آیا می دانید بزرگترین اشتباه آلبرت اینیشتین چه بود؟

آیا می دانید بزرگترین اشتباه آلبرت اینیشتین چه بود؟

ادوین هابل،ستاره شناس آمریکایی حدود ۵۰-۶۰ سال پیش کشف کرد که جهان در حال انبساط است.و سرعت دور شدن سیارات به فاصله آنها از هم بستگی دارد. در همان زمان اینشتین در حال نوشتن نظریه نسبیت عام بود.وی در قوانین خود به ثابتی رسید که نشان می داد جهان در حال انبساط است.ولی تا آن موقع هنوز توسط هابل اثبات نشده بود.پس ثابت معادله را دست کاری کرد تا نشان دهنده ثبات عالم باشد. پس از کشف هابل ، اینشتین این کار خودش را بزرگترین اشتباه زندگی اش خواند.

کوریمتر و كاليبره كننده هاي دز

كاليبره كننده دز، يك ابزار بسيار اساسي در پزشكي هسته اي بمنظور اندازه گيري اكتيويته راديونوكليدها براي تهيه و توزيع راديوداروها است. آن به شكل استوانه اي، محفظه- عايق با حفره مركزي و كه با آرگون و اثر هالوژن با فشار بالا پر شده است، مي باشد. ولتاژ عملكرد آن در حدود 150 ولت است. يك كاليبره كننده دز نوعي در شكل 2-8 نشان داده شده است.

از آنجائيكه انرژيها و نوعهاي مختلف تابش ها، مقدار يونيزاسيون( از اينرو جريان) متفاوتي را توليد مي كنند، معادل با اين است كه اكتيويته هاي راديونوكليدهاي مختلف، مقادير متفاوتي از جريان توليد مي كنند. بعنوان مثال، جريان توليدي ناشي از 1mCi(37MBq) ^99mTc متفاوت با 1mCi(37MBq) ¹³¹I است.

گزينشگرهاي ايزوتوپي، مقاومتهاي بازخوري براي جبران اختلاف در يونيزاسيون( جريان) توليد شده از راديونوكليدهاي مختلف هستند، بطوريكه اكتيويته هاي معادل، درجه هاي يكساني را توليد كنند.

در بيشتر كاليبره كننده هاي دز، گزينشگرهاي ايزوتوپي براي راديونوكليدهاي مصرفي متداول، از انواع دكمه- فشاري هستند، در حاليكه براي ساير راديونوكليدها آنها توسط شاخص هاي پيوسته تنظيم مي شوند. تنظيم گزينشگرهاي ايزوتوپ براساس فاكتورهاي كاليبراسيون براي راديونوكليدهاي مختلف مي باشد، كه از طريق اندازه گيري جريان توليدي ناشي از يك ميلي كوري از هر راديونوكليد تعيين مي شود. سپس اكتيويته مجهول يك راديونوكليد بوسيله جريان آن تقسيم بر فاكتور كاليبراسيون براي همان راديونوكليد اندازه گيري مي شود، كه بر حسب واحد مقتضي كاليبره كننده دز نمايش داده مي شود. يك گزينشگر محدوده انرژي يك مقاومت متغير است كه محدوده اكتيويته( MCi، mCi، Ci يا MBq، GBq) را براي نمايش تنظيم مي كند.

براي اندازه گيري اكتيويته يك راديونوكليد، اولين اولويت تنظيمات اوليه فاكتور كاليبراسيون براي راديونوكليد مورد استفاده مقتضي با نوع دكمه فشاري يا شاخصي است. پس نمونه در يك سرنگ،‌ ويال، يا هر ظرف مقتضي، درون محفظه حفره كاليبره كننده دز قرار گرفته، كه در نتيجه آن مقدار اكتيويته خوانده شده بروي صفحه نمايش ديجيتال كاليبره كننده دز نمايش داده مي شود.

 

اصول طیف سنجی گاما

براي آشكارسازي پرتو گاما، يك بلور يديد سديم كه يك مقدار خيلي كمي از تاليوم بصورت ناخالصي به آن افزوده شده است بطور معمول استفاده مي شود. ساير آشكارسازها از قبيل آشكارساز ژرمانيوم با ليتيم مهاجر ، ژرمانات بيسموت( BGB)، فلورايد باريم( BaF₂)، اكسيردوسيليكات گادليم(GSO) و اكسيردوسيليكات لوتسيم(LSO) نيز براي آشكارسازي سنتيلاسيون مورد استفاده هستند. انتخاب بلور(Tl)NaI براي آشكارسازي پرتو گاما در ابتدا بعلت چگالي قابل قبول(3/67g/cm³) و عدد اتمي بالاي يد(Z=53) كه باعث ايجاد مؤثر فوتونهاي نور( در حدود 1 فوتون نور بازاي تقريباً 30eV) بمحض برهمكنش پرتوهاي گاما با يك اندازه كمي از تاليوم موجود( % مول 0/1-0/4) مي شود. نور توليد شده در بلور مستقيماً از طريق پوشش كردن سطح بيروني بلور با يك ماده بازتاب كننده مانند اكسيد منيزيم يا با استفاده از لوله هاي نوري بين بلور و لوله PM، به لوله PM هدايت مي شود. يديد سديم جاذب آب و نمگير بوده و به سبب تغييرات رنگ كه انحراف مسير انتقال نور به لوله هاي PM را دربردارد. از اينرو، بلورها بطور سربسته و محكم در يك حفاظ هاي آلومينيومي محكم مهر و موم شده اند. دماي اتاق نبايد بطور ناگهاني تغيير كند، زيرا چنين تغييراتي در دما مي تواند باعث ترك خوردن بلور شود. همچنين، از ضربه هاي مكانيكي در حمل و نقل آنها بايد جلوگيري شود، زيرا بلورهاي NaI بسيار شكننده هستند.

اندازه هاي مختلفي از آشكارسازهايNaI(Tl) در تجهيزات مختلف مورد استفاده است. در نوع چاهي آشكارسازهايNaI(Tl)، بلور در مركز داراي يك

 حفره با عمق كافي بمنظور اينكه نمونه مورد شمارش را تقريباً بطور كامل پوشش دهد، دارد. در اين بلورها راندمان شمارش بسيار بالا است و نياز به هيچ موازي سازي نيست. در سوندهاي تيروئيد و شمارنده هاي چاهي، بلورهاي استوانه اي كوچكتر اما ضخيم تر(7/6×7/6cm يا 12/7×12/7cm) مورد استفاده قرار مي گيرند، در حاليكه در تصويربردارهاي سنتيلاسيون، بلورهاي بزرگترمستطيلي(33-59cm) و نازكتر( 0/64-1/9cm) بكار مي روند.

معمولا علاوه بر مناسب بودن آشکار سازهای که به منظور گاما اسپکترومتری و بتا اسپکترومتری بکار می رود تحلیل دقیق داده ها بسیار حائز اهمیت می باشد، چرا که بعنوان مثال ممکن است در برخی موارد تداخل بین پیکهای شاخص دو رادیونوکلید اتفاق بیفتد که در اینصورت مهارت کاربر مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین آشنایی کامل با مراجع و نرم افزارهایی که حاوی اطلاعات تفصیلی برای هر رادیونوکلیدی هستند و نوع تابش ، شدت و درصد فراوانی آنها را بطور کامل ارائه می کنند در تحلیل گاما و بتا اسپکترومتری مهم و اساسی است. با توجه به اهمیت شناسایی کمی و کیفی ناخالصی های رادیونوکلیدی در تولید رادیوداروها لذا موضوع طیف سنجی بسیار مهم بوده و باید با نهایت دقت انجام پذیرد. کالیبره کردن دقیق تجهیزات بویژه با استفاده از چشمه های استانداردی که حاوی رادیونوکلیدهای مورد نظر بوده و یا حاوی رادیونوکلیدهای که دارای پیکهای شاخص نزدیک به رادیونوکلید مورد نظر باشد بسیار مهم است. تشخیص و تفکیک تابشهای کامپتون و زمینه در تعیین کمی و کیفی رادیونوکلیدها مهم است. 

پرتودهی در راکتور

فرمول مربوط به اکتیویته مخصوص نشان می دهد که این اکتیویته تابعی خطی از شار نوترونی راکتور می باشد. راکتور هارول[2] معروف به DIDO (راکتور آب سنگین با اورانیوم غنی شده) دارای شاری معادل  10¹⁴ است.

هر راکتور حاوی ماده قابل شکافت احاطه شده با کند کننده ای است که نوترونهای سریع را کند نموده و به نوترونهای حرارتی تبدیل می کند.

ماده قابل شکافت، مثلاً اورانیوم بصورت میله هایی به صورت مشبك در قلب راکتور قرار گرفته و لذا بالاترین شار نوترونی در قلب راکتور و در جایی است که در حجم کمی از کل اورانیوم وجود دارد و این مسئله در راکتور DIDO كاملاَ مشهود است. بنابراین اندازه نمونه دارای حدی خواهد بود تا بتواند بالاترین شار را جذب نماید. بعلاوه یک شاری گامای بالایی وجود دارد که ممکن است، علاوه بر تغییرات حاصل از بمباران نوترونی، موجب تغییرات فیزیکی در نمونه و غلاف آن بشود. آلومینیوم به دلیل کوتاه بودن نیمه عمر آن (3/2 دقیقه) معمولاً بعنوان کانتینر[3] در پرتودهی بکار می رود.

از سیلیس و پلی اتیلن نیز اغلب بعنوان کانتینر داخلی استفاده می شود. برای جلوگیری از خطرات احتمالی، هر مایع فراری قبل از قرار گرفتن در راکتور باید مورد آزمایش قرار گیرد. شار بالای نوترون و گاما موجب تجزیه و از هم پاشیده شدن مواد شده و در بسیاری از حالتها باعث تغییر ظرفیت می شود. مثلاً اگر اورتو فسفات رامورد پرتودهی قرار دهیم فقط 50 درصد فسفر رادیواکتیو حاصل، خواص شیمیایی اورتوفسفات را خواهد داشت. بدلیل ایجاد تغییرات در پیوندهای شیمیایی، بندرت می توان یک ترکیب نشاندار را با پرتودهی مستقیم تهیه نمود. نظر به اینکه بعضی از آنیونها مثلاً کلروریدها ایجاد واکنشهای جانبی می نمایند، عموماً خود عنصر، اکسید آن و یا کربنات آن مورد پرتودهی قرار می گیرد.

 

 

 

ایزوتوپ هدف	پدیده	پدیده	پدیده
	n,g	n,p	n,a
Na ^23	Na^24	Ne^23	F^20
Cl^35	Cl^36	S^35	P^32
Cl^37	Cl^38	S^37	P^34

جدول 2-2 پرتودهی NaCl

 

بعنوان مثال، بطوریکه جدول 2-2 نشان می دهد پرتودهی NaCl تولید 9 محصول می نماید، اگر چه فقط Na²⁴ ، P³² ، S³⁵ و Cl³⁶ دارای نیمه عمرهای قابل ملاحظه می باشند.

در صورت بزرگ بودن سطح مقطع عنصر هدف خودحفاظی، فاکتور مهمي می باشد که موجب کاهش فعالیت مخصوص می گردد. بجاي طلا، يك نمونه از ورقه نرم و مچاله شده و نه بصورت سيم دراز و يا به شكل كروي و از جنس سخت و محكم در درون راكتور قرار داده مي شود. در محاسبات مقدار ويژه هدف كه مي توان در درون راكتور قرار داد، فاكتور خود حفاظي در نظر گرفته مي شود.

---

[2] . Harwell, U.K.

[3] . Container

راکتورهای تحقیقاتی برای تولید رادیوایزوتوپ

 

تعداد زیادی رادیو ایزوتوپ مصنوعی بین سالهای 1939 – 1934 بوسیله بمباران عناصر با ذرات قابل دسترس در دستگاههای شتاب دهنده مانند سیکلوترون تولید شد. از زمان كشف شكافت هسته اي بيش از صد ويژه هسته جديد بوسيله بمبارانهاي نوتروني توليد شده اند، علاوه بر اين وجود دستگاههاي مدرن شتابدهنده با انرژي بالا موجب بوجود آمدن واکنشهای دیگر هسته ای، پرتاب ذرات از هسته، شکافت عناصر سنگین و تولید عناصر سبک بوده است.

در سال 1896 بكرل راديواكتيويته طبيعي را در سولفات اورانيل پتاسيم كشف نمود. از آن زمان، پيروماري كوري، رادرفورد و سادي تلاشهاي فراواني را براي كشف تعداد زيادي از عناصر راديواكتيو بعمل آوردند. كار همه اين دانشمندان نشان داده است كه كليه عناصر پيدا شده در طبيعت با يك عدد اتمي بزرگتر از  83(بيسموت) راديواكتيو هستند. راديواكتيويته مصنوعي ابتدا بوسيله اي- كوري و اف ژوليو در سال 1934 گزارش گرديد. اين دانشمندان هدفهاي بور و آلومينيوم را با ذرات -a از پلونيوم پرتودهي نموده و پوزيترونهاي گسيل شده از هدف را حتي پس از برداشتن چشمه ذرات -a مشاهده نمودند. اين كشف اكتيويته القائي يا مصنوعي گسترده وسيعي از اهميت فوق العادة آنها را بازنمود. تقريباً در همان زمان، كشف سيكلوترون، نوترون، و دوترون بوسيله دانشمندان مختلف توليد تعداد بسيار بيشتري راديواكتيويته هاي مصنوعي را امكان پذير ساخت. در حال حاضر، بيشتر از 2700 راديونوكليد در سيكلوترون، راكتور و مولد نوترون و شتابدهنده خطي توليد شده اند.

راديونوكليدهاي بكاررفته در پزشكي هسته اي اكثراً از انواعي هستند كه بطور مصنوعي توليد شده اند. اين راديونوكليدها در ابتدا در يك سيكلوترون يا يك راكتور توليد مي شوند. نوع راديونوكليد توليد شده در يك سيكلوترون يا يك راكتور بستگي به ذره پرتودهي، انرژي آن و هسته هاي هدف دارد. از آنجا كه اين تجهيزات پرهزينه هستند، و راديونوكليدهائي توليد مي كنند كه به تجهيزات خودكار هدايت مي شوند كلاً محدود هستند. راديونوكليدهاي با عمر بسيار كوتاه تنها در مؤسساتي قابل دسترسي هستند كه داراي تجهيزات سيكلوترون يا راكتور بوده، و نمي توانند براي مؤسسات يا بيمارستان حمل شوند چرا كه سريعاً فروپاشي مي كنند. با وجود اين براي تأسيسات خودكار چشمه ثانوي از راديونوكليدها بويژه با نيمه عمر كوتاه وجود دارد كه بنام مولد راديونوكليد بوده و بطور مفصل در فصل بعدي مورد بحث قرار مي گيرند.

اولین راکتور بهره برداری هسته ای که از اورانیوم طبیعی بعنوان سوخت و بلوکهای گرافیک بعنوان کند کننده ( راکتور گرافیت)[1] استفاده می گردد در Tennessee,Oak ridge  USA و در سال 1943 تا 1963 بکار گرفته شد.

انتشارات IAEA یک دایرکتوری وسیع جهانی از راکتورهای تحقیقاتی فراهم کرده است. دوران 1950 تا 1970 تعداد زیادی از راکتورهای تحقیقاتی با امکانات چند گانه ای مورد بهره برداری بوده است. بعد از 1980 ، بعلت از کار اندازی تعدادی از راکتورهای قدیمی، تعداد راکتورهای در حال کار بطور پیوسته کاهش یافت.

درحال حاضر 278 راکتور تحقیقاتی در حال کار هستند که نزدیک به 73 عدد برای تولید رادیوایزوتوپها مفید هستند. راکتورهای تحقیقاتی که برای تولید رادیو ایزوتوپ بکار می روند، بطور عمده به دو دسته طبقه بندی می شوند:

- اورانیوم غنی شده ، کند کننده آب سبک[2]، راکتورهای نوع استخری

- اورانیوم طبیعی، کند کننده آب سنگین[3] و راکتورهای نوع تانکی

 

رادیوایزوتوپها بوسیله پرتودهی مواد هدف مناسب برای شار نوترون در راکتور هسته ای در یک مدت مشخص تولید می شود. در راکتورهای نوع استخری، قلب فشرده و قابل مشاهده است، و از قسمت بالای استخر قابل دسترسی است. مواد هدف که باید تابش دهی شوند در کپسولهای اولیه بسته می شوند، در ظرفهای مخصوص تابش دهی طراحی شده قرار گرفته و سپس در محلهای از پیش تعیین شده در قلب لوله ای برای تابش دهی پایین فرستاده می شود.

در راکترهای استخر آبی، دسترسی به قلب آسان است، وارد کردن و خارج کردن هدفها آسان هستند، و می توان از قسمت بالای استخر با استفاده از ابزار ساده انجام داد. هدفهای تابش دهی شده سپس در کانتینرهای حفاظتی مناسب قرار گرفته و به آزمایشگاههای فرایند ایزوتوپ منتقل می شوند.

در راکتورهای نوع تانک، مجموع تابش دهی شامل یک تعداد زیادی از کپسولهای هدف بوده و با استفاده از ظروف مخصوص طراحی شده به پایین فرستاده می شود. مجموع تابش دهی شده به داخل یک هات سل ثابت بوسیله یک دسته ماشینی با قابلیت بالا برای قراردادن و خارج کردن کپسولهای هدف بعدی فرستاده می شود. تولید مقدار رادیوایزوتوپها با اکتیویته ویژه بالا به هدف و به همان اندادهز به شرایط تابش دهی وابسته است.

---

[1] . Graphite Reactor

[2] . Light Water Moderator

[3] . Heavy Water Moderator

کاربرد رادیوداروها

رادیو داروها در کاربردهایشان معمولاً به دو دسته تشخیصی و یا درمانی طبقه بندی می شوند. اگرچه عوامل تشخیصی قدمت بیشتری در صنعت پزشکی هسته ای دارند، در طی دهه گذشته تمایل به گسترش استفاده از رادیو داروهای درمانی افزایش یافته است. اهمیت یافتن این موضوع ابتداً از تحقیقاتی شامل ترکیب ایزوتوپهای رادیو اکتیو با حاملهای مولکولی پیچیده آغاز شد. بعلت اثر مضر تابش بر بافت، توزیع بیولوژیکی رادیو داروها برای هدف بسیار حائز اهمیت است.

یک رادیو داروی درماني ذرات تابشی گسیل می کند که بطور معمول مسافت کوتاهی در بافتهای بدن طی می کند، که سلولهای احاطه کننده مجاور در نواحی که توزیع می شود را یا از بین می برد و یا به آنها آسیب می رساند.

انتخاب یک رادیونوکلید مناسب برای کاربرد درمانی خاص مستقیماً به محل قرار گیری بیولوژیکی مولکولهای حامل بستگی دارد.

3 گروه عمده فروپاشی برای کاربردهای درمانی مورد مطالعه قرار گرفته است. این گروهها عباتند از گسیلنده های ذرات آلفا و گسیلنده های الکترون اوژه و کاستر – کرونیگ . گسیل پرتو گاما ممکن است با فرآیندهای واپاشی گفته شده همراه باشد و یا همراه نباشد که به مقدار جزیی در اثرات درمانی شرکت خواهد کرد. بهرحال، چنانچه انرژی پرتو گاما در محدوده مفید تشخیصی باشد، ممکن است برای تصویربرداری اسکن گرافی[1] مفید باشد و برای تعیین محل قرار گیری رادیو داروها در محیط بافت طبیعی مفید باشد.

برای سالهای متمادی ید– 131، فسفر-32، ساماریم-153 و استرانسیوم -89 بیشترین رادیوایزوتوپهای درمانی پرکاربرد بودند .

بهرحال، بسیاری معتقدند که آینده درمان با رادیو داروها، در پتانسیل کاربرد بالایی در پادتنهای مونوکلونال و سایر مولکولهای متمایل- گیرنده برای اغلب هدفهای خاص تومورها و سایر وضعیت بیماران خواهد داشت. عوامل رادیودارویی جدید برای کاربردهای خاص و با انتخاب بهینه اهداف در محیطهای درون تنی و ترکیب و خواص توزیع و خواص

فیزیکی رادیو نوکلید استفاده خواهد شد. از طریق سلولهای سرطانی که بعنوان هدف انتخاب شده اند بدون آسیب رسانی به سلولهای سالم، بیماران می توانند تسکین درد بهتر، زمان بستری کمتر و هزینه درمانی کمتری را تجربه کنند.

---

[1] . Scintigraphy  Scinticanera تصویربرداری دو بعدی از نحوه توزیع رادیو دارو در بافتهای بدن توسط دوربین  

رادیوداروهایی برای بدخیمی استخوان

 

در ابتدا،  کاربرد رادیوایزوتوپها برای معالجه سرطانهای استخوان اصولاً بر پایه وضعیت مداوم یا غیر مداوم بیماری مورد نظر بود. ایزوتوپهای کلسیم و استرانسیوم در پزشکی برای درمان امراض استخوان از ابتدای دهه 1940 مورد استفاده قرار گرفت]2[. در نتیجه برنامه های تحقیقاتی در دهه بعدی، استفاده از این عوامل، روشی برای ترکیبات فسفر(P³²( را ارائه داد، اما این روش ساخت نتیجه بهینه شده کمتری را نشان داد. در نتیجه، برنامه های تحقیقاتی، از تمرکز به درمان سرطان استخوان به درمان درد توام با وضعیت بیماری منتقل شد. در دهه 1970، Sr⁸⁹  بعنوان یک عامل مفید نشاندار به منظور درمان کمکی درد برای متاستاز سرطانی مجدداً معرفی شد.

اگر چه P³² و Sr⁸⁹ نشان دادند که در کاهش درد توام با متاستازهای پروستات و سینه موثر هستند، ولی این رادیو داروها برای کاربرد در سایر انواع سرطانها موثر نیستند. همچنین خواص فیزیکی رادیواکتیو آنها اثرات مضر نامطلوبی بر سلولهای مایلوپرلایفیتو در مغز استخوان و متوقف کردن بازسازی مغز استخوان دارد.

بعلت توزیع منظم یاخته های استخوانی، تومور و مغز استخوان، مدلسازی دزیمتری این رادیو داروها مشکل است. همچنین نیمه عمر بیولوژیکی رادیو داروها برای محاسبه غیر قابل پیش بینی و مشکل است و به علت این عوامل، محققان، واریانسهای بزرگی در دزیمتری این عوامل گزارش کرده اند.

برای ارزیابی مقدار تاثیر این عوامل، روشهای گوناگونی برای اندازه گیری تسکین درد بکار رفته است. برخی از متداولترین روشهای بکار گرفته شده شامل شاخص کارنوفسکی[1] و سایر روشهایی که توسط نیلسون[2] تشریح شده است، می باشد]3[.

بدیهی است که این یک شاخص مشکل برای کمیت است، چرا که درد یک احساس درونی است. چنانچه کاهش درد در نتیجه یک درمان تابشی، که باعث تعدیل بهبود بخشیدن شیوه زندگی، یا افزایش در استفاده از عوامل درد را نشان بدهد، اغلب واضح نیست. تسکین درد می تواند در نتیجه هر یک از این فاکتورها یا ترکیبی از همه یا برخی از آنها باشد.

---

[1] . Karnofsky

[2] . Nielson

شیمی هسته ای

شیمی هسته ای متشکل از تلاش چهارگانه است. )ا لف) مطالعات خواص شیمیائی و فیزیکی سنگین ترین عناصر که در آن آشکار سازی فروپاشی رادیو اکتیو بخش اساسی کار است ، ( ب ) مطالعات  خواص هسته ای همچون ساختار ، واکنش ها وفروپاشی رادیو اکتیو بوسیله افراد آموزشی دیده همچون شیمی دانها ( پ ) مطالعات پدیده های ماکروسکوپی (همچون تاریخ زمین شناسی یا فیزیک نجوم) که در آن فرایندهای هسته ای بطور کامل درگیر هستند و ( ت ) کاربرد روشهای اندازه­گیری بررسی پدیده های هسته ای (همچون پزشکی هسته ای،تجزیه به روش فعالسازی یا ردیابها ) برای مطالعه مسائل علمی­در زمینه های گوناگون. فعالیت اصلی یا "روند کلی" شیمی هسته ای در رابطه با فعالیت های مذکور دربخش (ب) است.به عنوان شاخه ای از شیمی، فعالیت های شیمیدانهای هسته ای اکثراٌدر زمینه های متعدد مرسوم از شیمی همچون شیمی آلی،  شیمی تجزیه ،شیمی معدنی و شیمی فیزیک گسترده است. شیمی هسته ای دارای ارتباط با کلیه شاخه های شیمی است . بعنوان مثال، شیمی دانهای هسته ای اکثرا" با سنتر و تهیه مولکولهای نشاندار رادیواکتیو برای استفاده از آنها در پژوهش یا پزشکی سرو کار دارند. روشهای تجزیه هسته ای بخش مهمی از سلاح شیمیدانهای تجزیه مدرن هستند

مطالعه عناصر اکتنید ها و ترانس اکتنید ها تلاش مشترکی از شیمی دانهای هسته ای و معدنی در توسعه دانش جدول تناوبی عناصر است. در واقع  مفاهیم فیزیکی و استدلال در قلب شیمی هسته ای مدرن برای شیمی فیزیکدانان آشنا است. در این کتاب بسیاری از این موضوعات میان رشته ای را مورد بررسی قرار داده و تلاش خواهیم کرد مفاهیم شیمیائی را بهم نزدیک کنیم . سوالی که اکثراً پرسیده می شود این است که " اختلاف بین فیزیک­هسته ای و شیمی هسته ای چیست؟ بوضوع دو مقوله تا حد زیادی همپوشانی دارند ، و در شناخت این همپوشانی ،در مجموع اصطلاح عبارت کلی " علوم هسته ای[1] " به آنها اطلاق می گردد. ولی ما بر این باور هستیم که تمایز های بنیادی ،  مهم بین این دو زمینه وجود دارد . در کنار ارتباطات نزدیک ممتد شیمی مرسوم که در بالا ذکر شد،  شیمی دانهای هسته ای تمایل  به مطالعه و بررسی مسائل هسته ای بروشهای گوناگون نسبت به فیزیکدانهای هسته ای دارند. بسیاری از فیزیکدانهای هسته ای به مطالعات عمیقی در برهم کنش های بنیادی موجودبین ذرات جزء اتمی وتقارنهای اساسی حکمفرما در رفتارآنها تمرکز می نمایند.در مقابل شیمیدانهای هسته­ای در مطالعات پدیده های پیچیده که در آنها "رفتار آماری " دارای اهمیت است تمرکز می کنند . شیمی دانهای هسته ای با احتمال زیاد در کاربرد پدیده های هسته ای بیشتر از فیزیکدانهای هسته ای هستند، اگرچه هم پوشانی قابل ملاحظه ای در تلاشهای آنها وجود دارد. بعضی از مسائل، همچون مطالعه چرخه سوخت هسته­ای در راکتورها یا مهاجرت نوکلیدها در محیط ذاتا" شیمیائی بوده و لذا منحصرا"­ ًتقریبا" کلید شمیت ها در آن در گیر هستند.عبارتی که اکثرا" با شیمی هسته ای همراه است "رادیو شیمی"  است . عبارت رادیو شیمی  به عملیات شیمیائی رادیو اکتیویته و پدیده های همراه آن اتلاق می شود . بر اساس تعریف کلیه رادیو شیمیست ها، شیمیست های هسته ای روشهای خواصی غیر شیمیائی یعنی روشهای فیزیکی را برای مطالعه پدیده های هسته ای بکار می برند و لذا کار آنها رادیو شیمی نیست .

---

1.Nuclear Science

فیزیک در ایران

فیزیک در ایران

كشور ما نسبت ديرينه اي در نجوم دارد. قديمي ترين متن ايران پيش از اسلام، اوستا كتاب ديني زرتشتيان است كه متاسفانه فقط يك پنجم آن باقي مانده است. در اين متن به كروي بودن زمين اشاره شده است كه اين يك ردپاي نجومي از ايران باستان است. همچنين در متن هاي ديني زرتشتي مربوط به دوره ساساني به نام صورت هاي فلكي، ستاره ها و سيارات اشاره شده است.

مورد ديگر نجوم ايران پيش از اسلام مربوط به قرن اول ميلادي يعني 6 قرن پيش از ظهور اسلام است.در قرن اول ميلادي عده اي از فعالان (رهبران ديني كه هم رهبر بودند و هم دانشمند) به علتي نامعلوم و زمان اشكانيان از سيستان به هند مهاجرت كردند و دانش و فرهنگ ايراني را با خود به اين كشور بردند و آن را با فرهنگ و دانش هندي آميخته كردند. گفته مي شود اين افراد همچنين در هند باقي مانده اند و تمايز نژادي خود را حفظ كرده اند. در هر حال اين مسلم است كه تقويم ايراني كه اين افراد به هند بردند كه در آن شروع سال اول بهار است و هنوز در هند مورد استفاده قرار می گیرد. البته آنها عملا از تقويم اروپايي استفاده مي كنند اما تقويم رسمي  در قانون اساسي اين كشور همان تقويم ايراني است. از کتب قدیمی ایران كتاب نجومي باقي نمانده است غير يك اثر مهم به نام ذيج شهرياران. ذيج به معني كتابچه نجومي است كه لغت قديمي فارسي است. اين كتاب در زمان بهرام گور و توسط پادشاهان ساساني تاليف شده است كه يك قرن بعد در زمان انوشيروان تصميم گرفتند اين كتاب را كامل تر كنند كه به دستور انوشيروان كتاب هاي نجوم يونان و هند خوانده شد و مقايسه كردند و گفتندكه كتاب هاي نجوم هندي دقيق تر است در نتيجه يك ويرايش جديدي از ذيج شهريار براساس متن هاي هندي فراهم كردند. بعضي از منجمان اسلامي مثل ابوريحان بيروني و خوارزمي مطالبي از اين كتاب را در كتاب هاي خود آورده اند.

مثلا ابوريحان بيروني كتابي به نام افراط المقال في امر الضلال (مقاله اي يكتا در مورد سايه ها) دارد كه در آن روش مدرج كردن ساعت هاي آفتابي را از كتاب ذيج شهريار نقل كرده است. همچنين در يكي از نوشته هاي ديني زرتشتي يك آيين مقدسي ذكر شده است كه گفتند اين آيين بايد زماني انجام شود كه ماه، ستاره ها، سياره ها و خورشيد در يك موقعيت ويژه كه در رسانه ذكر شده است، باشد. در عين حال، در نوشته هايي كه به زبان پهلوي است براي محاسبه موقعيت ماه، خورشيد، ستاره ها و سياره ها گفته شده است كه بايد محاسبه آنها براساس يك ذيج (كتابچه نجومي) باشد و آنجايي كه از منابع ساساني نام برده از ذيج هندي، ذيج شهرياران و ذيج بطلميوس نام برده است به اين ترتيب مشخص مي شود كه در زمان ساسانيان، ايراني ها با نجوم يونان باستان كه خيلي پيشرفته بود آشنا بوده اند كه شاخص تر اثر آن كتاب نجومي يونان باستان است كه بعدها به عربي ترجمه شد. ولي اين عقيده هم وجود دارد كه اولين ترجمه آن از يك ترجمه فارسي قديمي گرفته شده است. نجوم ايران باستان از نجوم دوره يونان باستان تاثير گرفته و بر نجوم دوره اسلامي اثر گذاشت و نجوم اين دوره هم بعدها بر تكامل نجوم در اروپا تاثير گذاشت. بعد از اسلام يكي دو قرن صرف كشمكش و تثبيت حكومت جديد در ايران شد. در اين دوره يا هيچ اثري بوجود نيامد و يا اگر به وجود آمد باقي نماند. اما بعد از آن از قرن سوم تا قرن 7 و 8 هجري شكوفايي بسياري در كشورهاي اسلامي به خصوص در ايران به وجود آمد و دانشمندان دستاوردهاي زيادي به وجود آوردند كه به دوره طلايي اسلامي شهرت يافت.

 

مقدمه

ایرانیان در نگاهداری علوم یونانی تلاش زیادی مبذول داشتند و در تکامل آن نیز نقش بسزایی داشتند. اما متاسفانه این تلاش ها با رکود چند صد ساله مواجه شد. با این وجود انتقال علوم از کشورهای اسلامی به غرب، این دست آورده ها تقریباً حفظ شد. هنگامیکه ایران در رکود علمی به سر می برد، اروپا در حال بیدار شدن و روی آوردن به علوم بود. با این وجود هیچ مورخی نم تواند نقش ایرانیان را در نگاهداری و تکامل علوم نادیده بگیرد.

ابوریحان بیرونی

دكتر پرويز شهرياري كه مطالعات زيادي بر تاريخ علم در ايران انجام داده است، درمورد جنبه‌هاي مختلف اين شخصيت توضيح مي‌دهد: «زماني كه در اروپاي غربي، جهل قرون وسطايي حكومت مي‌كرد و اثري از علم در هيج جاي دنيا به‌چشم نمي‌خورد، جز سوسوهايي از علم در هند و چين، دانشمنداني بنام در ايران درخشيدند كه از آن ميان، ابوريحان بيروني شاخص است.»

ابوريحان يكي از شخصيتهايي است كه به ‌عقيده دكتر شهرياري هنوز به‌درستي شناخته نشده است.

ابوريحان اولين كسي بود كه به كرويت زمين اعتقاد داشت و كسي بود كه جز به تجربه هيچ چيز را قبول نداشت. فرانسيس بيكن را كه سرچشمه تجربه مي‌دانند، قرنها پس از او مسئله تجربه را مطرح كرد.

دكتر پرويز شهرياري در پايان توضيحات خود درمورد ابوريحان مي‌گويد: «همزمان با ابوريحان دانشمنداني مثل پورسينا، كوشيار گيلاني و خجندي هم بودند كه همه در رياضيات و اخترشناسي سرآمد بودند اما از آن ميان، ابوريحان مشهورتر است. در آن دوره ششصد ساله كه دوران علم ايراني است، دانشمندان مختلفي داشتيم كه در همه جاي دنيا درخشيدند و هيچكس نمي‌توانست با آنها برابري كند اما اگر به تاريخ تمدن ويل دورانت كه در حدود هیجده جلد نوشته شده، مراجعه كنيد، سهم ايران در تمدن جهان فقط حدود ده صفحه است. ما بايد براي

شناساندن تمدن خود بيشتر كار كنيم و حداقل كتابهاي دانشمندان خود را به فارسي ترجمه كنيم.

بیرونی در مقایسه با بطلمیوس در مورد خطاها نظر مساعدتری داشت . نویسنده  می نویسد : بطلمیوس بر این عقیده بود كه از میان مشاهداتش ،معتبرترین را بر گزیند  ( یعنی مشاهداتی را انتخاب كند كه با نظریاتش هماهنگ است ) و به خوانندگان آثارش در مورد كنار گذاشتن و نادیده گرفتن آندسته از مشاهداتش كه انتخاب نشدند ، چیزی نگوید . اما بیرونی خطاهای مشاهداتش را از نظر علمی بیشتر مورد بررسی قرار می داد وهنگامیكه برخی از آنها را به عنوان مشاهداتی كه دقیق تر بودند ،انتخاب می كرد ،دیگر مشاهداتی را كه دارای خطا بودند و كنار گذاشته می شدند را نیز ارایه می داد . او همچنین نسبت به خطاهای محاسباتش حساسیت نشان می داد و همیشه سعی می كرد تا كمیتهایی را مشاهده كند كه برای رسیدن به جواب به كمترین دستكاری نیاز دارد .

" سایه ها "(Shadows) یكی از مهمترین آثار بیرونی است كه حدودا در سال 411 نوشته شده است . روزنفلد به طور مفصل در مورد این اثر بیرونی نوشته است. محتوای این اثر بیرونی شامل موارد زیر است : اصطلاحات عربی سایه ها و تصویرها ، پدیده های جدید و غیر عادی از جمله تصویرها ، gnomonics ،تاریخچه تانژانت و تابع های متقاطع.

این كتاب  به شرح مقاله هایی كه بیرونی در زمینه ریاضیات نوشته است ، می پردازد . این مقاله ها شامل موارد زیر می باشد : حساب نظری و عملی ،برآیند دسته ها ،آنالیز تركیبی ،قانون  3 ،اعداد گنگ ،نظریه خارج قسمت ،تعاریف مفاهیم جبری ،شیوه های حل معادله های جبری و مسایلی كه تنها با خط كش و پرگار حل نمی شدند ،منحنی های مخروطی ،فضاسنجی ،تصویرگنجنگاری ،مثلثات ،قانون سینوس در صفحه ،حل مثلثات كروی.

بیرونی همچنین مقاله هایی در مورد زمین پیمایی و جغرافی ارایه داد . او شیوه های اندازه گیری زمین و فاصله های روی آن را از طریق مثلث بندی معرفی نمود .او شعاع زمین را  6339.6ارزیابی كرد كه این اندازه تا قرن دهم در كشورهای غربی بدست آورده نشده بود .كتاب " قانون مسعودی"(Masudic canon) وی شامل جدولی است كه مختصات ششصد مكان را ارایه می دهد واودرمورد همه این مكانها دانش كافی داشت . البته بیرونی همه آنها را خودش اندازه گیری نكرده است . برخی از آنها را از جدول مشابهی كه خوارزمی عرضه كرده بود ،گرفته است .نویسنده  اظهار می دارد كه بیرونی ظاهرا در مورد ارقامی كه خوارزمی و بطلمیوس ارایه كرده بودند ،به این نتیجه می رسد كه ارقام ارایه شده توسط خوارزمی دقیق تر است

 بیرونی همچنین در مورد هماهنگی زمان رساله ای نوشته است . او چندین رساله نیز در مورد اسطرلاب نوشته و به شرح و توصیف تقویم ماشینی پرداخته است .او مشاهدات جالبی در مورد سرعت نور به انجام رساند و اظهار داشت كه سرعت  نور در مقایسه با سرعت صوت بسیار زیادتر است .او از كهكشان راه شیری به عنوان "  مجموعه ای از اجزا بیشمار طبیعت ستارگان سحابی "  یاد كرد .

  هیدرواستاتیك موضوعی در علم فیزیك است كه بیرونی مورد مطالعه قرار داد و از وزنهای ویژه ،اندازه های دقیقی ارایه داد و به شرح نسبتهای بین چگالی طلا ،جیوه ،سرب ،نقره ،برنز ،مس ،برنج ،آهن و قلع پرداخت .

او نتایج را به عنوان تركیبی از اعداد به صورت 1/n , n = 2 , 3 , 4 , ... 10   نشان داد .

بیرونی به آنهایی كه فكر می كرد احمق هستند ، كنایه ای زد . این كنایه مبنی بر جوابی بود كه او به مردی مذهبی داد كه به وسیله ای كه او ساخته بود ،ایراد گرفته بود . بر روی این وسیله ماههای بیزانسی حكاكی شده بود و زمان عبادت را نشان می داد . پاسخی كه بیرونی به آن مرد داد ، در كتاب " سایه ها "(Shadows) اینگونه آورده شده است : بیزانسی ها نیز غذا می خورند. پس شما غذا خوردن آنها را تقلید نكنید.   

 

خیام

غیاث الدین ابوالفتح، عمر بن ابراهیم خیام (خیامی)  در سال 439 هجری (1048 میلادی) در شهر نیشابور و در زمانی به دنیا آمد که ترکان سلجوقی بر خراسان، ناحیه ای وسیع در شرق ایران، تسلط داشتند. وی در زادگاه خویش به آموختن علم پرداخت و نزد عالمان و استادان برجسته آن شهر از جمله امام موفق نیشابوری علوم زمانه خویش را فراگرفت و چنانکه گفته اند بسیار جوان بود که در فلسفه و ریاضیات تبحر یافت. خیام در سال 461 هجری به قصد سمرقند، نیشابور را ترک کرد و در آنجا تحت حمایت ابوطاهر عبدالرحمن بن احمد , قاضی القضات سمرقند اثربرجسته خودرا در جبرتألیف کرد

خیام سپس به اصفهان رفت و مدت 18 سال در آنجا اقامت گزید و با حمایت ملک شاه سلجوقی و وزیرش نظام الملک، به همراه جمعی از دانشمندان و ریاضیدانان معروف زمانه خود، در رصد خانه ای که به دستور ملکشاه تأسیس شده بود، به انجام تحقیقات نجومی پرداخت. حاصل این تحقیقات اصلاح تقویم رایج در آن زمان و تنظیم تقویم جلالی (لقب سلطان ملکشاه سلجوقی) بود.

در تقویم جلالی، سال شمسی تقریباً برابر با 365 روز و 5 ساعت و 48 دقیقه و 45  ثانیه است. سال دوازده ماه دارد 6 ماه نخست هر ماه 31 روز و 5 ماه بعد هر ماه 30 روز و ماه آخر 29 روز است هر چهارسال، یکسال را کبیسه می خوانند که ماه آخر آن 30 روز است و آن سال 366 روز است هر چهار سال، یکسال را کبیسه می خوانند که ماه آخر آن 30 روز است و آن سال 366 روز می شود در تقویم جلالی هر پنج هزار سال یک روز اختلاف زمان وجود دارد در صورتیکه در تقویم گریگوری هر ده هزار سال سه روز اشتباه دارد.

دستاوردهای علمی خیام برای جامعه بشری متعدد و بسیار درخور توجه بوده است. وی برای نخستین بار در تاریخ ریاضی به نحو تحسین برانگیزی معادله های درجه اول تا سوم را دسته بندی کرد، و سپس با استفاده از ترسیمات هندسی مبتنی بر مقاطع مخروطی توانست برای تمامی آنها راه حلی کلی ارائه کند. وی برای معادله های درجه دوم هم از راه حلی هندسی و هم از راه حل عددی استفاده کرد، اما برای معادلات درجه سوم تنها ترسیمات هندسی را به کار برد؛ و بدین ترتیب توانست برای اغلب آنها راه حلی بیابد و در مواردی امکان وجود دو جواب را بررسی کند. اشکال کار در این بود که به دلیل تعریف نشدن اعداد منفی در آن زمان، خیام به جوابهای منفی معادله توجه نمی کرد و به سادگی از کنار امکان وجود سه جواب برای معادله درجه سوم رد می شد. با این همه تقریبا چهار قرن قبل از دکارت توانست به یکی از مهمترین دستاوردهای بشری در تاریخ جبر بلکه علوم دست یابد و راه حلی را که دکارت بعدها (به صورت کاملتر) بیان کرد، پیش نهد.

خیام همچنین توانست با موفقیت تعریف عدد را به عنوان کمیتی پیوسته به دست دهد و در واقع برای نخستین بار عدد مثبت حقیقی را تعریف کند و سرانجام به این حکم برسد که هیچ کمیتی، مرکب از جزء های تقسیم ناپذیر نیست و از نظر ریاضی، می توان هر مقداری را به بی نهایت بخش تقسیم کرد. همچنین خیام ضمن جستجوی

راهی برای اثبات "اصل توازی" (اصل پنجم مقاله اول اصول اقلیدس) در کتاب شرح ما اشکل من مصادرات کتاب اقلیدس (شرح اصول مشکل آفرین کتاب اقلیدس)، مبتکر مفهوم عمیقی در هندسه شد. در تلاش برای اثبات این اصل، خیام گزاره هایی را بیان کرد که کاملا مطابق گزاره هایی بود که چند قرن بعد توسط والیس و ساکری ریاضیدانان اروپایی  بیان شد و راه را برای ظهور هندسه های نااقلیدسی در قرن نوزدهم هموار کرد. بسیاری را عقیده بر این است که مثلث حسابی پاسکال را باید مثلث حسابی خیام نامید و برخی پا را از این هم فراتر گذاشتند و معتقدند، دو جمله ای نیوتن را باید دو جمله ای خیام نامید. البته گفته می شودبیشتر از این دستور نیوتن و قانون تشکیل ضریب بسط دو جمله ای  را چه جمشید کاشانی و چه نصیرالدین توسی ضمن بررسی قانون های مربوط به ریشه گرفتن از عددها آورده اند.

استعداد شگرف خیام سبب شد که وی در زمینه های دیگری از دانش بشری نیز دستاوردهایی داشته باشد. از وی رساله های کوتاهی در زمینه هایی چون مکانیک، هیدرواستاتیک، هواشناسی، نظریه موسیقی و غیره نیز بر جای مانده است. اخیراً نیز تحقیقاتی در مورد فعالیت خیام در زمینه هندسه تزئینی انجام شده است که ارتباط او را با ساخت گنبد شمالی مسجد جامع اصفهان تأئید می کند

 

خواجه نصیرالدین طوسی

محمد بن حسن جهرودی طوسی مشهور به خواجه نصیرالدین طوسی در تاریخ 15 جمادی الاول 598 هجری قمری در طوس ولادت یافته است. او به تحصیل دانش علاقه زیادی داشت و از دوران کودکی جوانی در علوم ریاضی و نجوم و حکمت سرآمد شدو از دانشمندان معروف زمان خود گردید طوسی یکی از سرشناس ترین و با نفوذترین چهره های تاریخ فکری اسلامی است علوم دینی و علوم عملی را زیر نظر پدرش و منطق و حکمت طبیعی را نزد خالویش بابا افضل ایوبی کاشانی آموخت تحصیلاتش را در نیشابور به اتمام رسانید و در آنجا به عنوان دانشمندی برجسته شهرت یافت خواجه نصیرالدین طوسی را دسته ای از دانشوران خاتم فلاسفه ای و گروهی او را عقل حادی عشر(یازدهم) نام نهاده اند.

علامه حلی که یکی از شاگردان خواجه نصیرالدین طوسی می باشد در باره استادش چنین می نویسد: خواجه نصیرالدین طوسی افضل عصر ما بود واز علوم عقیله و نقلیه مصنفات بسیار داشت او اشراف کسانی است که ما آنها را درک کرده ایم. خدا نورانی کند ضریح او را. در خدمت او الهیات، شفای ابن سینا و تذکره ای در هیات را که از تالیفات خود آن بزرگوار است قرائت کردم.

پس او را اجل مختوم دریافت و خدای روح او را مقدس کناد نصیرالدین زمانی پیش از سال 611 در مقال پیشروی

مغولان به یکی از قلعه های ناصرالدین محتشم فرمانروای اسماعیلی پناه برد این کار به وی امکان داد که برخی از آثار مهم اخلاقی، منطقی، فلسفی و ریاضی خود از جمله مشهورترین کتابش اخلاق ناصری را به رشته تحریر درآورد.

 وقتی که هولاکو به فرمانروایی اسماعیلیان در سال 635 پایان داد طوسی را در خدمت خود نگاه داشت و به او اجازه داد که رصدخانه بزرگی در مراغه ایجاد کند که شروع آن از سال 638 بود برای کمک به رصدخانه علاوه بر کمکهای مالی دولت اوقاف سراسر کشور نیز در اختیار خواجه گذاره شده بود که از عشر«یک دهم» آن جهت امر ««رصدخانه و خرید وسایل و اسباب و آلات و کتب استفاده می نمود در نزدیکی رصدخانه کتابخانه بزرگی ساخته شده بود که حدود 400000 جلد کتب نفیس جهت استفاده دانشمندان و فضلا قرارداده بود که از بغداد و شام و بیروت و الجزیره بدست آورده بودند در جوار رصدخانه یک سرای عالی برای خواجه و جماعت منجمین ساخته بودند و مدرسه علمیه ای جهت استفاده طلاب دانشجویان. این کارها مدت 13 سال به طول انجامید تا اینکه ایلخان هولاکوی مغول در سال 663 درگذشت. لیکن خواجه تا آخرین دقایق عمر خود اجازه نداد که خللی در کار آنجا رخ دهد و کوشش بسیار نمود که آن رصدخانه و کتابخانه از بین نرود.

 

قسمت اعظم 150 رساله و نامه های طوسی به زبان عربی نوشته شده است. وسعت معلومات و نفوذ او با ابن سینا قابل قیاس است جز آن که ابن سینا پزشک بهتری بود و طوسی ریاضیدان برتری، از 5 کتابی که در زمینه منطق نوشته شده است اساس الاقتباس از همه مهمتر است در ریاضیات تحریرهایی بر آثار آوتولوکوس، آرستارخوس، اقلیدس، آپولونیوس، ارشمیدس، هوپسیکلس، تئودوسیوس منلائوس و بطلمیوس نوشت از جمله مهمترین آثار اصیل اصیل وی در حساب هندسه و مثلثات جوامع الحساب بالتخت و التراب، رساله الشافیه و اثر معروفش کتاب شکل القطاع است که به نوشته های رگیومونتانوس اثر گذارده است معروفترین آثار نجومی وی زیج ایلخانی که در سال 650 نوشته شده می باشد.

 همچنین تذکره فی علم الهیئه است کتاب تنسوق نامه و کتابهایی در زمینه اختر بینی نیز نوشته است احتمالاٌ برجسته ترین کار طوسی در ریاضیات در زمینه مثلثات بوده است در کشف القناع عن اسرار شکل القطاع، وی نخستین کسی بود که مثلثات را بدون توسل به قضیه منلائوس یا نجوم توسعه بخشید و هم او بود که برای نخستین بار قضیه جیوب را که رویداد برجسته ای در تاریخ ریاضیات است به روشنی بیان کرد. در نجوم تذکره فی علم الهیئه وی شاید کامل ترین نقد بر نجوم بطلمیوسی در قرون وسطی و معرف تنها الگوی ریاضی جدید حرکت سیارات است که در نجوم قرون وسطی نوشته شده است این کتاب به احتمال زیاد از راه نوشته های منجمان بیزانسی به کوپرنیک اثر گذاشته است و همراه با کار شاگردان طوسی متضمن تمام تازه های نجوم کوپرنیکی است به استثنای فرضیه خورشید مرکزی آن.

خواجه نصیرالدین با اینکه سروکارش بیشتر در سیاست و اجتماع بوده روشن ترین راه را که برای رسیدن به جهان جاودانی نشان می دهد دیانت است. اگر چه در تمام نوشته های خود دم از استقلال و معرفت می زند اما آشکارا می گوید دانش تنها از ایمان و دین حاصل می شود و حقیقت دانش را دین می داند که تسلی بخش جانها و روان بخش کالبدهای افسرده است. طوسی بیشتر به عنوان منجم معروف است و رصدخانه وی یک مؤسسه علمی در تاریخ علم به شمار می رود کتاب تنسوق نامه او از لحاظ موضوع فقط در مقایسه با مشابهش یعنی کتاب بیرونی(کتاب الجماهر فی معرفت الجوهر) در درجه دوم اهمیت قرار دارد طوسی یکی از پیشروترین فلسفه اسلامی است که تعلیمات مشایی ابن سینا را پس از آن که در طول دو سده در محاق کلام قرار گرفته بودند احیاء کرد او مظهر نخستین مرحله ترکیب تدریجی مکتب های مشایی و اشراقی استاخلاق ناصری وی رایجترین کتاب اخلاقی بین مسلمانان هند و ایران بوده است.

نمونه ای از یکی از رساله های طوسی به زبان عربی

 

تجرید العقاید او در کلام مبنای الهیات اصولی شیعه دوازده امامی است. طوسی احتمالاٌ‌ بیش از هر فرد دیگر مایه احیای علوم اسلامی بوده است گروهی خواجه را برهم زننده وحدت دو ملت عربی و اسلامی می پندارند ومی گویند به دست او وحدت عربی در آن زمان پاشیده شد. در حقیقت خواجه در این باب گناهی نداشت و اگر لیاقت خواجه پس از آن همه خونریزی به داد مسلمانان نرسیده بود جهان اسلامی امروز چه وضعیتی داشت؟

 در سال 672 هجری قمری خواجه نصیرالدین طوسی با جمعی از شاگردان خود به بغداد رفت که بقایای کتابهای تاراج رفته را جمع آوری و به مراغه بازگرداند اما اجل مهلتش نداد و در تاریخ 18 ذی الحجه سال 672 هجری قمری در کاظمین نزدیک بغداد دار فانی را وداع گفت خواجه نصیرالدین طوسی ستاره درخشانی بود که در افق تاریک مقول درخشید و در هر شهری که پا گذارد آنجا را به نور حکمت و دانش و اخلاق روشن ساخت و در آن دوره تاریک وجود چنین دانشمندی مایه اعجاب واعجاز بود.

تولید انرژی از تابش هسته ای

تولید انرژی از تابش هسته ای

رضا قلي پور

 

تولید انرژی از شکافت هسته ای و واکنش های گرما هسته ای يكي از كاربردي ترين استفاده هاي اين صنعت مي باشد. در این مقاله تهیه توان الکتریکی از انرژی آزاد شده از پرتوزایی ، به ویژه در باتری های اتمی، مورد ملاحظه قرار می گیرد. این عمل یا به طور مستقیم (به مقدار کم) با استفاده از بار الکتریکی خروجی و یا جذب انرژی به صورت گرما و سپس تبدیل گرما به توان الکتریکی صورت می گیرد. با استفاده از روش دوم، در باتری های اتمی، منابع قدرتی بیش از W100 به وجود آمده اند، اینها در مواردی از قبیل ایستگاههای هواشناسی قطب شمال که بدون وجود انسان کار  می کنند و یا در موشکهای بدون سرنشین که در فضا دوران می کنند، به کار برده می شوند.

ليست ویژه هسته های پرتوزای قابل استفاده در باتری های اتمی در جدول 1 داده شده است. برای انتخاب هسته های پرتوزای مناسب معیارهای زیر مهم اند: نیم – عمر، که برای به دست آوردن توان الکتریکی تا حد امکان ثابت، باید در مقایسه با زمان کار مورد نظر طولانی (معمولاً بزرگ تر یا مساوی 10 سال) باشد. علاوه بر این، توان خروجی در واحد جرم باید تا حد امکان بالا باشد. این در صورتی حاصل می شود که نیم – عمر خیلی طولانی نباشد(کوچکتر از 10³ سال) و نیز اگر انرژی تابش بالا باشد. گسیلنده های آلفا دارای این مزیت هستند که انرژی واپاشی شان نسبتاً بالا است و ذرات آلفا به طور موثر جذب می شوند. ویژه هسته های پرتوزای واپاشنده با گسیل پی در پی چندین ذره آلفا، مانند Pu²³⁸ و U²³² ، به عنوان منبع انرژی، مناسب ترین هستند. Pu²³⁸  از پرتودهی Np²³⁷ در راکتورهای هسته ای تولید و در باتری های اتمی مستقر در ماهواره ها مورد استفاده قرار می گیرد. U²³² می تواند در دو مرحله تولید شود: پرتودهی نوترونی Th²³⁰ ، دنبال شده با جداسازی Pa²³¹ تولید شده و پرتودهی نوترونی این آخری.

به طوری که پیش از این گفته شد، انرژی ذرات a یا b می تواند یا به طور مستقیم و یا غیر مستقیم به توان الکتریکی تبدیل شود. تبدیل مستقیم با استفاده از پتانسیلهای باردار کردن یا تماس یا از راه تبدیل فتوولتایی پرتوی امکانپذیر است. با این حال، تبدیل مستقیم به قدرتی از مرتبه تا W^4-10 محدود می گردد. تبدیل غیر مستقیم اکثراً بر استفاده از گرمای تولید شده از جذب تابش (تبدیل گرمایی) مبتنی است. در این روش، چشمه بسته تابش به عنوان چشمه گرما عمل می کند. تبدیل ترموالکتریک به وسیله ترموالمانها (مثلاً Bi-Te و Pb-Te یا Ge-Si ، بسته به دما) کار می کند. بازده تبدیل ترموالکتریک از مرتبه 5 تا 10 درصد است.

برای کاربرد در فضا، باتری های اتمی ترموالکتریک بار شده با Pu²³⁸  با توان الکتریکی بین تقریباً 177 و kW1 مورد استفاده قرار می گیرند. دستگاههای کوچکتر با توان الکتریکی تقریباً 1/0 تا mW1، همچنین در بردارنده Pu²³⁸، به عنوان منبع انرژی با طول عمر طولانی برای کاربردهای پزشکی در ضربان سازها توسعه یافته اند، ولی اینها امروزه با باتری های الکتروشیمیایی با طول عمرهای چندین سال جایگزین شده اند. نمونه های اولیه سایر باتری های اتمی کار کننده با Sr⁹⁰، Co⁶⁰، Ce¹⁴⁴، Po²¹⁰ یا Cm²⁴⁴ نیز توسعه یافته اند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 1 ویژه هسته های پرتوزا برای استفاده شدن در باتری های اتمی

ویژه هسته پرتوزا	نیم – عمر (سال)	تابش	تولید
H^3	323/12	b^-	H^3(n,a)Li^6
C^14	5730	b^-	C^12(n,p)N^12
Co^60	272/5	b^-, g	Co^60(n,g)Co^59
Ni^63	100	b^-	Ni^63(n,g)Ni^62
Kr^85	76/10	b^-, g	محصول شکافت
Sr^90	64/28	(Y^90) b^-, g	محصول شکافت
Ru^106	02/1	(Rh^106) b^-, g	محصول شکافت
Cs^137	17/30	b^-, g	محصول شکافت
Ce^144	78/0	b^-, g	محصول شکافت
Pm^147	62/2	b^-, g	محصول شکافت
Tm^170	35/0	b^-,(e),g,e^-	Tm^170(n,g)Tm^169
Tm^171	92/1	b^-, g
Tl^204	78/3	b^-, (e)	Ti^204(n,g)Tl^203
Po^210	38/0	a , g	محصول واپاشی U^238
Th^228	913/1	a , g	محصول واپاشی Th^232
U^232	9/68	a , (sf), g
Pu^238	74/87	a,(sf),g
			محصول واپاشی Cm^242
Am^241	2/432	a,(sf),g
Cm^242	45/0	a,(sf),g
Cm^244	10/18	a,(sf),g

 

اساس تبدیل گرما یونی، اساس یک دیود است، که در آن کاتد (گسیلنده) الکترونهایی را گسیل می کند که در آند جمع آوری می شوند (جمع کننده). آلیاژهای W،Re،Mo،Ni یا Ta به عنوان گسیلنده به کار می روند، و دیودها در دمای تقریباً K2200 کار می کنند. بازده، بسته به قدرت، بین 1 و 10 درصد تغییر می کند. برای بهره گیری از مزیت تبدیل گرما یونی، ویژه هسته های پرتوزا با توان خروجی ویژه بالا( توان بر واحد جرم بالا)، از قبیل Pu²³⁸، U²³² Ac²²⁷ و Cm²⁴² مورد نیاز هستند. مدلهای با توان 1/0 تا kW1 توسعه یافته اند.

در باتری های ترموفوتوولتایی گرمای گسیل شده به وسیله ویژه هسته های پرتوزا به کمک فوتوالمانهای حساس به فرو سرخ (مثلاً دیودهای Ge) که به دلیل کاهش قابل ملاحظه بازده با افزایش دما عملاً باید سرد شوند، انجام می پذیرد. به لحاظ دماهای بالای گسیلنده، تبدیل ترموفوتوولتایی برای سطوح قدرت بین W10 و kW1 مورد توجه است. ولی بازده، نسبتاً پایین است(حداکثر تقریباً 5%).

باتری های اتمی پرتوفوتوولتایی (فوتوالکتریک) در دو مرحله کار می کنند. ابتدا انرژی تابش به کمک مواد لومینسان به نور و سپس به کمک ترموالمانها به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. به دلیل تجزیه تابشی مواد لومینسان، تعداد ویژه هسته های پرتوزای قابل استفاده محدود است. گسیلنده های آلفا نامناسب اند. و مناسبترین گسیلنده بتا، Pm147 است. ساخت این نوع باتری های اتمی نسبتاً ساده است: ویژه هسته پرتوزا و ماده لومینسان به نسبت تقریباً 1:1 مخلوط شده، و به شکل یک لایه نازک بین دو فوتوالمان (مثلاً Se – Cu یا Ag-Si ) قرار می گیرد. بازده هایی از مرتبه 1/0 تا 5/0 درصد و توانهایی از مرتبه mW10بر ²cm حاصل شده اند. به دلیل بازده پایین، این نوع باتری اتمی فاقد اهمیت فنی است.

در مقایسه با روشهای توصیف شده در پاراگرافهای پیشین، تبدیل پرتوفوتوولتایی یک روش مستقیم است. در یک نیم رسانا تابش فرودی حاملهای آزاد بار تولید می کند، که در لایه سد p،n نیم رسانا جدا می شوند. چشمه های مناسب تابش، ویژه هسته های پرتوزای گسیلنده ذرات b با انرژی های پایین حدود صدمات تابشی در نیم رسانا هستند. این حدود عبارت اند از تقریباً keV¹⁴⁵ برای Si و تقریباً keV350 برای Ge . لذا تنها pm¹⁴⁷،C¹⁴، Ni⁶³  و T به عنوان چشمه های تابش  مناسب اند. با استفاده از ترکیب Pm/Si¹⁴⁷ ، بازده های حدود 4% به دست می آیند.

مبدل های پویا بر پایه اصول متفاوت با باتری های اتمی قرار دارند. آنها شامل قسمتهای متحرک اند و بدون تعمیر و نگهداری نیستند. با این وجود، بازده های نسبتاً بالای حدود 20% با مبدلهای پویای کار کننده با موتورهای بخار، موتورهای استرلینگ یا توربین های گازی به دست آمده است. در این نوع مبدل ها انرژی تابش در سه مرحله به انرژی الکتریکی تبدیل می شود ( انرژی تابش به گرما، گرما به انرژی مکانیکی و انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی).

رادیو ایزوتوپ