در مطالب قبلی به بررسی نیروگاه هسته ای پرداختیم . حال به بررسی آنکه نیروگاه بادی چیست میپردازیم. نیروگاه بادی که یکی از مهم‌ترین مدل‌های نیروگاهی در زمرهٔ تولید انرژی پاک می‌باشد. ک نیروگاه بادی یا مزرعهٔ بادی، مجموعه‌ای از چندین توربین بادی است که در یک مکان قرار گرفته‌اند. یک نیروگاه بادی بزرگ می‌تواند شامل چندصد توربین بادی باشد. چنین مجموعه‌ای می‌تواند بر روی دریا قرار گرفته باشد. همان گونه که از نام این نیروگاه برمی‌آید بر اساس وزش باد کار می‌کند به‌گونه‌ای که انرژی جنبشی باد را گرفته و تبدیل به نیروی الکتریکی می‌کند.

نحوه کارکرد نیروگاه بادی چیست

از باد برای تولید برق یا به راه انداختن تجهیزات استفاده می شود. نیروگاه های برق بادی در واقع همین کار را انجام می دهند. نیروگاه بادی که به آن مزرعه بادی (wind farm) نیز می گویند، مکانی است شامل چندین توربین بادی. در این نیروگاه ها با برخورد باد به پره های توربین بادی و ایجاد اختلاف فشار بین دو طرف پره، توربین به حرکت در می آید.

توربین به یک ژنراتور متصل است که این حرکت مکانیکی به ژنراتور منتقل شده وسپس ژنراتور نیروی مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل می کند. الکتریسیته تولید شده یا جهت ذخیره سازی وارد باتری ها شده و یا برای تبدیل به ولتاژ مورد نظر جهت ورود به شبکه توزیع برق وارد ترانسفورماتور ها خواهد شد.

روش ساخت نیروگاه بادی چیست؟

در مراحل ساخت و نصب نیروگاه بادی چالشی‌ترین مسئله نصب توربین و بال‌های آن می‌باشد چراکه در منطقه‌ای قرار گرفته که به شدت وزش باد داریم و از طرفی خود توربین در ارتفاع بالایی از سطح زمین قرار می‌گیرد. عمده نیروگاه‌های بادی از نوع افقی بوده و شما به‌ندرت مدل عمودی آن را مشاهده خواهید کرد. دلیل آن بالاتر بودن راندمان نیروگاه‌های افقی می‌باشد هرچند ممکن است در مناطق خاصی به دلیل محدود بودن فضا و یا مشکل بودن مراحل نصب از پایین بودن راندمان صرف‌نظر کرده و مبادرت به نصب مدل عمودی نمایند.

دو دانشمند آمریکای محاسباتی انجام داده‌اند که بر اساس آن از ارتفاع ۸۰ متری از سطح دریا می‌توان ۷۲ تریلیون وات به‌وسیله نیروی باد دریافت نمود. به‌صورت کلی در ارتفاع‌هایی بالاتر سرعت وزش باد بیشتر است ولی به نسبت همان نصب توربین نیز مشکل‌تر خواهد شد.

نیروگاه های بادی در مناطقی که از جریان باد مناسبی برخوردار باشند نصب می شوند، مانند دشت ها، دریا ها و هر جای دیگر که پتانسیل بادی خوبی داشته باشد.

در ایران اولین نیروگاه های بادی در استان گیلان نصب شد.

با این که ایران در منطقه ای قرار گرفته که پتانسیل خوبی از نظر انرژی باد دارد، اما ظرفیت و تعداد نیروگاه های بادی آن نسبت به این پتانسیل، کم است.

توربین بادی

وربین های بادی از اندازه های کوچک تا بسیار بزرگ وجود دارند. انواع توربین می توانند در مصارف کوچک مثل شارژ کردن باتری ها یا در قایق های بادبانی تا مصارف بزرگ مانند نیروگاه های تولید برق یا آسیاب های گندم (آسیاب بادی) استفاده شوند. توربین بادی ماشینی است که توسط نیروی آیرودینامیک کار می کند.

در قسمت جلوی توربین بادی، یک قسمت دوار وجود دارد. این بخش دوار شامل پره هایی است که شکلی شبیه به بال های هواپیما دارند. همان طور که گفته شد هنگامی که جریان باد به یک طرف پره های توربین برخورد می کند، فشار هوا در آن قسمت بیشتر از طرف دیگر شده و این اختلاف فشار باعث ایجاد حرکت در پره های توربین می شود. در نتیجه پره ها انرژی حرکتی باد را دریافت کرده و به چرخش در می آیند. پره ها به یک شفت مرکزی متصل هستند که با چرخش آن ها، شفت نیز می چرخد.

اندازه های توربین بادی

توربین‌های کوچک

توربین‌های کوچک قادراند ۵۰ تا ۷۰ کیلووات انرژی تولید نمایند. در این توربین‌ها اندازه هر پره از ۰.۵ متر تا ۷.۵ متر می‌باشد.

این پره‌ها روی دایره‌ای به قطر ۱ تا ۱۵ متر می‌چرخند. توربین‌های بادی کوچک اصولاً در جاهای پرت و جاهایی که برق رسانی به آنها به صرفه نیست به کار می‌روند.

توربین‌های متوسط

قطر دایره چرخش ۱۵ تا ۶۰ متر بوده و توان تولیدی ۵۰ تا ۱۵۰۰ کیلووات می‌باشد. به صورت کلی انواع متداول آنها بین ۵۰۰ تا ۷۵۰ کیلووات برق تولید می‌کنند.

توربین‌های بزرگ

قطر دایره چرخش پره‌های توربین بزرگ ۶۰ تا ۱۰۰ متر بوده و توان تولیدی بین ۲ تا ۳ مگاوات است.

صرفه اقتصادی توربین‌های بزرگ و قابلیت اطمینان آنها در مقابل توربین‌های متوسط به مراتب کمتر است.

انواع توربین بادی در نیروگاه بادی

توربین بادی با محور افقی

در توربین‌های بادی با محور افقی که HAWT (Horizontal Axis Wind Turbines) هم نامیده می‌شوند روتور و ژنراتور الکتریکی در بالای یک برج و در راستای باد قرارگرفته‌اند. توربین‌های بادی کوچک برای تعیین جهت وزش باد از یک بادنمای ساده استفاده می‌کنند ولی توربین‌های بزرگ از سنسور باد که با سرووموتور در ارتباط است، استفاده می‌کنند.

این توربین‌ها نسبت به مدل محور عمودی رایج‌تر بوده و همچنین ازلحاظ تکنولوژی پیچیده‌تر و گران‌تر می‌باشند. توربین‌های عمودی نسبت به افقی‌ها ساختشان مشکل‌تر بوده ولی راندمان بسیار بالای دارند و در سرعت‌های پایین نیز توان تولید انرژی الکتریکی را دارند. این توربین‌ها توانای تنظیم جهت در مسیر وزش باد را نیز دارند. این توربین‌ها ۲ یا ۳ پره‌ای بوده که در مسیر وزش باد و بر روی یک برج بلند نصب می‌شوند.

ین نوع توربین ها معمولا سه پره دارند و در راستای باد قرار می گیرند. به همین دلیل به یک سنسور و سرووموتور برای قرار گرفتن در جهت باد نیاز دارند.

توربین بادی با محور عمودی

در توربین‌های بادی با محور عمودی که Vertical Axis Wind Turbines  نامیده می‌شوند، روتور اصلی به‌صورت عمودی قرار می‌گیرد. مهم‌ترین برتری این نوع از توربین‌های بادی آن است که نیازی به تنظیم جهت قرارگیری نسبت به جهت باد ندارند. این توربین‌ها از دو بخش اساسی تشکیل شده‌اند، یک میله‌ای اصلی که روبه روی باد قرار می‌گیرد و میله‌های عمودی دیگر که عمود بر جهت باد گذاشته می‌شوند ساخت این توربین‌ها بسیار ساده بوده و همچنین بازده پایینی دارند در این نوع، در یک طرف باد بیشتر جذب می‌شود که باعث می‌شود سیستم یک حالت لنگری پیدا کرده و به چرخش در بیاید. یکی از مزایای این سیستم وابسته نبودن آن به جهت وزش باد است.

توربین های بادی با محور عمودی یا VAWT فقط یک محور عمودی دارند و پره ها دور آن قرار گرفته اند. این توربین ها معمولا شکلی شبیه به همزن دارند و نیازی ندارند که حتما رو به جریان باد قرار بگیرند. در نتیجه برای جاهایی که جهت باد متغیر است مناسب هستند.

مزایا و معایب انواع توربین های نیروگاه بادی چیست

با محور عمودی :

مزایای محور عمودی :

1. عدم حساسیت به جهت باد و آشفتگی آن می‌باشد.
2. عملکرد مناسب هنگام وزش بادهای مغشوش و گردابی.
3. نصب در فاصله‌ای نزدیک‌تر نسبت به زمین نصب.
4. امنیت و ارزان بودن فرآیند نصب.
5. کم بودن صدای پره‌ها به دلیل نزدیکی به هم.

معایب محور عمودی:

1. نصب توربین‌های محور عمودی روی برج‌ها سخت است.
2. به دلیل کم بودن سرعت دورانی پره‌ها گشتاور زیاد است.
3. هزینهٔ بالای طراحی و تحلیل ایرفویل پره‌ها از دیگر مسائل است.

با محور افقی

مزایای محور افقی:

• تیغه‌ها برای قرارگیری در بهترین زاویه قابلیت پیچ‌وتاب دارند.
• با پیچ کردن تیغه‌ها به روتور، آسیب‌ها در طوفان به حداقل می‌رسد.

معایب محور افقی:

• کارکرد سخت در نزدیک سطح زمین.
• سختی در حمل‌ونقل.
• مشکل در نصب و راه‌اندازی آن.
• در مجاورت رادار تحت تاثیر قرار می‌گیرند.
• تعمیر و نگهداری آن سخت است.

یکی از مشکلات انرژی‌های پاک مدت‌زمان در مدار و یا نسبت پاسخگویی می‌باشد؛ به طور مثال استفاده از نیروی خورشید تنها در طول روز و حتی در مواردی ساعاتی از روز امکان‌پذیر است که دلیل آن ابری بودن آسمان می‌باشد. در این میان باد دارای راندمان بالاتری بوده و نسبت به سایر موارد تقریباً در صدر جدول بازدهی قرار می‌گیرد و البته اگر در کنار این مورد هزینه‌های نگه‌داری و راه‌اندازی را در نظر بگیریم این بار با اختلاف بیشتری نسبت به رقبا در جایگاه نخست جدول جای می‌گیرد که در نهایت باعث شده جهان کنونی روی خوشی به آن نشان دهد.

نیروگاه هسته ای چیست و چگونه کار میکند؟

در مطالب قبلی سایت به توضیح مهندسی برق و بازار کار و آینده آن پرداختیم . هم اکنون به بررسی نیروگاه هسته و تولید انرژی هسته در آن میپردازیم. شاید برای شما سوال پیش امده باشد که نیروگاه هسته ای چیست. امروزه حدود ۴۴۰ نیروگاه هسته ای در ۳۱ کشور جهان برق تولید می‌کنند. سهم فرانسه با تولید بیش از ۷۵% درصد انرژی الکتریکی خود از این طریق از سایرین بیشتر می‌باشد. انرژی هسته‌ای در نیمه قرن گذشته و از زمان آغاز به کار اولین نیروگاه هسته ای تجاری جهان در «کالدر هال» (Calder Hall) با نام کنونی سلافیلد (Sellafield) در «کامبریا»ی (Cumbria) انگلیس در سال ۱۹۵۶، تاریخچه‌ای پر از فراز و نشیب داشته است. در نیروگاه هسته ای، هستۀ اتم تغییر ماهیت داده و از خود انرژی تولید می کند. در راکتور آب به وسیلۀ انرژی حاصل از واکنش های هسته ای گرم شده و بخار می شود. این بخار، توربین را به حرکت در آورده و الکتریسیته تولید می کند. 

نیروگاه هسته ای به تأسیساتی صنعتی و نیروگاهی می‌گویند که بر پایهٔ فناوری هسته‌ای و با کنترل فرایند شکافت هسته‌ای، از گرمای تولیدشدهٔ آن اقدام به تولید انرژی الکتریکی می‌کند. کنترل انرژی هسته‌ای با حفظ تعادل در فرآیند شکافت هسته‌ای همراه است که با استفاده از گرمای تولیدی برای تولید بخار آب (مانند بیشتر نیروگاه‌های گرمایی) اقدام به چرخاندن توربین‌های بخار و به دنبال آن ژنراتورها می‌کند.

انرژی هسته ای در دنیا

در سال ۲۰۰۴ انرژی هسته‌ای در تولید کل انرژی مصرفی جهان سهمی در حدود ۶.۵%، و در تولید انرژی الکتریکی سهمی در حدود ۱۵.۷% داشته است. نخستین‌بار به‌وسیله انریکو فرمی در سال ۱۹۳۴ (۱۳۱۳ ه.ش) در یکی از آزمایشگاه‌های دانشگاه شیکاگو تولید شد. این اتفاق زمانی رخ داد که تیم او مشغول بمباران کردن هسته اورانیوم با نوترون بودند. بنا بر پیش‌بینی اتحادیه جهانی هسته‌ای در سال ۲۰۱۵ به طور میانگین هر ۵ روز یک‌بار یک نیروگاه هسته‌ای در جهان آغاز به کار می‌کند. شکافت هسته‌ای صورت‌گرفته در یک رآکتور فقط بخشی از یک چرخه هسته‌ای است. این چرخه از معادن شروع می‌شود

انرژی هسته ای در ایران

در کشور ما هم مطالعاتی بر روی کشف و استخراج معادنی در استان های اصفهان، خراسان و هرمزگان صورت گرفته است .تحقیقات برای کشف معادن دیگر همچنان ادامه دارد. پس از استخراج سنگ اورانیوم، به کمک فعالیت های شیمیایی، پودر غلیظ اورانیوم زرد رنگ به شکل دی اکسید اورانیوم حاصل می شود. پس از تولید دی اکسید اورانیوم، هگزا فلوئورید اورانیوم (UF6) به دست می آید. که محصول اساسی برای غنی سازی اورانیوم می باشد. هگزا فلوئورید اورانیوم یک مادۀ جامد بدون رنگ است .که در حرارت کمتر از ۵۶ درجه سلسیوس به شکل گاز در می آید. به همین دلیل و برای جلوگیری از تبدیل شدن آن به گاز، این ماده را در ظروف تحت فشار زیاد قرار می دهند.

سایت سازمان انرژی اتمی ایران

اجزای نیروگاه هسته ای چیست

در نیروگاه هسته ای یا فیوژن، در عمل هستۀ یک عنصر سنگین برای نمونه ^۲۳۵U توسط نوترون های شتاب داده شده بمباران می شود، در این صورت به ازای هر نوکلئون اورانیوم یک Mev انرژی اتصالی آزاد می شود. حال اگر این واکنش روی یک کیلو ^۲۳۵U انجام شود انرژی به دست آمده معادل kwH 20×۱۰^۶ خواهد بود، اگر بخواهیم این مقدار انرژی را از سوخت های فسیلی به دست آوریم مقدار ۱/۷ میلیون لیتر با ۵/۲ میلیون کیلو ذغال سنگ نیاز داریم.

در قسمت غنی سازی، اورانیوم را تا حدود ۴-۵ ٪ غنی سازی می کنند. زیرا این درصد برای تولید انرژی کافی خواهد بود. (انرژی صلح آمیز) چون از نظر خواص شیمیایی اورانیوم های ۲۳۸ و ۲۳۵ یکسانند. بنابراین از راه فرآیندهای شیمیایی نمی توانیم آن ها را از هم جدا کنیم. اما چون اورانیوم ۲۳۸ از اورانیوم ۲۳۵ قدری سنگین تر است. از این خاصیت برای جدا کردن این دو نوع اورانیوم از هم استفاده می کنیم. اورانیوم ۲۳۵ قابلیت شکستن دارد و ۲۳۸ این قابلیت را ندارد. اورانیوم ۲۳۵ خود به خود تجزیه می شود ولی دارای طول عمر زیادی است (یک میلیون سال). اگر در صد اورانیوم ۲۳۵ از حدی بیشتر شود امکان واکنش زنجیره ای وجود دارد. از هر سه نوترون آزاد شده یکی مصرف می شود.

سوخت هسته ای در نیروگاه هسته ای چیست:‏

چرخه سوخت هسته ای اورانیوم:‏

اورانیومی که از زمین استخراج می‌شود، بلافاصله قابل استفاده در نیروگاههای تولید انرژی نیست. برای آنکه بتوان بیشترین بازده را از اورانیوم به دست آورد، فرآیندهای مختلفی روی سنگ معدن اورانیوم صورت می‌گیرد تا غلظت ایزوتوپ u-235 که قابل شکافت است، افزایش یابد. چرخه سوخت اورانیوم نسبت به سوخت های رایج دیگر، از جمله ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، به مراتب پیچیده تر و متمایزتر است. چرخه سوخت اورانیوم را چرخه سوخت هسته ای نیز می‌گویند. چرخه سوخت هسته ای از دو بخش انتهای جلویی و انتهای عقبی ( front end , Back end ) تشکیل شده است. انتهای جلویی چرخه، مراحلی است که منجر به آماده سازی اورانیوم به عنوان سوخت رآکتور هسته ای می‌شود.این بخش شامل استخراج از معدن، آسیاب کردن، تبدیل، غنی سازی و تولید سوخت است.

*اکتشاف و استخراج در نیروگاه هسته ای:

ذخایر طبیعی اورانیوم، سنگ معدن اورانیوم است که براساس مقدار قابل استحصال از معدن محاسبه می‌شود. با تکنیک‌ها و روش های زمین شناسی، معدن اورانیوم شناسایی می‌شود و نمونه هایی از سنگ معدن به آزمایشگاه فرستاده می‌شود. در آنجا، محلولی از سنگ معدن تهیه می‌کنند. سپس اورانیوم ته نشین شده را مورد بررسی قرار می‌دهند تا بفهمند چه مقدار اورانیوم را می‌توان از آن معدن استخراج کرد.

*آسیاب کردن:

پس از استخراج سنگ معدن، تکه سنگ‌ها به آسیاب فرستاده می‌شود تا خوب خرد شده، خرده سنگ هایی که با ابعاد یکسان تولید شود. اورانیوم توسط اسید سولفوریک از دیگر اتم‌ها جدا می‌شود، محلول غنی شده از اورانیوم تصفیه می‌شود و خشک می‌شود. محصول به دست آمده، کنستانتره جامد اورانیوم است که کیک زرد نامیده می‌شود

*تبدیل:

کیک زرد جامد است، ولی مرحله بعد ( غنی سازی ) از تکنولوژی بخصوصی بهره می‌برد که نیازمند حالت گازی است. بنابراین کنستانتره اکسید اورانیوم جامد طی فرآیندی شیمیایی به هگزافلورایداورانیوم ( UF6 ) تبدیل می‌شود. UF6 در دمای اتاق جامد است، ولی در دمایی نه چندان بالا به گاز تبدیل می‌شود

*غنی سازی:

برای ادامه یک واکنش زنجیره هسته ای در قلب یک رآکتور آب سبک، غلظت طبیعی اورانیوم ۲۳۵ بسیار اندک است. برای آنکه UF6 به دست آمده در مرحله تبدیل، به عنوان سوخت هسته ای مورد استفاده قرار گیرد، باید ایزوتوپ قابل شکافت آن را غنی کرد. البته سطح غنی سازی بسته به کاربرد سوخت هسته ای متفاوت است.

برای یک رآکتور آب سبک، سوختی با ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مورد نیاز است. در حالی که در یک بمب اتمی، سوخت هسته ای باید حداقل ۹۰ درصد غنی شده باشد.غنی سازی با استفاده از یک یا چند روش جداسازی ایزوتوپ های سنگین و سبک صورت می‌گیرد. در حال حاضر، دو روش رایج برای غنی سازی اورانیوم وجود دارد که عبارتند از انتشار گاز و سنتریفوژ گاز.

*ساخت میله های سوخت:

تولید میله سوخت، آخرین مرحله انتهای جلویی در چرخه سوخت هسته ای است. اورانیوم غنی شده که هنوز به شکل UF6 است، باید به پودر دی اکسید اورانیوم (UO2) تبدیل شود. تا به عنوان سوخت هسته ای قابل استفاده باشد، پودر UO2 سپس فشرده می‌شود و به شکل قرص در می‌آید. قرص های در معرض حرارت با دمای بالا قرار می‌گیرند تا به قرص های سرامیکی تبدیل شوند.

پس از طی چند فرآیند فیزیکی، قرص هایی سرامیکی با ابعاد یکسان حاصل می‌شود. حال متناسب با طراحی رآکتور و نوع سوخت مورد نیاز، این قرص های کوچک را در دسته دسته کرده. سپس در لوله ای بخصوص قرار می‌دهند. این لوله از آلیاژ بخصوصی ساخته شده است. که در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و در عین حال از رسانایی حرارتی بسیار بالایی برخوردار است. حال میله سوخت آماده شده است و برای استفاده در رآکتور به نیروگاه فرستاده می‌شود.

راه های مختلف تولید انرژی هسته ای در نیروگاه هسته ای چیست:

– شکافت هسته‌ای

– همجوشی هسته ای

شکافت هسته‌ای

فرض می شود نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ اوارنیوم۲۳۵ نفوذ کند در اثربرخورد به هسته اتم اورانیوم ۲۳۵ ، اورانیوم بدو قسمت شکسته می شود مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می گردد در حدود (۲۰۰Mev) اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته اورانیوم ۲۳۵ آزادی دو نوترون است که می تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد.

این چهار نوترون نیز چهار هسته اورانیوم ۲۳۵ را می شکند چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می باشند سپس شکست هسته ای و آزاد شدن نوترون ها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می یابد.در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر می شود در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته ای شروع می گردد. در واکنش های کنترل شده تعدادشکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی به تدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می شود.

همجوشی هسته ای

همجوشی هسته ای عبارت است از اتحاد عناصر سبک برای تشکیل عناصر سنگین تر که نوع واکنش را واکنش همجوشی گویند تا بحال در انفجار بمب هیدروژنی قوی و بسیار خوب تشخیص داده شده است. این واکنش برای انسان چندان مفید نیست و بنابر این دانشمندان بطور جدی کوشش می کنند تا واکنش همجوشی را کنترل کنند یعنی در کیف کاهش سرعت واکنش به درجه ای که بتواند برای مقاصد صلح جویانه مفید باشد.

در مرحله اول این واکنش ها بصورت کنترل شده برای تولید برق استفاده می شود. همچنین انرژی تولید شده در این واکنش ۸ برابر انرژی تولیدشده سر در شکافت هسته‌ای می باشد.منشا انرژی تابشی خورشید و دیگر ستاره ها یک سری از واکنش های هسته ای انرژی زا است اتم هایی که دراین واکنش ها در درون ستاره شرکت می کنند کاملا یونیزه اند.یعنی تمامی الکترون ها از آن کنده شده است.چنین مجموعه ای از ذرات باردار را پلاسما می نامند.

مزایا و معایب تولید انرژی هسته‌ای در نیروگاه انرژی هسته ای چیست

افراد زیادی هستند که از استفاده از انرژی هسته‌ای حمایت می‌کنند و حداقل همین تعداد هم مخالف آن هستند. حامیان می‌گویند این روش تولید برق محیط زیست را کمتر تخریب می‌کند، زیرا به طور کلی، انتشار گازهای گلخانه‌ای آن نسبت به نسبت به سوخت‌های دیگری مانند زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی کمتر است. اما مخالفان نگران ضایعات خطرناک و طولانی‌مدت نیروگاه‌های هسته‌ای و همچنین، ارتباط آن با ساخت بمب‌های هسته‌ای و خطر حوادث هسته‌ای فاجعه‌بار هستند.

جوانب مثبت انرژی هسته‌ای :

• یک نیروگاه هسته ای ۲ تا ۳ گیگاوات برق تولید خواهد کرد که برابر با برق تولیدی یک نیروگاه بزرگ زغال‌سنگ یا حدود ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ توربین بادی بزرگ با ظرفیت کاری کامل است. هیچ‌کس منکر این نیست که شکافتن اتم یک روش بسیار مؤثر برای تولید مقدار زیادی انرژی است.
• نیروگاه‌های هسته‌ای نسبت به نیروگاه‌های سوخت فسیلی (زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی) میزان انتشار کربن بسیار کمتری دارند.
• آزاد کردن انرژی با شکافتن اتم‌ها بسیار کارآمدتر از «سوزاندن آن‌ها» (آزاد کردن انرژی از طریق واکنش شیمیایی که آن را احتراق می‌نامیم) است. به همین دلیل نیروگاه‌های هسته‌ای به مقدار کمی سوخت (در مقایسه با نیروگاه‌های سوخت فسیلی) نیاز دارند.
• نیروگاه‌های هسته‌ای می‌توانند به کاهش وابستگی کشورها به نفت وارداتی کمک کنند. کشورهایی که منابع سوخت فسیلی زیادی ندارند، انرژی هسته‌ای را گزینه جذابی می‌دانند.

جوانب منفی انرژی هسته‌ای :

• ضایعات نیروگاه‌های هسته‌ای سال‌ها به صورت رادیواکتیو باقی می‌مانند و دفع ایمن آن‌ها دشوار است.
• از محصولات جانبی هسته‌ای می‌توان برای ساخت بمب استفاده کرد.
• نیروگاه‌های هسته‌ای شکل پایدار یا تجدیدپذیر انرژی نیستند، زیرا آن‌ها به استخراج ذخایر محدود اورانیوم متکی هستند. آن‌ها کربن صفر هم نیستند، زیرا برای استخراج این اورانیوم انرژی زیادی لازم است.
• ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای هزینه‌بر است و سال‌ها به طول می‌انجامد.
• نیروگاه‌های هسته‌ای می‌توانند آلودگی هوا و آلودگی آب را در محدوده‌های جغرافیایی وسیعی ایجاد کنند.
• از آنجا که نیروگاه‌های هسته‌ای به مقدار زیادی آب خنک کننده نیاز دارند، غالباً در نزدیکی ساحل ساخته می‌شوند. این خود امری خطرناک برای دریا است.
• از رده خارج کردن ایمن نیروگاه‌های هسته‌ای بسیار هزینه‌بر است.

نیروگاه هسته‌ای همان گونه که مطالعه نمودید چالش‌های بسیاری به همراه دارد و همچنان بحث پسماندهای آن یکی از مشکلات اساسی این مدل از تولید برق می‌باشد.

مهمترین نکته در این حوزه پیدا کردن جواب برای سوال زیر است :

بهترین روش های استفاده از نیروگاه هسته ای چیست؟

آشنایی با مهندسی برق

مهندسی برق چیست؟ مهندسی برق دانش تحلیل و بررسی ریاضی پدیده‌هایی فیزیکی است که به نحوی به بارهای الکتریکی و حرکت و آثار آن‌ها (از قبیل جریان الکتریکی، پتانسیل الکتریکی، میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی، موج الکترومغناطیسی، نیروی الکتریکی، نیروی مغناطیسی) مربوط می‌شوند. 

یکی از بهترین تعریف‌هایی که از مهندسی برق شده است،‌ این است که محور اصلی فعالیت‌های مهندسی برق، تبدیل یک سیگنال به سیگنال دیگر است.

البته این سیگنال ممکن است شکل موج ولتاژ یا شکل موج جریان و یا ترکیب دیجیتالی بخشی از اطلاعات باشد.برای مثال وقتی ما با تلفن صحبت می‌کنیم در مرحله اول به دستگاهی به نام میکروفون نیاز داریم. که صحبت‌های ما را تبدیل به سیگنال‌های الکتریکی کند تا این سیگنال در خطوط تلفن منتقل گردد.

سپس در طرف دیگر به دستگاهی نیاز داریم که سیگنال‌های رسیده را به سیگنال‌های صوتی تبدیل کند. تا فرد مقابل بتواند صدای ما را بشنود و مکالمه تلفنی برقرار گردد.

دسترسی به سایت انجمن جهانی برق IEEE

تقسیم بندی گرایش های مهندسی برق

این رشته در دانشگاه‌های ایران به پنج گرایش تقسیم می‌شود که عبارت‌اند از:
• مهندسی مخابرات
• مهندسی کنترل
• مهندسی الکترونیک
• مهندسی قدرت
• مهندسی پزشکی، بیوالکتریک

در ایران مهندسی قدرت نسبت به بقیه بازار کار بهتری دارد. و بیشتر شرکت‌ها این مهندسی را بیشتر اعلام نیاز می‌نمایند. در برخی از دانشگاه‌های کشورهای اروپایی و آمریکا، دانشکدهٔ کامپیوتر هم جزیی از دانشکدهٔ برق می‌باشد.

گرایش‌های مقطع کارشناسی مهندسی برق در ایران چیست

شته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای ۴ گرایش الکترونیک، مخابرات، کنترل و قدرت است. البته گرایش‌های فوق در مقطع لیسانس تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند . هر گرایش با گرایش دیگر تنها در ۴۰ واحد یا کمتر متفاوت است. حتی تعدادی از فارغ التحصیلان مهندسی برق در بازار کار جذب گرایش‌های دیگر این رشته می‌شوند.

دروس پایه و مشترک
از جملهٔ دروس مشترک میان تمامی گرایش‌های مهندسی برق موارد زیر را می‌توان ذکر کرد:
• فیزیک الکتریسیته
• مدارهای الکتریکی ۱ و ۲
• الکترونیک ۱و ۲
• الکترومغناطیس
• ماشین‌های الکتریکی ۱
• بررسی سیستم‌های قدرت ۱
• اندازه‌گیری الکتریکی
• مدارهای منطقی

گرایشات رشته ی مهندسی برق چیست

گرایش الکترونیک

الکترونیک علمی است که به بررسی حرکت الکترون در خلاء در مواد رسانا و یا نیمه رسانا و اثرات و کاربردهای آن می‌پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الکترونیک در زمینه ساخت قطعات الکترونیک و کاربرد آن در مدارها، فعالیت می‌کند.
به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الکترونیک را می‌توان به دو شاخه اصلی «ساخت قطعات و کاربرد مداری قطعه» و «طراحی مدارهای الکتریکی» تقسیم کرد.
تکنیک پالس، الکترونیک ۳، میکروپروسسور، معماری کامپیوتر، مدارهای مخابراتی، فیزیک مدرن و فیزیک الکترونیک از جمله دروس اصلی گرایش الکترونیک محسوب می‌شوند.

گرایش مخابرات

هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه‌ای به نقطه دیگر است. این اطلاعات می‌تواند صوت، تصویر یا داده‌های کامپیوتری باشد.
مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات از روش‌های موجی و مخابراتی فعالیت می‌کند. گرایش مخابرات با ارائه نظریه‌ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند کاربر، انجام عملی فرایندها را به طور بهینه ممکن می‌سازد.

مخابرات از دو مبحث عمده یعنی میدان و سیستم تشکیل می‌شود.
در مبحث میدان، مهندسان با مفاهیم میدان‌های مغناطیسی، امواج، ماکروویو، آنتن و غیره آشنا می‌شوند. تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه‌ای به نقطه دیگر پیدا کنند.
در مبحث سیستم، نیز مهندسان با طراحی فلیترهای مختلف که می‌توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آنها را حذف کرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت کنند به فعالیت می‌پردازند.
مخابرات ۲، میدان و امواج، الکترونیک ۳، مدارهای مخابراتی، آنتن‌ها و انتشار امواج، مایکروویو، اصول میکروکامپیوتر از جمله دروس اصلی گرایش مخابرات محسوب می‌شوند.

گرایش کنترل

یک تعریف کلی، می‌توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل متغیرهای اساسی سیستم (که متغیرهای خروجی می‌تواند تنها بخشی از این متغیرها باشد) بر مبنای برخی ملاکهای مطلوب می‌باشد. این ملاکها می‌تواند شامل سرعت، زمان، مصرف سوخت و… باشد.

به عنوان یک مثال ساده می‌توان کنترل زمان اوج گیری یک هواپیمای جنگنده را در نظر گرفت. زاویه پره‌ها، میزان سوخت تزریقی و سایر متغیرهای تاثیرگذار بایستی با روشهای ریاضی محاسبه شده تا بتوان به خوبی این زمان را کاهش داد.

کنترل، در پیشرفت علوم دیگر نقش ارزنده‌ای را ایفا می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت مهندسی کنترل حلقه اتصال میان مهندسی برق و رشته‌های دیگر می‌باشد. علاوه بر نقش در فضاپیماها و هدایت موشک‌ها و هواپیماها، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرآیندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده‌است.
به کمک این علم می‌توان به عملکرد بهینه سیستم‌های پویا، بهبود کیفیت و ارزان‌تر شدن فرآورده‌های تولیدی، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته‌کننده دستی و نظایر آن دست یافت.

هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجی‌ها به روش معین به کمک ورودی‌ها از طریق اجزای سیستم کنترل که می‌تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.
گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش‌های متنوعی مانند کنترل خطی، کنترل غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره‌است.
کنترل دیجیتال و کنترل غیرخطی، کنترل مدرن، کنترل صنعتی، ابزار دقیق، اصول میکروکامپیوتر، ترمودینامیک، مبانی تحقیق در عملیات و سیستمهای کنترل خطی از دروس اصلی این گرایش مهندسی برق می‌باشند.

گرایش قدرت

هدف اصلی مهندسی برق قدرت چیست ؟ هدف اصلی، تولید برق در نیروگاه‌ها، انتقال نیرو از طریق خطوط انتقال و توزیع آن در شبکه‌های شهری و روستایی و در نهایت توزیع آن برای مصارف خانگی و کارخانجات است. بنابراین یک مهندس قدرت باید به روش‌های مختلف تولید برق، خطوط انتقال نیرو و سیستم‌های توزیع آشنا باشد.

این گرایش خود به چندین زیرگرایش تقسیم می‌شود.
در مبحث انتقال و توزیع، روش‌های مختلف انتقال برق اعم از کابل‌های هوایی و زیرزمینی، اصول مهندسی فشار قوی و حفظت از سیستم‌های برقی و همچنین مدیریت شبکه و توزیع بهینه را مطالعه می‌کنند.
در مبحث حفاظت نیز انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی که در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی، انسان‌ها و تاسیسات الکتریکی را در برابر حوادث مختلف محافظت می‌کنند.
یکی دیگر از شاخه‌های قدرت نیز ماشین‌های الکتریکی است. که شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی می‌شود که این شاخه از زمینه‌های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.
و در آخر سیستم‌های قدرت که به بررسی تجزیه و تحلیل سیستم‌ها می‌پردازد. دانشجویان در این گرایش با انواع نیروگاه‌های آبی، گازی، سیکل ترکیبی و… آشنا می‌شوند.
ماشین‌های الکتریکی ۲، بررسی سیستم‌های قدرت ۲، حفاظت سیستم، رله و حفاظت، مهندسی فشار قوی، مهندسی ترانسفورماتور، طراحی و توسعه شبکه و مدیریت توزیع از اصلی‌ترین دروس این گرایش می‌باشند.