چرا سقف نیروگاه های اتمی گنبدی شکل است؟!

یقینا همه ایرانی ها تصاویر تلویزیونی مربوط به نیروگاه اتمی بوشهر را بارها و بارها دیده اند و شاید این سوال در ذهنشان نقش بسته باشد که چرا سقف نیروگاههای اتمی گنبدی شکل است!

چندی پیش که برای گذراندن زمان مرخصی و استراحت عازم دیار خود بودم، در سالن ترانزیت فرودگاه مهرآباد تهران در حال انتظار برای پرواز تهران-رشت به ماکت شبیه سازی شده ای از نیروگاه اتمی بوشهر برخوردم که همراه با توضیحات مختصر جهت رویت عموم قرار داده شده بود؛ اما این ماکت زیبا و خوش ساخت با چند واژه دست و پاشکسته انگلیسی نوشته شده در کنار آن یقینا نمی توانست انبوه سوالهای ذهن بینندگان را پاسخ دهد و جالب اینکه هنوز دقیقه ای نگذشته بود که مشغول تماشای آن ماکت بودم که مرد میانسالی نزدیک شد و او هم مشغول دیدن ماکت نیروگاه شد... پس از چند لحظه رو به من کرد و پرسید:

من هم کم و زیاد تا انجا که می دانستم و به قول معروف، سوادم می کشید برایش توضیح دادم؛ اما شاید شما هم برایتان این سوال پیش آمده باشد و تاکنون دنبال جوابش نبوده اید! لذا بد ندیدم که توضیحاتی هر چند ناقص در این مورد بنویسم و تا حدودی قضیه را روشن کنم.

آقا؛ چرا سقف نیروگاه اتمی گنبدی شکل است؟!

ابتدا لازم است واژه " گنبد " را تعریف کرده و مفهوم آن را بدانیم!

شبکه ای که در دو جهت دارای انحنا باشد آن را گنبد می نامند! شاید رویه ی یک گنبد، بخشی از یک کره یا یک مخروط یا اتصال چندین لایه باشد. گنبد‌ها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های بسیار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار می گیرند.

گنبدها دارای مرکز هستند و ارتفاع گنبد باید بزرگتر از 15% قطر پایه گنبد باشد.

سوخت یک نیروگاه هسته ای، اورانیوم می باشد. اورانیوم عنصری است که در اکثر مناطق جهان از زیر زمین استخراج می شود.

اورانیوم بعد از مرحله " کانه آرایی " بصورت قرص های بسیار کوچکی در داخل میله های بلند قرار گرفته و داخل راکتور نیروگاه نصب می شوند. در داخل راکتور یک نیروگاه اتمی، اتمهای اورانیوم تحت یک واکنش زنجیره ای کنترل شده، شکافته می شوند.

در نیروگاه های هسته ای، معمولا از یک سری میله های کنترل جهت تنظیم سرعت واکنش زنجیره ای استفاده می گردد. عدم کنترل این واکنشها می تواند منجر به تولید بمب اتم شود! اما در بمب اتم، تقریبا ذرات خالص اورانیوم 235 یا پلوتونیوم (با شکل و جرم معینی) باید با نیروی زیادی در کنار هم قرار گیرند.
واکنشهای زنجیره ای همچنین باعث تولید یک سری مواد رادیواکتیو می شوند؛ این مواد در صورت رهایی می توانند به مردم آسیب برسانند! بنابراین آنها را به شکل جامد نگهداری می کنند.
این مواد در گنبدهای بتنی بسیار قوی نگهداری می شوند تا در صورت بروز حوادث مختلف، خطری بوجود نیاید.
گنبد شکل a  یک نوع گنبد از نوع دنده ای است! در صورتیکه تعداد دنده ها زیاد باشد باید به مساله شلوغی اعضاء در راس گنبد توجه شود که برای اجتناب از این مساله بهتر است که برخی از دنده های نزدیک راس حذف شود. (شکل b)
گنبد دیگری به نام " اشفدلر " (نام یک مهندس آلمانی) در شکل (c) نشان داده شده است که تعداد زیادی از این نوع گنبدها بعد از قرن 19 توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است.
از ایرادات این گنبد می توان به مساله شلوغی اعضا در راس اشاره کرد که برای حل این مشکل همان راه حل بالا ارائه می شود. (شکل d)
نمونه دیگری از گنبدها، گنبد " لملا " است. این گنبد را می توان به نوع ترکیبی از یک یا چند حلقه که با یکدیگر متقاطع هستند، دانست. (شکل های e و f)
شکل های (g و h) نوع دیگری از خانواده گنبدها را به نام گنبدهای " دیامتیک " نشان می دهد.
همچنین در شکل های (i و j) نمونه دیگری از گنبدهای " حبابی " را ملاحظه می کنید.
و در شکل های (k و l) نمونه دیگری از گنبدها به نام گنبدهای " ژئودزدیک " ملاحظه می شود.

اتصالات در گنبد‌های دنده ای و اشفلدر حتما صلب هستند اما از لحاظ پخش منظم نیرو، گنبدهای ژئودزدیک، دیامتیک و حبابی بسیار مناسب می باشند.
از امتیازات سقف های گنبدی، ذخیره مقاومتی بیشتر به دلیل داشتن درجات نامعینی بالا در مقایسه با سایر سازه های متداول است؛ همچنین سختی و صلبیت زیاد، قابلیت استثنائی برای حمل بارهای بزرگ متمرکز و غیرمتقارن می باشد.
بدیهی است که سقف گنبدها بسیار محکم تر از سقف های معمولی می باشد!
برای درک ساده تر موضوع، تصور کنید وقتی یک خودکار را روی یک کاغذ معمولی قرار می دهید و کاغذ را بلند می کنید، کاغذ نمی تواند نیروی وزن خودکار را تحمل کند، اما اگر همان کاغذ را کمی انحنا دهید خواهید دید کاغذ انحنا داده شده تحمل وزن چند خودکار دیگر را هم دارد!