اگر این حرارت آزاد شده منتقل نشود، ممکن است میله های سوخت ذوب شوند و ساختار کنترلی رآکتور از بین برود ( و البته خطرهای مرگ آوری که به دنبال آن روی می دهند. ) در PWR، میله های سوخت به صورت یک دسته در ساختاری، ترسیمی قرار گرفته اند و آب از کف رآکتور به بالا جریان پیدا می کند. آب از میان این میله های سوخت عبور می کند و به شدت گرم می شود، به طوری که به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. درمبدل حرارتی، این آب داغ موجب داغ شدن آب در چرخه دوم می شود و بخاری با دمای 270 درجه سانتی گراد تولید می کند تا توربین را بچرخاند.

کند کننده

نوترونهای حاصل از یک شکافت هسته ای بیش از آن حدی گرمند که بتوانند یک واکنش شکافت هسته ای را آغاز کنند. انرژی آنها را باید کاهش داد تا با محیط اطراف خود به تعادل گرمایی برسند. محیط اطراف نوترونها ( قلب رآکتور ) دمایی در حدود 450 درجه سانتی گراد دارد.
در یک PWR، نوترونها در پی برخورد با مولکولهای آب خنک ساز، انرژی جنبشی خود را از دست می دهند؛ به طوری که پس از 8 تا 10 برخورد ( البته به طور متوسط ) با محیط هم دما می شوند. در این حالت، احتمال جذب نوترونها از سوی هسته U-235 بسیار زیاد است ودر صورت جذب، بالافاصله هسته U-236 جدید دچار شکافت می شود.
مکانیسم حساسی که هر رآکتور هسته ای را کنترل می کند، سرعت آزاد سازی نوترونها در طول یک فرآیند شکافت است به طور متوسط از هر شکافت، دونوترون و مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نوترونهای آزاد شده اگر با هسته U-235 دیگری برخورد کنند، شکافت دیگری را سبب می شوند و در نهایت یک واکنش زنجیره ای روی می دهد. اگر تمام این نوترونها در یک لحظه آزاد شوند، تعدادشان به قدری زیاد می شود که باعث ذوب شدن راکتور خواهد شد. ( تعداد ذرات پر انرژی، دمای یک سیستم را تعیین می کند. معادله بوتنرمن، این ارتباط را توصیف می کند. ) خوشبختانه برخی از این نوترونها پس از یک بازه زمانی نه چندان کوتاه ( حدود یک دقیقه ) تولید می شوند و سبب می شوند دیگر عوامل کنترل کننده از این تاخیر زمانی استفاده کرده، اثر خود را داشته باشند.
یکی از مزیت های استفاه از آب در PWR، این است که اثر کند سازی آب با افزایش دما کاهش می یابد. در حالت عادی، آب در فشار 150 برابر فشار یک اتمسفر قرار دارد ( حدود 15 مگا پاسکال ) و در قلب رآکتور به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. درست است که آب با فشار پانزده مگا پاکسال در این دما جوش نمی آید، ولی به شدت از خاصیت کند کنندگی اش کاسته می شود، بنابراین آهنگ واکنش شکافت هسته ای کاهش می یابد، حرارت کمتری تولید می شود و دما پایین می آید. دما که کاهش یابد، توان رآکتور افزایش می یابد و دما که افزایش یابد توان راکتور کاهش می یابد؛ پس خود سیستم PWR دارای یک سیستم خود تعادلی در رآکتور است و تضمین می کند توان رآکتور در کمترین میزان مورد نیاز برای تأمین گرمای سیستم بخار ثانویه است.
در اغلب رآکتورهای PWR، توان رآکتور را در دوره فعالیت معمولی با تغییرات غلظت بورون ( در شکل اسید بوریک ) در چرخه خنک کننده اولیه کنترل اولیه کنترل می کنند سرعت جریان خنک کننده اول در رآکتورهای PWR معمولی ثابت است. بورون یک جذب کننده قوی نوترون است و با افزایش یا کاهش غلظت آن، می توان شدت فعالیت راکتور را کاهش یا افزایش داد. برای این کار، یک سیستم کنترلی پیچیده شامل پمپ های فشار بالا که آب را در فشار 15 مگا پاسکال از چرخه خارج می کند، تجهیزات تغییر غلظت اسید بوریک و تزریق مجدد آب به چرخه خنک ساز مورد نیاز است.
یکی از اشکالات راکتورهای شکافت، این است که حتی پس از توقف واکنش شکافت، هنوز هم واپاشی های رادیواکتیوی انجام می شود و حرارت زیادی آزاد می شود که می تواند راکتور را ذوب کند. البته سیستم های حفاظتی و پشتیبانی متعددی برای جلوگیری از این واقعه وجود دارند، با این حال ممکن است در اثر پیچیدگی های این سیستم، برهمکنش های پیش بینی نشده یا خطاهای عملیاتی مرگ آفرینی در شرایط اضطراری روی دهند. در نهایت، هر رآکتور با یک حفاظ ساختمانی بتونی احاطه شده است که آخرین سد در برابر تشعشعات رادیواکتیو است.

رآکتور آب جوشان، BWR

در رآکتور آب جوشان، از آب سبک استفاده می شود. آب سبک، آبی است که در آن فقط هیدروژن معمولی وجود دارد. ) BWR اختلاف زیادی با رآکتور آب تحت فشار ندارد، غیر از اینکه در BWR فقط یک چرخه خنک کننده وجود دارد و آب مستقیما در قلب راکتور به جوش می آید. فشار آب در BWR کمتر از PWR است، به طوری که در بیشترین مقدار به 75 برابر فشار جو می رسد ( 5/7 مگا پاسکال ) و بدین ترتیب آب در دمای 285 درجه سانتی گراد به جوش می آید.
رآکتور BWR به شکلی طراحی شده که بین 12 تا 15 درصد آب درون قلب رآکتور به شکل بخار در قسمت بالای آن قرار می گیرد. بدین ترتیب عملکرد بخش بالایی و پایینی هسته رآکتور با هم تفاوت دارند. در بخش بالایی قلب رآکتور، کند سازی کمتری صورت می گیرد و در نتیجه بخش بالایی کمتر است.
در حالت کلی دو مکانیسم برای کنترل BWR وجود دارد: استفاده از میله های کنترل و تغییر جریان آب درون راکتور.
الف – بالا بردن یا پایین آوردن میله های کنترل، روش معمولی کنترل توان رآکتور در حالت راه اندازی رآکتور تا رسیدن به 70 درصد حداکثر توان است. میله های کنترل حاوی مواد جذب کننده نوترون هستند؛ در نتیجه پایین آوردن آنها موجب افزایش جذب نوترون در میله ها، کاهش جذب نوترون در سوخت و درنهایت کاهش آهنگ شکافت هسته ای و پایین آمدن توان رآکتور می شود. بالا بردن میله های سوخت دقیقاً نتیجه معکوس می دهد.
ب – تغییرات جریان آب درون رآکتور، زمانی برای کنترل رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد که راکتور بین 70 تا صد درصد توان خود کار می کند. اگر جریان آب درون رآکتور افزایش یابد، حباب های بخار در حال جوش سریع تر از قلب راکتور خارج می شوند و آب درون قلب رآکتور بیشتر می شود. افزایش مقدار آب به معنی افزایش کندسازی نوترون و جذب بیشتر نوترونها از سوی سوخت است و این یعنی افزایش توان راکتور. با کاهش جریان آب درون رآکتور، حباب ها بیشتر در رآکتور باقی می مانند، سطح آب کاهش می یابد و به دنبال آن کندسازی نوترونها و جذب نوترون هم کاهش می یابد و در نهایت توان رآکتور کاهش می یابد.
بخار تولید شده در قلب رآکتور از شیرهای جدا کننده بخار و صفحات خشک کن ( برای جذب هر گونه قطرات آب داغ ) عبور می کند و مستقیماً به سمت توربین های بخار که بخشی از مدار رآکتور محسوب می شوند، می رود. آب اطراف رآکتور همواره در معرض تابش و آلودگی رادیواکتیو است و از آنجا که توربین هم در تماس مستقیم با این آب است، باید پوشش حفاظتی داشته باشد. اغلب آلودگی های درون آب عمر کوتاهی دارند ( مانند N16 که بخش اعظم آلودگی های آب را تشکیل می دهد و نیمه عمرش تنها 7 ثانیه است )، بنابراین مدت کوتاهی پس از خاموش شدن رآکتور می توان به قسمت توربین وارد شد.
در رآکتور BWR، افزایش نسبت بخار آب به آب مایع درون رآکتور موجب کاهش گرمای خروجی می شود. با این حال، یک افزایش ناگهانی در فشار بخار، سبب بروز یک کاهش ناگهانی در نسبت بخار به آب مایع درون رآکتور می شود که خود، سبب افزایش توان خروجی می شود. این شرایط و دیگر حالت های خطرساز، موجب شده است از سیستم کنترلی اسید بوریک ( بورون ) نیز استفاده شود، بدین شکل که در سیستم پشتیبان خاموش کننده اضطراری، محلول اسید بوریک با غلظت بالا به چرخه خنک کننده تزریق می شود. خوبی این سیستم این است که اسید اوریک، یک خورنده قوی است و معمولا در PWR سبب می شود تلفات ناشی از خوردگی قابل توجه باشد. در بدترین شرایط اضطراری که تمام سیستم های امنیتی از کار افتاد، هر رآکتور به وسیله یک ساختمان حفاظتی از محیط اطراف جدا شده است. در یک رآکتور BWR جدی، حدود 800 دسته واحد سوخت قرار می گیرد و در هر دسته بین 74 تا 100 میله سوخت قرار می گیرد. این چنین حدود 140 تن اورانیوم در قلب رآکتور ذخیره می شود.

• رآکتور D2G

رآکتور هسته ای D2G را می توان در تمام ناوهای دریایی ایالات متحده می توان پیدا کرد. D2G مخفف عبارت زیراست:
رآکتور ناو جنگی D=Destroyer-sized reactor
نس دوم 2=Second Geneation
ساخت جنرال الکتریک G= General – Electric built
بدین ترتیب، D2G را می توان مخفف این عبارت دانست: رآکتور هسته ای نسل دوم ویژه ناوهای جنگی ساخت جنرال الکتریک. این رآکتور برای تولید حداکثر 150 مگا وات انرژی الکتریکی و عمر مفید 15 سال مصرف معمولی طراحی شده است.
در این رآکتور، برای مخزن بخار دو رآکتور وجود دارد و طوری طراحی شده که بتوان هر دو اتاق توربین را با یک رآکتور به راه انداخت. اگر هر دو رآکتور فعال باشند، ناو به سرعت 32 گره می رسد. اگر یک رآکتور فعال باشد و توربین ها متصل به هم باشند، سرعت ناو به 25 تا 27 گره خواهد رسید و اگر فقط یک رآکتور فعال باشد ولی توربین ها جدا باشند، سرعت فقط 15 گره خواهد بود.

+ نوشته شده در سه شنبه شانزدهم بهمن 1386ساعت 22:59 توسط حسین یوسف زاده |

مهندسی معکوس

اگر سابقه ي صنعت و چگونگي رشد آن در كشورهاي جنوب شرقي آسيا را مورد مطالعه قرار دهيم به اين مطلب خواهيم رسيد كه در كمتر مواردي اين كشورها داراي ابداعات فن آوري بوده اند و تقريبا در تمامي موارد، كشورهاي غربي (‌آمريكا و اروپا) پيشرو بوده اند. پس چه عاملي باعث اين رشد شگفت آور و فني در كشورهاي خاور دور گرديده است؟

در اين نوشتار به يكي از راهكارهاي اين كشورها در رسيدن به اين سطح از دانش فني مي پردازيم.

در صورتي كه به طور خاص كشور ژاپن را زير نظر بگيريم، خواهيم ديد كه تقريبا تمامي مردم دنيا از نظر كيفيت، محصولات آنها را تحسين مي كنند ولي به آنها ايراد مي گيرند كه ژاپني ها از طريق كپي برداري از روي محصولات ديگران به اين موفقيت دست يافته اند.

اين سخن اگر هم كه درست باشد و در صورتي كه كپي برداري راهي مطمئن براي رسيدن به هدف باشد چه مانعي دارد كه اين كار انجام شود.اين مورد، به خصوص درباره ي كشورهاي در حال توسعه ويا جهان سوم به شكاف عميق فن آوري بين اين كشورها و كشورهاي پيشرفته دنيا، امري حياتي به شمار مي رود و اين كشورها بايد همان شيوه را پيش بگيرند(البته در قالب مقتضيات زمان و مكان و ساير محدوديت ها) به عنوان يك نمونه، قسمتي از تاريخچه ي صنعت خودرو و آغاز توليد آن در ژاپن را مورد بررسي قرار مي دهيم:

توليد انبوه خودرو در ژاپن قبل از جنگ جهاني دوم ودر سال 1920 بوسيله ي كارخانه هاي "ايشي كاواجيما" آغاز شد كه مدل ژاپني فورد آمريكايي را كپي كرده و به شكل توليد انبوه به بازار عرضه نمود.

همچنين شورلت ژاپني AE جزو اولين خودرو هاي كپي شده آمريكايي توسط ژاپني ها بود كه به تعداد زياد توليد مي شد. سپس با تلاش هاي فراواني كه انجام شد(آنهم در شرايط بحراني ژاپن در آن دوره) مهمترين كارخانه‌ي خودرو سازي ژاپن يعني "تويوتا" درسال 1932 فعاليت خود را با ساخت خودرويي با موتور "كرايسلر" آغاز نمود ، در سال 1934، نوع ديگري از خودرو را با موتور"شورلت" ساخته و وارد بازار نموده و از سال 1936، اولين تلاش ها براي ساخت خودروي تمام ژاپني آغاز شد. البته تا مدت ها ژاپني ها مشغول كپي برداري از اتومبيل هاي آمريكايي و اروپايي بودند.

آنها خودروي پاكارد و بيوك آمريكايي و رولزرويس، مرسدس بنز و فيات اروپايي را نيز توليد كردند كه همين توليدها زمينه ساز گسترش فعاليت خودروسازي ژاپن شد و سرانجام در دهه ي 1960 ميلادي پس از سعي و كوشش فراوان ، اولين اتومبيل تمام ژاپني كه ضمنا داراي استاندارد جهاني بود، توليد و به بازار عرضه شد.

در تمامي مطاب فوق رد پاي يك شگرد خاص و بسيار مفيد به چشم مي خورد كه "مهندسي معكوس"(Reverse Engineering ) نام دارد.

مهندسي معكوس روشي آگاهانه براي دستيابي به فن آوري حاضر و محصولات موجوداست. در اين روش، متخصصين رشته هاي مختلف علوم پايه و كاربردي از قبيل مكانيك، فيزيك و اپتيك، مكاترونيك، شيمي پليمر، متالورژي،الكترونيك و ...جهت شناخت كامل نحوه ي عملكرد يك محصول كه الگوي فن آوري مذكور مي باشد تشكيل گروه هاي تخصصي داده و توسط تجهيزات پيشرفته و دستگاه هاي دقيق آزمايشگاهي به همراه سازماندهي مناسب تشكيلات تحقيقاتي و توسعه هاي R&D "سعي در به دست آوردن مدارك و نقشه هاي طراحي محصول فوق دارند تا پس از مراحل نمونه سازي (Prototyping) و ساخت نيمه صنعتي (Pilot plant) در صورت لزوم ، توليد محصول فوق طبق استاندارد فني محصول الگو انجام خواهد شد . همان گونه كه اشاره شد استفاده از روش مهندسي معكوس براي كشورهاي در حال توسعه يا عقب مانده روش بسيار مناسبي جهت دسترسي به فن آوري ، رشد و توسعه ي آن مي باشد. اين كشور ها كه در موارد بسياري از فن آوري ها در سطح پاييني قرار دارند، در كنار روش ها و سياست هاي دريافت دانش فني، مهندسي معكوس را مناسب ترين روش دسترسي به فن آوري تشخيص داده و سعي مي كنند با استفاده از روش مهندسي معكوس، اطلاعات و دانش فني محصولات موجود ، مكانيزم عمل كرد و هزاران اطلاعات مهم ديگر را بازيابي كرده و در كنار استفاده ار روش هاي مهندسي مستقيم (Forward Engineering) و روش هاي ساخت قطعات ، تجهيزات ، تسترهاي مورد استفاده در خط مونتاژ و ساخت مانند قالب ها ،گيج و فيكسچر ها و دستگاههاي كنترل، نسبت به ايجاد كارخانه اي پيشرفته و مجهز جهت توليد محصولات فوق اقدام نمايند. همچنين ممكن است مهندسي معكوس، براي رفع معايب و افزايش قابليت هاي محصولات موجود نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. به عنوان مثال در كشور آمريكا ، مهندسي معكوس توسط شركت "جنرال موتور" بر روي محصولات كمپاني "فورد موتور" و نيز برعكس، براي حفظ وضعيت رقابتي و رفع نواقص محصولات به كار برده شده است.

بسياري از مديران كمپاني هاي آمريكايي، هر روز قبل از مراجعت به كارخانه، بازديدي از جديدترين محصولات عرضه شده در فروشگاه ها و نمايشگاه هاي برگزار شده انجام داده و جديدترين محصولات عرضه شده مربوط به محصولات كمپاني خود را خريداري نموده و به واحد تحقيق و توسعه (R&D) تحويل مي دهند تا نكات فني مربوط به طراحي وساخت محصولات مذكور و آخرين تحقيقات ، هر چه سريع تر در محصولات شركت فوق نيز مورد توجه قرار گيرد.

جالب است بدانيد كه مهندسي معكوس حتي توسط سازندگان اصلي نيز ممكن است به كار گرفته شود . زيرا به دلايل متعدد، نقشه هاي مهندسي اوليه با ابعاد واقعي قطعات (مخصوصا زماني كه قطعات چندين سال پيش طراحي و ساخته و به دفعات مكرر اصلاح شده اند)مطابقت ندارد براي مثال جهت نشان دادن چنين نقشه هايي با ابعاد واقعي قطعات و كشف اصول طراحي و تلرانس گذاري قطعات، بخش ميكروسويچ شركت(Honywell) از مهندسي معكوس استفاده نموده و با استفاده از سيستم اندازه گيري CMM (Coordinate Measuring Machine) با دقت و سرعت زياد ابعاد را تعيين نموده و به نقشه هاي مهندسي ايجاد شده توسط سيستم CAD منتقل مي كنند.

متخصصين اين شركت اعلام مي دارند كه روش مهندسي معكوس و استفاده از ابزار مربوطه، به نحو موثري زمان لازم براي تعمير و بازسازي ابزارآلات ، قالب ها و فيكسچرهاي فرسوده را كم مي كند و لذا اظهار مي دارند كه "مهندسي معكوس زمان اصلاح را به نصف كاهش مي‌دهد."

مهندسين معكوس، اضافه بر اينكه بايد محصول موجود را جهت كشف طراحي آن به دقت مورد مطالعه قرار دهند، همچنين بايد مراحل بعد از خط توليد يعني انبارداري و حمل و نقل را از كارخانه تا مشتري و نيز قابليت اعتماد را در مدت استفاده ي مفيد مورد تجزيه و تحليل قرار دهند. چرا كه مثلا فرايند آنيلينگ مورد نياز قطعه،ممكن است براي ايجاد مشخصات مورد نظر در هنگام عمل كرد واقعي محصول يا در طول مدت انبارداري و حمل و نقل طراحي شده و لزوم وجود آن تنها در هنگام اجراي مراحل مذكور آشكار خواهد شد.

چه بسا كه بررسي يك پيچ بر روي سوراخي بر بدنه ي محصول(كه به قطعات و اجزاي ديگر متصل نشده) ، متخصصان مهندسي معكوس را ماه ها جهت كشف راز عملياتي آن به خود مشغول كند، غافل از اينكه محل اين پيچ، امكاني جهت تخليه ي هوا، تست آب بندي يا امكان دسترسي به داخل محصول جهت تست نهايي مي باشد. از سوي ديگر مهندسين معكوس بايد عوامل غير مستقيمي را كه ممكن است در طراحي و توليد محصول مذكور تاثير بگذارند، را به دقت بررسي نمايند. به دليل اينكه بسياري از اين موارد با توجه به خصوصيات و مقتضيات زماني و مكاني ساخت محصول مورد نظر، توسط سازندگان اصلي توجيه پذير باشد اما ماجراي آن به وسيله ي مهندسين معكوس فاجعه ساز باشد. مثلا فرايند توليد قطعات تا حدود قابل توجهي بستگي به تعداد محصولات مورد نياز و ... دارد . اگر تعداد محصولات مورد نياز جهت كشور ثانويه در بسيار كمتر از كشور اصلي كه در حد جهاني و بين‌المللي فعاليت نموده ، باشد پس به عنوان مثال تعيين فرايند يك قطعه با باكاليتي (نوعي مواد پليمري) از طريق ساخت قالب هاي چند حفره اي با مكانيزم عملكرد خود كاربا توجه به معضلات پخت قطعه در داخل قالب ، مي تواند براي مجريان مهندسي معكوس فاجعه ساز باشد ( اگر كه اين مهندسان از فرايند هاي ساده تر با توجه به تيراژ توليد محصول و نيز خصوصيات تكنولوژيكي كشور خود استفاده نكنند.) بنابراين، مرحله ي بعد از كشف طراحي، تطبيق طراحي انجام شده بر مقتضيات زماني و مكاني كشور ثانويه مي‌باشد كه بايد به دقت مورد توجه متخصصين مهندسي معكوس واقع شود.

خلاصه اينكه مهندسي معكوس ممكن است يك كاربرد غير معقول و نامناسب از كاربرد هنر و علم مهندسي به نظر برسد، اما آن يك حقيقت از زندگي روزمره ي ما به شمار مي رود.

+ نوشته شده در شنبه دوازدهم آبان 1386ساعت 13:24 توسط حسین یوسف زاده |

صفحه نخست
پست الکترونیک
آرشیو

درباره وبلاگ

این وبلاگ متعلق به دانشجویان رشته ساخت وتولید گروه مکانیک دانشگاه زابل می باشد.
هدف از ایجاد این وبلاگ ارائه مطالب تخصصی در رشته ساخت و تولید ( ماشین ابزار )می باشد.لطفا با ارائه انتقادات و پیشنهادات خود مارا در پیشبرد اهدافمان یاری نمایید.
بچه های ساخت و تولید 85

پیوندهای روزانه

مترجم متن انلاین
تبدیل واحد آنلاین
انتگرال گیری آنلاین
شیق
آرشیو پیوندهای روزانه

نوشته های پیشین

خرداد 1387
اردیبهشت 1387
فروردین 1387
اسفند 1386
بهمن 1386
دی 1386
آذر 1386
آبان 1386

آرشیو موضوعی

مقاله ها
تصاویر
فناوری اطلاعات

نویسندگان

حسین یوسف زاده
عباس آزاد فر
نادر بصیری پور
مهدی نصیر

پیوندها

سایت دانشگاه زابل
@ گروه روباتيك سايبورگ@
مهندسی مکانیک ـ ساخت و تولید
مهندسی مکانیک
دانشجویان مهندسی ساخت و تولید دانشگاه آزاد اسلامی نجف آباد
<< MANUFACTURING & PRODUCTION >>
دانشجویان ترکمن دانشگاه زابل
مجله cnc