کاربردهای دانش هسته‌ای

نمونه ظروف شیشه ای که با پرتو افکنی سخت تر شده استحکام بیشتری پیدا کرده اند.
دانش و تکنولوژی هسته ای علاوه بر آنکه می تواند در یک کشور بعنوان جایگزین سوختهای فسیلی برای تولید انرژی محسوب شود، می تواند در بسیاری از بخشهای صنایع تولیدی و خدماتی نیز کاربردهای مفید داشته باشد. در این نوشته قصد داریم تا به معرفی برخی از کاربردهای غیر نیروگاهی انرژی هسته ای بپردازیم.
سالهای سال است که استفاده از ایزوتوپهای مواد رادیواکتیو در بدست آوردن اطلاعات از گذشته، اندازه گیری های صنعتی، کنترل کیفی محصولات، تغییر ویژگیهای محصولات و ... کاربرد دارد. خصیصه اصلی که باعث استفاده از این نوع مواد در صنعت می شود ویژگی پرتو افکنی مواد رادیو اکتیو است که در اینجا به برخی از این کاربردها اشاره می کنیم. لازم به ذکر است که مواد رادیو اکتیوی که در این گونه از موارد استفاده می شود، بسیار ضعیف و با طول عمر بسیار کم است، بگونه ای که هیچگونه خطری را متوجه انسان نمی کند.
● اندازه گیری ضخامت
از آنجایی عبور پرتوهای رادیو اکتیو از مواد بتدریج باعث کاهش انرژی آنها می شود، با ساخت دستگاه های اندازه گیری دقیق انرژی می توان ضخامت اجسامی را که این پرتوها به آن تابیده می شود را اندازه گیری کرد. از همین خاصیت می توان برای مشخص کردن کیفیت برخی از مواد یا اجناس تولیدی که آیا ترک و شکستگی دارند یا خیر نیز استفاده کرد.
● اندازه گیری سرعت
استفاده از مقادیر بسیار کم و ضعیف از مواد رادیو اکتیو در کنترل پروسس های تولید محصولات تقریبآ کاری عادی در تمامی کشورهای صنعتی جهان است. برای مثال افزودن مقدار کمی از این مواد به مایعی که از درون شبکه لوله ای به هم پیچیده عبور می کند، اجازه می دهد تا بسادگی بتوان با اندازه گیری تشعشعات از بیرون لوله، پی به سرعت مایع درون لوله و از آنجا دبی مایع پی برد.
● کنترل کیفی
کاربرد بسیار جالب دیگر هنگامی است که می خواهیم محلولهای کاملآ همگن تهیه کنیم. فرض کنید می خواهید دو مایع که از لحاظ فیزیکی کاملآ مشابه هم هستند را با یکدیگر بصورت کاملآ یکنواخت - با هر نسبتی - مخلوط کنید. برای حصول اطمینان از اینکه این دو ماده خوب با یکدیگر مخلوط شده اند کافی است به یکی از آنها مقدار کمی ماده رادیو اکتیو اضافه کنید و در انتهای مسیر تولید نمونه گیری کنید. بدیهی است اگر میزان مواد رادیو اکتیو در نمونه ها یکی باشد این دو ماده بصورت یکنواخت با یکدیگر مخلوط شده اند.
سالهای سال است که کشورهای صنعتی از دانش هسته ای برای اندازه گیری کمیت های مختلف صنعتی استفاده می کنند.
● استفاده بعنوان حساسه (Sensor)
در بسیاری از موارد که امکان تماس مستقیم سنسور (حساسه) با موادی که قرار است اندازه گیری شوند وجود ندارد و یا سنسور لازم بسیار گرانقیمت است - مانند فلزات مذاب، شیشه مذاب و ... - ساده ترین روش، برای اندازه گیری استفاده از مواد رادیواکتیو است. کافی است همانند مثالهای قبل مقدار بسیار کمی از مواد رادیو اکتیو را با فلز مخلوط کنید و میزان - یا در واقع سطح مایع - آنرا بدون تماس مستقیم اندازه گیری کنید.
● تغییر در ویژگیهای مواد
تاباندن اشعه رادیو اکتیو به ماده می تواند باعث بالارفتن کیفیت یا میزان برخی ویژگیهای مواد شود. بعنوان مثال خصوصیاتی چون سختی، مقاومت و چگالی از جمله شاخص هایی هستند که اشعه رادیو اکتیو می تواند روی آن تاثیر بگذارد.
● چند مثال کاربردی در صنعت
▪ در صنعت اتومبیل سازی از مواد رادیواکتیو برای کنترل کیفیت ورق استیل استفاده می شود.
▪ در صنعت ساخت و نگهداری هواپیما برای کنترل وجود شکاف یا نشتی در موتورهای جت از مواد رادیو اکتیو استفاده می کنند.
▪ برای برآورد میزان سنگهای معدنی در معادن یا مواد نفتی در چاه های نفت یا حفاری ها از این مواد استفاده می کنند.
▪ برای مشخص کردن کیفت جوشکاری در لوله های که در زیر زمینی کار گذاری شده اند نیز مواد رادیو اکتیو راه حل مناسبی است.
▪ ببسیاری از دستگاههای فتوکپی برای جلوگیری از به هم چسبیدن کاغذها بر اثر الکتریسیته ساکن و در نهایت جمع شدن در دستگاه از مقادیر بسیار کمی مواد رادیو اکتیو استفاده می کنند.
▪ استفاده از مواد رادیو اکتیو برای تمیز کردن و زدودن آلودگی در بسیاری از لوازم مانند لنزهای چشم یا برخی مواد آرایشی.
▪ و ....
● در کشاورزی
استفاده از میزان بسیار کم مواد رادیو اکتیو یکی از ساده ترین روشها برای از بین بردن آفت های مختلف است. جالب اینجاست که بدانید این روش برخلاف استفاده از سموم شیمایی اثرات منفی بر محصولات نخواهد داشت. بخصوص در مواردی که حشرات و آفت ها در مقابل سموم مقاوم شده باشند با استفاده از مواد رادیو اکتیو بسادگی می توان آنها را از بین برد.
همچنین با استفاده از مواد رادیو اکتیو می توان خاصیتی در گیاهان ایجاد کرد که آنها از حد اکثر آب موجود در خاک استفاده کنند. به این ترتیب علاوه بر کاهش میزان آب مصرفی و هزینه های تولید؛ مانع از به هدر رفتن آب خواهیم شد.
استفاده از دانش هسته ای و مواد رادیو اکتیو برای دفع آفت ها در کشاورزی از ساده ترین و مفیدترین روشها است.
● استفاده در صنایع غذایی
استفاده از مواد رادیو اکتیو در صنایع غذایی در کشورهای پیشرفته بسیار متداول است. باید دقت کرد که نوع مواد و نحوه استفاده از آنها در این روشهای کاربردی به گونه ای است که به هیچ وجه خطری مواد غذایی را تهدید نمی کند. در ادامه به نمونه هایی از این موارد اشاره می شود.
● از بین بردن میکروب و طولانی تر کردن عمر مواد غذایی
تشعشع مواد رادیو اکتیو ضعیف بر روی مواد غذایی باعث از بین بردن باکتری های خطرناک شده و طول عمر بیشتر غذا را موجب می شوند. استفاده از این روش برای کشتن میکروب وبا سالهاست که کاربرد دارد و نیز حمل و نقل در مسیرهای طولانی یا نگهداری دراز مدت مواد غذایی بدون استفاده از این مواد کاری بسیار دشوار است.
● استرلیزه کردن بدون ایجاد تغییر فیزیکی
پرتو افکنی بر روی مواد غذایی بدون آنکه حالت فیزیکی یا مزه ماده خوراکی را تغییر دهد می تواند آنرا بطور کامل استرلیزه کند. یادآور در روشهای قدیمی با گرم کردن ماده سعی در کشتن میکروبهای آن می کردند. بدیهی است که این روش تنها برای برخی از مواد غذایی می تواند کاربرد داشته باشد ضمن اینکه می تواند کیفیت فیزیکی مواد را تحت تاثیر خود قرار دهد.
● مثالهای کاربردی در صنایع غذایی
• کشتن حشرات کوچک یا میکرو ارگانیزم ها در مواد غذایی.
• طولانی تر کردن عمر گوشت.
• کند کردن پروسه رشد انواع قارچ در مواد غذایی.
• کند تر کردن زمان رسیدن انواع میوه ها.
• جلوگیری از زاد و ولد حشرات در گندم و جو.
• جلوگیری از جوانه زدن سبزیجاتی مانند پیاز یا سیب زمینی.
و...

منبع : وبلاگ مهندسان شیمی