ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ - Πυρινική ενέργεια και τεχνολογικές εφαρμογές (Θεωρία και λυμένες ασκήσεις)

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ


ΒΙΒΛΙΑ ΤΟΥ Ι∆ΙΟΥ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ.I
ΣΥΝΤΟΜΟ ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ.V
ΠΡΟΛΟΓΟΣ.VII
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. IX
ΣΥΜΒΟΛΑ / ΑΚΡΩΝΥΜΙΑ.XVII
ΘΕΩΡΙΑ. 1

1Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ 3
1.1 Το Άτοµο και η ∆οµή του  3
1.2 Ο Πυρήνας του Ατόµου. 6
1.2.1 Ισότοπα Στοιχεία  7
1.2.2 Έλλειµµα Μάζας - Ενέργεια Σύνδεσης 10
1.2.3 Πυρηνικές ∆υνάµεις. 14
1.3 Ραδιενέργεια 16
1.4 Πυρηνικές Αντιδράσεις 23
1.4.1 Σχάση. 30
1.4.2 Προϊόντα Σχάσης 32
1.4.3 Ενέργεια Σχάσης. 35
1.4.4 Επιφάνειες Αντίδρασης. 36
1.4.5 Αλυσιδωτή Πυρηνική Αντίδραση 39
1.4.6 Επιβραδυντές 40
1.4.7 Πυρηνική Σύντηξη 43
1.4.8 Σύγκριση Μεταξύ Πυρηνικής ∆ιάσπασης και Σύντηξης  49

2Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΑΝΤΙ∆ΡΑΣΤΗΡΕΣ. 50
2.1 Η Σχέση των Τεσσάρων Παραγόντων 50
2.2 Μετατροπή Μάζας σε Ενέργεια. 53
2.3 Αναπαραγωγή 54
2.4 Πυρηνικοί Αντιδραστήρες Σχάσης. 56
2.4.1 Συγκρότηση Πυρηνικών Αντιδραστήρων Σχάσης. 57
2.4.2 Ασφάλεια Πυρηνικών Αντιδραστήρων Σχάσης. 60
2.4.3 Τύποι Πυρηνικών Αντιδραστήρων Σχάσης. 62
2.4.4 Κατασκευαστικές Απαιτήσεις και Τεχνικά Θέµατα. 72
2.4.5 Ρύθµιση Λειτουργίας Πυρηνικών Αντιδραστήρων Σχάσης 76
2.5 Πυρηνικοί Αντιδραστήρες Σύντηξης 77
2.6 Πρωτοποριακές Εξελίξεις στην Τεχνολογία των Αντιδραστήρων. 79

3Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΣΤΑΘΜΟΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ 81
3.1 Εισαγωγή. 81
3.2 Συγκρότηση Πυρηνικών Σταθµών Ισχύος  81
3.3 Επιλογή Θέσης Εγκατάστασης. 83x Πυρηνική Ενέργεια και Τεχνολογικές Εφαρµογές Απ. Πολυζάκης
3.4 Πυρηνικά Ατυχήµατα  85
3.5 Προοπτικές Πυρηνικής Ενέργειας 86
3.6 Ενεργειακή Πολιτική. 87
3.7 Εθνικός Στρατηγικός Ενεργειακός Σχεδιασµός  91
3.8 Οικονοµική Θεώρηση Πυρηνικών Σταθµών. 93

4Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΚΑΥΣΙΜΑ.95
4.1 Εισαγωγή. 95
4.2 Υλικά ∆υνάµενα να Υποστούν Σχάση, Σχάσιµα, και Γόνιµα υλικά  95
4.3 Πιθανά καύσιµα. 96
4.4 Φυσικό Ουράνιο και Θόριο 96
4.5 Εµπλουτισµός Καυσίµου 100
4.6 Ο Κύκλος του Πυρηνικού Καυσίµου.102
4.7 Ανάγκες σε Πυρηνική Ηλεκτρική Ισχύ103
4.8 Σύγκριση Άνθρακα και Πυρηνικού Καυσίµου.104
4.9 Καύσιµα Πυρηνικών Αντιδραστήρων Σύντηξης105

5Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ  1075.1 Εισαγωγή107
5.2 Πυρηνικά Απόβλητα - Κατάλοιπα.108
5.3 ∆ιαχείριση - Επεξεργασία Καταναλωθέντων Καυσίµων Υψηλού Επιπέδου.110
5.4 Εγκαταστάσεις Ανακύκλωσης Ραδιενεργού Υλικού 111
5.5 Παροπλισµός Παλαιών ΠΣΗΙ.111

6Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΑΛΛΗΛΕΠΙ∆ΡΑΣΕΙΣ ΎΛΗΣ - ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ. 113
6.1 Αλληλεπιδράσεις Ύλης - Ακτινοβολιών113
6.1.1 Φωτοηλεκτρικό Φαινόµενο114
6.1.2 Φαινόµενο Compton115
6.1.3 ∆ίδυµη Γένεση 116
6.1.4 Γραµµικός Συντελεστής Εξασθένισης116
6.2 Ανιχνευτές Πυρηνικών Ακτινοβολιών.119
6.2.1 Ανιχνευτές Ιοντισµού 121
6.2.2 Ανιχνευτές Στερεάς Κατάστασης.124
6.2.2.1 Ανόργανοι Ανιχνευτές 124
6.2.2.2 Πλαστικοί Ανιχνευτές Ιχνών.125
6.2.2.3 Ανιχνευτές ∆ιόδων Ηµιαγωγών 126
6.2.2.4 Ανιχνευτές Θερµοφωταύγειας.126
6.2.3 Ανιχνευτές Νετρονίων.126

7Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΡΑ∆ΙΟΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ  128
7.1. Εισαγωγή.128
7.2 Η Αρχή της Ραδιοχρονολόγησης.129
7.3 Μέθοδοι Ραδιοχρονολογήσεων.130
7.4 Μέθοδος Τριτίου-Άνθρακα (TRICARB).131
7.4.1 Μέθοδος Άνθρακα-14131
7.4.2 Μέθοδος Τριτίου.133Πυρηνική Ενέργεια και Τεχνολογικές Εφαρµογές Απ. Πολυζάκης xi

8Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ.135
8.1 Ορυκτολογία 135
8.2 Υδρολογία. 136
8.3 Παλαιοντολογία. 137
8.4 Σεισµολογία. 137

9Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ.139
9.1 Εξασθένηση και Οπισθοσκέδαση. 139
9.1.1 Έλεγχος Πάχους Λεπτών Τεµαχίων  140
9.1.2 Ακτινογραφία Γάµµα 141
9.1.3 ∆ιάχυση και Ατέλειες Μετάλλων  142
9.1.4 Aυτοραδιογραφία. 142
9.2 Αποστειρώσεις. 142
9.3 Άλλες Εφαρµογές των Ραδιοϊσοτόπων. 142

10Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΙΑΤΡΙΚΗ143
10.1 Εισαγωγή. 143
10.2 Βασικοί Όροι της Πυρηνικής Ιατρικής. 143
10.3 Παρασκευή Νουκλιδίων. 146
10.3.1 Πυρηνικοί Αντιδραστήρες. 147
10.3.2 Γραµµικοί Επιταχυντές. 148
10.3.3 Κυκλοτρόνιο. 148
10.3.4 Γεννήτριες  149
10.4 Ραδιοφάρµακα. 152
10.4.1 Ραδιενεργά Νουκλίδια που Ενσωµατώνονται ως Ραδιοφάρµακα και Εφαρµογές τους. 154
10.5 Συστήµατα Απεικόνισης και ∆ιάγνωσης. 156
10.5.1 Σύστηµα γ-camera  157
10.5.2 Σύστηµα Τοµογραφικής γ-Camera (SPECT). 158
10.5.3 Σύστηµα PET. 159
10.5.4 Συστήµατα In Vitro Μετρήσεων. 161
10.6 Σχεδιασµός Εργαστηρίου Πυρηνικής Ιατρικής. 161

11Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ∆ΟΣΙΜΕΤΡΙΑ - ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ 163
11.1 Εισαγωγή. 163
11.2 ∆οσιµετρία  163
11.3 ∆όσεις Ραδιενέργειας από ∆ιάφορες Πηγές  167
11.3.1 Εξωτερικές Πηγές. 167
11.3.2 Εσωτερικές Πηγές. 169
11.3.3 Φυσικές Πηγές 170
11.3.4 Ανθρωπογενείς Πηγές. 170
11.4 ∆οσίµετρα. 173
11.5 Ακτινοπροστασία. 173
11.5.1 Όρια δόσεων. 174
11.5.2 Βιολογικές Επιπτώσεις των Ακτινοβολιών-Ραδιοβιολογία. 175xii Πυρηνική Ενέργεια και Τεχνολογικές Εφαρµογές Απ. Πολυζάκης

12Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΟΚΙΝΗΤΑ ΠΛΟΙΑ ΚΑΙ ΥΠΟΒΡΥΧΙΑ. 180
12.1 Ατµοπαραγωγοί/Ατµοστρόβιλοι180
12.2 Πυρηνικές Μονάδες Ισχύος Πλοίων180
12.3 Οι Πυρηνικοί Αντιδραστήρες των Υποβρυχίων.182
12.4 Αεροπλανοφόρα.184
12.5 Υποβρύχια 192
12.5.1 Τεχνολογικές Εξελίξεις στην Κατασκευή Υποβρυχίων.193
12.5.1.1 Πυρηνικά Υποβρύχια ΗΠΑ 199
12.5.1.2 Πυρηνικά Υποβρύχια ΕΣΣ∆-Ρωσίας.204
12.5.1.3 Πυρηνικά Υποβρύχια Βρετανίας.210
12.5.1.4 Πυρηνικά Υποβρύχια Γαλλίας 211
12.6 Καταδροµικά 212
12.7 Εµπορικά214
12.8 Παγοθραυστικά 214
12.9 ∆ιάλυση Πυρηνικών Υποβρύχιων.216
12.10 Υποβρύχιο Πυρηνοκίνητο ή Συµβατικό Συστήµατος AIP?217
12.11 Αεροπλανοφόρο Πυρηνικής ή Συµβατικής Πρόωσης?.218
12.12 Ατυχήµατα Πυρηνικών Υποβρυχίων.219

13Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΠΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΕΝΟΥ ΟΥΡΑΝΙΟΥ 229
13.1 Απεµπλουτισµένο Ουράνιο.229
13.2 Μη Στρατιωτικές Χρήσεις του Απεµπλουτισµένου Ουρανίου.231
13.3 Στρατιωτικές Χρήσεις του Απεµπλουτισµένου Ουρανίου232
13.2.1 Κύρια Άρµατα Μάχης233
13.2.2 Αεροσκάφος Α-10 Thunderbolt II («Warthog» ή «Hog» ) Εγγύς Υποστήριξης (CAS)238
13.4 Επιπτώσεις της Χρήσης του Απεµπλουτισµένου Ουρανίου.244
13.4.1 Επιπτώσεις στο Περιβάλλον.245
13.4.2 Επιπτώσεις στον Άνθρωπο.245

14Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΧΗΜΙΚΟΙ ΠΥΡΑΥΛΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΚΑΙ
ΠΥΡΑΥΛΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ  250
14.1 Εισαγωγή250
14.2 Χηµικοί Πυραυλοκινητήρες250
14.3 Χαρακτηριστικά Μεγέθη Πυραύλων.252
14.4 Θεωρία Πυραύλων263
14.4.1 Θεµελιώδης Εξίσωση της Πυραυλικής Επιστήµης263
14.4.2 Από την Εκτόξευση στο ∆ιάστηµα.267
14.4.3 Μονοβάθµιοι Πύραυλοι.269
14.4.4 Πολυβάθµιοι Πύραυλοι269
14.4.5 Μεταβλητή Ώθηση 275
14.4.6 Έλεγχος της Κατεύθυνσης Αεροδιαστηµικού Οχήµατος.276
14.5 Ταξινόµηση Πυραυλοκινητήρων.278
14.5.1 Χηµικοί Πυραυλοκινητήρες.282
14.5.1.1 Πυραυλοκινητήρες Στερών Καυσίµων282
14.5.1.2 Πυραυλοκινητήρες Υγρών Καυσίµων.285
14.5.1.3 Υβριδικοί Πυραυλοκινητήρες.291
14.5.2 Πυρηνικοί Πυραυλοκινητήρες.292Πυρηνική Ενέργεια και Τεχνολογικές Εφαρµογές Απ. Πολυζάκης xiii
14.5.2.1 Σχέδια Χρήσης Πυρηνικών Πυραυλοκινητήρων. 293

15Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΌΠΛΑ.296
15.1 Εισαγωγή. 296
15.2 Είδη Όπλων. 299
15.3 Λειτουργία των Πυρηνικών Όπλων 302
15.4 Φορείς Πυρηνικών Όπλων. 304
15.4.1 Αεροσκάφη. 304
15.4.2 Πλοία Επιφανείας. 311
15.4.3 Υποβρύχια  312
15.4.4 Υποβρύχιο Στρατηγικό Drone µε Μίνι-Πυρηνικό Αντιδραστήρα. 316
15.4.5 Πύραυλοι 319
15.4.5.1 Υπόγειες Βάσεις Εκτόξευσης. 322
15.4.5.1 Κινητοί Επίγειοι Φορείς. 324
15.4.6 Αντιπυραυλικά – Αντιβαλλιστικά – Αντιαεροπορικά Συστήµατα Μεγάλου Βεληνεκούς. 331
15.4.7 SLAM: Το Απόλυτο Όπλο Μαζικής Καταστροφής. 335
15.5 Όπλα ∆ιαστήµατος  336
15.6 Πυρηνικά Όπλα κατά Επερχόµενου Αστεροειδούς. 336
15.7 Πυρηνικές ∆οκιµές  337
15.8 Ισορροπία Τρόµου σε Αριθµούς. 338
15.9 Οι Ατοµικές Βόµβες Ολέθρου στην Ιαπωνία  339

16Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ∆ΙΕΘΝΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗ.342
16.1 Η έννοια του Πολέµου. 342
16.2 Θεωρία ∆ιπόλων 343
16.3. Πυρηνικά Όπλα και Στρατηγική 344
16.3.1 Το Γενικό Πλαίσιο 344
16.3.2 Ψυχρός Πόλεµος και Πυρηνική Εποχή 346
16.3.3 Η κρίση των Πυραύλων  347
16.3.5 Στρατηγική της Πυρηνικής Αποτροπής. 353
16.3.6 Στρατηγική της Μαζικής Ανταπόδοσης. 354
16.3.7 Στρατηγική της Βέβαιης Καταστροφής. 355
16.3.8 Στρατηγική της Ευέλικτης Ανταπόδοσης  356
16.3.9 Εξελικτικές Μορφές της Στρατηγικής της Βέβαιης Καταστροφής. 356
16.4 Κράτη σε Εξοπλιστικό Ανταγωνισµό. 357
16.4.1 Ισραήλ-Αραβικές Χώρες. 357
16.4.3 Ιράν-ΗΠΑ. 358
16.4.2 Ιράκ-ΗΠΑ  358
16.4.3 Πακιστάν-Ινδία. 360
16.4.3 Κίνα-Ινδία  360
16.4.3 Β. Κορέα  360
16.5 Οριζόντια Πυρηνική ∆ιασπορά  361
16.5.1 Πολιτική Ελέγχου των Εξοπλισµών  362
16.5.2 Συνθήκη Περιορισµού των Πυρηνικών Όπλων 364
16.6 Πυρηνική Τροµοκρατία. 365xiv Πυρηνική Ενέργεια και Τεχνολογικές Εφαρµογές Απ. Πολυζάκης

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 367

1Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ  369
1.1 Ενέργεια σύνδεσης.369
Άσκηση 1.1.1 * 369
Άσκηση 1.1.2 * 369
Άσκηση 1.1.3 * 369
Άσκηση 1.1.4 * 370
Άσκηση 1.1.5 * 370
1.2 Επιφάνειες Αντίδρασης.370
Άσκηση 1.2.1 * 370
1.3 Ραδιενέργεια.371
Άσκηση 1.3.1 *** 371
1.4 Αρχή της Απροσδιοριστίας.372
Άσκηση 1.4.1 ** 372
1.5 Ενέργεια Coulomb372
Άσκηση 1.5.1 ** 372
1.6 Πυρηνική Ακτίνα373
Άσκηση 1.6.1 ** 373
1.7 Πυκνότητα Πυρηνικής Μάζας 374
Άσκηση 1.7.1 * 374
Άσκηση 1.7.2 * 375
1.8 Ενεργότητα.375
Άσκηση 1.8.1 * 375
Άσκηση 1.8.2 *** 375
Άσκηση 1.8.3 ** 376
Άσκηση 1.8.4 ** 377
1.9 ∆ιάσπαση.377
Άσκηση 1.9.1 *** 377
Άσκηση 1.9.2 *** 378
Άσκηση 1.9.3 *** 379
Άσκηση 1.9.4 ** 380
Άσκηση 1.9.5 * 380
Άσκηση 1.9.6 ** 381
Άσκηση 1.9.7 ** 381
Άσκηση 1.9.8 * 382
Άσκηση 1.9.9 *** 382
Άσκηση 1.9.10 ** 383
Άσκηση 1.10.11 * 384
Άσκηση 1.10.12 ** 384

2Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΑΝΤΙ∆ΡΑΣΤΗΡΕΣ  385
Άσκηση 2.1 ***.385
Άσκηση 2.2 *.386
Άσκηση 2.3 ***.386Πυρηνική Ενέργεια και Τεχνολογικές Εφαρµογές Απ. Πολυζάκης xv

6Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΑΛΛΗΛΕΠΙ∆ΡΑΣΕΙΣ ΎΛΗΣ - ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ.387
Άσκηση 6.1**. 387
Άσκηση 6.2 *  387
Άσκηση 6.3 *  388

7Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΡΑ∆ΙΟΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ 389
Άσκηση 7.1 *  389
Άσκηση 7.2 **  389
Άσκηση 7.3 *  390
Άσκηση 7.4 ***  390
Άσκηση 7.5 **  391
Άσκηση 7.6 *  391
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 392
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 393
Ξενόγλωσση 393
Ελληνική. 393