آئرودینامیک

آئرودینامیک بخشی از فیزیک است که به بررسی مکانیک اجسام متحرک در گازها اختصاص دارد. و در آن بویژه به نیروهای وارد بر اجسامی که در هوا در حرکتند توجه می‌شود. آزمایش نشان می‌دهد که نیروی وارد بر جسم متحرک در هوا بستگی به شکل جسم و سرعت آن دارد. یکی از این نیروها ، نیروی رو به بالایی است که آن را بالابر آئرودینامیکی می‌نامند. همچنین نیرویی هم از جهت مخالف حرکت بر جسم وارد می‌شود که آن را مقاومت یا پس کششی آئرودینامیکی می‌نامند.

● مهندسی آئرودینامیک

رشته مهندسی آئرودینامیک رشته‌ای است که در آن اجسام ، با استفاده از اصول شناخته شده آئرودینامیک ، به گونه‌ای طراحی و ساخته می‌شوند که به هنگام حرکت در هوا اثرات آئردینامیکی وارد بر آنها بهینه شود. برای مثال هواپیماها ، اتومبیلها و کامیونها و انواع پرتابه‌ها را بر اساس اصول آئرودینامیک طراحی می‌کنند. در هر یک از این موارد لازم است که مقاومت آئردینامیکی وارد بر جسم به هنگام حرکت در هوا به کمترین مقدار برسد. این نوع طراحی را مقاومت - کاهی می‌نامند. زیرا این طراحی عبور هوا را در اطراف جسم تسهیل می‌کند و نیروی مقاومت وارد بر جسم را به حداقل می‌رساند

● دو مثال عملی برای آئرودینامیک

آهنگ مصرف انرژی در اتومبیل استانداردی که با سرعت حدود ۶۵ km/h حرکت می‌کند، در حدود ۷۲w است. تقریبا ۴.۶w از این انرژی صرف غلبه بر مقاومت آئرودینامیکی یا مقاومت هوا می‌شود. مطالعات تجربی نشان می‌دهد که توان لازم برای اینکه اتومبیلی بتواند بر مقاومت هوا غلبه کند تقریبا به نسبت مکعب سرعت آن افزایش می‌یابد. بنابراین توان لازم برای غلبه بر مقاومت هوا برای اتومبیلی که با سرعت۱۳۰ km/h در حرکت است، هشت برابر توان لازم برای اتومبیلی است که با سرعت ۶۵ km/h حرکت می‌کند

در دوره بحران انرژی در دهه ۱۹۷۰ مقاومت - کاهی در کامیونهای باربری اثرات مقاومت هوا را بین ۱۰ تا ۲۰ درصد کاهش داد. و کاستن حداکثر سرعت مجاز از ۱۲۰ km/h به ۹۰ km/h این اثرات را تا حدود ۲۲۰ درصد کاهش داد. اینها دو نمونه عملی از تحلیل آئرودینامیکی هستند که در مسائل واقعی بکار رفته‌اند.

● اساس آئرودینامیک

یکی از مفیدترین تحلیلهای آئرودینامیکی ، بررسی حرکت گوی کروی در هواست. حرکت کره‌ای با سقوط آزاد در هوا را با استفاده از رابطه‌ای پس کششی (یا مقاومتی) که به قانون استوکس مشهور است، می‌توان بررسی کرد. این قانون به صورت۶&#۹۶۰;&#۹۵۱;rv = نیروی پس کششینوشته می‌شود که در آن &#۹۵۱; ضریب چسبندگی هوا ، r شعاع کره ، v سرعت کره است. این نیروی مقاومت در خلاف جهت نیروی ناشی از گرانی (یا وزن) بر جسم وارد می‌شود.

سرعت سقوط کره تا آنجا افزایش می‌یابد که بزرگی نیروی مقاومتی با وزن جسم برابر می‌شود mg = ۶&#۹۶۰;&#۹۵۱;rv. سرعتی که از معادله بدست می‌آید، v=mg/۶&#۹۶۰;&#۹۵۱;r ، چون تا پایان حرکت ثابت می‌ماند سرعت حد می‌گویند. همین نوع تحلیل را می‌توان برای شکلی از جسم که در هوا سقوط آزاد می‌کند بکار برد، اما ضریب شکل جسم و نحوه وابستگی به سرعت را باید از طریق آزمایش بدست آورد.

● بررسی حالات فیزیکی اجسام در آئرودینامیک (مسیر حرکت در حرکت جسم کروی در هوا )

در وضعیت حرکت توپهای بیسبال ، تنیس ، گلف ، بستکبال ، وزنه برداری پرتاب شده در پرتاب وزنه را می‌توان بر اساس سیر حرکت کره‌ای که در هوا پرتاب شده است بررسی کرد. در تمام این موارد نیروی مقاومت کند کننده وارد بر توپ متحرک با مربع سرعت کره در هوا متناسب است. به همین ترتیب نیروی مقاومت وارد بر دونده‌ای که با سرعت V در جهت مخالف با بادی که با سرعتV می‌وزد در حرکت است متناسب خواهد بود. با (V+v)۲پرش طول در پرش طول نیروی مقاومتی حرکت ورزشکار را پیش از جدا شدن از زمین کند می‌کند و همچنین سرعت پرش وی را در هوا کاهش می‌دهد. در این تحلیل ، چگالی هوا نیز نقش دارد. برای مثال در بازیهای المپیک شهر مکزیک ، برای پرش رکوردهایی کسب شد که می‌توان کاهش چگالی هوا را که ناشی از ارتفاع زیاد محل مسابقات بود در آنها موثر دانست.

● اثر حفاظتی

می‌توان نشان داد که اثر حفاظتی دویدن پشت سر دونده‌ای دیگر می‌تواند مقاومت وارد بر دونده پشت سری را به مقدار ۱/۲ تا ۱/۵ نیروی مقاومت وارد بر دونده جلویی کاهش بدهد. این مطلب ، مبنای فیزیکی روشهای دوندگان با تجزیه رمی است که "زیر سایه رقیب" حرکت می‌کنند. همین اصل را در مورد دوچرخه سواری نیز می‌توان بکار برد که نتیجه موثرتری دارد. زیرا سرعتهای دوچرخه سواری بیش از دو برابر سرعتهای دویدن هستند. اثر حفاظتی برای دوچرخه سواران نشان می‌دهد که نیروی مقاومت وارد بر دوچرخه سوار جلویی هشت برابر نیروی مقاومت وارد بر دونده عقبی است. به این ترتیب نیروی مقاومت وارد بر دوچرخه عقبی دست کم به ۱/۳ کاهش خواهد یافت.

کار با مولتی متر

مولتی متر ها امروزه در انواع مختلف دیجیتالی با قابلیت های متفاوت در بازار یافت می شود. برای شروع بد نیست با ساده ترین آن "مولتی متر selector ی " کار خود را آغاز کنیم. در شمای کلی این دستگاه یک صفحه مدرج به همراه یک selector مشاهده می کنید.

همانطور که از اسم آن مشهود است این دستگاه برای اندازگیری کمیت هایی مانند اختلاف پتانیسل- مقاومت- جریان طراحی گردیده و برای استفاده از selector دستگاه به ترتیب بر روی واژه های volt- ohm – ampere کمک گرفته می شود.

لازم به تذکر است روی دسته سلکتور نشانگری مو جود است که تعیین کننده دامنه کاری در اندازگیری های شما می باشد. این دستگاه نیز مانند هر سیستم دیگری دارای دو ترمینال آند و کاتد می باشد.

برای استفاده صحیح از دستگاه بایستی سیم مشکی را به ترمینال منفی و سیم قرمز را به ترمینال مثبت متصل کنید. حال دکمه power دستگاه را زده و هر نوع اندازگیری را می توانید شروع کنید.

حال فرض می کنیم که مقاوتی را که می خواهیم آزمایش کنیم ۱۰۰ اهم باشد. با تو جه به اینکه سلکتور روی ۱*R ایستاده عقربه عدد ۱۰۰ را نشان میدهد و چنانچه رنگهای روی مقاومت پاک شده باشند در خواهیم یافت که مقاومت ما ۱۰۰ اهمی است ولی اگر مقاومت ما از ۵ کیلو اهم بیشتر باشد عقربه تقریبا روی علامت بینهایت می ایستد و ما در این مبنا نمی توانیم مقدار مقاومت را بخوانیم . از این رو سلکتور را روی R*۱۰ قرار میدهیم.

R*۱۰ به این معنی است که اگر عقربه هر عددی را نشان دهد آن عدد باید ضربدر ۱۰ شود تا مقدار اصلی مقاوت را بتوانیم بخوانیم.

به عنوان مثال اگر مقاومت ما ۱۰ کیلو اهم باشد عقربه روی یک کیلو اهم می ایستد و اگر یک کیلو را ضربدر ۱۰ کنیم مقدار اصلی مقاومت که همان ۱۰ کیلو اهم است به دست می آید. در این ردیف Range یا مبنا نیز بیشتر از ۵۰ کیلو اهم را نمی توان خواند. پس اگر مقاومت ما از این مقدار بیشتر باشد باید سلکتور را روی R*۱۰۰ قرار دهیم و همانطور مانند قبل هر چه عقربه نشان داد باید این دفعه ضربدر ۱۰۰ کنیم.

مطلبی را که باید یاد آور شویم این است که هر وقت ما مبنا و یا رنج را در قسمت آزمایش مقاومتها عوض کنیم باید عقربه را "میزان" یا Adjust کنیم.

● طریقه میزان کردن عقربه

به این ترتیب است که اگر سلکتور را روی RX قرار دادیم باید دو سیم اهم متر را به هم وصل کنیم. در این صورت عقربه منحرف می شود و باید روی عدد صفر بایستد. چون مقاوتی بین دو سیم اهم متر وجود ندارد. ولی اگر اینطور نشد باید عقربه را با ولومی که سمت راست اهم متر با علامت اهم نشان داده شده میزان کنیم تا روی عدد صفر بی حرکت بماند و بعد مقاومت مورد نظر را آزمایش می کنیم .

▪ حال به قسمت ولتاژها می پردازیم:

ابتدا از ولتاژ مستقیم DC.V شروع می کنیم. همانطور که میبینید این قسمت دارای شش مبنای اندازگیری است که از ۰.۲۵ ولت تا ۱۰۰۰ ولت مستقیم را می تواند اندازه بگیرد. طرز کار این قسمت نیز تقریبا مانند اهم است یعنی اگر سلکتور را روی ۱۰ ولت قرار دهیم دستگاه ما حداکثر تا ۱۰ ولت را می تواند نشان دهد.

این طبقه بندی اعداد را روی صفحه قسمتی که سه طبقه عدد قرار دارد می توانید ببینید. سمت چپ مدار نیز با DC.V و میلی آمپر مشخص شده . حال اگر شما خواسته باشید که یک باتری و یا منبع تغذیه جریان مستقیم را آزمایش کنید باید سیم مثبت دستگاه را به مثبت منبع تغذیه و سیم منفی دستگاه را به منفی منبع تغذیه وصل نمایید. اگر چنانچه باتری شما به عنوان مثال شش ولت است باید سلکتور را روی عدد ۱۰ قرار دهید. در این صورت عقربه عدد ۶ را نشان می دهد ولی اگر باتری شما از ۱۰ ولت بیشتر و از ۵۰ ولت کمتر بود باید سلکتور را روی عدد ۵۰ قرار داد و چنانچه بیشتر بود روی ۱۰۰۰ ولت.

برای اندازگیری جریان مستقیم نیز مانند ولتاژ عمل میکنیم . یعنی اگر سلکتور را روی عدد ۰.۵ قرار دهیم دستگاه حداکثر تا ۰.۵ میلی آمپر میتواند اندازه بگیرد و اگر روی ۱۰ باشد حداکثر ۱۰ میلی آمپر و چنانچه روی ۲۵۰ باشد تا ۲۵۰ میلی آمپر.

دانستنیهای بمب اتم

بمب اتمی سلاحی است که نیروی آن از انرژی اتمی و بر اثر شکاف هسته (فیسیون ) اتمهای پلوتونیوم یا اورانیوم ایجاد می شود .در فرآیند شکافت هسته ای ، اتمهای ناپایدار شکافته و به اتمهای سبکتر تبدیل می شوند .

نخستین بمب از این نوع ، در سال ۱۹۴۵ م در ایالات نیو مکزیکو در ایالات متحده آمریکا آزمایش شد . این بمب ، انفجاری با قدرت ۱۹ کیلو تن ایجاد کرد ( یک کیلو تن برابر است باانرژی اتمی آزاد شده ۱۹۰ تن ماده منفجره تی . ان . تی ) انفجار بمب اتمی موج بسیار نیرومند پرتوهای شدید نورانی ، تشعشعات نفوذ کننده اشعه گاما و نوترونها و پخش شدن مواد رادیو اکتیو را همراه دارد . انفجار بمب اتمی چندین هزار میلیارد کالری حرارت را در چند میلیونیوم ثانیه ایجاد می کند .

این دمای چند میلیون درجه ای با فشار بسیار زیاد تا فاصله ۱۲۰۰ متری از مرکز انفجار به افراد بدون پوشش حفاظتی صدمه می زند و سبب مرگ و بیماری انسان و جانوران می شود . همچنین زمین ، هوا آب و همه چیز را به مواد رادیو اکتیو آلوده می کند .بمب های اتمی شامل نیروهای قوی و ضعیفی اند که این نیروها هسته یک اتم را به ویژه اتم هایی که هسته های ناپایداری دارند، در جای خود نگه می دارند.

اساسا دو شیوه بنیادی برای آزادسازی انرژی از یک اتم وجود دارد:

۱) شکافت هسته ای: می توان هسته یک اتم را با یک نوترون به دو جزء کوچک تر تقسیم کرد. این همان شیوه ای است که در مورد ایزوتوپ های اورانیوم (یعنی اورانیوم ۲۳۵ و اورانیوم ۲۳۳) به کار می رود.

برای تولید یک بمب اتمی موارد زیر نیاز است:

ـ یک منبع سوخت که قابلیت شکافت یا همجوشی را داشته باشد.

ـ دستگاهی که همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.

راهی که به کمک آن بتوان بیشتر سوخت را پیش از آنکه انفجار رخ دهد دچار شکافت یا همجوشی کرد.

در اولین بمب های اتمی از روش شکافت استفاده می شد. اما امروزه بمب های همجوشی از فرآیند همجوشی به عنوان ماشه آغازگر استفاده می کنند.

بمب های شکافتی (فیزیونی): یک بمب شکافتی از ماده ای مانند اورانیوم ۲۳۵ برای خلق یک انفجار هسته ای استفاده می کند. اورانیوم ۲۳۵ ویژگی منحصر به فردی دارد که آن را برای تولید هم انرژی هسته ای و هم بمب هسته ای مناسب می کند. اورانیوم ۲۳۵ یکی از نادر موادی است که می تواند زیر شکافت القایی قرار بگیرد.اگر یک نوترون آزاد به هسته اورانیوم ۲۳۵ برود،هسته بی درنگ نوترون را جذب کرده و بی ثبات شده در یک چشم به هم زدن شکسته می شود. این باعث پدید آمدن دو اتم سبک تر و آزادسازی دو یا سه عدد نوترون می شود که تعداد این نوترون ها بستگی به چگونگی شکسته شدن هسته اتم اولیه اورانیوم ۲۳۵ دارد. دو اتم جدید به محض اینکه در وضعیت جدید تثبیت شدند از خود پرتو گاما ساطع می کنند.

درباره این نحوه شکافت القایی سه نکته وجود دارد که موضوع را جالب می کند.

۱) احتمال اینکه اتم اورانیوم ۲۳۵ نوترونی را که به سمتش است، جذب کند، بسیار بالا است. در بمبی که به خوبی کار می کند، بیش از یک نوترون از هر فرآیند فیزیون به دست می آید که خود این نوترون ها سبب وقوع فرآیندهای شکافت بعدی اند. این وضعیت اصطلاحا «ورای آستانه بحران» نامیده می شود.

۲) فرآیند جذب نوترون و شکسته شدن متعاقب آن بسیار سریع و در حد پیکو ثانیه (۱۲-۱۰ ثانیه) رخ می دهد.

۳) حجم عظیم و خارق العاده ای از انرژی به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شکسته شدن هسته آزاد می شود. انرژی آزاد شده از یک فرآیند شکافت به این علت است که محصولات شکافت و نوترون ها وزن کمتری از اتم اورانیوم ۲۳۵ دارند. این تفاوت وزن نمایان گر تبدیل ماده به انرژی است که به واسطه فرمول معروف mc۲= E محاسبه می شود. حدود نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده به کار رفته در یک بمب هسته ای برابر با چندین میلیون گالن بنزین است. نیم کیلوگرم اورانیوم غنی شده انداز ه ای معادل یک توپ تنیس دارد. در حالی که یک میلیون گالن بنزین در مکعبی که هر ضلع آن ۱۷ متر (ارتفاع یک ساختمان ۵ طبقه) است، جا می گیرد. حالا بهتر می توان انرژی آزاد شده از مقدار کمی اورانیوم ۲۳۵ را متصور شد.برای اینکه این ویژگی های اروانیوم ۲۳۵ به کار آید باید اورانیوم را غنی کرد. اورانیوم به کار رفته در سلاح های هسته ای حداقل باید شامل نود درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد.در یک بمب شکافتی، سوخت به کار رفته را باید در توده هایی که وضعیت «زیر آستانه بحران» دارند، نگه داشت. این کار برای جلوگیری از انفجار نارس و زودهنگام ضروری است. تعریف توده ای که در وضعیت «آستانه بحران» قرار داد چنین است: حداقل توده از یک ماده با قابلیت شکافت که برای رسیدن به واکنش شکافت هسته ای لازم است. این جداسازی مشکلات زیادی را برای طراحی یک بمب شکافتی با خود به همراه می آورد که باید حل شود.

۱) دو یا بیشتر از دو توده «زیر آستانه بحران» برای تشکیل توده «ورای آستانه بحران» باید در کنار هم آورده شوند که در این صورت موقع انفجار به نوترون بیش از آنچه که هست برای رسیدن به یک واکنش شکافتی، نیاز پیدا خواهد شد.

۲) نوترون های آزاد باید در یک توده «ورای آستانه بحران» القا شوند تا شکافت آغاز شود.

۳) برای جلوگیری از ناکامی بمب باید هر مقدار ماده که ممکن است پیش از انفجار وارد مرحله شکافت شود برای تبدیل توده های «زیر آستانه بحران» به توده هایی «ورای آستانه بحران» از دو تکنیک «چکاندن ماشه» و «انفجار از درون» استفاده می شود.تکنیک «چکاندن ماشه» ساده ترین راه برای آوردن توده های «زیر بحران» به همدیگر است. بدین صورت که یک تفنگ توده ای را به توده دیگر شلیک می کند. یک کره تشکیل شده از اورانیوم ۲۳۵ به دور یک مولد نوترون ساخته می شود. گلوله ای از اورانیوم ۲۳۵ در یک انتهای تیوپ درازی که پشت آن مواد منفجره جاسازی شده، قرار داده می شود.کره یاد شده در انتهای دیگر تیوپ قرار می گیرد. یک حسگر حساس به فشار ارتفاع مناسب را برای انفجار چاشنی و بروز حوادث زیر تشخیص می دهد:۱) انفجار مواد منفجره و در نتیجه شلیک گلوله در تیوپ۲) برخورد گلوله به کره و مولد و در نتیجه آغاز واکنش شکافت۳) انفجار بمبدر «پسر بچه» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر هیروشیما انداخته شد، تکنیک «چکاندن ماشه» به کار رفته بود. این بمب ۵/۱۴ کیلو تن برابر با ۵۰۰/۱۴ تن TNT بازده و ۵/۱ درصد کارآیی داشت. یعنی پیش از انفجار تنها ۵/۱ درصد ازماده مورد نظر شکافت پیدا کرد.در همان ابتدای «پروژه منهتن»، برنامه سری آمریکا در تولید بمب اتمی، دانشمندان فهمیدند که فشردن توده ها به همدیگر و به یک کره با استفاده از انفجار درونی می تواند راه مناسبی برای رسیدن به توده «ورای آستانه بحران» باشد. البته این تفکر مشکلات زیادی به همراه داشت. به خصوص این مسئله مطرح شد که چگونه می توان یک موج شوک را به طور یکنواخت، مستقیما طی کره مورد نظر، هدایت و کنترل کرد؟افراد تیم پروژه «منهتن» این مشکلات را حل کردند. بدین صورت، تکنیک «انفجار از درون» خلق شد. دستگاه انفجار درونی شامل یک کره از جنس اورانیوم ۲۳۵ و یک بخش به عنوان هسته است که از پولوتونیوم ۲۳۹ تشکیل شده و با مواد منفجره احاطه شده است.

وقتی چاشنی بمب به کار بیفتد حوادث زیر رخ می دهند:

۱) انفجار مواد منفجره موج شوک ایجاد می کند.

۲) موج شوک بخش هسته را فشرده می کند.

۳) فرآیند شکافت شروع می شود.

۴) بمب منفجر می شود.در «مرد گنده» بمبی که در سال های پایانی جنگ جهانی دوم بر شهر ناکازاکی انداخته شد، تکنیک «انفجار از درون» به کار رفته بود. بازده این بمب ۲۳ کیلو تن و کارآیی آن ۱۷درصد بود.شکافت معمولا در ۵۶۰ میلیاردم ثانیه رخ می دهد.بمب های همجوشی: بمب های همجوشی کار می کردند ولی کارآیی بالایی نداشتند. بمب های همجوشی که بمب های «ترمونوکلئار» هم نامیده می شوند، بازده و کارآیی به مراتب بالاتری دارند. برای تولید بمب همجوشی باید مشکلات زیر حل شود:دوتریوم و تریتیوم مواد به کار رفته در سوخت همجوشی هر دو گازند و ذخیره کردنشان دشوار است. تریتیوم هم کمیاب است و هم نیمه عمر کوتاهی دارد بنابراین سوخت بمب باید همواره تکمیل و پر شود.دوتریوم و تریتیوم باید به شدت در دمای بالا برای آغاز واکنش همجوشی فشرده شوند. در نهایت «استانسیلا اولام» دریافت که بیشتر پرتو به دست آمده از یک واکنش فیزیون، اشعه X است که این اشعه X می تواند با ایجاد درجه حرارت بالا و فشار زیاد مقدمات همجوشی را آماده کند. بنابراین با به کارگیری بمب شکافتی در بمب همجوشی مشکلات بسیاری حل شد.

در یک بمب همجوشی حوادث زیر رخ می دهند:

۱) بمب شکافتی با انفجار درونی ایجاد اشعه X می کند.

۲) اشعه X درون بمب و در نتیجه سپر جلوگیری کننده از انفجار نارس را گرم می کند.

۳) گرما باعث منبسط شدن سپر و سوختن آن می شود. این کار باعث ورود فشار به درون لیتیوم - دوتریوم می شود.

۴) لیتیوم - دوتریوم ۳۰ برابر بیشتر از قبل تحت فشار قرار می گیرند.

۵) امواج شوک فشاری واکنش شکافتی را در میله پولوتونیومی آغاز می کند.

۶) میله در حال شکافت از خود پرتو، گرما و نوترون می دهد.

۷) نوترون ها به سوی لیتیوم - دوتریوم رفته و با چسبیدن به لیتیوم ایجاد تریتیوم می کند.

۸) ترکیبی از دما و فشار برای وقوع واکنش همجوشی تریتیوم - دوتریوم ودوتریوم - دوتریوم و ایجاد پرتو، گرما و نوترون بیشتر، بسیار مناسب است.

۹) نوترون های آزاد شده از واکنش های همجوشی باعث القای شکافت در قطعات اورانیوم ۲۳۸ که در سپر مورد نظر به کار رفته بود، می شود.

۱۰) شکافت قطعات اروانیومی ایجاد گرما و پرتو بیشتر می کند.

۱۱) بمب منفجر شود.

طرز کار فیبر نوری

هرجا که صحبت از سیستم های جدید مخابراتی، سیستم های تلویزیون کابلی و اینترنت باشد، در مورد فیبر نوری هم چیزهایی می شنوید. فیبرهای نوری از شیشه شفاف و خالص ساخته می شوند و با ضخامتی به نازکی یک تار موی انسان، می توانند اطلاعات دیجیتال را در فواصل دور انتقال دهند. از آنها همچنین برای عکسبرداری پزشکی و معاینه های فنی در مهندسی مکانیک استفاده می شود. یک رشته فیبر نوری در این مطلب به مطالعه این که این فیبرهای نوری چگونه نور را منتقل می کنند و نیز درمورد روش های عجیب ساخت آنها بحث می کنیم!

● فیبرنوری چیست؟

فیبرهای نوری رشته های بلند و نازکی از شیشه بسیار خالصند که ضخامتی در حدود قطر موی انسان دارند. آنها در بسته هایی به نام کابلهای نوری کنار هم قرار داده می شوند و برای انتقال سیگنالهای نوری در فواصل دور مورد استفاده قرار می گیرند. اگر با دقت به یک رشته فیبر نوری نگاه کنید، می بینید که از قسمتهای زیر ساخته شده: هسته : هسته بخش مرکزی فیبر است که از شیشه ساخته شده و نور در این قسمت سیر می کند.

● قسمتهای مختلف یک رشته فیبر نوری

▪ لایه روکش :

واسطه شفافی که هسته مرکزی فیبر نوری را احاطه می کند وباعث انعکاس نور به داخل هسته می شود.

▪ روکش محافظ :

روکشی پلاستیکی که فیبر نوری در برابر رطوبت و آسیب دیدن محافظت می کند.صدها یا هزاران عدد از این رشته های فیبر نوری به صورت بسته ای در کنار هم قرار داده می شوند که به آن کابل نوری گویند.این دسته از رشته های فیبر نوری با یک پوشش خارجی موسوم به ژاکت یا غلاف محافظت می شوند.فیبرهای نوری دو نوعند:

1) فیبرهای نوری تک وجهی:

این نوع از فیبرها هسته های کوچکی دارند (قطری در حدود۵‎/۳ ،x۱۰ (۴-) inch یا ۹ میکرون) و می توانند نور لیزر مادون قرمز (با طول موج ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) را درون خود هدایت کنند.

۲) فیبرهای نوری چند وجهی :

این نوع از فیبرها هسته های بزرگتری دارند (قطری در حدود inch (۳-) ۱۰x ۵‎/۲ یا ۶۲‎/۵ میکرون) و نور مادون قرمز گسیل شده از دیودهای نوری موسوم به LEDها را (با طول موج ۸۵۰ تا ۱۳۰۰ نانومتر) درون خود هدایت می کنند. برخی از فیبرهای نوری از پلاستیک ساخته می شوند. این فیبرها هسته بزرگی (با قطر ۴ صدم inch یا یک میلیمتر) دارند و نور مریی قرمزی را که از LEDها گسیل می شود (و طول موجی برابر با ۶۵۰ نانومتر دارد) هدایت می کنند. بیایید ببینیم طرز کار فیبر نوری چیست.

یک فیبر نوری چگونه نور را هدایت می کند؟

فرض کنید می خواهید یک باریکه نور را به طور مستقیم و در امتداد یک کریدور بتابانید. نور به راحتی در خطوط راست سیر می کند و مشکلی ازین جهت نیست. حال اگر کریدور مستقیم نباشد و در طول خود خمیدگی داشته باشد چگونه نور را به انتهای آن می رسانید؟ برای این منظور می توانید از یک آینه استفاده کنید که در محل خمیدگی راهرو قرار می گیرد و نور را در جهت مناسب منحرف می کند. اگر راهرو خیلی پیچ در پیچ باشد و خمهای زیادی داشته باشد چه؟ می توانید دیوارها را با آینه بپوشانید و نور را به دام بیندازید به طوریکه در طول راهرو از یک گوشه به گوشه دیگر بپرد. این دقیقاً همان چیزی است که در یک فیبرنوری اتفاق می افتد. نور در یک کابل فیبرنوری، بر اساس قاعده ای موسوم به بازتابش داخلی، مرتباً به وسیله دیواره آینه پوش لایه ای که هسته را فراگرفته، به این سو و آن سو پرش می کند و در طول هسته پیش می رود.

● تصویری از بازتابش کلی نور در یک فیبر نوری

از آنجا که لایه آینه پوش اطراف هسته هیچ نوری را جذب نمی کند، موج نور می تواند فواصل طولانی را طی کند. به هر حال، برخی از سیگنالهای نوری در حین حرکت در طول فیبر، ضعیف می شوند که علت عمده آن وجود برخی ناخالصی ها داخل شیشه است. میزان ضعیف شدن سیگنال به درجه خلوص شیشه به کار رفته در داخل فیبر و نیز طول موج نوری که درون فیبر سیر می کند بستگی دارد (به عنوان مثال

۸۵۰ نانومتر = ۶۰ تا ۷۵ درصد در هر یک کیلومتر

۱۳۰۰ نانومتر = ۵۰ تا ۶۰ درصد در هر یک کیلومتر

۱۵۵۰ نانومتر = بیش از ۵۰ درصد در هر یک کیلومتر).

برخی از فیبرهای نوری هم هستند که سیگنال در داخل آنها خیلی کم تضعیف می شود. (کمتر از ۱۰ درصد در هر یک کیلومتر برای ۱۵۵۰ نانومتر). سیستم ارتباط به وسیله فیبرنوری برای پی بردن به اینکه فیبرهای نوری چگونه در سیستم های ارتباطی مورد استفاده قرار می گیرند، اجازه دهید نگاهی بیاندازیم به فیلم یا سندی که مربوط به جنگ جهانی دوم است. دو کشتی نیروی دریایی را درنظر بگیرید که از کنار یکدیگر عبور می کنند و لازم است باهم ارتباط برقرار کنند درحالی که امکان استفاده از رادیو وجود ندارد و یا دریا طوفانی است. کاپیتان یکی از کشتی ها پیامی را برای یک ملوان که روی عرشه است می فرستد. ملوان آن پیام را به کد مورس ترجمه می کند و از نورافکنی ویژه که یک پنجره کرکره جلو آن است برای ارسال پیام به کشتی مقابل استفاده می کند. ملوانی که در کشتی مقابل است این پیام مورس را می گیرد، ترجمه می کند و به کاپیتان می دهد. (ملوان کشتی دوم عکس عملی را انجام می دهد که ملوان کشتی اول انجام داد.)حالا فرض کنید این دو کشتی هر یک در گوشه ای از اقیانوسند و هزاران مایل فاصله دارند و در فاصله بین آنها یک سیستم ارتباطی فیبرنوری وجود دارد.

خازنهای فشار ضعیف

● خازنهای فشار ضعیف

خازنها عامل جبران كننده توان راكتیو برای بارهای سلفی بوده و به عنوان عامل تصحیح كننده ضریب قدرت، عمل می كنند. توانی را كه مشتركان برق، مصرف می كنند متفاوت است، در نتیجه خصوصیات ضریب قدرت آنها نیز متفاوت است. انرژی راكتیو در شبكه ها توسط اندوكتانس خطوط انتقال، ترانسفورماتورها، مدارهای الكترومغناطیسی موتورها و سایر مصرف كنندها از قبیل لامپهای فلوئورسنت، یكسوسازها و سیستمهای الكترونیك، مصرف می شود كه این موضوع، موجب كاهش ضریب قدرت(Power factor)شده و در نتیجه باعث كاهش انتقال انرژی اكتیو میشود.

با تولید قدرت كاپاسیتیو توسط خازنها، اثر مولفه های راكتیو كاهش و ضریب قدرت افزایش می یابد كه نتیجه آن برای مصرف كنندگان برق، صرفه جویی اقتصادی و برای شركتهای برق، ایجاد شرایط فنی مطلوبتر برای انتقال انرژی خواهد بود.

▪ نحوه عملكرد خازن :

استفاده از خازنها به عنوان تولیدكننده بار راكتیو به منظور تنظیم و كنترل ولتاژ و جلوگیری از نواسانات قدرت در شبكه ها و تصحیح ضریب قدرت در مصرف كننده ها به علت ارزانی و سادگی سیستم آن، بسیار متداول است. در یك مصرف كننده الكتریكی غیراهمی بین ولتاژ و جریان، اختلاف فازی وجود دارد. جریانی كه مصرف كننده از شبكه می كشد دو جزو اكتیو Ip و راكتیو Iq دارد. حال اگر خازنی را به دو سر بار، متصل كنیم جریانی از شبكه می كشد كه در خلاف جهت جریان راكتیو بار است. لذا جریان راكتیوی كه از شبكه كشیده میشود كاهش می یابد . در این شرایط زاویه جدید بین جریان و ولتاژ تقلیل مییابد. به عبارت دیگر در شرایط جدید، ضریب توان cosبزرگتر شده است. هر اندازه زاویه كوچكتر باشد متناسب با آن، قدرت اكتیو بیشتر و قدرت راكتیو كمتر خواهد شد.

▪ مزایای استفاده از خازن :

خازنهای مورد استفاده در شبكه های برق دارای اثرات مختلفی هستند كه از جمله میتوان به این موارد اشاره كرد:

ـ كاهش مولفه پس فاز جریان مدار

ـ تنظیم ولتاژ و ثابت نگهداشتن آن به منظور جلوگیری از وارد آمدن خسارت به دستگاهها

ـ كاهش تلفات سیستم (RxI۲) به دلیل كاهش جریانـ كاهش توان راكتیو در سیستم به دلیل كاهش جریانـ بهبود ضریب توان شبكه

ـ به تعویق انداختن و یا به طور كلی حذف كردن هزینههای لازم برای ایجاد تغییرات در سیستم

ـ افزایش درآمد ناشی از افزایش ولتاژ و جبران بار راكتیو

▪ ساختمان و حفاظت خازن :

قسمت اكتیو خازن شامل دو ورقه نازك آلومینیوم جدا شده توسط لایه های كاغذ اشباع شده از روغن عایق و مایع های مصنوعی سنتتیك (Synthetic) مانند بنزیل است. گاه به جای كاغذ از موادی چون پلیپرپیلن (Poly Propylene) نیز استفاده می كنند. این ورقه ها چند دور لوله شده و یك واحد خازن را تشكیل می دهند، یا تعدادی از این لایه ها روی یكدیگر قرار داده شده و آنها را مجموعاً در داخل یك مخزن مملو از مایع عایق، جاسازی كرده و دو انتهای خازن از طریق مقره به محیط خارج هدایت می شود. برای حفاظت حرارتی بانكهای خازنی از بیمتال و رله های حرارتی كه به بوبین كنتاكتور خازنها فرمان قطع می دهند استفاده می شود. تنظیم این رله ها در حد ۴۳/۱ برابر جریان نامی خازن است.

همچنین استفاده از فیوزهای HRC (High Rupture current) برای محافظت در مقابل اضافه جریان به عنوان مكمل حفاظت حرارتی متداول است. به منظور كاهش ولتاژ دو سرخازن پس از خارج شدن آنها از مدار از مقاومتهایی كه به ترمینالهای خازن، بسته شده است استفاده می كنند. توان این مقاومتها متناسب با توان خازنها بین ۳۰ تا ۵۰ كیلو اهم است كه میزان ولتاژ را در مدت سه دقیقه پس از قطع خازنها به میزان كم خطر (پایینتر از ۷۵ ولت) كاهش میدهند. در حالتهای خاصی كه خازن مستقیماً به سیم پیچهای الكتروموتور وصل می شود نیازی به مقاومت تخلیه نبوده و باید تا توقف كامل موتور از تماس با قسمتهای برقدار خازن، اجتناب شود.

▪ ملاحظات كلی در نصب خازنها :

محل نصب خازنها در یك سیستم برقی به مشخصات بار، بستگی دارد. برای بارهای متمركز، خازنها در نزدیكی مركز بار اما برای بارهای پراكنده، خازن در طول خط و مطابق با نیاز نصب می شود. خازنها با بدنه فلزی، اتصال زمین شده و یا اینكه توسط سیم خنثی، زمین می شوند. در موقع نصب سیم زمین به بدنه خازن باید توجه كرد كه محل اتصال، فاقد رنگ بوده و از طرفی زنگ خوردگی نیز نداشته باشد. به دمای خازنها در هنگام كار، توجه خاصی مبذول میشود، چون اثر مهمی در عمر خازن دارد.

به این دلیل در روی پلاك خازنها حداقل و حداكثر دمای مجاز كار خازن توسط سازندگان، حک میشود. چیدمان خازنها باید به ترتیبی باشد كه تلفات گرمایی آنها توسط جابه جایی طبیعی هوا (كنوكسیون) و طرق دیگر، تهویه شود. در این خصوص باید گردش هوا در اطراف هر واحد به راحتی امكانپذیر باشد. به این دلیل در بدنه تابلوی خازنها، فضای مناسب برای امكان تبادل هوا با محیط بیرون تعبیه میشود. این مطلب خصوصاً برای واحدهایی كه در ستونهایی روی هم قرار گرفته اند، اهمیت خاصی پیدا می كند. در مجموع توصیه می شود خازنها در مقابل تشعشع مستقیم خورشید محافظت شوند. علاوه بر موارد فوق بهتر است خازنها در محلی نصب و مورد بهره برداری قرار گیرند كه دارای رطوبت زیاد نباشد. همچنین هوای محیطهای صنعتی كه سبب خوردگی بدنه می شود از سایر عوامل مضر در طول عمر آنها محسوب می شود. كنتاكتورها مرتباً با قطع و وصل خود خازنها را به مدار، وارد و یا از مدار، خارج می كنند.لذا توصیه می شود از نوع مرغوب و با كیفیت، انتخاب و قدرت آنها حداقل ۵/۱ برابر قدرت خازنهای مربوط، باشد. خصوصاً سعی شود از كنتاكتورهایی استفاده شود كه دسترسی به قطعات یدكی آنها آسان باشد. هر اتصال (كنتاكت) نامطمئن در مدار خازن ممكن است باعث ایجاد جرقه های كوچكی شود كه به نوبه خود نوساناتی با فركانس بالا بوجود خواهد آورد كه این مساله گاه خازنها را بیش از حد، گرم كرده و تحت تنش حرارتی قرار می دهد. از این رو بازدید منظم و تعویض به موقع پلاتین كنتاكتورها توصیه می شود. در كل، بهتر است علاوه بر بازدیدهای معمول، بانك خازنی ، هر سه ماه یكبار توسط افراد با صلاحیت فنی مورد بازرسی و سرویس قرار گیرد.

● þ تعیین ضریب توان (cos

▪ روشهای تعیین میزان ضریب توان عبارتند از:

الف) توسط دستگاه ضریب توانسنج:در این حالت ضریب توان مستقیماً قابل خواندن است.

ب ) با استفاده از مقدار مصرف ماهانه: ضریب توان در این روش با تقسیم توان راكتیو مصرفی به توان اكتیو مصرف شده در یك دوره كنتورخوانی، قابل محاسبه است.

ج) به كمك سنجش تعداد دور كنتورهای اكتیو و راكتیو: در این روش تعداد دور كنتورها در یك زمان معین، شمارش شده و سپس با داشتن عدد ثابت كنتورها ( تعداد دور به ازای یک كیلووات ساعت یا یك كیلووار ساعت) ضریب توان متوسط محاسبه میشود.برای دقت در اندازه گیری، آزمایش چندبار، تكرار و در نهایت حد وسط، محاسبه و ملاك عمل قرار میگیرد.

▪ محاسبه توان خازن :

پس از مشخص شدن مقدار ضریب توان موجود، محاسبه خازن برای جبران توان راكتیو و اصلاح ضریب توان، انجام میشود. معمولاً این جبرانسازی برای ضریب قدرت بین ۸۵/۰ تا ۹۵/۰ انجام میشود. از جبرانسازی ضریب قدرت بیش از ۹۵/۰ باید اجتناب شود. زیرا در این شرایط علاوه بر نیاز به میزان قابل ملاحظه ای از خازن برای تامین قدرت راكتیو، هادیها به دلیل عبور جریان زیاد راكتیو تحت تنش قرار گرفته و نیز ممكن است در شبكه مصرف كننده افزایش ولتاژ نامطلوبی ایجاد شود. روشهای متداول برای محاسبه توان خازن مورد نیاز به این شرح است:

الف) روش ضریب قدرت تصحیح شده: در این روش با استفاده از جدول و به كمك فرمول f ×p = c توان خازن مورد نظر، محاسبه میشود. مقدار cos ۱ ضریب قدرت فعلی سیستم است كه قبلاً روش محاسبه آن ذكر شد وcos۲ضریب قدرت مورد انتظار است.

ـ : c توان خازن مورد نیاز [KVAR]

ـ P : توان اكتیو مصرفكننده [KW]

ـ f : ضریب تبدیل (كه از جدول به دست میآید)

ب ) روش استفاده از نمودار:در این روش به كمك نمودار و با معلوم بودن توان اكتیو مصرف كننده و ضریب توان مورد انتظار، مقدار توان خازن مورد نیاز مشخص می شود.

▪ رگولاتور تصحیح ضریب قدرت :

از آنجا كه هدف از نصب خازن، حذف بار راكتیو متغیر مصرف كننده در هر شرایط است، برای كنترل آن از رگولاتور تصحیح ضریب قدرت استفاده می شود. رگولاتور، ترتیب به مدار آمدن و یا از مدار خارج شدن خازنها در یك بانك خازنی را تعیین كرده و متناسب با بار راكتیو مورد نیاز، فرمان قطع و وصل به كنتاكتورها صادر می كند. از جمله نكات قابل توجه در رگولاتورها تنظیم مربوط به نسبت (C/K) است. مقدار (C/K) عبارت است از نسبت تبدیل توان اولین پله خازن (C)به نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان (K) متصل به رگولاتور. لذا پس از مشخص شدن توان راكتیو مورد نیاز باید آن را به نسبت مصارفی كه در هر لحظه وارد مدار میشود پله بندی و رگولاتور مناسب با این مجموعه را انتخاب كرد . نحوه پله بندی خازنها در مشخصات فنی رگولاتورها ذكر میشود و بطور عمومی به یكی از سه روش زیر و متناسب با رفتار بار راكتیو مصرف كننده انتخاب میشود:

ـ (۱):۱:۱:۱ …

ـ (۲):۱:۲:۲ …

ـ (۳):۱:۲:۴:۸ …

از مشخصه های مهم دیگر رگولاتورها مراحل عملكرد آنهاست. بعنوان نمونه در رگولاتور نوع ۵/۳ تعداد سه عدد خازن در پنج حالت مختلف میتوانند در مدار گیرند.

بنابراین برای مقدار معینی از توان راكتیو خازنی، انتخابهای متنوعی می تواند صورت گیرد كه میزان بار راكتیو كه در هر مرحله وارد مدارد میشود و نیز نوع رگولاتور عامل موثر در طراحی بانكهای خازنی خواهد بود.

● نتیجه گیری :

امروزه خازنها به عنوان تصحیح كننده ضریب قدرت و تغذیه كننده توان راكتیو از اهمیت خاصی برخوردارند. وجود خازن نه تنها برای اصلاح ضریب قدرت شبكه سراسری برق ناشی از اندوكتانس خطوط انتقال انرژی و ترانسفورماتورها مفید است، بلكه نصب آن برای مصرف كنندگان فشار ضعیف، ضروری است. اگر چه هزینه های اولیه سرمایه گذاری برای نصب بانكهای خازنی به نظر گران میرسد ولی در ظرف مدت ۱۸ تا ۳۰ ماه هزینه های فوق از محل صرفه جویی ضرر و زیان مندرج در صورتحسابهای دورهای مستهلک تصویه خواهد شد. در نتیجه توجیه و تشویق مشتركان برای نصب خازن، بهره وری دوسویه است كه منافع حاصل از آن به نفع مشتركان و نیز شركتهای برق خواهد بود.

تصفیۀ روغن ترانسفورماتور

پس از آنکه روغن مورد بهره برداری قرار می گیرد ، بر حسب نوع روغن و شرایط سرویس ، تغییراتی در آن مشاهده می شود که موجب تقلیل کیفیت و کاهش عمر مفید آن می شود . این تغییرات به سبب ورود ناخالصی ها و آلودگی به روغن و یا تغییرات شیمیایی ناشی از اکسیداسیون می باشد .

در اثر اکسیداسیون روغن ، ویسکوزیتۀ آن افزایش یافته ، اسیدیتۀ آن بالا رفته ، رنگ روغن کدر و تیره می شود . اگر نتایج آزمایش های روغننیاز به تصفیۀ روغن را اثبات نماید ، باید به منظور جداسازی ناخالصی ها و احیای خواصّ اصلی مورد نیاز روغن ، در مورد تصفیۀ آن اقدام نمود .

روش های مختلفی برای تصفیۀ روغن وجود دارد .این روش ها به دو دستۀ عمدۀ تصفیۀ فیزیکی و تصفیۀ شیمیایی تقسیم بندی می شوند . در روش های تصفیۀ فیزیکی با روش های فیزیکی نظیر عبور روغن از صافی ها یا گرم کردن روغن و غیره ، ناخالصی های روغن را از آن جدا می کنند . در روش های تصفیۀ شیمیایی با افزودن مواد شیمیایی و ترکیب شیمیایی آن ها با روغن ، خواص از دست رفته روغن مجدداً احیا می شود .

● روش های تصفیۀ فیزیکی

در این قسمت به چهار روش تصفیۀ فیزیکی روغن اشاره می شود :

▪ تصفیه از آب :

ساده ترین روش جداسازی آب از روغن این است که روغن را در ظرف بزرگیمی ریزند و در ته ظرف ، دریچه ای تعبیه می کنند . پس از مدتی که روغن در ظرف بماند ، چون آب سنگین تر از روغن است ، در ته ظرف جمع می شود و می توان با باز کردن دریچه ، آب را تخلیه نمود . این روش نیاز به وقت زیادی دارد و دقت آن نیز کم است ؛ زیرا اگر دریچه زود بسته شود آب همچنان در روغن باقی خواهد ماند و اگر دریچه کمی دیر بسته شود ، مقداری از روغن به هدر می رود .

روش دیگر برای این کار ، حرارت دادن روغن است ؛ زیرا درجه حرارت تبخیر آب پایین تر از روغن است و در صورت حرارت دادن روغن ، آب به صورت بخار از روغن خارج می شود . حرارت دادن معمولاً در یک ظرف بسته و در خلاء انجام می گیرد تا سرعت عمل آن بیشتر شود . از پمپ های خلاء نیز برای گرفتن رطوبت روغن استفاده می شود .

▪ روش گریز از مرکز برای جداسازی ناخالصی های جامد :

در این روش ، روغن را در ظرف دوّار بزرگی می ریزند و پس از حرارت دادن تا حدّ دمای ۱۵ الی ۴۵ درجۀ سانتیگراد ، آن را به گردش در می آورند . جرم ناخالصی های جامد داخل روغن معمولاً از جرم روغن بیشتر است ؛ از این رو ، در عمل گردش روغن ، ناخالصی های جامد در اطراف جدارۀ خارجی ظرف قرار گرفته وته نشین می شوند و روغن خالص در وسط ظرف می ماند . این روش از نظر سرعت عمل و نحوۀ تصفیه مناسب است .

▪ استفاده از فیلترهای کاغذی :

با عبور روغن از فیلترهای کاغذی ، ذرّات جامد غوطه ور در روغن نمی توانند از این فیلترها عبور کنند . همچنین مقداری از آب موجود در روغن نیز ، توسط این فیلترها جذب می شود . هرچه منافذ این فیلترها ریزتر باشد ، کیفیت تصفیه بهتر است . برای سرعت عمل در این روش ، معمولاً روغن را با فشار وارد فیلترها می کنند .

گاز زدایی برای جدا کردن گازهای محلول در روغن : با استفاده از تکنیک خلاء ، عمل گاز زدایی روغن و جدا کردن گازهای حل شده در روغن انجام می گیرد . با پودر کردن روغن و پاشیدن آن به داخل محفظۀ خلاء ، علاوه بر گرفتن تمام آب غیر محلول در روغن ، مقدار آب محلول در آن نیز به حدّ ppm ۱۰ کاهش می یابد . همچنینبا این عمل ، گازهای حل شده در روغن نیز به ۲۵/۰ درصد حجم ، تقلیل می یابد .

● روش های تصفیۀ شیمیایی

زمانی که با افزایش میزان اکسیداسیون در روغن ، شرایط تشکیل لجن در آن فراهم گردد ، عمل تصفیۀ فیزیکی به تنهایی قادر به جبران و احیای فساد روغن نبوده و از این رو ، تصفیۀ شیمیایی روغن انجام می گیرد .در تصفیۀ شیمیایی ، از فیلترهای فعّال (اکتیو) استفاده شده و با استفاده از عملیات مختلف ، نظیر تصفیه با حلّال ها و تصفیه با اسید سولفوریک ، پالایش انجام می گیرد . تصفیۀ شیمیایی معمولاً با هزینۀ زیادی انجام می شود ؛ از این رو ، فقط برای مصرف کننده های بزرگ ، کارخانه های ترانسفورماتور سازی و مراکز بزرگ تعمیر ترانسفورماتورها مقرون به صرفه می باشد.عبور روغن از خاک رنگبر (Fullers Earth) ، یکی از مرسوم ترین روش ها در تصفیۀ شیمیاییاست . در این روش ، خاک رنگبر در یک منبع قرار می گیرد و روغن گرم توسط پمپ ، با فشار زیاد از این خاک عبور داده می شود . با انجام این عمل ، عدد اسیدی روغن کاهش یافته و به حد مجاز خود می رسد .

به علاوه دیگر خواص روغن ، از قبیل ضریب تلفات عایقی و مقاومت مخصوص آن نیز بهبود می یابد . مقدار خاک رنگبر مورد نیاز ، به میزان کهنگی روغن بستگی دارد و معمولاً بین یک تا هفت درصد وزن روغن می باشد . اضافه کردن مواد ضد اکسیداسیون در هنگام تصفیه فیزیکی در موقع گردش روغن نیز ، یکی دیگر از روش های تصفیۀ شیمیایی است .

راکتور هسته‌ای

راکتورهای هسته‌ای دستگاه‌هایی هستند که در آنها شکافت هسته‌ای کنترل شده رخ می‌دهد. راکتورها برای تولید انرژی الکتریکی و نیز تولید نوترون‌ها بکار می‌روند. اندازه و طرح راکتور بر حسب کار آن متغیر است. فرآیند شکافت که یک نوترون بوسیله یک هسته سنگین (با جرم زیاد) جذب شده و به دنبال آن به دو هسته کوچکتر همراه با آزاد سازی انرژی و چند نوترون دیگر شکافته می‌شود.
● تاریخچه
اولین انرژی کنترل شده ناشی از شکافت هسته در دسامبر ۱۹۴۲ بدست آمد. با رهبری فرمی ساخت و راه اندازی یک پیل از آجرهای گرافیتی ، اورانیوم و سوخت اکسید اورانیوم با موفقیت به نتیجه رسید. این پیل هسته‌ای ، در زیر میدان فوتبال دانشگاه شیکاگو ساخته شد و اولین راکتور هسته‌ای فعال بود.
● ساختمان راکتور
با وجود تنوع در راکتور‌ها ، تقریبا همه آنها از اجزای یکسانی تشکیل شده‌اند. این اجزا شامل سوخت ، پوشش برای سوخت ، کند کننده نوترونهای حاصله از شکافت ، خنک کننده‌ای برای حمل انرژی حرارتی حاصله از فرآیند شکافت ماده کنترل کننده برای کنترل نمودن میزان شکافت می‌باشد.
● سوخت هسته‌ای
سوخت راکتورهای هسته‌ای باید به گونه‌ای باشد که متحمل شکافت حاصله از نوترون بشود. پنج نوکلئید شکافت پذیر وجود دارند که در حال حاضر در راکتورها بکار می‌روند. ۲۳۲Th ، ۲۳۳U ، ۲۳۵U ، ۲۳۸U ، ۲۳۹Pu . برخی از این نوکلئیدها برای شکافت حاصله از نوترونهای حرارتی و برخی نیز برای شکافت حاصل از نوترونهای سریع می‌باشند. تفاوت بین سوخت یک خاصیت در دسته‌بندی راکتورها است.در کنار قابلیت شکافت ، سوخت بکار رفته در راکتور هسته‌ای باید بتواند نیازهای دیگری را نیز تأمین کند. سوخت باید از نظر مکانیکی قوی ، از نظر شیمیایی پایدار و در مقابل تخریب تشعشعی مقاوم باشد، تا تحت تغییرات فیزیکی و شیمیایی محیط راکتور قرار نگیرد. هدایت حرارتی ماده باید بالا باشد بطوری که بتواند حرارت را خیلی راحت جابجا کند. همچنین امکان بدست آوردن ، ساخت راحت ، هزینه نسبتا پایین و خطرناک نبودن از نظر شیمیایی از دیگر فایده‌های سوخت است.
● غلاف سوخت راکتور
سوختهای هسته‌ای مستقیما در داخل راکتور قرار داده نمی‌شوند، بلکه همواره بصورت پوشیده شده مورد استفاده قرار می‌گیرند. پوشش یا غلاف سوخت ، کند کننده و یا خنک کننده از آن جدا می‌سازد. این امر از خوردگی سوخت محافظت کرده و از گسترش محصولات شکافت حاصل از سوخت پرتو دیده به محیط اطراف جلوگیری می‌کند. همچنین این غلاف می‌تواند پشتیبان ساختاری سوخت بوده و در انتقال حرارت به آن کمک کند. ماده غلاف همانند خود سوخت باید دارای خواص خوب حرارتی و مکانیکی بوده و از نظر شیمیایی نسبت به برهمکنش با سوخت و مواد محیط پایدار باشد. همچنین لازم است غلاف دارای سطح مقطع پایینی نسبت به بر همکنشهای هسته‌ای حاصل از نوترون بوده و در مقابل تشعشع مقاوم باشد.
● مواد کند کننده نوترون
یک کند کننده ماده‌ای است که برای کند یا حرارتی کردن نوترونهای سریع بکار می‌رود. هسته‌هایی که دارای جرمی نزدیک به جرم نوترون هستند بهترین کند کننده می‌باشند. کند کننده برای آنکه بتواند در راکتور مورد استفاده قرار گیرد بایستی سطح مقطع جذبی پایینی نسبت به نوترون باشد. با توجه به خواص اشاره شده برای کند کننده ، چند ماده هستند که می‌توان از آنها استفاده کرد. هیدروژن ، دوتریم ، بریلیوم و کربن چند نمونه از کند کننده‌ها می‌باشند. از آنجا که بریلیوم سمی است، این ماده خیلی کم به عنوان کند کننده در راکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین ایزوتوپهای هیدروژن ، به شکل آب و آب سنگین و کربن ، به شکل گرافیت به عنوان مواد کند کننده استفاده می‌شوند.
● خنک کننده‌ها
گرمای حاصله از شکافت در محیط راکتور یا باید از سوخت زدوده شود و یا در نهایت این گرما بقدری زیاد شود که میله‌های سوخت را ذوب کند. حرارتی که از سوخت گرفته می‌شود ممکن است در راکتور قدرت برای تولید برق بکار رود. از ویژگیهایی که ماده خنک کننده باید داشته باشد، هدایت حرارتی آن است تا اینکه بتواند در انتقال حرارت مؤثر باشد. همچنین پایداری شیمیایی و سطح مقطع جذب پایین‌تر از نوترون دو خاصیت عمده ماده خنک کننده است. نکته دیگری که باید به آن اشاره شود این است که این ماده نباید در اثر واکنشهای گاما دهنده رادیواکتیو شوند.از مایعات و گازها به عنوان خنک کننده استفاده شده‌ است، مانند گازهای دی اکسید کربن و هلیوم. هلیوم ایده‌آل است ولی پر هزینه بوده و تهیه مقادیر زیاد آن مشکل است. خنک کننده‌های مایع شامل آب ، آب سنگین و فلزات مایع هستند. از آنجا که برای جلوگیری از جوشیدن آب فشار زیادی لازم است خنک کننده ایده‌آلی نیست.
● مواد کنترل کننده شکافت
برای دستیابی به فرآیند شکافت کنترل شده و یا متوقف کردن یک سیستم شکافت پس از شروع ، لازم است که موادی قابل دسترس باشند که بتوانند نوترونهای اضافی را جذب کنند. مواد جاذب نوترون بر خلاف مواد دیگر مورد استفاده در محیط راکتور باید سطح مقطع جذب بالایی نسبت به نوترون داشته باشند. مواد زیادی وجود دارند که سطح مقطع جذب آنها نسبت به نوترون بالاست، ولی ماده مورد استفاده باید دارای چند خاصیت مکانیکی و شیمیایی باشد که برای این کار مفید واقع شود.
● انواع راکتورها
راکتورها بر حسب نوع فرآیند شکافت به راکتورهای حرارتی ، ریع و میانی (واسطه) ، بر حسب مصرف سوخت به راکتورهای سوزاننده ، مبدل و زاینده ، بر حسب نوع سوخت به راکتورهای اورانیوم طبیعی ، راکتورهای اورانیوم غنی شده با ۲۳۵U (راکتور مخلوطی Be) ، بر حسب خنک کننده به راکتورهای گاز (CO۲مایع (آب ، فلز) ، بر حسب فاز سوخت کند کننده‌ها به راکتورهای همگن ، ناهمگن و بالاخره بر حسب کاربرد به راکتورهای قدرت ، تولید نوکلید و تحقیقاتی تقسیم می‌شوند.
● کاربردهای راکتورهای هسته‌ای
راکتورها انواع مختلف دارند برخی از آنها در تحقیقات ، بعضی از آنها برای تولید رادیو ایزتوپهای پر انرژی برخی برای راندن کشتیها و برخی برای تولید برق بکار می‌روند.دوگروه اصلی راکتورهای هسته‌ای بر اساس تقسیم بندی کاربرد آنها. راکتورهای قدرت و راکتورهای تحقیقاتی هستند. راکتورهای قدرت مولد برق بوده و راکتورهای تحقیقاتی برای تحقیقات هسته‌ای پایه ، مطالعات کاربردی تجزیه‌ای و تولید ایزوتوپها مورد استفاده قرار می گیرند.