چرخه سوخت هسته ای و اجزای تشکیل دهنده ی آن

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
چرخه سوخت هسته ای و اجزای تشکیل دهنده ی آن

انرژی هسته ای با توجه به ویژگی‌های حیرت انگیزش در آزادسازی حجم بالایی از انرژی در قبال از میان رفتن مقادیر ناچیزی از جرم، به عنوان جایگزین سوخت‌های پیرفسیلی که ناجوانمردانه در حال بلعیده شدن هستند، مطرح شده است. ایران نیز با وجود منابع گسترده نفت و گاز به دلیل کاربردهای بهتری که سوخت‌های فسیلی نسبت به سوزانده شدن در کوره‌ها و برای تولید حرارت دارند، برای دستیابی به این نوع از انرژی تلاش‌هایی را از سال‌های دور داشته است و در سال‌های پس از انقلاب همواره مورد اتهام واقع شده که هدف اصلی‌اش نه فناوری صلح آمیز که رسیدن به فناوری تسلیحات هسته ای است.
در این گفتار پیش از آن که وارد مباحث متداول دیپلماتیک شویم نگاهی خواهیم انداخت به چرخه سوخت هسته ای و اجزای تشکیل دهنده آن، همچنین مرز میان کاربرد صلح آمیز و تسلیحاتی را نشان خواهیم داد.

منبع: سازمان آموزش و پرورش استان خراسان
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
چرخه سوخت هسته ای شامل :
مراحل استخراج، آسیاب، تبدیل، غنی سازی، ساخت سوخت باز تولید و راکتور هسته ای است و به یک معنا کشوری که در چرخه بالا به حد کاملی از خودکفایی و توسعه رسیده باشد با فناوری تولید سلاح‌های هسته ای فاصله چندانی ندارد.



-
استخراج

در فناوری هسته ای، خواه صلح آمیز باشد یا نظامی، ماده بنیادی موردنیاز، اورانیوم است. اورانیوم از معادن زیرزمینی و همچنین حفاری‌های روباز قابل استحصال است. این ماده به رغم آن که در تمام جهان قابل دستیابی است اما سنگ معدن تغلیظ شده آن به مقدار بسیار کمی قابل دستیابی است. زمانی که اتم های مشخصی از اورانیوم در یک واکنش زنجیره ای دنباله دار که به دفعات متعدد تکرار شده، شکافته می‌شود، مقادیر متنابهی انرژی آزاد می‌شود، به این فرآیند شکافت هسته ای می‌گویند. فرآیند شکاف در یک نیروگاه هسته ای به آهستگی و در یک سلاح هسته ای با سرعت بسیار روی می‌دهد اما در هر دو حالت باید به دقت کنترل شوند. مناسب‌ترین حالت اورانیوم برای شکافت هسته ای ایزوتوپ های خاصی از اورانیوم ۲۳۵ (یا پلوتونیوم ۲۳۹) است. ایزوتوپ‌ها، اتم‌های یکسان با تعداد نوترون‌های متفاوت هستند. به هرحال اورانیوم ۲۳۵ به دلیل تمایل باطنی به شکافت در واکنش‌های زنجیری و تولید انرژی حرارتی به عنوان «ایزوتوپ شکافت» شناخته شده است. هنگامی که اتم اورانیوم ۲۳۵ شکافته می‌شود دو یا سه نوترون آزاد می‌کند این نوترون‌ها با سایر اتم‌های اورانیوم ۲۳۵ برخورد کرده و باعث شکاف آنها و تولید نوترون‌های جدید می‌شود.برای روی دادن یک واکنش هسته ای به تعداد کافی از اتم‌های اورانیوم ۲۳۵ برای امکان ادامه یافتن این واکنش‌ها به صورت زنجیری و البته خودکار نیازمندیم. این جرم مورد نیاز به عنوان «جرم بحرانی» شناخته می‌شود.باید توجه داشت که هر ۱۰۰۰ اتم طبیعی اورانیوم شامل تنها حدود هفت اتم اورانیوم ۲۳۵ بوده و ۹۹۳ اتم دیگر از نوع اورانیوم ۲۳۸ هستند که اصولاً کاربردی درفرآیندهای هسته ایندارند.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- تبدیل اورانیوم

سنگ معدن اورانیوم استخراج شده در آسیاب خرد و ریز شده و به پودر بسیار ریزی تبدیل می‌شود. پس از آن طی فرآیند شیمیایی خاصی خالص سازی شده و به صورت یک حالت جامد به هم پیوسته که از آن به عنوان «کیک زرد» (yellow cake) یاد می‌شود، درمی آید. کیک زرد شامل ۷۰ درصد اورانیوم بوده و دارای خواص پرتوزایی (radioactive) است.
هدف پایه ای دانشمندان هسته ای از فرآیند غنی سازی افزایش میزان اتم‌های اورانیوم ۲۳۵ است که برای این هدف اورانیوم باید اول به گاز تبدیل شود. با گرم کردن اورانیوم تا دمای ۶۴ درجه سانتیگرادی حالت جامد به گاز هگزا فلوئورید اورانیوم (UFG) تبدیل می‌شود. هگزافلوئورید اورانیوم خورنده و پرتوزا است و باید با دقت جابه جا شود، لوله ها و پمپ‌ها در کارخانه های تبدیل کننده به صورت ویژه ای از آلیاژ آلومینیوم و نیکل ساخته می‌شوند. گاز تولیدی همچنین باید از نفت و روغن های گریس به جهت جلوگیری از واکنش‌های ناخواسته شیمیایی دور نگه داشته شود.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- غنی سازی

هدف غنی سازی مشخصاً افزایش میزان اورانیوم ۲۳۵ _ ایزوتوپ شکافت _ است. اورانیوم مورد نیاز در مصارف صلح آمیز نظیر راکتورهای هسته ای نیروگاه‌ها باید شامل دو تا سه درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد اما اورانیوم مورد نیاز در تسلیحات اتمی باید شامل بیش از نود درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد.شیوه متداول غنی سازی اورانیوم سانتریفوژ کردن گاز است. در این روش هگزافلوئورید اورانیوم در یک محفظه استوانه ای با سرعت بالا در شرایط گریز از مرکز قرار می‌گیرد. این کار باعث جدا شدن ایزوتوپ‌های با جرم حجمی بالاتر از اورانیوم ۲۳۵ می‌شود (اورانیوم ۲۳۸). اورانیوم ۲۳۸ در طی فرآیند گریز از مرکز به سمت پائین محفظه کشیده شده و خارج می‌شود، اتم های سبک تر اورانیوم ۲۳۵ از بخش میانی محفظه جمع آوری و جدا می‌شود. اورانیوم ۲۳۵ تجمیع شده پس از آن به محفظه های گریز از مرکز بعدی هدایت می‌شود. این فرآیند بارها در میان زنجیری از دستگاه های گریز از مرکز در کنار هم چیده شده تکرار می‌شود تا خالص‌ترین میزان اورانیوم بسته به کاربرد آن به دست آید.از اورانیوم غنی شده در دو نوع سلاح هسته ای استفاده می‌شود یا به صورت مستقیم در بمب‌های اورانیومی و یا طی چند مرحله در بمب های پلوتونیومی مورد استفاده قرارمیگیرد.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- بمب اورانیومی

هدف نهایی طراحان بمب‌های هسته ای رسیدن به یک جرم «فوق بحرانی» است که باعث ایجاد یک سری واکنش‌های زنجیره ای به همراه تولید حجم بالایی از حرارت می‌شود. در یکی از ساده‌ترین نوع طراحی این بمب‌ها یک جرم زیر بحرانی کوچک‌تر به جرم بزرگ‌تری شلیک می‌شود و جرم ایجاد شده باعث ایجاد یک جرم فوق بحرانی و به تبع آن یک سری واکنش‌های زنجیره ای و یک انفجار هسته ای می‌شود.کل این فرآیند در کمتر از یک دقیقه رخ می‌دهد. برای ساخت سوخت برای یک بمب اورانیومی هگزافلوئورید اورانیوم فوق غنی شده در ابتدا به اکسید اورانیوم و سپس به شمش فلزی اورانیوم تبدیل می‌شود. میزان انرژی آزاد شده ناشی از شکافت هسته ای را به کمک یک فناوری تقویتی افزایش می‌دهند. این فناوری شامل کنترل و به کارگیری خواص همجوشی یا گداخت هسته ای است.در همجوشی هسته ای ما شاهد به هم پیوستن ایزوتوپ‌هایی از هیدروژن و پس از آن تشکیل یک اتم هلیوم هستیم. به دنبال این واکنش مقادیر قابل توجهی گرما و فشار آزاد می‌شود. از سوی دیگر همجوشی هسته ای سبب تولید نوترون‌های بیشتر و تغذیه واکنش شکافت شده و انفجار بزرگ‌تری را ترتیب می‌دهد. برخی تجهیزات این فناوری تقویتی به عنوان بمب هیدروژنی و سلاح‌های هسته ای _ حرارتی (Thermonuclear) شناخته می‌شوند.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- راکتورهای هسته ای

راکتورها دارای کاربردهای کاملاً دوگانه هستند. در مصارف صلح آمیز با بهره گیری از حرارت تولیدی در شکافت هسته ای کار می‌کنند. این حرارت جهت گرم کردن آب، تبدیل آن به بخار و استفاده از بخار برای حرکت توربین‌ها بهره گرفته می‌شود. همچنین اگر قصد ساخت بمب‌های پلوتونیومی در کار باشد نیز اورانیوم غنی شده را به راکتورهای هسته ای منتقل می‌کنند.در نوع خاصی از راکتورهای هسته ای از اورانیوم غنی شده به شکل قرص‌هایی به اندازه یک سکه و ارتفاع یک اینچ بهره می‌گیرند. این قرص‌ها به صورت کپسول‌های میله ای شکل صورت بندی شده و درون یک محفظه عایق، تحت فشار قرار داده می‌شوند.
در بسیاری از نیروگاه های هسته ای این میله‌ها جهت خنک شدن درون آب غوطه ور هستند. روش های دیگر خنک کننده نیز نظیر استفاده از دی اکسیدکربن یا فلز مایع هستند. برای کارکرد مناسب یک راکتور _ مثلاً تولید حرارت با کمک واکنش شکافت _ هسته اورانیومی باید دارای جرم فوق بحرانی باشد، این بدین معناست که مقدار کافی و مناسبی از اورانیوم غنی شده جهت شکل گیری یک واکنش زنجیری خود به خود پیش رونده موردنیاز است.برای تنظیم و کنترل فرآیند شکافت میله های کنترل کننده از جنس موادی نظیر گرافیت با قابلیت جذب نوترون‌های درون راکتور وارد محفظه می‌شوند. این میله‌ها با جذب نوترون ها باعث کاهش شدت فرآیند شکافت می‌شوند.
در حال حاضر بیش از چهارصد نیروگاه هسته ای در جهان وجود دارند و ۱۷ درصد الکتریسیته جهان را تولید می‌کنند. راکتورها همچنین در کشتی ها و زیردریایی‌ها کاربرد دارند.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- بازپردازش

بازپردازش یک عملیات شیمیایی است که سوخت کارکردی را از زباله های اتمی جدا می‌کند.در این عملیات میله سوخت مصرف شده، غلاف بیرونی فلزی خود را در قبال حل شدن در اسیدنیتریک داغ از دست می‌دهد.محصولات این عملیات که در راکتور مورد استفاده دوباره قرار می‌گیرد، شامل ۹۶ درصد اورانیوم، سه درصد زباله اتمی به شدت پرتوزا و یک درصد پلوتونیوم است.همه راکتورهای هسته ای پلوتونیوم تولید می‌کنند اما انواع نظامی آنها به صورت کاملاً بهینه تری نسبت به سایر انواع راکتور این کار را انجام می‌دهند. یک واحد بازپردازش و یک راکتور جهت تولید مقدار کافی پلوتونیوم می‌توانند به صورت نامحسوسی در یک ساختمان عادی جاسازی شوند.این مسئله باعث می‌شود استخراج پلوتونیوم با کمک بازپردازش به گزینه ای جذاب برای هر کشوری که به دنبال برنامه های غیرقانونی سلاح های اتمی است، تبدیل شود.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- بمب پلوتونیوم

پلوتونیوم مزیت های متعددی نسبت به اورانیوم به عنوان جزیی از سلاح‌های اتمی دارد. تنها حدود چهار کیلوگرم پلوتونیوم برای ساخت یک بمب موردنیاز است، همچنین برای تولید ۱۲ کیلوگرم پلوتونیوم در هر سال تنها به یک واحد کوچک بازپردازش نیاز است. یک کلاهک هسته ای شامل یک کره پلوتونیوم، احاطه شده توسط پوسته ای از فلز، مثلاً بریلیوم، است که نوترون‌ها را به فرآیند شکاف بازمی گرداند. این مسئله باعث می‌شود مقدار کمتری پلوتونیوم برای رسیدن به جرم بحرانی و ایجاد یک واکنش شکافت زنجیره ای مورد نیاز باشد. به هرحال یک گروه تروریستی برای دسترسی به پلوتونیوم از راکتورهای هسته ای غیرنظامی دارای مشکلات کمتری نسبت به دسترسی به اورانیوم غنی شده جهت ایجاد یک انفجار هسته ای هستند.کارشناسان معتقدند که بمب های عمل آوری شده پلوتونیوم می‌تواند با تخصصی کمتر از آنچه که توسط فرقه «آئوم» در حمله با گاز اعصاب به مترو توکیو(۱۹۹۵) به کار گرفته شد، طراحی و جمع آوری شود. یک انفجار هسته ای از این نوع می‌تواند با نیروی معادل یکصد تنی TNT منفجر شود؛ بیست بار قوی‌تر از بزرگ ترین حمله تروریستی تاریخ!
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
غنی‌سازی اورانیوم یعنی چه؟ چگونه اورانیوم به انرژی تبدیل می‌شود؟

استفاده اصلی از انرژی هسته‌ای، تولید انرژی الکتریسته است. این راهی ساده و کارآمد برای جوشاندن آب و ایجاد بخار برای راه‌اندازی توربین‌های مولد است. بدون راکتورهای موجود در نیروگاه‌های هسته‌ای، این نیروگاه‌ها شبیه دیگر نیروگاه‌ها زغال‌سنگی و سوختی می‌شود. انرژی هسته‌ای بهترین کاربرد برای تولید مقیاس متوسط یا بزرگی از انرژی الکتریکی به‌طور مداوم است. سوخت اینگونه ایستگاه‌ها را اوانیوم تشکیل می‌دهد. چرخه سوخت هسته‌ای تعدادی عملیات صنعتی است که تولید الکتریسته را با اورانیوم در راکتورهای هسته‌ای ممکن می‌کند. اورانیوم عنصری نسبتاً معمولی و عادی است که در تمام دنیا یافت می‌شود. این عنصر به‌صورت معدنی در بعضی از کشورها وجود دارد که حتماً باید قبل از مصرف به صورت سوخت در راکتورهای هسته‌ای، فرآوری شود.
الکتریسته با استفاده از گرمای تولید شده در راکتورهای هسته‌ای و با ایجاد بخار برای به‌کار انداختن توربین‌هایی که به مولد متصل‌اند تولید می‌شود. سوختی که از راکتور خارج شده، بعداز این که به پایان عمر مفید خود رسید می‌تواند به عنوان سوختی جدید استفاده شود. فعالیت‌های مختلفی که با تولید الکتریسیته از واکنش‌های 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 شکلی صحیح می‌دهد.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- اورانیوم

اورانیوم فلزی رادیواکتیو و پرتوزاست که 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 اکنون به اندازه‌ای در صخره‌ها و خاک و زمین وجود دارد که 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 که ۶۰ درصد از کره زمین را شامل می‌شود، در کودها با غلظتی بالغ بر ppm۴۰۰ و در ته‌مانده زغال‌سنگ با غلظتی بیش از ppm۱۰۰ موجود است. اکثر رادیو اکتیویته مربوط به اورانیوم در طبیعت در حقیقت ناشی از معدن‌های دیگری است که با عملیات رادیواکتیو به وجود آمده‌اند و در هنگام استخراج از معدن و آسیاب کردن به جا مانده‌اند.
چند منطقه در سراسر دنیا وجود دارد که غلظت اورانیوم موجود در آنها به قدر کافی است که استخراج آن برای استفاده از نظر اقتصادی به صرفه و امکان‌پذیر است. این نوع مواد غلیظ، سنگ معدن یا کانه نامیده می‌شوند.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- استخراج اورانیوم

هر دو نوع حفاری و تکنیک‌های موقعیتی برای کشف کردن اورانیوم به کار می‌روند، حفاری ممکن است به صورت زیرزمینی یا چال‌های باز و روی زمین انجام شود.
در کل، حفاری‌های روزمینی در جاهایی استفاده می‌شود که ذخیره معدنی نزدیک به سطح زمین و حفاری‌های زیرزمینی برای ذخیره‌های معدنی عمیق‌تر به کار 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 که دیواره‌های گودال محکم شوند تا مانع ریزش آن‌ها شود. در نتیجه، تعداد موادی که باید به بیرون از معدن انتقال داده شود تا به کانه دسترسی پیدا کند زیاد است.
حفاری‌های زیرزمینی دارای خرابی و اخلال‌های کمتری در سطح زمین هستند و تعداد موادی که باید برای دسترسی به سنگ معدن یا کانه به بیرون از معدن انتقال داده شوند به‌طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از حفاری نوع روزمینی است.
مقدار زیادی از اورانیوم جهانی از (ISL) (In Sitaleding) می‌آید. جایی که آب‌های اکسیژنه زیرزمینی در معدن‌های کانه‌ای پرمنفذ به گردش می‌افتند تا اورانیوم موجود در معدن را در خود حل کنند 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 کارخانه‌های آسیاب‌سازی اورانیوم، از محلول خود جدا می‌شود.
در نتیجه انتخاب روش حفاری برای ته‌نشین کردن اورانیوم بستگی به جنس دیواره معدن کانه سنگ، امنیت و ملاحظات اقتصادی دارد.
در غالب معدن‌های زیرزمینی اورانیوم، پیشگیری‌های مخصوصی که شامل افزایش تهویه هوا می‌شود، لازم است تا از پرتوافشانی جلوگیری شود.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- آسیاب کردن اورانیوم

محل آسیاب کردن معمولاً به معدن استخراج اورانیوم نزدیک است. بیشتر امکانات استخراجی شامل یک آسیاب می‌شود. هرچه جایی که معدن‌ها قرار دارند به هم نزدیک‌تر باشند یک آسیاب می‌تواند عمل آسیاب‌سازی چند معدن را انجام دهد. عمل آسیاب‌سازی اکسید اورانیوم غلیظی تولید می‌کند که از آسیاب حمل می‌شود. گاهی اوقات به این اکسیدها کیک زرد می‌گویند که شامل ۸۰ درصد اورانیوم می‌باشد. سنگ معدن اصل شاید دارای چیزی در حدود ۱/۰ درصد اورانیوم باشد. در یک آسیاب، اورانیوم با عمل سنگ‌شویی از سنگ‌های معدنی خرد شده جدا می‌شود که یا با اسید قوی و یا با محلول قلیاییقوی حل می‌شود و به صورت محلول در می‌آید. سپس اورانیوم با ته‌نشین کردن از محلول جدا می‌شود و بعداز خشک کردن و معمولاً حرارت دادن به صورت اشباع شده و غلیظ در استوانه‌های ۲۰۰ لیتری بسته‌بندی می‌شود. باقیمانده سنگ معدن که بیشتر شامل مواد پرتوزا و سنگ معدن می‌شود در محلی معین به دور از محیط معدن در امکانات مهندسی نگهداری می‌شود. (معمولاً در گودال‌هایی روی زمین). پس‌مانده‌های دارای مواد رادیواکتیو عمری طولانی دارند و غلظت آنها کم خاصیتی سمی دارند. هرچند مقدار کلی عناصر پرتوزا کمتر از سنگ معدن اصلی است و نیمه عمر آن‌ها کوتاه خواهد بود اما این مواد باید از محیط زیست دور بمانند.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- تبدیل و تغییر

محلول آسیاب شده اورانیوم مستقیماً قابل استفاده به‌عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای نیست. پردازش اضافی به غنی‌سازی اورانیوم مربوط است که برای تمام راکتورها لازم است.
این عمل اورانیوم را به نوع گازی تبدیل می‌کند و راه به‌دست آوردن آن تبدیل کردن به هگزا فلورید (Hexa Fluoride) است که در دمای نسبتاً پایین گاز است. در وسیله‌ای تبدیل‌گر، اورانیوم به اورانیوم دی‌اکسید تبدیل می‌شود که در راکتورهایی که نیاز به اورانیوم غنی شده ندارند استفاده می‌شود.
بیشتر آن‌ها بعداز آن که به هگزافلورید تبدیل شدند برای غنی‌سازی در کارخانه آماده هستند و در کانتینرهایی که از جنس فلز مقاوم و محکم است حمل می‌شوند. خطر اصلی این طبقه از چرخه سوختی اثر هیدروژن فلورید (Hydrogen Fluoride) است.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
چگونه اورانیوم به انرژی تبدیل می‌شود؟

چگونه اورانیوم به انرژی تبدیل می‌شود؟

- غنی سازی:

اورانیوم طبیعی اصولا شامل مخلوطی از دو ایزوتوپ (نوع اتمی) از اورانیوم است. تنها ۷/۰ درصد از اورانیوم طبیعی، شکاف پذیر و یا دارای قابلیت شکاف پذیری است که با شکافته شدن در راکتورهای هسته ای انرژی تولید می‌کنند. ایزوتوپ اورانیوم شکاف پذیر، اورانیوم نوع ۲۳۵ (u-۲۳۵) است و پس مانده آن اورانیوم ۲۳۸ (u-۲۳۸) است.

در بیشتر انواع راکتورهای معمولی هسته ای به اورانیوم ۲۳۵ (u-۲۳۵ که اورانیوم با غلظت بیش از حد طبیعی است) نیاز دارند. عملیات غنی سازی، غلظت اورانیوم را بیشتر می‌کند. عموماً بین ۵/۳ تا ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ با بیرون آوردن ۸ درصد از اورانیوم ۲۳۸. این عمل با جداسازی گازی هگزافلورید اورانیوم در دو جریان انجام می‌گیرد. یکی به اندازه لازم غنی سازی می‌شود و اورانیوم غنی شده ضعیف نامیده می‌شود و دیگری به اورانیوم ۲۳۵ منتهی می‌شود که به پس مانده معروف است.
در عملیات غنی سازی در مقیاس‌های بزرگ تجاری وجود دارد، که هر کدام هگزافلورید اورانیوم را به عنوان منبع استفاده می‌کنند: نفوذ گازی و تفکیک گازی و هر دوی آنان از خواص فیزیکی مولکولی استفاده می‌کنند. مخصوصا با ۱۰ درصد اختلاف جرم، برای جداسازی ایزوتوپ‌ها محصول این مرحله از چرخه سوختی هسته ای، اورانیوم هگزا فلورید غنی شده است که برای تولید اورانیوم اکسید غنی شده تغییر حال مجدد می‌یابد.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- تولید و ساخت سوخت

سوخت راکتور غالباً به شکل گلوله ای سرامیکی است. این گلوله‌ها از اورانیوم اکسید که در دمایی بسیار بالا (بیش از ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد) پخته شده است شکل می‌گیرند. سپس گلوله‌ها در لوله های فلزی از میله سوختی پوشانده می‌شوند که در مجتمع‌های سوختی برای استفاده در راکتورها آماده هستند. دیمانسیون گلوله های سوختی و اجزای دیگر مجتمع سوختی به دقت کنترل می‌شوند تا از پایداری و دارا بودن آنان از خصوصیات دسته های سوختی اطمینان حاصل شود.
در تأسیسات تولید سوخت توجه زیادی به شکل و اندازه مخزن‌های عملیاتی می‌شود تا از اتفاقات خطرناک جلوگیری شود. (یک زنجیر محدود واکنش پرتو آزاد می‌کند). با سوخت غنی شده ضعیف امکان اتفاق افتادن این حوادث بعید به نظر می‌رسد. اما در تأسیسات هسته ای بررسی سوخت‌های مخصوص برای تحقیقات راکتورها عملی حیاتی است.

- تولید نیرو

درون یک راکتور هسته ای اتم های اورانیوم ۲۳۵ (u-۲۳۵) شکافته می‌شوند و در جریان عملیات پردازش انرژی آزاد می‌کنند. این انرژی اغلب برای حرارت دادن آب و تبدیل کردن آن به بخار استفاده می‌شود. بخار توربینی را که به ژنراتور متصل است به حرکت می‌اندازد و باعث تولید الکتریسیته می‌شود. مقداری از اورانیوم ۲۳۸ (u-۲۳۸ به شکل سوخت) در هسته و مرکز راکتور به پلوتونیوم تبدیل می‌شود و این یک سوم انرژی در یک راکتور هسته ای معمولی را حاصل می‌کند. شکافتن اورانیوم به عنوان منبع حرارت در راکتورها استفاده می‌شود. همان گونه که سوزاندن زغال سنگ، گاز و یا نفت به عنوان سوخت فسیلی در تأسیسات نیرو استفاده می‌شود.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- سوخت مصرف شده (خرج شده)
با گذشت زمان، غلظت قطعات و عناصر سنگین شکافته شده مانند پلوتونیوم در مجموعه سوخت افزایش خواهد یافت تا جایی که دیگر هیچ سودی در استفاده دوباره از سوخت نیست. بنابراین پس از گذشت ۱۲ الی ۲۴ ماه سوخت مصرف شده از راکتور خارج می‌شود. مقدار انرژی که از مجموعه سوختی تولید شده است با نوع راکتور و سیاست و کاردانی گرداننده راکتور تغییر می‌کند. معمولا بیش از ۴۵ میلیون کیلو وات ساعت الکتریسیته از یک تن اورانیوم طبیعی تولید می‌شود. تولید این مقدار انرژی الکتریکی با استفاده از سوخت های فسیلی ملزم به سوزاندن بیش از ۲۰ هزار تن زغال سنگ سیاه و ۳۰ میلیون مترمکعب گاز است.

- انبار کردن سوخت مصرف شده
وقتی یک مجموعه سوختی، از راکتور خارج می‌شود از خود پرتو ساطع می‌کند که اساساً بیشتر از شکافتن قطعات و حرارت آن است. سوخت مصرف شده فوراً در استخرهای انبار که در اطراف راکتور برای کاهش میزان پرتوزایی آن است تخلیه می‌شوند. در استخرها، آب جلوی پرتوزایی را می‌گیرد و همچنین حرارت را به خود جذب می‌کند. سوخت مصرف شده در چنین استخرهایی برای ماه‌ها و یا سال ها نگه داشته می‌شوند. اورانیوم فلزی رادیواکتیو و پرتوزاست که 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 اکنون به اندازه‌ای در صخره‌ها و خاک و زمین وجود دارد که 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 که ۶۰ درصد از کره زمین را شامل می‌شود، در کودها با غلظتی بالغ بر ppm۴۰۰ و در ته‌مانده زغال‌سنگ با غلظتی بیش از ppm۱۰۰ موجود است. اکثر رادیو اکتیویته مربوط به اورانیوم در طبیعت در حقیقت ناشی از معدن‌های دیگری است که با عملیات رادیواکتیو به وجود آمده‌اند و در هنگام استخراج از معدن و آسیاب کردن به جا مانده‌اند. وابسته به سیاست کشورهای مختلف در بعضی از آن‌ها مقداری از سوخت مصرف شده به امکانات و تأسیسات انبار مرکزی انتقال می‌یابند. سرانجام، سوخت مصرف شده یا باید دوباره پردازش شود و یا برای دفع اتمی آماده شود.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- پردازش دوباره
سوخت مصرف شده چیزی حدود ۹۵ درصد اورانیوم ۲۳۸ است ولی دارای حدود یک درصد اورانیوم ۲۳۵ که شکافته شده نیز نیست، و در حدود یک درصد پلوتونیوم و سه درصد محصولات شکافته شده که در حد زیادی پرتوزا هستند و دیگر عناصر ترانزورانیک (که عدد اتمی بیشتری نسبت به اورانیوم دارد) که در راکتور شکل گرفته اند در دستگاه های دوباره سازی سوخت مصرف شده به سه جزء تشکیل دهنده خود تفکیک می‌شوند: اورانیوم، پلوتونیوم و پس مانده که شامل محصولات شکافته شده است. دوباره سازی امکان بازسازی مجدد اورانیوم و پلوتونیوم به سوخت تازه را می‌دهد و بخش عمده ای از پس مانده کاهیده را تولید می‌کند. (مقایسه با به حساب آوردن کل سوخت مصرف شده به عنوان پس مانده)


-بازسازی مجدد اورانیوم و پلوتونیوم
اورانیوم حاصل از دوباره سازی که معمولا غلظتی کمی بیشتر از اورانیوم ۲۳۵ دارد و در طبیعت رخ می‌دهد، می‌تواند اگر نیاز باشد پس از تبدیل کردن و غنی شدن به عنوان سوخت استفاده شود. پلوتونیوم می‌تواند مستقیماً به MOX (سوخت مخلوط اکسید) تبدیل شود که در آن اورانیوم و پلوتونیوم مخلوط شده‌اند. در راکتورهایی که از سوخت MOX استفاده می‌کنند، پلوتونیوم به جای اورانیوم ۲۳۵ جانشین سوخت اورانیوم اکسید معمولی می‌شود.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
- دفع سوخت مصرف شده
در حال حاضر، هیچ گونه امکاناتی برای دفع سوخت مصرف شده (برخلاف امکانات انبارسازی) وجود ندارد که برای دوباره سازی استفاده می شود و پس مانده های به جا مانده از دوباره سازی می توانند در محلی انباشته شوند. هرچند نتایج فنی و تکنیکی مرتبط با دفع سوخت ثابت کرده اند که هیچ احتیاجی به تأسیس چنین امکاناتی در برابر حجم کم پس مانده ها نیست. انبار کردن با توجه به کاهش در حال رشد پرتوزایی برای مدت طولانی آسان تر است. همچنین مقاومت مغناطیسی در سوخت دفع شده وجود دارد، چون منبع قابل توجهی از انرژی در آن است که می تواند دوباره فرآوری شود و امکان بازیافت دوباره را به اورانیوم و پلوتونیوم بدهد.


تعدادی از کشورها در حال انجام مطالعاتی در زمینه تصمیم گیری بهترین راه برای نزدیک شدن به دفع سوخت مصرف شده و پس مانده های پس از دوباره سازی هستند. روش متداولی که امروزه استفاده می شود قرار دادن سوخت مصرف شده در انبارهای زیرزمینی است:

- پس مانده ها
پس مانده های حاصل از چرخه سوختی هسته ای در رده های: شدید، متوسط و کم دسته بندی می شوند و این تقسیم بندی براساس تشعشعات رادیواکتیوی که از خود ساطع می کنند، است. این پس مانده ها از منابعی سرچشمه می گیرند که شامل موارد زیر است:
پس مانده های رده پایین (Low-level) که در تمام مراحل چرخه سوختی تولید می شوند. پس مانده های رده متوسط (Intermediat-level) که در جریان عملکرد راکتور و دوباره سازی تولید می شوند.
پس مانده های رده بالا (High-Level) که شامل محصولات شکافته شده حاصل از دوباره سازی و در بسیاری از کشورها خود سوخت مصرف شده هستند.
فرآیند غنی سازی تولیدات را به سوی تهی کردن اورانیوم هدایت می کند. غلظت اورانیوم ۲۳۵ به طور عمده کمتر از ۷/۰ درصد است که در طبیعت پیدا می شود. تعداد کمی از این مواد که اصولاً اورانیوم ۲۳۸ هستند زمانی استفاده می شوند که چگالی بسیار زیاد نیاز است. مثل استحفاظ پرتوافشانی و گاهی استفاده در تولید سوخت Mox. در حالی که اورانیوم ۲۳۸ قابل شکافتن نیست ماده ای پرتوافشانی کم است و باید درمورد آن احتیاط کرد، از این رو یا آن را انبار و یا دفع می کنند.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
میزان مواد موجود در چرخه سوختی هسته ای
موارد زیر فرضیات مختلفی ایجاد می کنند. (پاورقی شماره ۲ را ملاحظه فرمایید) اما مورد ملاحظه عملکرد راکتور انرژی هسته ای NWE ۱۰۰۰ قرار می گیرند.
۲۰۰۰۰ تن از یک درصد سنگ معدن اورانیوم استخراج
۲۳۰ تن از اورانیوم اکسید غلیظ شده (همراه ۱۹۵ تن اورانیوم) آسیاب سازی
۲۸۸ تن UF۶ (همراه ۱۹۵ تن اورانیوم) تبدیل کردن
۳۵ تن UF۶ (همراه ۲۴ تن اورانیوم غنی شده) غنی سازی
۲۷ تن UO۲ (همراه ۲۴ تن اورانیوم غنی شده) ساخت و تولید سوخت
۷۰۰۰ میلیون کیلووات ساعت (kwh) نیروی الکتریسیته عملکرد راکتور
۲۷ تن شامل ۲۴۰ کیلوگرم پلوتونیوم، ۲۳ تن اورانیوم(u-۲۳۵ ۸/۰ درصد)، ۷۲۰ کیلوگرم محصولات شکافتی، همچنین ترانزورانیک سوخت مصرف شده
پاورقی شماره ۱) غلیظ کننده های اورانیوم بعضی اوقات در شرایط u۳o۸ قرار می گیرند که حجم آن (مخلوطی از دو اورانیوم اکسیدی که نسبتاً همان چیزی است که در طبیعت یافت می شود.
محصول u۳o۸ خالص شامل حدوداً ۸۵ درصد فلز اورانیوم است.
پاورقی شماره ۲- غلظت اورانیوم ۸۰ درصد است، غنی سازی در ۴ درصد اورانیوم ۲۳۵ به همراه ۳ درصد دنباله آزمایش شده، ۸۰ درصد برای عملکرد راکتور بارگزاری می شوند، در هسته راکتور ۷۲ تن اورانیوم بارگزاری می شوند. سوخت گیری سالانه است و هر سال یک سوم سوخت را عوض می کنند.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
عدم تکثیر هسته‌ای (NON PROLIFERATION)
عدم تکثیر هسته‌ای، در واقع محدود کردن سلاح هسته‌ای به آن کشورهایی است که هم اینک چنین سلاحی را در کف دارند. تلاش‌ها به منظور پیشی گرفتن از تکثیر بمب اتمی بی‌درنگ بعد از جنگ جهانی دوم آغاز شد و در ۱۹۴۶ ایالات متحده از زبان «برنارد باروخ» پیشنهادی به منظور محدود کردن اشاعه تکنولوژی هسته‌ای و انهدام ذخایر سلاح‌های هسته‌ای خویش مطرح کرد. پیشنهاد باروخ در ۱۹۴۸ ناکام ماند. پیشنهاد رئیس جمهور آیزنهاور در ۱۹۵۳ به نام «اتم برای صلح» راه را برای شکل‌گیری «آژانس بین‌المللی انرژی اتمی» ـ در ۱۹۵۶ ـ هموار کرد. مجمع عمومی سازمان ملل در ۱۹۶۱ به اتفاق آراء قطعنامه‌ای را به تصویب رساند که کشورها را فرامی‌خواند. یک موافقتنامه بین‌المللی به منظور اجتناب از انتقال این سلاح‌ها و یا دستیابی به آنها منعقد کنند. اقدام مجمع عمومی از این واقعیت برمی‌خاست که همگان درک می‌کردند که اگر کشورهای بسیاری بر سلاح‌های هسته‌ای چنگ اندازند، تهدیدی که متوجه امنیت جهانی است سخت افزایش خواهد یافت. این قطعنامه مجمع عمومی شالوده معاهده عدم تکثیر هسته‌ای شد که در ۱۹۶۸ به امضاء رسید. (نگاه کنید به قانون انرژی اتمی ۱۹۴۶، پیشنهاد اتم برای صلح، طرح باروخ، آژانس بین‌المللی انرژی اتمی، معاهده عدم تکثیر هسته‌ای، مناطق عاری از سلاح هسته‌ای، تکثیر هسته‌ای).
عدم تکثیر سلاح‌های هسته‌ای انگاره‌ای است که در عمل هر کشور با آن همراه است اما تا میانه دهه ۱۹۶۰، فقط توافقی بسیار ناچیز در این عرصه به دست آمده بود. تا آن زمان، دو ابرقدرت در حالی که قادر نبودند در باب اتخاذ تدابیری به منظور محدود کردن مسابقه تسلیحاتی به توافق برسند، مشترکاً نگران آن بودند که سلاح‌های هسته‌ای ممکن است فراتر از ۶ کشوری که در توانایی‌شان در عرصه تولید سلاح هسته‌ای جای هیچ تردیدی نیست، گسترش یابد. در آن دوران، توانایی پیگیری، آشکار و یا نهان، یک مسیر بومی ـ و یا هر مسیر دیگری که به کلی عاری از تضمین‌های ایمنی باشد ـ به منظور دستیابی به سلاح‌های هسته‌ای در دسترس شمار فزاینده‌ای از کشورها قرار داشت. بسیاری از این کشورها، با اشاعه تکنولوژی ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای، قادر بودند اورانیوم غنی شده را که برای ساختن یک بمب اتمی لازم است تولید و یا فراچنگ آورند و به کشورهایی تبدیل شوند که در آستانه تهیه سلاح‌های هسته‌ای قرار گرفته‌اند. همان‌گونه که هند در ۱۹۷۴ به طرزی قانع‌کننده نشان داد، این کشورها در عمل برای تولید یک سلاح هسته‌ای فقط باید گامی بسیار کوچک بردارند.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
راکتورهای هسته‌ای
راکتورها دارای کاربردهای کاملاً دوگانه هستند. در مصارف صلح‌آمیز با بهره‌گیری از حرارت تولیدی در شکافت هسته‌ای کار می‌کنند. این حرارت جهت گرم کردن آب، تبدیل آن به بخار و استفاده از بخار برای حرکت توربین‌ها بهره گرفته می‌شود. همچنین اگر قصد ساخت بمب‌های پلوتونیومی در کار باشد نیز اورانیوم غنی‌شده را به راکتورهای هسته‌ای منتقل می‌کنند. در نوع خاصی از راکتورهای هسته‌ای از اروانیوم غنی شده به شکل قرص‌هایی به اندازه یک سکه و ارتفاع یک اینچ بهره می‌گیرند. این قرص‌ها به صورت کپسول‌های میله‌ای شکل صورت‌بندی شده و درون یک محفظه عایق، تحت فشار قرار داده می‌شود.
در بسیاری از نیروگاه‌های هسته‌ای این میله‌ها جهت خنک شدن درون آب غوطه‌ور هستند. روش‌های دیگر خنک‌کننده نیز نظیر استفاده از دی‌اکسید کربن یا فلز مایع هستند. برای کارکرد مناسب یک راکتور ـ مثلاً تولید حرارت با کمک واکنش شکافت ـ هسته اورانیومی باید دارای جرم فوق بحرانی باشد، این بدین معناست که مقدار کافی و مناسبی از اورانیوم غنی شده جهت شکل‌گیری یک واکنش زنجیری خود به خود پیش رونده مورد نیاز است. برای تنظیم و کنترل فرآیند شکافت میله‌های کنترل‌کننده از جنس موادی نظیر گرافیت با قابلیت جذب نوترون‌های درون راکتور وارد محفظه می‌شوند. این میله‌ها با جذب نوترون‌ها باعث کاهش شدت فرآیند شکافت می‌شوند.
در حال حاضر بیش از چهارصد نیروگاه هسته‌ای در جهان وجود دارند و ۱۷ درصد الکتریسته جهان را تولید می‌کنند. راکتورها همچنین در کشتی‌ها و زیردریایی‌ها کاربرد دارند.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
کیک زرد
ترکیب پرعیار اورانیومی که قابل عرضه به بازار باشد، را کیک زرد می‌گویند.
این ماده از اجزای مهم تشکیل‌دهنده چرخه سوخت هسته‌ای است. کیک زرد در واقع اکسید اورانیوم آسیاب شده است که برای شیمی‌دانان با فرمول U۳O۸ شناخته می‌شود.
کیک زرد اولین قدم به سوی اورانیوم غنی شده است. هر چند راه زیادی تا تبدیل شدن به یک سلاح هسته‌ای در پیش رو دارد. این پودر قبل از این که غنی شود باید به گاز هگزا فلوراید اورانیوم (UF۶) تبدیل شود. پروسه‌ای که نوعی اورانیوم مورد استفاده در نیروگاه‌های هسته‌ای بمب اتمی ایجاد می‌کند.
کیک زرد به هیچ عنوان کالای کمیابی به شمار نمی‌رود. تولید جهانی آن در حال حاضر نزدیک به ۶۴۰۰۰ تن در سال است و جای هیچ تردیدی نیست که بسیاری از کشورها همچون کشورهای آسیای میانه مانند قزاقستان در حال گسترش صنایع معدن اورانیوم هستند.
رقابت بازار در تولید کیک زرد، قیمت آن را تا حدی تحت تأثیر قرار داده است. در حال حاضر یک پوند کیک زرد ۹۵/۱۰ دلار قیمت‌گذاری می‌شود. کانادا بزرگ‌ترین تولیدکننده اورانیوم است.
تهیه کیک زرد به این صورت است که سنگ معدن اورانیوم استخراج شده را آسیاب و آن را به صورت پودر در می‌آورند. سپس به این پودر، اسید سولفوریک اضافه می‌کنند، پس از آن طی فرآیند شیمیایی خاصی، اکسید اورانیوم موجود در پودر اورانیوم با اسید سولفوریک ترکیب می‌شود و تبدیل به سولفات اورانیل می‌شود. به این سولفات اورانیل، حلال‌های مخصوصی اضافه می‌کنند تا سرانجام آن را به ماده‌ای جامد به هم پیوسته به نام کیک زرد (Yellow Cake) تبدیل شود. این محصول نهایی یک پودر خشن اکسید شده است که گاهی اوقات رنگ زردی دارد، اما به رنگ‌های قرمز و خاکستری نیز دیده می‌شود که رنگ آن به نوع و مقدار ناخالصی‌های آن بستگی دارد.
کیک زرد شامل ۷۰ درصد اورانیوم بوده و دارای خواص پرتوزایی (Radio Active) است. این ماده از نظر شیمیایی از سه مولکول اورانیوم و هشت مولکول اکسیژن درست شده است. از این کیک زرد برای تولید گاز هگزا فلوراید
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
اورانیوم تهی شده
اورانیوم عنصری است با جرم اتمی ۲۳۸ و عدد اتمی ۹۲ و چگالی آن بسیار بالا می‌باشد (cm۳/g۹/۱۸) اولین بار در سال ۱۸۴۱ میلادی، این عنصر به صورت فلزی سنگین و نقره‌ای رنگ به دست آمد. پوسته زمین به طور متوسط حاوی ppm۳ (۳ گرم در تن) اروانیوم است و میزان آن در آب دریا حدود ppm۳ (۳ میکروگروم در متر مکعب) است.
این عنصر دارای سه ایزوتوپ پرتوزا است که مهمترین آن U۲۳۸ با درصد فراوانی ۲۸/۹۹ است. درصد فراوانی U۲۳۵ ۷۱/۰ و U۲۳۴ دارای درصد فراوانی بسیار ناچیز است. اورانیوم عنصر ساطع‌کننده ذرات آلفا و پرتوهای گاما می‌باشد و نیمه عمر آن یعنی مدت زمانی که پرتوزایی آن به میزان نصف اولیه کاهش می‌یابد بسیار بالا است. (میلیون‌ها سال).
اورانیوم غنی شده (Enriched Uranium) به عنوان سوخت هسته‌ای کاربرد فراوانی در نیروگاه‌های اتمی دارد و اورانیوم تهی شده (Deleted Uranium) که معمولاً از فرآیند غنی‌سازی اورانیوم به عنوان پسمان هسته‌ای به دست می‌آید اورانیومی است که درصد اورانیوم ـ ۲۳۵ آن تا حدود ۲/۰ کاهش یافته است، در مقایسه با میزان ۷/۰ درصد اورانیوم ـ ۲۳۵ در اورانیون طبیعی که می‌تواند به صورت فلز و یا اکسید اورانیوم U۳O۸)یا (UO۲ باشد.
فلز اورانیوم دارای خاصیت آتش‌زایی است و در درجه حرارت ۲۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد می‌تواند در محیط نیتروژن و دی‌اکسید کربن خود به خود آتش بگیرد. اکسیداسیون اورانیوم در شرایط ویژه می‌تواند انرژی فراوانی برای انفجار داشته باشد و این خاصیت اورانیوم باعث کاربرد نظامی آن در دهه اخیر شده است. اصطکاک گلوله‌ها و یا موشک‌های ضد تانک و نفربر حاوی اورانیوم تهی شده (DU) بر اثر برخورد باعث انفجار و آتش گرفتن اورانیوم شده و ائروسل (Aerosol) سرامیکی غلیظ ایجاد می‌کند که عملاً بر اثر انفجار، آتش گرفتن و ایجاد ائروسل، سرنشینان تانک و نفربر را از پای درمی‌آورد. اورانیوم تهی شده (DU) اولین بار در جنگ خلیج فارس به جای تنگستن توسط نیروهای نظامی انگلیسی و آمریکایی در گلوله‌های ضد تانک علیه ارتش عراق مورد استفاده قرار گرفته است. میزان اورانیوم تهی شده (DU) مصرفی در این جنگ حدود ۳۰۰ تن تخمین زده می‌شود که در درجه حرارت بالای زمان انفجار، به صورت اکسید اورانیوم غیرمحلول و به حالت مه درآمده است. بدیهی است این گونه انفجارها مانند سایر انفجارهای جنگی است و تشخیص آن صرفاً به وسیله سیستم‌های آشکارسازی خاص امکان‌پذیر است.
ائروسل حاوی اورانیوم در برابر جاذبه مقاومت می‌کند و بدین جهت می‌تواند کیلومترها در هوا جابه‌جا شود و در صورتی که بر روی زمین نشست کند، می‌تواند به وسیله باد مجدداً به صورت معلق درآید. استنشاق ذرات بسیار کوچک اکسید اورانیوم (قطر ۵/۲ میکرون) می‌تواند سال‌ها در ریه باقی بماند و به مرور وارد خون شود. مهمترین عضو حساس بدن در این مورد کلیه‌ها هستند. پس از تقریباً ۸ سال از جنگ خلیج فارس هنوز می‌‌توان اروانیوم تهی شده را در ادرار سربازانی که در منطقه جنگی بوده‌اند، مشاهده کرد که نمایانگر آلودگی داخلی آنان است. بدیهی است که مضرات ترکیبات اورانیوم در ریه و کلیه، نتیجه توام سمیت و پرتوزایی این عنصر است. دستورالعمل‌های نظامی موجود کشورهای مصرف‌کننده سلاح‌های حاوی اورانیوم تهی شده خطرات آن را حدود سایر خطرات منطقه جنگی فرض می‌کنند. حد مجاز غلظت اورانیوم تهی شده در هوا برای مردم ug/m۳ ۶۷/۰ و برای کارکنان با مواد ug/m۳ تا ۴۰ است و بهترین نوع آزمایش برای تشخیص افرادی که تحت تأثیر این ماده قرار گرفته‌اند همان آزمایش ۲۴ ساعته ادار برای اندازه‌گیری غلظت اورانیوم است. اطلاعات زیادی در مورد خطرات و اثرات آنی اورانیوم تهی شده در مناطق جنگی با توجه به این که پژوهش‌های آن سال‌ها بعد بر روی سربازان انجام گرفته، در دست نیست.
علیرغم این که آمریکا رسماً اعلام کرده است که هیچ‌گونه دلایل علمی در مورد خطرات (سرطان) استفاده از اورانیوم تهی شده در جنگ‌افزارهای کاربردی در جنگ بالکان وجود ندارد لیکن کشورهای لهستان و پرتغال کنترل پزشکی نیروهای اعزامی خود را در این منطقه شروع کرده‌اند و نمونه‌برداری از آب و خاک محل اسکان نیروهای نظامی آغاز شده است.
خاطرنشان می‌سازد که خطر سمیت این ماده به مراتب بیشتر از پرتوزایی آن است.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
ایزوتوپ‌های اورانیوم
تعداد نوترون‌ها در اتم‌های مختلف یک عنصر همواره یکسان نیست که برای مشخص کردن آنها از کلمه ایزوتوپ استفاده می‌شود. بنابراین اتم‌های مختلف یک عنصر را ایزوتوپ می‌گویند. مثلاً عنصر هیدروژن سه ایزوتوپ دارد: هیدروژن معمولی که فقط یک پروتون دارد و فاقد نوترون است. هیدروژن سنگین یک پروتون و یک نوترون دارد که به آن دوتریم گویند و نهایتاً تریتیم که از دو نوترون و یک پروتون تشکیل شده و ناپدار است و طی زمان تجزیه می‌شود.
ایزوتوپ سنگین هیدروژن یعنی دوتریم در نیروگاه‌های اتمی کاربرد دارد و از الکترولیز آب به دست می‌آید. در جنگ دوم جهانی آلمانی‌ها برای ساختن نیروگاه اتمی و تهیه بمب اتمی در سوئد و نروژ مقادیر بسیار زیادی آب سنگین تهیه کرده بودند که انگلیسی‌ها متوجه منظور آلمانی‌ها شده و مخازن و دستگاه‌های الکترولیز آنها را نابود کردند.
غالب عناصر ایزوتوپ دارند از آن جمله عنصر اورانیوم، چهار ایزوتوپ دارد که فقط دو ایزوتوپ آن به علت داشتن نیمه عمر نسبتاً بالا در طبیعت و در سنگ معدن یافت می‌شوند. این دو ایزوتوپ عبارتند از اورانیوم ۲۳۵ و اورانیوم ۲۳۸ که در هر دو ۹۲ پروتون وجود دارد ولی اولی ۱۴۳ و دومی ۱۴۶ نوترون دارد. اختلاف این دو فقط وجود ۳ نوترون اضافی در ایزوتوپ سنگین است ولی از نظر خواص شیمیایی این دو ایزوتوپ کاملاً یکسان هستند و برای جداسازی آنها از یکدیگر حتماً باید از خواص فیزیکی آنها یعنی اختلاف جرم ایزوتوپ‌ها استفاده کرد. ایزوتوپ‌ اورانیوم ۲۳۵ شکست‌پذیر است و در نیروگاه‌های اتمی از این خاصیت استفاده می‌شود و حرارت ایجاد شده در اثر این شکست را تبدیل به انرژی الکتریکی می‌‌نمایند. در واقع ورود یک نوترون به درون هسته این اتم سبب شکست آن شده و به ازای هر اتم شکسته شده ۲۰۰ میلیون الکترون ولت انرژی و دو تکه شکست و تعدادی نوترون حاصل می‌شود که می‌توانند اتم‌های دیگر را بشکنند. بنابراین در برخی از نیروگاه‌ها ترجیح می‌دهند تا حدی این ایزوتوپ را در مخلوط طبیعی دو ایزوتوپ غنی کنند و بدین ترتیب مساله غنی‌سازی اورانیوم مطرح می‌شود
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
غرور ملی در ساغند
آنچه در پرونده ایران به عنوان دستیابی به نیروی هسته ای و برای فشار و حمله سیاسی یاد می شود، این ادعا است که ایران اعمال پنهان دارد که مشخص نیست قرار است به چه سمت و سویی رود. با توجه به تخاصم بسیاری از دولت ها با ایران فضای تبلیغاتی به سمت جنجال در محیط رسانه ای می رود. بخشی از این مسائل به بحث چگونگی عملکرد ایران بازمی گردد. نقص بزرگ عملکرد هسته ای ایران ارتباط ناصحیح با رسانه ها است. همواره خبرگزاری ها و رسانه های غربی اطلاعات بیشتری از رسانه های ایرانی داشته اند. مسئولان ایرانی حتی بیشتر راغب به دادن اطلاعات به خبرگزاری های غربی و عربی هستند و از هرگونه صحبت و تبادل اطلاعات با رسانه های خبری داخلی حذر دارند.پس از یک سال جنجال هسته ای و جنگ رسانه ای به نظر می رسد برخی مسئولان به اهمیت استفاده صحیح از رسانه ها پی برده اند. مطلب زیر نمونه ای بر همین واقعیت است. بزرگ ترین و قدیمی ترین خبرگزاری دنیا _ آسوشیتدپرس _ با سابقه بیش از ۱۵۰ سال کار خبری توانسته از معدن اورانیومی که از سال ۱۹۹۲ به بعد بازرسان آژانس وارد آن نشده اند، گزارش خبری تهیه کند. گزارشی که با بعد فنی و تکنیکی تنظیم شده و توانایی فناوری مهندسان ایران را مطرح می کند. عملکرد اینچنینی می تواند خود کمکی در راه حل وفصل بحران هسته ای باشد. به عبارت دیگر هزینه هایی که ایران می پردازد بیشتر از ناحیه جنگ رسانه ای است که مغلوب می شود. گزارش علی اکبر دارینی، خبرنگار آسوشیتدپرس در تهران از معدن اورانیوم ساغند نشان می دهد با انتشار چنین اطلاعاتی نه تنها مردم ایران به هراس نمی افتند که تمام مردم دنیا می دانند ایران هم توان فناوری دارد و هم معادن را در اختیار دارد، پس بسیار طبیعی است که به فکر استفاده از این فناوری و معادن باشد.

آغاز چرخه سوخت هسته ای ایران در معدنی زیرزمین در یک صحرا آغاز می شود. جایی که مهندسان امیدوارند در عرض کمتر از دو سال به تولید اورانیوم برسند. در جایی دیگر در مرکز ایران، پودر کیک زرد به اورانیوم منگنز و فلوراید تبدیل می شود و گاز حاصله به سانتریفوژ وارد می شود تا از آن سوخت غنی شده حاصل آید. اورانیوم غنی شده هم می تواند سوخت نیروگاه برای تولید الکتریسیته باشد _ آن طور که ایران به آن اصرار دارد _ و هم می تواند مورد ساخت کلاهک هسته ای واقع شود، آن طور که آمریکا ایران را به آن متهم می کند.
قاسم سلیمانی مدیر طرح استخراج معدن اورانیوم که در انگلیس تحصیل کرده، می گوید: «برنامه چرخه سوخت، هویت، خون و امنیت ملی ما است.» سلیمانی با اطمینان این سخنان را به نخستین خبرنگاری می گوید که از شروع به کار آن معدن توانسته از آن بازدید کند. دیدار از معدن ساغند در ۳۰۰ مایلی تهران مقارن با هفته ای است که در شورای حکام آژانس بین المللی انرژی اتمی نمایندگان درباره پرونده هسته ای ایران به گفت وگو می نشینند. واشنگتن امیدوار است که بتواند در جریان این اجلاس پرونده ایران را برای مواجهه احتمالی با برخی تحریم ها به شورای امنیت سازمان ملل ارجاع دهد.ایران اعلام کرده که حاضر نیست حتی در صورت اعمال تحریم از برنامه های هسته ای خود دست بکشد اما حاضر است تضمین دهد که فعالیت هسته ای ایران در جهت ساخت بمب اتمی نخواهد بود. با اینکه ایران هنوز اعلام نکرده چه نوع تضمینی حاضر است ارائه دهد ولی به نظر می رسد ایران با نظارت شدیدتر و نزدیک تر بازرسان آژانس بین المللی انرژی اتمی قصد اطمینان سازی بیشتر داشته باشد.سلیمانی با اشاره به معدن اورانیوم ساغند با غرور می گوید: «ساغند پیشرفته ترین معدن ایران است و نشان دهنده نهایت فناوری معدن در ایران است.»
معدن ساغند یک گودال اصلی دارد که دو شفت به آن متصل شده اند و هر یک بیشتر از ۱۰۰۰ فوت درازا دارند که ۷۳/۱ میلیون سنگ معدن اورانیوم را به طور متوسط در خود دارد. معدن ساغند ظرفیت تولید ۱۳۲۰۰۰ تن سنگ معدن اورانیوم در سال را دارد که برای تولید ۶۰ تن کیک زرد در سال کافی است.
دیوید آلبرایت، رئیس موسسه علوم و تحقیقات امنیتی در واشنگتن و از بازرسان پیشین تسلیحات کشتارجمعی در عراق معتقد است که با حدود ۴۰ تن کیک زرد می توان در سال بین چهار تا پنج کلاهک هسته ای ساخت. از سوی دیگر از غنی سازی و تبدیل ۶۰ تن کیک زرد می توان حدود ۶ تن اورانیوم کمتر غنی شده گرفت که بین دو تا سه ماه می تواند ۱۰۰۰ مگاوات برق تولید کند. کارگران ایرانی در حال حاضر با یونیفورم های سیاه و چکمه های زرد با کلاه ایمنی معدن که چراغ بر آن نصب شده، حدود ۲۲۰ نفر هستند که در معدن کار می کنند. به گفته سلیمانی، تا سال ۲۰۰۲ متخصصان و کارشناسان چینی نیز در این معدن حاضر بودند.محمد خاتمی در فوریه ۲۰۰۳ اعلام کرد که ایران در ساغند اورانیوم استخراج خواهد کرد و امروز سلیمانی اظهار می کند که ۷۷ درصد کار استخراج اورانیوم در معدن به پایان رسیده است. کارگران با مته های پنوماتیک دیواره ها را سوراخ می کنند تا مواد انفجاری در آن کار گذاشته و منفجر شود. مهندسان معدن در حال حاضر حلقه اصلی که راه های داخلی معدن را به هم متصل می کند به پایان رسانده اند اما هنوز کارهای زیادی مانده و تونل های بیشتری باید در مجرای اصلی نصب شود.
با توجه به فناوری مهندسان و کارشناسان ایران در معدن ساغند در استان یزد و فناوری سانتریفوژها در نطنز، کارشناسان تسلیحاتی هسته ای این طور ادعا می کنند که ساخت بمب اتمی در توان ایران است ولی ایران در حال حاضر تحت بازرسی آژانس است و دوربین ها تمام تاسیسات ایران را ۲۴ساعته تحت نظر دارند.

 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
آشنایی با برخی اصطلاحات رایج هسته‌ای

آشنایی با برخی اصطلاحات رایج هسته‌ای

آشنایی با برخی اصطلاحات رایج هسته‌ای




لابه‌لای اخبار و تحلیل‌های هسته‌ای واژگان و اصطلاحات فنی‌ای مطرح می‌شوند که ممکن است برای برخی ناآشنا باشند. در این بخش تلاش شده تا برخی از رایج‌ترین این واژگان توضیح داده شوند.
معاهده ان‌پی‌تی چیست؟
معاهده ان‌پی‌تی مشتمل بر ۱۱ماده است که ۳ماده آن بیشترین چالش را به‌دنبال داشته است. بر اساس ماده۴ حق تمامی کشور‌ها برای توسعه فعالیت‌های صلح‌آمیز هسته‌ای به رسمیت شناخته شده و بر اساس ماده ۶ نیز باید تمامی کشورهای دارنده سلاح هسته‌ای زمینه خلع سلاح را فراهم کنند و بر اساس ماده۱۰ این معاهده نیز کشور‌ها محق شناخته شده‌اند هرگاه که احساس کردند مفاد معاهده برخلاف منافع ملیشان است از آن خارج شوند. اهداف اصلی این معاهده چون خلع سلاح جهان، منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای و استفاده صلح‌آمیز از انرژی هسته‌ای، به مرور زمان منحرف شده است.

پادمان چیست؟
پادمان در فارسی به معنای نظارت و حراست کردن و اسم مصدری است که از ریشه فعل پاییدن گرفته شده‌است. پادمان امروزه در اصطلاح به مقررات نظارتی آژانس بین‌المللی انرژی اتمی گفته می‌شود که شامل انواع بازرسی‌ها می‌شود. از زمان تاسیس آژانس در سال۱۹۵۷، سامانه پادمان‌های آن به‌عنوان ابزار ضروری عدم تکثیر سلاح‌های هسته‌ای و همکاری صلح‌آمیز هسته‌ای عمل کرده‌است. پیمان منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای (NPT) انعقاد موافقتنامه‌های پادمانی (نظارتی) جامع با آژانس را توسط کشورهای عضو اجباری می‌داند. تاکنون ۳نوع الگوی پادمانی توسط آژانس مورد تصویب قرار گرفته ‌است؛ موافقتنامه پادمانی جامع معروف به سند ۱۵۳، موافقتنامه پادمانی۶۶ و پروتکل الحاقی۵۴۰.

اورانیوم چیست؟
اورانیوم سنگین‌ترین عنصر رادیو اکتیو با نیمه عمر بالا در طبیعت و ماده اصلی در فعالیت‌های هسته‌ای است که پس از انجام فعل و انفعالاتی که از آن به غنی‌سازی‌ یادمی‌کنند به سوخت هسته‌ای تبدیل می‌شود. در هسته این عنصر ۹۲پروتون با بار مثبت و ۱۴۳نوترون وجود دارد. یکی از مهم‌ترین خواص اورانیوم آن است که به ایزوتوپ‌های دیگر خود و عناصر دیگر تبدیل می‌شود. اما اگر عناصر تجزیه‌شده را وزن کنیم، می‌بینیم که وزن مجموع آن‌ها از وز ن اولیه کمتر است. این تفاوت وزن، ناشی از تولید جرمی است که بر اساس فرمول معروف اینشتین، انرژی عظیمی تولید می‌کند که‌‌ همان انرژی هسته‌ای است.

غنی‌سازی‌ چیست؟
برای استفاده از اجرام انرژی‌زا، باید اورانیوم تجزیه شود. اورانیومی که به‌خوبی تجزیه می‌شود، اورانیوم۲۳۵ است. اما از هر هزار واحد اورانیوم موجود در طبیعت تنها ۷واحد اورانیوم۲۳۵ است. به این دلیل است که ما باید بتوانیم اورانیوم را غنی کنیم، یعنی درصد خلوص آن را به وسیله دستگاه‌های غنی‌کننده افزایش بدهیم. یکی از متدهای رایج برای غنی‌سازی‌ اورانیوم استفاده از سانتریفوژ‌ها است.

سانتریفوژ چیست؟
سانتریفوژ دستگاه استوانه‌ای‌شکلی است که درست مثل توربین هواپیما پره‌هایی در وسط آن وجود دارد. این پره‌ها در هر دقیقه بیش از صدهزار چرخش دارند. در نتیجه این چرخش، اورانیوم سنگین روی دیواره آخری سانتریفوژ قرار می‌گیرد و اورانیوم۲۳۵ در کنار آن می‌نشیند. باید هزاران سانتریفوژ در کنار هم قرار بگیرند تا ما بتوانیم با کمک مجموعه آن‌ها که به آبشار‌های سانتریفیوژ معروف هستند، اورانیوم را غنی کنیم. یعنی با یک یا چند سانتریفوژ نمی‌توان اورانیوم را غنی کرد.

تفاوت راکتورهای آب‌سبک و سنگین
رآکتورهای آب‌سبک با آب معمولی کار می‌کنند. هیدروژن آب معمولی از یک پروتون تشکیل شده است اما در هیدروژن آب‌سنگین یک پروتون و یک نوترون وجود دارد. برای استفاده از رآکتورهای آب‌سبک، به اورانیوم غنی‌شده نیاز داریم اما در رآکتور آب‌سنگین از اورانیوم معمولی می‌شود استفاده کرد. به این ترتیب، در عمل استفاده از رآکتور آب‌سنگین، که دولت ایران هم در پی آن است، نتیجه‌ای شبیه‌‌ همان غنی‌سازی‌ اورانیوم را خواهد داشت.

پلوتونیوم چیست؟
پلوتونیوم در طبیعت به صورت ماده معدنی وجود ندارد اما اگر ما یک نیروگاه برق اتمی را به کار بیندازیم و ۳۰ روز پس از آغاز کار آن، سوختش را بیرون بیاوریم، می‌توانیم مقدار زیادی پلوتونیوم۲۳۹ از آن جدا کنیم و این پلوتونیوم آنقدر غنی است که می‌توان مستقیما از آن بمب اتمی درست کرد. ظاهرا همین نکته است که آمریکا و متحدانش را نگران راه‌اندازی نیروگاه برق اتمی بوشهر کرده است.

سوخت هسته‌ای چیست؟
سوخت هسته‌ای به موادی گفته می‌شود که می‌توان از آن‌ها برای تولید انرژی هسته‌ای استفاده کرد. تاکنون رایج‌ترین سوخت هسته‌ای مواد شکافت‌پذیر مانند اورانیوم و پلوتونیوم بوده‌اند. برخی مواد مانند دوتریوم و تریتیوم و هلیوم۳ که در فرایند همجوشی هسته‌ای به‌کار می‌روند نیز به‌عنوان سوخت هسته‌ای در نظر گرفته شده‌اند.

آژانس بین‌المللی انرژی اتمی
آژانس بین‌المللی انرژی اتمی نهادی مستقل است که در سال۱۹۵۷ برای ترویج استفاده صلح‌آمیز و جلوگیری از استفاده نظامی، از انرژی هسته‌ای تاسیس شد. پیشنهاد تاسیس این سازمان را دوایت آیزنهاور، رئیس‌جمهور آمریکا در سخنرانی خود در مجمع عمومی سازمان ملل متحد (که به سخنرانی اتم برای صلح معروف شد) در سال۱۹۵۳ مطرح کرد. آژانس بین‌المللی انرژی اتمی از ۳بخش مهم و عمده (کنفرانس عمومی، شورای حکام و دبیرخانه) تشکیل شده است.

کنفرانس عمومی بالا‌ترین رکن و مجمع تصمیم‌گیرنده آژانس است که سالی یک‌بار تشکیل جلسه داده و مقر آن در وین است. این رکن متشکل از نمایندگان همه دولت‌های عضو با یک حق رأی است و تصمیمات آن با اکثریت آرا اتخاذ می‌شود. از مهم‌ترین وظایف کنفرانس انتخاب اعضای شورای حکام، گزارش نحوه فعالیت‌های آژانس به سازمان ملل و انتخاب دبیرکل آژانس برای مدت ۴ سال است.

شورای حکام از ۲ گروه انتصابی و انتخابی تشکیل شده‌است. اعضای انتصابی (اعضای دائم) طبق اساسنامه شامل ۱۰عضو از بین پیشرفته‌ترین دولت‌های عضو سازمان از حیث تکنولوژی هسته‌ای در هر منطقه است که توسط کنفرانس عمومی تعیین می‌شوند. اعضای انتخابی (غیردائم) ۱۵عضو هستند که آن‌ها نیز توسط کنفرانس عمومی انتخاب می‌شوند.

در سال۱۹۸۴ تعداد کشورهای شورای حکام به ۳۵کشور افزایش یافت. مدت دوره‌های عضویت در شورای حکام ۲سال است. وجه‌تسمیه این شورا به حکام آن است که به این شورا اختیار حاکمیت و صدور حکم درباره فعالیت‌های هسته‌ای داده شده است. دبیرخانه آژانس از تعدادی کارمند و یک دبیرکل در رأس آن تشکیل شده که برای یک دوره ۴ساله به پیشنهاد شورای حکام و تایید کنفرانس عمومی انتخاب می‌شود. دبیرکل دبیرخانه مسئولیت اداره امور جاری آژانس را برعهده دارد. هم اکنون یوکیا آمانو ژاپنی دبیرکل این نهاد بین‌المللی است.
منبع: همشهری
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
خطر زباله های هسته ای

خطر زباله های هسته ای

دستیابی ایران به فن آوری هسته ای ماه هاست در صدر اخبار دنیا قرار گرفته است. اما تاکنون کمتر کسی به موضوع زباله های هسته ای و به خطرات ناشی از آن توجه کرده است. موادی که در خاک ایران دفن می شوند و هیچ معلوم نیست چه تبعات و زیان هایی را در پی دارند.

آژانس بین المللی انرژی اتمی مدتی پیش در گزارش خود به شورای امنیت از دو منطقه، به عنوان محل دفن زباله های هسته ای ایران نام برد. یکی منطقه "آق اولر" در کوه های تالش و دیگری "سفید تپه" بین مسیر چابکسر به رامسر. این خبر به هیچ وجه توسط جمهوری اسلامی ایران تایید نشد.
اصولا موضوع تولید زباله‌های هسته‌ای از زمان کشف مواد رادیواکتیو مورد توجه قرار گرفت. ولی پس از کشف شکافت بود که دانشمندان به خطرات زباله ها پی بردند چرا که دریافتند کلیه راکتورهای شکافت هسته‌ای ایزوتوپ های رادیواکتیو تولید می‌کنند. ایزوتوپ هایی که میزان تابش شان برای حیات جانداران خطرناک است، بنابراین مسئله جداسازی و انبار کردن و دفن ایمن آنها با زیاد شدن تعداد راکتورها و سطح انرژی آنها سال به سال، مباحث گسترده‌ای را دربر گرفته است.ایزوتوپ های رادیواکتیو در زباله‌های مایع، معمولا از طریق بارندگی به صورت جامد در می‌آید و انبار می‌شود و اگر این زباله‌ها در زمین در گودال های بدون آستر، بدون آنکه در محفظه‌های خاص باشند، دفن شوند طی چند قرن بعد آب های زیرزمینی آنها را پراکنده خواهند کرد.ترس از مواد رادیواکتیو دیگر برای جهانیان و دانشمندان هسته ای یک کابوس شده است. تجربه فاجعه هیروشیما و انفجار نیروگاه اتمی برق چرنوبیل نشان داد که حتی اگر یک گرم اورانیوم غنی شده به طبیعت و محیط زیست زندگی انسان وارد شود، چهار میلیون سال طول خواهد کشید تا وزن یک گرم اورانیوم و تشعشعات و آلودگی های سرطان زای ناشی از آن به حد نصف و یا به حد صفر برسد. هنوز کسان بسیاری هستند که در هیروشیما با مشکلات شیمیایی و آثار به جامانده از آن جنایت تاریخی دست و پنجه نرم می کنند؛ همانگونه که ساکنان دریای خزر بعد از گذشت 20 و اندی سال از حادثه چرنوبیل با مشکل آلودگی دریای خزر و انقراض بسیاری از ماهیان و عدم کوچ بسیاری از پرندگان نادر به سواحل دریای خزر و همچنین آلودگی بسیاری از محصولات سیفی در این مناطق روبه رو هستند.

راه های دفن زباله های هسته ای
اما چه راه حل هایی برای دفن زباله های هسته ای وجود دارد؟ تاکنون نه روش دفن زباله ها در چاه های عمیق قابل اعتماد بوده است و نه روش دفن زباله های پرتوزا در ورقه های یخی در قطب. روش دیگری که اینک در برخی از کشورهای اروپایی مورد استفاده قرار می گیرد قرار دادن زباله ها در یک مخزن زیرزمینی است که در یک توده سنگ مناسب حفر شده است. این توده سنگ باید یک سد نهایی در برابر مهاجرت زباله هسته ای از مخزن باشد، به نحوی که بتوان امکان ایجاد هرگونه شکاف در سیستم های نگهداری زباله را کاهش داد. پاکستانی ها نیز زباله های خود را در بستر اقیانوس می ریزند. روشی هم به هیچ وجه قابل اطمینان نیست و این ترس وجود دارد که رسوبات شکل گرفته در اعماق دریا موجب آزادی مواد رادیواکتیوی شود. روش های دیگر هم مانند دفن زباله های هسته ای در فضا به وسیله شلیک راکت های فضا پیما نیز تاکنون در مرحله بحث قرار گرفته، اما وارد مرحله آزمایش هم نشده است.تا اینجا تجربه نشان داده که بهترین روش همان است که آمریکا، انگلیس و فرانسه انجام می دهند: یعنی دفن زباله های هسته ای در یک مخزن سنگی. به عبارتی ایجاد تونل در دل کوه ها به شرط آنکه محل نگهداری زباله ها به گونه ای باشد که به مدت 10 هزار سال از محیط زیست به دور باشد چون تا آن زمان مواد هسته ای در حالت خطرناک خود هستند.

اما مسئله اینجاست که هزینه دفن این زباله ها آنقدر زیاد است که هر کشوری قادر به پرداخت آن نیست.
کشور های صاحب انرژی هسته ای زباله های هسته ای خود را به دو منظور دفن می کنند: اولین منظور بازیافت بخشی از زباله های هسته ای است برای آنکه بتوان مجددا آنها را به عنوان مواد سوخت به کار برد. دومین منظور هم انبار کردن بخش دیگری از آن زباله ها در لایه های عمیق زیر زمینی به منظور کم اثر کردن بار رادیو اکتیوشان است.حالت اول که خطرات بازیافت دوباره، مانند تصادفات در مواقع حمل و نقل به کارخانه های بازیافتی و باز تکثیر پلوتونیوم، بسیارخطرناک است، طرفدار ندارد. علاوه برآنکه هزینه های اضافی برای بازیافت هم چندان عاقلانه نیست. حالت دوم نیز به هزینه زیادی احتیاج دارد. هزینه ای که دکتر ژیلبرت اگرمونت، استاد دانشگاه آزاد بروکسل فقط برای زباله های رادیواکتبو ضعیف، آن را بین 16 تا 20 میلیارد یورو تخمین زده است. بودجه ای که برای زباله نیروهایی که به منظور غنی سازی اورانیوم ساخته شده، و زباله هایی که رادیواکتیو قوی تولید می کند، بسیار بیشتر است.علاوه براین بودجه هزینه های جانبی یک مرکز اتمی را نیز باید در نظر گرفت. نیروگاه های اتمی عمر محدودی دارند و وقتی عمرشان به پایان رسید باید نابود شوند. آمار نشان می دهد نابودی فقط یک نیروگاه در ایالت ماساچوست آمریکا 450میلیون دلار خرج برداشته است. در ضمن باید توجه داشت که به علت آلوده بودن دیواره های ساختمان به مواد رادیواکتیو فقط آدم های مصنوعی قادر به انجام عمل نابودسازی هستند.
اما آیا ایران در این حد پیشرفتگی هست که زباله های هسته ای را خود به تنهایی و البته به روشی علمی نابود کند؟ امروزه مراکز محدودی در دنیا قادرند زباله های هسته ای را انبار کنند. مراکزی که چند ملیتی هستند و برمعادن اورانیوم دنیا نیز اعمال نظر دارند. حتی آلمان نیز قادر به چنین کاری نیست و دفن زباله های هسته ای اش به عهده فرانسه است. با این اوصاف دفن زباله های هسته ای اولا نیازمند دقت و توجه زیاد و به کار بردن روش ها و آزمایشات فراوانی است، و دیگر اینکه هزینه بسیار بالایی دارد که از عهده هرکشوری بر نمی آید.حدود 5/4 میلیارد سال پیش منظومه شمسی آغاز شد. وقتی خورشید تشکیل شد برخورد گلوله برفی های اطراف آن، زمین را به وجود آورد. موادی که زباله هسته ای رادیواکتیو مهبانگ بود. همان ها که اکنون در سنگ های کره زمین نهان شده اند و انسان ها مشغول استخراج آنها هستند و دولتمردان سعی در استفاده از آنها به منظور های مختلف دارند. این مواد پرقدرت توسط انسان ها از زمین خارج می شوند؛ اما انسان ها هنوز نتوانسته اند موادی را که در حجم بالا موجب به وجود آمدن زمین شده است، به اعماق زمین بازگردانند. به همین علت خطرات زیادی کره زمین را تهدید می کند.
 
آخرین ویرایش:

mahasen

New member
کیک زرد
ترکیب پرعیار اورانیومی که قابل عرضه به بازار باشد، را کیک زرد می‌گویند.
این ماده از اجزای مهم تشکیل‌دهنده چرخه سوخت هسته‌ای است. کیک زرد در واقع اکسید اورانیوم آسیاب شده است که برای شیمی‌دانان با فرمول U۳O۸ شناخته می‌شود.
کیک زرد اولین قدم به سوی اورانیوم غنی شده است. هر چند راه زیادی تا تبدیل شدن به یک سلاح هسته‌ای در پیش رو دارد. این پودر قبل از این که غنی شود باید به گاز هگزا فلوراید اورانیوم (UF۶) تبدیل شود. پروسه‌ای که نوعی اورانیوم مورد استفاده در نیروگاه‌های هسته‌ای بمب اتمی ایجاد می‌کند.
کیک زرد به هیچ عنوان کالای کمیابی به شمار نمی‌رود. تولید جهانی آن در حال حاضر نزدیک به ۶۴۰۰۰ تن در سال است و جای هیچ تردیدی نیست که بسیاری از کشورها همچون کشورهای آسیای میانه مانند قزاقستان در حال گسترش صنایع معدن اورانیوم هستند.
رقابت بازار در تولید کیک زرد، قیمت آن را تا حدی تحت تأثیر قرار داده است. در حال حاضر یک پوند کیک زرد ۹۵/۱۰ دلار قیمت‌گذاری می‌شود. کانادا بزرگ‌ترین تولیدکننده اورانیوم است.
تهیه کیک زرد به این صورت است که سنگ معدن اورانیوم استخراج شده را آسیاب و آن را به صورت پودر در می‌آورند. سپس به این پودر، اسید سولفوریک اضافه می‌کنند، پس از آن طی فرآیند شیمیایی خاصی، اکسید اورانیوم موجود در پودر اورانیوم با اسید سولفوریک ترکیب می‌شود و تبدیل به سولفات اورانیل می‌شود. به این سولفات اورانیل، حلال‌های مخصوصی اضافه می‌کنند تا سرانجام آن را به ماده‌ای جامد به هم پیوسته به نام کیک زرد (Yellow Cake) تبدیل شود. این محصول نهایی یک پودر خشن اکسید شده است که گاهی اوقات رنگ زردی دارد، اما به رنگ‌های قرمز و خاکستری نیز دیده می‌شود که رنگ آن به نوع و مقدار ناخالصی‌های آن بستگی دارد.
کیک زرد شامل ۷۰ درصد اورانیوم بوده و دارای خواص پرتوزایی (Radio Active) است. این ماده از نظر شیمیایی از سه مولکول اورانیوم و هشت مولکول اکسیژن درست شده است. از این کیک زرد برای تولید گاز هگزا فلوراید

با سلام
به این ماده میگن AUTC یعنی AMMONIUM URANIL THREE CARBONATE البته بیشتر به AUC معروف هست( AMMONIUM URANIL CARBONATE) که توی اینترنت هم خیلی راحت میتونید پیداش کنید فرمولش هم هست
(NH4)2[UO2(CO3)3]
البته خود UO3 هم چون به رنگ زرد هست معروف به کیک زرده. اورانیومی که ایران از آفریقای جنوبی خرید همین کیکو بود یعنی UO3 البته توی سنگ معدن بیشتر اورانیم به صورت UO3 کمی هم U3O8 که سبز رنگ هست و بین علما اختلاف هست بعضی ها میگن این یه مولکول جدا نیست و ترکیبی از UO3 و UO2 هست(مثل دکتر قناد خودمون که معاون آقازاده بود) بعضی ها هم میگن که این یه مولکول مستقله(مثل خودم که با دوک قناد یه بحثایی داشتیم) اما UO2 رنگ قهوه ای سوخته داره که متمایل به تیره هست و همونی هست که شما چندین بار توی صداوسیما دیدین که طرف شیشه سیاه رنگی رو بالای سرش میگیره، راستی شیشه سبز رنگ هم UF4 هستش اینبار فیلمش رو که نشون دادن خوب به این رنگها دقت کنید.
ما کیک زردرو با اسید نیتریک 40% جدا میکنیم فرآیندش رو هنوز توی مخچم نگه داشتم اما به دلیل طولانی بودن حوصله ندارم توضیح بدم فقط این رو بگم که UCF اصفهان و تاسیسات نطنز دنبال این هستن که اورانیم 235 که معمولا 0.7% کل اورانیم رو تشکیل میده و خود اورانیم که از ELEVATION -300 متر توی عمق زمین معادن یزد با خلوص 400PPM و معادن بندرعباس با خلوص 1000PPM(خوشحال نشین مقدارش خیلی کمتر از یزده) رو استخراج کنه و به غنای 3.5% برسونه( خوب شما یا مجبورید اورانیم رو غنی کنید(توی این حالت از رآکتور آب سبک استفاده میشه) یا آب D2O رو غنی کنید که بهش میگن آب سنگین ) حالا حساب کنید چند تن خاک باید فرآوری بشه تا هر سال 30 تن اورانیم بوشهر تامین بشه.

اما این رو بدونید که تولید اورانیم و غنی سازی اون، یک کشور رو میتونه بدون وابستگی به پیشرفت برسونه در حال حاضر همون تحقیقاتی که اساتید قبل از ما کردن به بار نشسته و خیلی از رادیو داروها و موارد دیگری که کاربرد صنعتی داره توی مملکت داره تولید میشه.
البته کاری که ما انجام دادیم یک حسن دیگه هم داشت و اون این بود که ما اولین کسانی بودیم که یک طرح رو از BASIC تا DETAIL و راه اندازی پیش رفتیم و با این کار مدیران ترسویی که توی صنایع نفت گاز و پتروشیمی بودن و جرات دادن کار به پیمانکار ایرانی رو نداشتن کمی جرات پیدا کردن و شما میبینید که بعد از این داستان خیلی از طرح ها توسط ایرانی ها اجرا شد. البته قبول دارم که برخی از مدیران هنوز هم ترس دارند ولی این ترس بخاطر خوب اجرا شدن کار نیست و فقط به این دلیل هست که اگه کار رو به داخل بدن دیگه هیچ بهونه ای برا سفرهای خارجی و حیف و میل بیت المال نخواهند داشت.
 
Similar threads
Thread starter عنوان تالار پاسخ ها تاریخ
P O U R I A انرژی هسته ای از ابتدا تا انتها انرژی های تجدید پذیر 12

Similar threads

بالا