چهارشنبه, ۲۷ تیر, ۱۴۰۳ / 17 July, 2024
مجله ویستا

اورانیوم چگونه غنی‌سازی می‌شود؟


اورانیوم چگونه غنی‌سازی می‌شود؟

غنی سازی واژه‌ای است که به فلز غلیظ شده اورانیوم ۲۳۵ اطلاق می‌شود و به کمک آن می‌توان یک نیروگاه هسته‌ای ساخت.
عنصر اورانیوم شباهت زیادی به آهن دارد و این سنگ معدنی به کمک حفاری …

غنی سازی واژه‌ای است که به فلز غلیظ شده اورانیوم ۲۳۵ اطلاق می‌شود و به کمک آن می‌توان یک نیروگاه هسته‌ای ساخت.

عنصر اورانیوم شباهت زیادی به آهن دارد و این سنگ معدنی به کمک حفاری از زمین استخراج شده و پس از انجام فرآیندهایی، اورانیوم خالص حاصل شده و پس از اتمام فرآیندها، اکسید اورانیوم از سنگ معدنی آن به دست می‌آید.

اکسید اورانیوم شامل دو نوع (ایزوتوپ) اورانیوم به نام‌های۲۳۵U- و ۲۳۸U-، است که نوع اول ماده‌ای است که به عنوان سوخت، در نیروگاه هسته‌ای به کار برده می شود اما حدود ۹۹ درصد اکسید اورانیومی که از معادن به دست می‌آید از نوع دوم تشکیل شده و بایستی به طریق ۲۳۵U- از ۲۳۸U- جدا شده و غلظت آن افزایش یابد که این فرایند غلظت ۲۳۵U- ، «غنی سازی» نام دارد و دستگاه سانتریفوژ (گریز از مرکز) بخش مرکزی فرایند غنی سازی را تشکیل می‌دهند.

وزن ۲۳۵U- اندکی کمتر از ۲۳۸U- است و به کمک این اختلاف وزن، می‌توان ۲۳۵U- را از ۲۳۸U- جدا کرد که نتیجه مرحله اول واکنش دادن اورانیوم با اکسید هیدروفلوریک، یک اسید فوق العاده قوی است که پس از چندین مرحله واکنش،‌ گاز هگزافلورید اورانیوم به دست می‌آید.

در مرحله‌ای که اورانیوم به صورت گاز در آمده، ‌کار کردن با آن راحت‌تر است، به طوری که گاز در داخل دستگاه‌های سانتریفوژ قرار داده شده و به دور مرکز خود و با سرعت بسیار زیاد به چرخش در می‌آید.

با توجه به این که نیروی گریز از مرکز حاصل از چرخش دستگاه، هزاران بار قدرتمندتر از نیروی جاذبه زمین است، به دلیل این که اتم‌های ۲۳۸U- کمی سنگین‌تر از ۲۳۵U- هستند، به سمت دیواره‌های دستگاه سانتریفوژ حرکت می‌کنند و اتم‌های سبک‌تر در مرکز باقی می‌مانند.

انجام این فرایند، غلظت اورانیوم را اندکی افزایش می‌دهد، به گونه‌ای که زمانی که گاز از مرکز دستگاه خارج می‌شود، غلظت ۲۳۵U- آن اندکی افزایش می‌یابد و گاز خارج شده در یک دستگاه سانتریفوژ دیگر قرار داده می‌شود تا دوباره کمی بیشتر غلیظ شود واگر این کار هزاران بار انجام شود، گازی به دست می‌آید که به شدت از ۲۳۵U- غنی شده است.

در یک تاسیسات غنی سازی، هزاران دستگاه سانتریفوژ قرار دارند که به صورت آبشارهایی بلند به یکدیگر متصل‌اند و در پایان زنجیره بلند سانتریفوژها، گاز هگزافلوریدی به دست می‌آید که دارای غلظت بالایی از اتم‌های ۲۳۵U- است.

به گزارش ایسنا، ساخت دستگاه‌های سانتریفوژ احتیاج به فن‌آوری پیشرفته بوده و این دستگاه‌ها باید با سرعت بسیار بالایی (حدود ۱۰۰ هزار دور در دقیقه) به دور محور خود بچرخند که برای چرخش با این سرعت باید سانتریفوژ بسیار سبک بوده و مجهز به موتورهایی قوی بوده و به خوبی تراز شده باشد، همچنین باید دارای یاتاقان‌هایی با قابلیت کارکرد در سرعت‌های بالا باشد که معمولا از نیروی مغناطیسی برای کاهش اصطکاک در آنها استفاده می‌شود.

گردهم آوردن این پارامترها برای اغلب کشورها غیر ممکن است ولی به دلیل گسترش تجهیزات و وسایل کنترلی رایانه‌ای دقیق و ارزان قیمت امروزه این کار آسانتر شده و در نتیجه کشورهای بیشتری در تلاشند تا به فن‌آوری هسته‌ای دست یابند.

پس از غنی‌سازی، گاز هگزافلورید باید دوباره به فلز اورانیوم تبدیل شود که این کار با افزودن کلسیم انجام می‌پذیرد به طوری که کلسیم با فلورید واکنش داد و با تولید نمک، فلز اورانیوم خالص از آن جدا می شود که به وسیله این فلز غلیظ شده ۲۳۵ ـ u می‌توان یک نیروگاه هسته‌ای ساخت.