شکافتن اتم برای تولید انرژی هسته ای و بمب اتم (2) Διαίρεση ατόμων για την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας και ατομικών βομβών (2) Splitting atoms to produce nuclear energy and atomic bombs (2) División de átomos para producir energía nuclear y bombas atómicas (2) Fractionner des atomes pour produire de l'énergie nucléaire et des bombes atomiques (2) Dela atomer för att producera kärnenergi och atombomber (2)

اورانیوم 235ش که قابل شکافته بیشتر میشه. Uranium 235, which is fissile, increases.

قدم اول استخراج سنگ معدن اورانیومه. The first step is to extract uranium ore.

اورانیوم برخلاف چیزی که ممکنه به نظر میاد، فلز کمیابی Contrary to what it may seem, uranium is a rare metal

نیست، مقدارش از طلا و نقره هم خیلی بیشتره. No, its amount is much more than gold and silver.

اما به صورت ترکیب‌شده با عناصر دیگه پیدا میشه، برای همین نیاز به خالص‌سازی داره. But it is found combined with other elements, so it needs to be purified.

سنگ معدن اورانیومو اول آسیابش میکنن Uranium ore is first milled

خوردش میکنن، بعدش بهش اسید سولفوریک اضافه می‌کنن. They eat it, then add sulfuric acid to it.

با این کار یه پودر زردرنگ به دست میاد که هفتاد هشتاد By doing this, a yellow powder is obtained, which is seventy eighty

درصدش اکسید اورانیوم یا U3O8 ئه. The percentage is uranium oxide or U3O8.

این پودر همون چیزیه که اصطلاحا بهش میگن کیک زرد. This powder is what is called yellow cake.

همین کیک زردم خاصیت پرتوزایی داره. This yellow cake is radioactive.

اما همونطور که گفتم بیشتر از 99 درصد این اورانیوم، But as I said, more than 99% of this uranium,

اورانیوم 238 ئه در صورتی که ما دنبال اورانیوم 235 ایم. Uranium 238 if we are looking for Uranium 235.

اینجا عملیات غنی‌سازی شروع میشه. Here the enrichment operation begins.

برای غنی‌سازی از روش خاصی استفاده میشه که تو این روش For enrichment, a special method is used that in this method

نیازه که اورانیوم تو حالت گازی باشه. Uranium needs to be in gaseous state.

برای همین یه سری واکنشای شیمیایی روی کیک زرد که جامده Therefore, a series of chemical reactions on the solid yellow cake

انجام میدن و تبدیلش میکنن به گاز اورانیوم هگزا فلوراید یا UF6 . They do and convert it into uranium hexafluoride or UF6 gas.

حالا می‌تونیم عملیات غنی‌سازی رو روی این گاز انجام بدیم. Now we can perform the enrichment operation on this gas.

برای این کار از یه دستگاه به نام سانتریفیوژ یا مرکزگریز گازی استفاده میکنیم. For this, we use a device called a gas centrifuge.

روش کار سانتریفیوژو اگه بخوام خیلی ساده‌ش کنم اینجوریه که If I want to make it very simple, the way the centrifuge works is like this

یه استوانه‌ست که داخلش با یه سرعت خیلی زیادی دور خودش It is a cylinder inside which rotates at a very high speed

میچرخه یعنی توی هر ثانیه بیشتر از هزار بار میچرخه. It rotates means it rotates more than a thousand times in every second.

گاز اورانیوم هگزافلورایدو وارد این استوانه میکنن. Uranium hexafluoride gas is introduced into this cylinder.

اتمای اورانیوم 238 یه مقداری سنگینترن چونکه سه تا نوترون بیشتر دارن تو هسته‌شون. Uranium 238 atoms are a bit heavier because they have three more neutrons in their nucleus.

برای همین وقتی سانتریفیوژ میچرخه، نیروی گریز از مرکز بیشتری Therefore, when the centrifuge rotates, more centrifugal force

بهشون وارد میشه، درنتیجه بیشتر به سمت لبه‌های استوانه به سمت بیرون حرکت می‌کنن. enters them, as a result, they move towards the outer edges of the cylinder.

برعکس اورانیوم 235 چون یه مقداری سبکتره بیشتر دور همون Unlike uranium 235, because it is a bit lighter, more around

محور چرخش باقی می‌مونه، همین اساس جداکردن اورانیوم 238 از 235 ئه. The axis of rotation remains, this is the basis of separating uranium 238 from 235.

اما با یکی دوتا سانتریفیوژ نمیشه کار زیادی کرد چون هر سانتریفیوژ But you can't do much work with one or two centrifuges like any centrifuge

یه مقدار جزیی از ایزوتوپای اورانیومو از هم جدا میکنه. It separates a small amount of uranium isotopes.

برای همین از چندصدتا یا چندهزارتا سانتریفیوژ متصل For this reason, several hundreds or thousands of centrifuges are connected

به هم استفاده می‌کنن که اصطلاحا بهش میگن آبشار سانتریفیوژ. They use it together, which is called centrifugal cascade.

گاز اورانیوم هگزافلوراید بعد از اینکه از همه‌ی این Uranium hexafluoride gas after all this

سانتریفیوژا میگذره یه غنی‌سازی مناسبی روش انجام میشه. The centrifuge passes, a suitable enrichment method is performed.

برای استفاده‌هایی مث تولید برق، کافیه غنی‌سازی دو سه درصد تا پنج درصد For uses such as electricity production, enrichment of two, three to five percent is sufficient

انجام بشه، یعنی غلظت اورانیوم 235 از 0.7 درصد برسه به پنج درصد. to be done, that is, the concentration of uranium 235 will increase from 0.7% to 5%.

اما برای ساخت بمب اتم یا بعضی از کاربردای پزشکی غنی‌سازی بیشتری لازمه. But to make atomic bomb or some medical applications, more enrichment is required.

مثلا برای بمب اتم غنی‌سازی بالای هشتاد نود درصد لازمه. For example, for an atomic bomb, enrichment above 80% is necessary.

هرچقدر سانتریفیوژای بیشتری روی اون گاز کار کنن غنی‌سازی The more centrifuges work on that gas, the more enrichment

بیشتر میشه، یعنی به صورت خلاصه شما هی گاز UF6 معمولی وارد میکنی، It will be more, which means, in short, you will import ordinary UF6 gas.

اورانیوم 235 شو جدا میکنی اضافه می‌کنی به اون مقداری که غنی‌سازی شده، You separate the uranium 235 and add it to the enriched amount.

بعد همین باعث میشه که غلظت اورانیوم 235 هی بالاتر و بالاتر میره. Then this causes the concentration of uranium 235 to go higher and higher.

حالا که اورانیوم 235 مون به یه غلظت مناسبی رسید، Now that uranium 235 has reached a suitable concentration,

می‌تونیم ازش برای تولید انرژی استفاده کنیم. We can use it to generate energy.

برای اینکار از یه دستگاهی استفاده می‌کنیم به نام رآکتور. For this, we use a device called a reactor.

ساختار رآکتور به صورت خیلی ساده اینجوریه که اورانیوم غنی‌شده The structure of the reactor is so simple that uranium is enriched

داخل یه سری غلاف یا پوشش وسط رآکتور قرار میگیره It is placed inside a series of sheaths or covers in the middle of the reactor

اطرافشم با یه ماده‌ی خنک‌کننده که معمولا آبه پر می‌‌شه. My surroundings are filled with a cooling agent, which is usually water.

وقتی واکنش شکافت هسته‌های اورانیوم انجام میشه، گرمای خیلی زیادی بوجود میاد When the fission reaction of uranium nuclei takes place, a lot of heat is generated

که این گرما از طریق سیستم خنک‌کننده منتقل میشه به بیرون از رآکتور، that this heat is transferred out of the reactor through the cooling system,

اونجا از این گرما از این انرژی استفاده میکنن برای حرکت دادن توربین برای تولید برق. There, they use this heat and this energy to move the turbine to generate electricity.

غیر از این رآکتورایی که برای تولید نیرو استفاده میشن، یه سری رآکتور تحقیقاتی هم Apart from these reactors that are used for power generation, there are also a series of research reactors

داریم که برای کارای پزشکی و ساخت دارو و تحقیقات استفاده میشن. We have that they are used for medical work and drug making and research.

اما همونطور که گفتم، اگه واکنش‌های زنجیره‌ای شکافت کنترل نشن تو یه But as I said, if the fission chain reactions are not controlled, you

چشم به هم زدن همه‌ی اتم‌ها شکافته میشن و اتفاقی میفته شبیه انفجار بمب اتم. In the blink of an eye, all the atoms split and something happens like an atomic bomb explosion.

برای حل این مشکل، از کندکننده‌های نوترون استفاده می‌کنیم، To solve this problem, we use neutron moderators.

یعنی مواد خاصی که جذب کننده‌ی نوترون هستن و ازشون استفاده میشه برای It means special substances that are neutron absorbers and are used for

کند کردن فرایند شکافت یا اینکه کلا متوقفش کنیم. Slow down the fission process or stop it altogether.

مواد مختلفی برای این کار استفاده میشه مث کربن یا آب سنگین. Different materials are used for this, such as carbon or heavy water.

آب سنگینم شاید بد نباشه بدونیم چیه. My water is heavy, maybe it's not bad to know what it is.

مولکولای آب همونطور که میدونید از یه اتم اکسیژن با دو تا اتم هیدروژن ساخته شدن. As you know, water molecules are made of one oxygen atom and two hydrogen atoms.

اتم هیدروژن سه تا ایزوتوپ داره. Hydrogen atom has three isotopes.

اولیش تو هسته‌ش فقط یه دونه پروتون داره، نوترون نداره، The first has only one proton in its nucleus, no neutrons.

که این همون هیدروژن معمولیه که توی مولکولای آب معمولی هست. This is the normal hydrogen that is in normal water molecules.

دومی، یه پروتون داره با یه نوترون، که بهش میگن دوتریوم. The second one has a proton and a neutron, which is called deuterium.

اگه اتمای هیدروژنی که توی مولکولای آب هستن از این نوع If the hydrogen atoms in water molecules are of this type

ایزوتوپ باشن، اون آب دیگه آب معمولی نیست، آب سنگینه. Isotopes, that water is not ordinary water anymore, it is heavy water.

خواص شیمیاییش مشابه آب معمولیه اما خواص فیزیکیش یه کمی فرق میکنه. Its chemical properties are similar to ordinary water, but its physical properties are slightly different.

یه ایزوتوپ دیگه هم داره به نام تریتیوم که یه پروتون داره با دو تا نوترون. There is another isotope called tritium which has one proton and two neutrons.

که پرتوزا هم هست. پس آب سنگین در واقع هیچ فرقی which is also radioactive. So heavy water actually makes no difference

با آب معمولی نداره جز اینکه هیدروژنش یه نوترون بیشتر داره. It is not the same as ordinary water, except that its hydrogen has one more neutron.

اما یه نوع دیگه‌ای از واکنش هسته‌ای هم وجود داره که نور خورشید و But there is another type of nuclear reaction, which is sunlight

بقیه‌ی ستاره‌ها همشون نتیجه‌ی این واکنشه، همجوشی هسته‌ای. All other stars are the result of this reaction, nuclear fusion.

واکنش همجوشی یا گرماهسته‌ای یا گداخت که تو انگلیسی بهش میگن Fusion، The reaction of fusion or fusion, which is called fusion in English,

مث شکافت، یه واکنش هسته‌ایه اما دقیقا برعکس اونه. For example, fission is a nuclear reaction, but it is exactly the opposite.

تو واکنش شکافت یه نوترون وارد هسته‌ میشد، هسته ناپایدار میشد، تبدیل میشد به دوتا In the fission reaction, a neutron enters the nucleus, the nucleus becomes unstable, it becomes two

هسته‌ی پایدار، بعد یه مقداریم انرژی و با یه مقدار نوترون ازاد میشد. The stable nucleus would then release some energy and some neutrons.

اما تو واکنش همجوشی، برعکس، دو تا اتم سبک‌تر به هم جوش میخورن But in the fusion reaction, on the contrary, two lighter atoms fuse together

یه اتم سنگین‌تر بوجود میاد، باز اینجام یه مقدار زیادی انرژی آزاد میشه. A heavier atom is formed, again a lot of energy is released here.

انجام واکنش همجوشی خیلی از واکنش شکافت سخت‌تره. Fusion reaction is much more difficult than fission reaction.

چون هسته‌ی اتما به خاطر اینکه از پروتون ساخته شدن، همشون بار الکتریکی Because the nuclei of atoms are made of protons, they are all electrically charged

مثبت دارن که درنتیجه همدیگه رو دفع می‌کنن به خاطر بارهای همنام، They are positive that as a result they repel each other because of the burdens of the same name.

دقیقا مثل وقتی که شما دوتا آهنربای هم‌نامو دوتا قطب هم‌نام آهنربا رو Just like when you have two magnets with the same name, two poles with the same name

به هم نزدیک می‌کنید که دفع می‌کنن همدیگرو. You bring each other closer to repel each other.

پس برای اینکه به این نیروی دافعه غلبه بشه اتما باید خیلی شدید So, in order to overcome this repulsive force, you have to be very strong

به هم برخورد کنن تا هسته‌هاشون به هم جوش بخوره. collide until their cores fuse together.

این دقیقا همون اتفاقیه که تو مرکز خورشید یا بقیه‌ی ستاره‌ها میفته. This is exactly what happens in the center of the sun or other stars.

یعنی به خاطر دمای صد میلیون درجه و فشار خیلی زیاد، That is, because of the temperature of one hundred million degrees and very high pressure,

اتمای هیدروژن با یه سرعت خیلی زیادی به هم برخورد میکنن هسته‌هاشون باهم ترکیب میشه. Hydrogen atoms collide at a very high speed and their nuclei fuse together.

برای همین می‌تونیم بگیم خورشید ما در واقع یه رآکتور همجوشی Therefore, we can say that our sun is actually a fusion reactor

غول‌پیکره که ما رو زمین داریم از انرژی همین همجوشی استفاده می‌کنیم. The giant that we have on earth uses the energy of this fusion.

واکنش همجوشی نسبت به واکنش شکافت چند تا مزیت داره. The fusion reaction has several advantages over the fission reaction.

یکیش اینه که سوختش خیلی بیشتر و ارزونتره، One of them is that the fuel is much more expensive.

یعنی مثلا هیدروژن نسبت به اورانیوم خیلی بیشتره خیلی راحت‌تر به دست میاد. That means, for example, hydrogen is much more abundant than uranium and is much easier to obtain.

یه مزیت دیگه‌ش اینه که زباله‌های هسته‌ای تولید نمیکنه. Another advantage is that it does not produce nuclear waste.

تو واکنش شکافت، یه سری پسماندای هسته‌ای هم تولید میشن که In the fission reaction, a series of nuclear wastes are also produced

خیلی هم پرتوزان، برای اینکه از شرشون خلاص بشیم هزینه‌های Very bright, to get rid of them costs

خیلی گنده‌ای رو دستمون میذارن، محیط زیستم خیلی آلوده میکنن. They leave a lot of mess in our hands, they pollute my environment a lot.

یه مزیت دیگه‌شم اینه که انرژی‌ای که تولید میکنه چند برابر واکنش شکافته. Another advantage is that the energy it produces is multiplied by the fission reaction.

اما با وجود این همه مزیت، چرا به‌جای شکافت از همجوشی استفاده نمی‌کنیم؟ But despite all these advantages, why not use fusion instead of fission?

دلیلش اینه که ساختن یه رآکتور همجوشی کار خیلی خیلی سختیه. The reason is that building a fusion reactor is very, very difficult.

یعنی تازه تو همین یکی دو سال گذشته یه رآکتور همجوشی توی پروژه‌ای That is, just in the last one or two years, there was a fusion reactor in a project

به نام ITER ساخته شده اونم با همکاری چندتا کشور.

سختیش اینه که باید شرایط مرکز خورشیدو روی زمین تولید کنیم، The difficulty is that we have to produce the conditions of the center of the sun and on the earth.

یعنی برای نگه داشتن اون گاز، گاز هیدروژن با دمای صد میلیون درجه هم That is, to keep that gas, hydrogen gas with a temperature of one hundred million degrees

هیچ ظرفی نمی‌تونیم استفاده کنیم درنتیجه باید از میدان‌های مغناطیسی خیلی قوی We cannot use any container, as a result, we must use very strong magnetic fields

برای معلق نگه داشتنش استفاده کنیم چون توی دمای صد میلیون درجه Use it to keep it suspended because it is at a temperature of one hundred million degrees

هیچ ظرفی وجود نداره که بتونه طاقت بیاره، از سخت‌ترین مواد هم There is no container that can withstand even the hardest materials

که باشه توی یه چشم به هم زدن نابود میشه. It will be destroyed in the blink of an eye.

چالشای این کار اینقد زیاده که این پروژه رو بزرگترین همکاری علمی بین‌المللی میدونن. The challenges of this work are so many that this project is known as the biggest international scientific collaboration.

اما بعد از جنگ جهانی دوم، یعنی سال 1951 دانشمندا But after the Second World War, that is, in 1951, scientists

متوجه شدن که میشه از گرمای شدیدی که از واکنش شکافت Realizing that it can be from the intense heat that erupted from the reaction

بوجود میاد توی بمبای اتمی، برای همجوشی استفاده کرد. It occurs in the atomic bomb, used for fusion.

اینجوری شد که یه نسل جدیدی از بمب‌های اتمی بوجود اومدن به نام بمب‌های هیدروژنی. This is how a new generation of atomic bombs was born, called hydrogen bombs.

روال کار بمب هیدروژنی به صورت خیلی ساده اینجوریه که The working procedure of hydrogen bomb is very simple like this

وقتی که این بمب بر اثر شکافت هسته‌ای منفجر میشه گرمای خیلی زیادی تولید میکنه که When this bomb explodes due to nuclear fission, it produces a lot of heat

همین گرما باعث میشه که بین اتم‌های هیدروژن همجوشی اتفاق بیوفته. This heat causes fusion between hydrogen atoms.

در نتیجه گرما و انرژی خیلی زیادی آزاد میشه که مقدارش چند برابر بمب اتم معمولیه. As a result, a lot of heat and energy is released, the amount of which is several times that of a normal atom bomb.

پس بمب هیدروژنی در واقع ترکیبی از هر دو نوع واکنش هسته‌ایه یعنی همجوشی و شکافت. So, the hydrogen bomb is actually a combination of both types of nuclear reactions, i.e. fusion and fission.

بمب اتمی که آمریکا باهاش شهر هیروشیما رو نابود کرد The atomic bomb that America used to destroy the city of Hiroshima

قدرتش به اندازه‌ی بیست‌هزار تن تی‌ان‌تی بود. Its power was equal to twenty thousand tons of TNT.

اولین بمب هیدروژنی رو آمریکا سال 1952 ساخت. America made the first hydrogen bomb in 1952.

سال 1961 شوروی بزرگترین بمب هیدروژنی رو ساخت به نام بمب تزار. In 1961, the Soviet Union made the largest hydrogen bomb called the Tsar Bomb.

این بمب وحشتناک به اندازه‌ی 50 میلیون تن تی‌ان‌تی This terrible bomb as much as 50 million tons of TNT

قدرت داره یعنی تقریبا 2500 برابر اون بمبی که آمریکا انداخت روی هیروشیما. It has a power that is almost 2500 times that of the bomb that America dropped on Hiroshima.

حالا تصور کنید بمب هیروشیما یه شهرو کامل نابود کرد، Now imagine that the Hiroshima bomb destroyed an entire city.

دیگه این بمب تزار که 2500 برابر اون قدرت داره چکار میتونه بکنه. What else can this tsar's bomb, which has 2500 times that power, do?

الان بیشتر بمبای هسته‌ای که کشورایی مث آمریکا و چین و روسیه و Now it's mostly nuclear bombs that countries like America, China, Russia etc

کشورای دیگه دارن، از نوع همین بمبای هیدروژنی‌ان. Other countries have the same type of hydrogen bomb.

اینکه ما آدما تونستیم از ریزترین اجزای سازنده‌ی جهان، یعنی اتم‌ها یه همچین انرژیای That we humans were able to generate such energy from the smallest building blocks of the world, i.e. atoms

عظیمی به دست بیاریم، غیر از اینکه خیلی عجیبه، خیلی هم ترسناکه. To get a huge amount, apart from being very strange, it is also very scary.

تا الان چند بار تو دنیا خطر جنگای هسته‌ای پیش اومده. Until now, there has been a threat of nuclear war several times in the world.

الان دیگه نسبت به زمان جنگ جهانی دوم که فقط یه کشور بمب اتم داشت Now, compared to the time of World War II, when only one country had an atomic bomb

خیلی شرایط فرق کرده، 9 تا کشور رسما اعلام شده که بمب اتم دارن. The conditions are very different, 9 countries have been officially declared to have atomic bombs.

آمریکا و شوروی که زمان جنگ سرد علنا چند بار همدیگه رو America and the Soviet Union openly faced each other several times during the Cold War

تهدید به استفاده از بمب اتم کردن، تا مرز استفاده هم پیش رفتن. Threatening to use atomic bomb, going to the limit of use.

شلیک یه بمب اتم از طرف یکی از کشورا میتونه کل جهانو درگیر یه جنگ اتمی بکنه The firing of an atomic bomb by one country can involve the whole world in an atomic war

که نتیجه‌ش هیچی نیست جز نابودی تمدن ما انسانا روی زمین. The result of which is nothing but the destruction of our human civilization on earth.

انرژی هسته‌ای دقیقا مث یه چاقوی دو لبه‌س. Nuclear energy is exactly like a double-edged sword.

اگه این ویدیو رو دوس داشتی لایک یادت نره، If you liked this video, don't forget to like.

در آخرم مث همیشه، بدون ترس، سوال بپرس و دنبال جواب باش. Finally, as always, ask questions without fear and look for answers.