غنی سازی اورانیوم یعنی چه

استفاده اصلی از انرژی هسته‌ای، تولید انرژی الكتریسته است. این راهی ساده و كارآمد برای جوشاندن آب و ایجاد بخار برای راه‌اندازی توربین‌های مولد است. بدون راكتورهای موجود در نیروگاه‌های هسته‌ای، این نیروگاه‌ها شبیه دیگر نیروگاه‌ها زغال‌سنگی و سوختی می‌شود. انرژی هسته‌ای بهترین كاربرد برای تولید مقیاس متوسط یا بزرگی از انرژی الكتریكی به‌طور مداوم است. سوخت اینگونه ایستگاه‌ها را اوانیوم تشكیل می‌دهد.چرخه سوخت هسته‌ای تعدادی عملیات صنعتی است كه تولید الكتریسته را با اورانیوم در راكتورهای هسته‌ای ممكن می‌كند.اورانیوم عنصری نسبتاً معمولی و عادی است كه در تمام دنیا یافت می‌شود. این عنصر به‌صورت معدنی در بعضی از كشورها وجود دارد كه حتماً باید قبل از مصرف به صورت سوخت در راكتورهای هسته‌ای، فرآوری شود.الكتریسته با استفاده از گرمای تولید شده در راكتورهای هسته‌ای و با ایجاد بخار برای به‌كار انداختن توربین‌هایی كه به مولد متصل‌اند تولید می‌شود.سوختی كه از راكتور خارج شده، بعداز این كه به پایان عمر مفید خود رسید می‌تواند به عنوان سوختی جدید استفاده شود.فعالیت‌های مختلفی كه با تولید الكتریسیته از واكنش‌های هسته‌ای همراهند مرتبط به چرخه‌ سوخت هسته‌ای هستند. چرخه سوختی انرژی هسته‌ای با اورانیوم آغاز می‌شود و با انهدام پسمانده‌های هسته‌ای پایان می‌یابد. دوبار عمل‌آوری سوخت‌های خرج شده به مرحله‌های چرخه سوخت هسته‌ای شكلی صحیح می‌دهد.
اورانیوم
اورانیوم فلزی رادیواكتیو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمین موجود است. این فلز حدوداً ۵۰۰ بار از طلا فراوان‌تر و به اندازه قوطی حلبی معمولی و عادی است. اورانیوم اكنون به اندازه‌ای در صخره‌ها و خاك و زمین وجود دارد كه در آب رودخانه‌ها، دریاها و اقیانوس‌ها موجود است. برای مثال این فلز با غلظتی در حدود ۴ قسمت در هر میلیون (ppm۴) در گرانیت وجود دارد كه ۶۰ درصد از كره زمین را شامل می‌شود، در كودها با غلظتی بالغ بر ppm۴۰۰ و در ته‌مانده زغال‌سنگ با غلظتی بیش از ppm۱۰۰ موجود است. اكثر رادیو اكتیویته مربوط به اورانیوم در طبیعت در حقیقت ناشی از معدن‌های دیگری است كه با عملیات رادیواكتیو به وجود آمده‌اند و در هنگام استخراج از معدن و آسیاب كردن به جا مانده‌اند.چند منطقه در سراسر دنیا وجود دارد كه غلظت اورانیوم موجود در آنها به قدر كافی است كه استخراج آن برای استفاده از نظر اقتصادی به صرفه و امكان‌پذیر است. این نوع مواد غلیظ، سنگ معدن یا كانه نامیده می‌شوند.
- چرخه سوخت هسته‌ای
استخراج اورانیوم
هر دو نوع حفاری و تكنیك‌های موقعیتی برای كشف كردن اورانیوم به كار می‌روند، حفاری ممكن است به صورت زیرزمینی یا چال‌های باز و روی زمین انجام شود.در كل، حفاری‌های روزمینی در جاهایی استفاده می‌شود كه ذخیره معدنی نزدیك به سطح زمین و حفاری‌های زیرزمینی برای ذخیره‌های معدنی عمیق‌تر به كار می‌رود. به‌طور نمونه برای حفاری روزمینی بیشتر از ۱۲۰ متر عمق، نیاز به گودال‌های بزرگی بر سطح زمین است؛ اندازه گودال‌ها باید بزرگتر از اندازه ذخیره معدنی باشد تا زمانی كه دیواره‌های گودال محكم شوند تا مانع ریزش آنها شود. در نتیجه، تعداد موادی كه باید به بیرون از معدن انتقال داده شود تا به كانه دسترسی پیدا كند زیاد است.حفاری‌های زیرزمینی دارای خرابی و اخلال‌های كمتری در سطح زمین هستند و تعداد موادی كه باید برای دسترسی به سنگ معدن یا كانه به بیرون از معدن انتقال داده شوند به‌طور قابل ملاحظه‌ای كمتر از حفاری نوع روزمینی است.
مقدار زیادی از اورانیوم جهانی از (ISL) (In Sitaleding) می‌آید. جایی كه آب‌های اكسیژنه زیرزمینی در معدن‌های كانه‌ای پرمنفذ به گردش می‌افتند تا اورانیوم موجود در معدن را در خود حل كنند و آن را به سطح زمین آورند. (ISL) شاید با اسید رقیق یا با محلول‌های قلیایی همراه باشد تا اورانیوم را محلول نگهدارد، سپس اورانیوم در كارخانه‌های آسیاب‌سازی اورانیوم، از محلول خود جدا می‌شود.در نتیجه انتخاب روش حفاری برای ته‌نشین كردن اورانیوم بستگی به جنس دیواره معدن كانه سنگ، امنیت و ملاحظات اقتصادی دارد.در غالب معدن‌های زیرزمینی اورانیوم، پیشگیری‌های مخصوصی كه شامل افزایش تهویه هوا می‌شود، لازم است تا از پرتوافشانی جلوگیری شود.
آسیاب كردن اورانیوم
محل آسیاب كردن معمولاً به معدن استخراج اورانیوم نزدیك است. بیشتر امكانات استخراجی شامل یك آسیاب می‌شود. هرچه جایی كه معدن‌ها قرار دارند به هم نزدیك‌تر باشند یك آسیاب می‌تواند عمل آسیاب‌سازی چند معدن را انجام دهد. عمل آسیاب‌سازی اكسید اورانیوم غلیظی تولید می‌كند كه از آسیاب حمل می‌شود. گاهی اوقات به این اكسیدها كیك زرد می‌گویند كه شامل ۸۰ درصد اورانیوم می‌باشد. سنگ معدن اصل شاید دارای چیزی در حدود ۱/۰ درصد اورانیوم باشد.در یك آسیاب، اورانیوم با عمل سنگ‌شویی از سنگ‌های معدنی خرد شده جدا می‌شود كه یا با اسید قوی و یا با محلول قلیایی قوی حل می‌شود و به صورت محلول در می‌آید. سپس اورانیوم با ته‌نشین كردن از محلول جدا می‌شود و بعداز خشك كردن و معمولاً حرارت دادن به صورت اشباع شده و غلیظ در استوانه‌های ۲۰۰ لیتری بسته‌بندی می‌شود.باقیمانده سنگ معدن كه بیشتر شامل مواد پرتوزا و سنگ معدن می‌شود در محلی معین به دور از محیط معدن در امكانات مهندسی نگهداری می‌شود. (معمولاً در گودال‌هایی روی زمین).پس‌مانده‌های دارای مواد رادیواكتیو عمری طولانی دارند و غلظت آنها كم خاصیتی سمی دارند. هرچند مقدار كلی عناصر پرتوزا كمتر از سنگ معدن اصلی است و نیمه عمر آنها كوتاه خواهد بود اما این مواد باید از محیط زیست دور بمانند.
تبدیل و تغییر
محلول آسیاب شده اورانیوم مستقیماً قابل استفاده به‌عنوان سوخت در راكتورهای هسته‌ای نیست. پردازش اضافی به غنی‌سازی اورانیوم مربوط است كه برای تمام راكتورها لازم است.این عمل اورانیوم را به نوع گازی تبدیل می‌كند و راه به‌دست آوردن آن تبدیل كردن به هگزا فلورید (Hexa Fluoride) است كه در دمای نسبتاً پایین گاز است.در وسیله‌ای تبدیل‌گر، اورانیوم به اورانیوم دی‌اكسید تبدیل می‌شود كه در راكتورهایی كه نیاز به اورانیوم غنی شده ندارند استفاده می‌شود.بیشتر آنها بعداز آن كه به هگزافلورید تبدیل شدند برای غنی‌سازی در كارخانه آماده هستند و در كانتینرهایی كه از جنس فلز مقاوم و محكم است حمل می‌شوند. خطر اصلی این طبقه از چرخه سوختی اثر هیدروژن فلورید است .

منبع : خواجه نصیر