تبلیغات
فیزیک هسته ای - فرایند غنی سازی اورانیوم
فیزیک هسته ای
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : hatef bassare
نویسندگان
نظرسنجی
محتوای این وبلاگ چگونه است؟







فرایند غنی سازی اورانیوم:

کاربرد و شیوه های مختلف جداسازی یا غنی سازی اورانیوم 235

در طبیعت اورانیوم شامل کمتر از یک درصد ایزوتوپ اورانیوم 235 است. مواد انفجاری هسته ای به اورانیومی که حداقل دارای 20 درصد اورانیوم 235 غنی شده است نیاز دارند. بطور ایده آل اورانیوم 235 نود درصدی بکار می رود. برای افزایش درصد اورانیوم 235 به اورانیوم 238، اورانیوم باید "غنی سازی" شود.
چرخه سوخت اورانیوم با استخراج و آسیاب کانسنگ اورانیوم جهت تولید "کیک زرد" شروع شده و سپس به هگزافلوراید اورانیوم (UF6) تبدیل می شود. ماده اخیر پس از آن غنی سازی می شود تا به سوخت هسته ای مبدل گردد.

فرایندهای جداسازی و غنی سازی ایزوتوپ اورانیوم  عبارتند از:

1) جداسازی ایزوتوپی الکترومغناطیسی

2) دیفوزیون گرمایی

3) پخش دیفوزیون گازی

4) سانتریفوژ گازی

5) فرایندهای آئرودینامیکی

6) جداسازی ایزوتوپی لیزری – که شامل دو روش زیر است

الف) جداسازی ایزوتوپی لیزری با بخار گازی (AVLIS) (atomic vapor laser isotope separation)

ب) جداسازی ایزوتوپی لیزری مولکولی (MLIS) (molecular laser isotope separation)

7) تبادل یونی و شیمیایی

8) فرایند جداسازی پلاسمایی (PSP)

در تمام صنعت هسته ای دنیا، اورانیوم بوسیله یکی از دو روش: پخش گازی و سانتریفوژ گازی غنی می شود.

 

ظرفیت تولید در سال 2002
x 1000 kg SWU/yr

روش غنی سازی

 

10,800

پخش گازی

فرانسه

5,850

سانتریفوژ گازی

آلمان – هلند – بریتانیا

900

سانتریفوژ گازی

ژاپن

8,000

پخش گازی

آمریکا

20,000

سانتریفوژ گازی

روسیه

1,000-1,300

بیشتر سانتریفوژ گازی

چین

5

سانتریفوژ گازی

پاکستان

47,000 تقریباً

 

مجموع

 

از آنجایی که فرایند کاربردی در ایران، روش سانتریفوژ گازی است در باره روند پخش گازی تنها به ذکر این توصیف اکتفا می شود که در روش پخش گازی، هگزافلوراید اورانیوم تحت فشار از میان یک سری دیافراگم ها یا غشاهای متخلخل گذر کرده از آنجایی که مولکولهای اورانیوم 235 سبکتر از مولکولهای اورانیوم 238 است آنها سریعتر حرکت کرده و امکان کمی بیشتری برای عبور از سوراخهای موجود در غشا را دارند. گاز UF6 که از طریق غشا پخش می شود اندکی غنی بوده ضمن اینکه آنچه که نمی تواند گذر کند تهی از اورانیوم 235 است.

 

سانتریفوژ گازی

سانتریفوژ گازی نوعی هیپرسانتریفوژ است که برای تولید اورانیوم غنی شده استفاده می شود. این روش در آلمان در طی جنگ جهانی دوم توسعه یافت اما موارد کاربرد واقعی آن تنها در دهه پنجاه و شصت میلادی بود.

در این روش از اثر سانتریفوژ که دوران سریع ماده سبب می شود تا ایزوتوپهای سنگین تر به طرف دیواره خارجی حرکت کنند استفاده شده و غالبا با استفاده از سانتریفوژ نوع زیپ (Zippe-type centrifuge) در شکل گازی انجام می شود. عامل جداسازی در این روش به تفاوت جرمی ایزوتوپهایی که باید جداسازی شوند بستگی دارد.

نمونه نیروگاه های غنی سازی اورانیوم که از این روش استفاده می کنند در Gronau/Wesphalia (آلمان) و بوسیله URENCO (اورنکو یک گروه صنعتی است که متشکل از شرکتهای انگلیسی، آلمانی و هلندی می باشد) در Capenhurst (بریتانیا) هستند.

علاوه بر نیروگاههای اورنکو در بریتانیا، هلند و آلمان، چهار نیروگاه روسیه که چهل درصد ظرفیت جهان را بالغ می شوند از این شیوه استفاده می کنند. ژاپن، چین و برزیل نیز نیروگاههای سانتریفوژ را می گردانند. پاکستان تکنولوژی غنی سازی سانتریفوژ را توسعه داده و بنظر می رسد که آن را به کره شمالی فروخته است ایران نیز دارای تکنولوژی سانتریفوژ پیچیده ای است.

در ایالات متحده آمریکا هیچ نیروگاه سانتریفوژ گازی فعالیت ندارد اما بتازگی آمریکا و فرانسه نیز درحال جایگزینی تکنولوژی سانتریفوژ بجای نیروگاههای پخش گازی قدیمی هستند. این روش نسبت به روش پخش گازی به انرژی کمتری برای رسیدن به جداسازی مشابه نیاز داشته و از این جهت غالبا این شیوه که با استفاده از هگزافلوراید اورانیوم انجام می شود جایگزین شیوه پخش گازی شده و بجای آن استفاده می گردد.

در غنی سازی اورانیوم با روش سانتریفوژ گازی، از تعداد زیادی سیلندر دوار که به صورت موازی و سری کنارهم قرار داده شده اند استفاده می شود. ماشینهای سانتریفوژ جهت تشکیل "ترین ها" (trains) یا "مجموعه آبشارها یا کاسکادها" (سیستمهای غنی سازی دنباله ای) بهم مرتبط هستند.

این دوران باعث ایجاد یک نیرو مرکزگریز می شود بطوری که مولکولهای گازی سنگین تر (که شامل اورانیوم 238 هستند) بطرف خارج سیلندر حرکت کرده و مولکولهای گازی سبکتر (که شامل اورانیوم 235 است) در قسمت مرکزی (محور گردنده) جمع می شوند.

گاز به داخل یک سری لوله های خلا تغذیه شده که هر یک شامل یک گردنده با بیش از دو متر طول و 20-15 سانتیمتر قطر هستند. وقتی که گردنده ها با سرعت بالا می چرخند (rmpا 70000-50000) مولکولهای سنگین تر حاوی اورانیوم 238 در لبه خارجی سیلندر متمرکز می شوند. افزایش اورانیوم 235 نیز در نزدیک مرکز وجود دارد. برای رسیدن به جداسازی موثر، به سانتریفوژهای با سرعتهای بالا نیاز است. مراحل سانتریفوژ معمولاٌ شامل تعداد زیادی سانتریفوژ به صورت موازی است.

این جریان گازی که کمی از اورانیوم 235 غنی شده است بازگیری شده و به داخل مرحله بالاتر بعدی تغذیه می شود ضمن اینکه جریان گازی کم تهی شده به مرحله پایین تر قبلی مجددا بازیابی می شود. میزان غنی سازی اورانیوم 235 حاصل از یک مرحله تک واحدی سانتریفوژ گازی، بسیار بیشتر از میزان آن در یک مرحله تک واحدی غنی سازی پخش گازی است اما به تکنولوژی توسعه یافته ای برای تولید ماشینهای سانتریفوژ نیاز می باشد. این ماشینها بدلیل سرعتهای دوران مورد نیاز در آنها، به مهندسی متالورژی پیچیده با دقت بالا و نیاز دارند.

بخاطر ماهیت خورندگی UF6، تمام اجزایی که در تماس با این ماده هستند باید از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند. ظرفیت جداسازی یک سانتریفوژ تک واحدی، با طول گردنده و سرعت دیواره گردنده افزایش می یابد. درنتیجه سانتریفوژهایی که دارای گردنده های یا روتورهای پرسرعت و بلند باشند اهداف برنامه های توسعه سانتریفوژ هستند.

مواد مناسب برای گردنده ها شامل آلیاژهای آلومینیم، تیتانیم، فولاد ماراژین (maraging steel) یا ترکیباتی که با برخی شیشه های خاصی تقویت می شوند، فیبرهای کربنی هستند. درحال حاضر فولاد ماراژین متداول ترین ماده گردنه است.

برای مصارف غیرنظامی، اورانیوم طبیعی که شامل 0.7 درصد اورانیوم 235 است به حدود 5-3 درصد اورانیوم 235 غنی شده و اورانیوم تهی شده شامل 0.3-0.2 درصد اورانیوم 235 می باشد. اما برای کاربردهای نظامی، اورانیوم بسیار غنی شده (HEU) که شامل بیش از 20 درصد اورانیوم 235 است معمولاٌ تولید می شود.

از زمان راه اندازی، یک سانتریفوژ مدرن بمدت بیش از 10 سال بدون نگهداری به کار خود ادامه می دهد.

مجموعه آبشارها یا کاسکادهای بزرگ سانتریفوژ گازی که در کشورهای فرانسه، آلمان، بریتانیا، و چین مورد استفاده قرار می گیرند برای تولید اورانیومی است که برای مصارف داخلی و نیز صادرات است. اما در مورد ژاپن این موارد صرفا جهت مصرف داخلی است. یک نیروگاه سانتریفوژ گازی مهم، در پیکتون اوهایوی آمریکا واقع است.

این روش علاوه بر انرژی کمتر، به نیروگاه های با مقیاس بمراتب کوچکتری نیاز داشته و از این جهت برای کشورهای کوچکی که مبادرت به تولید سلاحهای هسته ای می نمایند دارای امکان پذیری اقتصادی است.

روسیه صنعت عظیم سانتریفوژ را از اتحاد جماهیر سابق به میراث برده است. گفته می شد که عراق نیز این روش را برای دستیابی به سلاحهای هسته ای بکار گرفته بود. تصور می شود که پاکستان بااستفاده از این روش درحال ساخت یک کاسکاد کوچکتر جهت اهداف نظامی و توسعه سلاحهای هسته ای خود است.

باید توجه کرد که برای تولید تنها یک سلاح هسته ای در سال، به چندین هزار سانتریفوژ نیاز می باشد.






نوع مطلب : فیزیک هسته ای ، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
hatef bassare
یکشنبه 27 تیر 1389
دوشنبه 16 مرداد 1396 ساعت 02 و 09 دقیقه و 29 ثانیه
An outstanding share! I have just forwarded this onto a colleague who was
doing a little homework on this. And he in fact
bought me breakfast simply because I discovered it for him...
lol. So let me reword this.... Thank YOU for the meal!!
But yeah, thanks for spending some time to discuss this subject
here on your web page.
شنبه 14 مرداد 1396 ساعت 15 و 39 دقیقه و 45 ثانیه
This is a great tip especially to those new to
the blogosphere. Short but very precise info… Many thanks for sharing this one.
A must read article!
جمعه 13 مرداد 1396 ساعت 15 و 00 دقیقه و 17 ثانیه
magnificent submit, very informative. I'm wondering why
the opposite experts of this sector do not realize this.

You must proceed your writing. I'm confident, you've a huge readers' base already!
جمعه 6 مرداد 1396 ساعت 22 و 19 دقیقه و 59 ثانیه
you are truly a excellent webmaster. The web site loading
pace is incredible. It seems that you're doing any unique trick.
Furthermore, The contents are masterpiece. you have performed a fantastic job in this subject!
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 ساعت 03 و 06 دقیقه و 21 ثانیه
Very quickly this web site will be famous among all blogging and site-building viewers, due to it's fastidious articles
دوشنبه 28 فروردین 1396 ساعت 21 و 51 دقیقه و 51 ثانیه
Yes! Finally someone writes about BHW.
یکشنبه 20 فروردین 1396 ساعت 02 و 26 دقیقه و 37 ثانیه
Today, I went to the beach front with my kids. I found a sea
shell and gave it to my 4 year old daughter and said "You can hear the ocean if you put this to your ear." She
placed the shell to her ear and screamed.
There was a hermit crab inside and it pinched her ear.
She never wants to go back! LoL I know this is entirely off topic but
I had to tell someone!
دوشنبه 14 فروردین 1396 ساعت 20 و 17 دقیقه و 45 ثانیه
That is very attention-grabbing, You are an overly skilled blogger.

I have joined your feed and look forward to in quest of extra of your excellent post.
Additionally, I've shared your website in my social networks
دوشنبه 1 اسفند 1390 ساعت 18 و 45 دقیقه و 35 ثانیه
با تشکر از شما من یکی از دانش اموزان مدرسه ی استعداد های درخشان هستم واین مطلب برای تحقیقات درس شیمی ام بسیار موثر بود
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




صفحات جانبی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی
<