غنی سازی اورانیوم

 

 
کلیات

غنی سازی اورانیوم یک فرآیند اصلاحی برای ایزوتوپ‌های اورانیوم از یکدیگر است که در چرخه مجموعه از فعالیت های صنعتی صورت می گیرد تا در نهایت انرژی هسته ای مورد نیاز برای مصارف مختلف را در اختیار انسان ها قرار دهد؛ چرخه ای که به دلیل سهولت در رسیدن به بعد نظامی و تسلیحاتی از سوی مجامع جهانی با حساسیت زیادی رصد می شود.
 
 
فرایند غنی سازی اورانیوم

اورانیوم طبیعی دارای سه نوع ایزوتوپ به نام‌های اورانیوم ۲۳۴ و اورانیوم ۲۳۵ و در نهایت اورانیوم ۲۳۸ است، که به ترتیب دارای ۰۰۵۸/۰ و ۷۱۱ /۰ و نیز ۲۸/ ۹۹ درصد وزنی می‌باشد. اورانیوم ۲۳۵ برخلاف اورانیوم ۲۳۸ شکافت پذیر بوده و می‌تواند در واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای بکار گرفته شود.  
 
واحد‌های هسته‌ای قدرت که با آب سبک کار می‌کنند معمولا با ۲ تا ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مشغول به بهره برداری می‌باشند. در یک راکتور معمولا ۳ غنای مقاومت برای یکسان نمودن شار نوترون و نیز تولید حرارت و انرژی یکنواخت، بطور همزمان استفاده خواهد گردید. بطوریکه در هنگام سوخت گذاری در حین کارکرد راکتور، سوخت با غنای بیشتر در طرف بیرونی مجموعه‌های سوخت قلب راکتور قرار می‌گیرد و پس از حدود ۱۲ تا ۱۸ ماه، سوخت گیری بعدی انجام شده و با قرار دادن اورانیوم تازه مجموعة مصرف شده را از مرکز قلب راکتور خارج نموده و سوخت جدید از محیط بیرونی به وسط و سوخت با غنای متوسط جای سوخت با غنای کمتر را اشغال خواهد نمود.  
 
به هرحال قبل از استفادة سوخت در راکتور، اورانیوم مربوطه باید با فرآیند غنی سازی اصلاح شود. فرآیند افزایش درصد ایزوتوپ ۲۳۵ در محصول را غنی سازی اورانیوم می‌نامند. تاریخ غنی سازی از جنگ جهانی دوم آغاز می‌شود و در آن زمان از اورانیوم غنی شده بیش از ۹۰ % برای ساخت سلاح اتمی استفاده می‌گردید. فرآیند‌های مختلفی جهت غنی سازی بکار می‌رود.  
 

 اگر بخواهیم از اورانیوم طبیعی که درصد بیشتری از ایزوتوپ ۲۳۸ را دارد در رآکتور‌ها استفاده نماییم، پس از تولید دی‌اکسید اورانیوم آن‌را برای تهیهٔ می‌له‌های سوخت به قسمت مربوطه منتقل می‌نمایند و در غیر این‌صورت چنانچه هدف، به‌کارگیری اورانیوم غنی شده باشد، می‌بایست درصد ایزوتوپ ۲۳۵ در سوخت بالا رود.  
 
نتیجه تصویری برای غنی سازی اورانیوم + تابناک
همان‌گونه که قبلاً ذکر گردید تاریخ غنی‌سازی اورانیوم از جنگ جهانی دوم آغاز شده است و در آن زمان از اورانیوم با غنای بیش از ۹۰ % برای ساخت سلاح اتمی استفاده می‌گردید. غنی‌سازی اورانیوم یک فرآیند اصلاحی برای ایزوتوپ‌های اورانیوم از یک‌دیگر است. همان طور که گفته شد، اورانیوم طبیعی دارای سه نوع ایزوتوپ به نام‌های اورانیوم ۲۳۴ و اورانیوم ۲۳۵ و در نهایت اورانیوم ۲۳۸ است، که به ترتیب دارای ۰۰۵۸/۰ و ۷۱۱ /۰ و نیز ۲۸/ ۹۹ درصد وزنی در مخلوط می‌باشد.  
 
برای غنی‌سازی اورانیوم، شرط اصلی این است که، مادة اورانیوم به‌صورت گازی شکل درآید و، چون تنها ماده مفیدی که می‌تواند با واکنش با اورانیوم به‌صورت گاز درآید، فلوئور می‌باشد، بنابراین در ترکیب با انواع ایزوتوپ‌های اورانیوم به صورت هگزا فلوئورید اورانیوم، ظاهر شده و با توجه به تک بودن ایزوتوپ فلوئور، در ترکیب با ایزوتوپ‌های متفاوت اورانیوم، وزن یکسانی را به آن‌ها اضافه می‌نماید و بدین‌سان قابلیت استفاده در دستگاه سانتریفوژ را نیز پیدا می‌کند؛ بنابراین دلیل اصلی استفاده از ترکیب UF۶ برای فرآیند غنی‌سازی اورانیوم تک بودن ایزوتوپ فلوئور است.  
 
 
فرایندهای موجود در غنی سازی 

فرآیند‌های موجود و معروف در غنی سازی اورانیوم شامل  الکترومغناطیس،  پخش گازی،  شیمیایی، فتوشیمیایی و سانتریفوژ می‌با شد.  
 
هر کشوری بنا به موقعیت خود از لحاظ تکنولوژی و صنعت مربوطه و دست یابی به امکانات لازم، روش خاص خود را بر گزیده است، لذا برآورد اقتصادی و مقایسة روش‌های مختلف کمی دشوار به نظر می‌رسد.  
 

آبشار (Cascade)

در اغلب فر آیند‌ها در هر مرحله از جداسازی تفاوت بسیار ناچیزی در ترکیب درصد ایزوتوپ در محصول بـدست می‌آید؛ لذا بدیهی است جهت اصول نتیجة مناسب و دلخواه باید مراحل زیادی بصورت سری که آبشار نامیده می‌شود صورت گیرد. حتی این مراحل برای غنای کم مثل ۴ درصد در فرآیند پخش گازی ۱۲۰۰ مرحله را شامل می‌شود.  
 
نتیجه تصویری برای غنی سازی اورانیوم + تابناک

آبشار ایده آل

در کارخانجات غنی سازی اورانیوم، معمولا از جریان مخالف برای فرآیند استفاده می‌شود. بدین صورت که پسماند هر مرحله به مرحلة پایین‌تر انتقال داده می‌شود. این روش باعث افزایش بازده و هزینة کمتر جداسازی خواهد گردید. چنانچه تولید هر مرحله به مرحلة بعدی و پسماند به مرحلة قبلی منتقل شود یک آبشار با جهت مخالف قرینه نام دارد. حال آنکه اگر محصول هر مرحله به چند مرحلة بعدی و پسماند به چند مرحلة قبلی انتقال یابد، این آبشار را پرشی می‌نامند. در آبشار ایده آل مواد با درصد مختلف با یکدیگر مخلوط نخواهند شد و، چون عملا این کار ممکن نیست، لذا آبشار ایده آل به مفهوم واقعی خود وجود نخواهد داشت.  
 

علت غنی سازی اورانیوم

 در طیّ هر شکافت حرارتی ۴۳/۲ نوترون ایجاد خواهد شد که اگر یکی از این نوترون‌ها برای شکافت بعدی به کار برده شود ۴۳/۱ نوترون باقی می‌ماند که باید در راکتور‌های هسته‌ای از محیط حذف شود. اما نکته‌ای که حائز اهمیت است این می‌باشد که نوترون‌های تولید شده در اثر شکافت هسته‌ای، دارای انرژی متفاوتی بوده و متوسط انرژی آن‌ها Mev ۲ (۲ مگا الکترون ولت [هر الکترون ولت معادل ۱۹-۱۰×۶/۱ ژول انرژی]) است حال آن‌که اورانیوم ۲۳۵ با نوترون‌هایی واکنش می‌دهد که انرژی آن‌ها بسیار پایین‌تر از این مقدار یعنی حدود ۲۵ هزارم الکترون ولت و سرعت آن‌ها ۲۲۰۰ متر بر ثانیه باشد و از آن‌جایی که سوخت عمده راکتور‌های هسته‌ای از نوع اورانیوم است، بنابراین باید انرژی نوترون‌ها کاهش پیدا نماید...  
 
نوترون‌های تولیدی در راکتور، پس از آزاد شدن، به مواد اطراف سوخت برخورد نموده و انرژی آن‌ها در اثر این برخورد‌ها کاهش پیدا خواهد نمود و چنان‌چه پس از کاهش انرژی، به هسته شکافت پذیر (اورانیوم ۲۳۵) برخورد نماید، جذب آن شده و باعث می‌شود تا شکافت هسته‌ای بعدی رقم بخورد. البته در این مرحله ممکن است نوترون توسط سایر عناصر موجود در راکتور جذب شده و از چرخه واکنش حذف گردد.  
 
چنان‌چه مواد اطراف سوخت را عناصر سبک تشکیل داده باشد، در نتیجهٔ برخورد نوترون با آن مواد، انرژی بیشتری از دست می‌رود که بهترین و در دسترس‌ترین مواد برای راکتور‌های حرارتی، آب معمولی (H۲O) و آب سنگین (D۲O) است.  
 
اگر از آب معمولی تقطیر شده در اطراف می‌له‌های سوخت راکتور هسته‌ای استفاده شده باشد، نوترون‌های تولید شده پس از ۱۹ بار برخورد می‌توانند به انرژی حرارتی برسند و این مقدار برای آب سنگین ۳۵ مرتبه خواهد بود، اما درعین حال آب معمولی به مقدار زیادی نسبت به آب سنگین نوترون را جذب می‌نماید که این کار از انجام واکنش‌های بعدی خواهد کاست و، چون تنها ایزوتوپ‌های ۲۳۵ اورانیوم قادرند تا با نوترون حرارتی واکنش دهند بنابراین جذب نوترون باعث می‌شود تا مقدار واکنش بعدی کاهش یافته و راکتور به سمت خاموشی پیش رود.  
 Ù†ØªÛŒØ¬Ù‡ تصویری برای غنی سازی اورانیوم + تابناک
برای این منظور باید میزان ایزوتوپ ۲۳۵ در سوخت هسته‌ای بالا رود تا نوترون حرارتی قبل از جذب شدن توسط آب، با آن برخورد کرده و واکنش هسته‌ای انجام پذیرد. در نتیجه نیاز به غنی‌سازی اورانیوم می‌باشد. اما چون درصد جذب نوترون توسط آب سنگین بسیار کمتر از آب معمولی است بنابراین چنان‌چه بخواهیم از اورانیوم معمولی در راکتور استفاده کنیم در نتیجه باید اطراف می‌له‌های سوخت، از آب سنگین انباشته شود تا ضمن کند کردن سرعت نوترون‌ها و بدون جذب کردن آن، امکان برخورد و جذب نوترون‌های حرارتی توسط اورانیوم ۲۳۵ مهیا گردد.  
 
آب معمولی دارای قدرت کاهش انرژی زیاد و قدرت کند کنندگی خوبی است، ولی به علّت این‌که جذب نوترون بیشتری انجام می‌دهد در مقایسه با سایر کند کننده‌ها دارای نسبت کند کنندگی پایینی می‌باشد، اما فراوانی و ارزان بودن آن باعث شده تا استفاده از آن‌را توجیه نماید. در عوض کیفیت کند کنندگی بالای آب سنگین و عدم جذب زیاد نوترون توسط آن با قیمت فوق‌العاده این ماده خنثی می‌شود.  
 
با توجه به موارد ذکر شده نمی‌توان از اورانیوم طبیعی که دارای مقدار کمی ۲۳۵ است در راکتوری استفاده نمود که اطراف می‌له‌های سوخت آن، از آب معمولی به عنوان کند کننده استفاده شده است.  
 
به‌طور خلاصه برای ایجاد واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای در راکتور‌ها باید شرایطی را فراهم نمود تا از بین نوترون‌های بوجود آمده در هر واکنش، ضمن کاهش سرعت و انرژی آن‌ها تنها یک نوترون قادر به انجام واکنش بعدی باشد. پس چنان‌چه از اورانیوم طبیعی استفاده شود کند کننده را آب سنگین انتخاب می‌نمایند و چنان‌چه هدف به‌کارگیری آب معمولی است، بنابراین اورانیوم غنی‌شده استفاده خواهد گردید. در هر دو صورت قیمت تمام شده یکسان خواهد شد. همچنین نوع راکتور و هزینه آن، بستگی به امکانات و تکنولوژی کشور استفاده کننده دارد.  
 
 
راکتورهای آب سنگین

راکتور‌های آب سنگین ۳ تفاوت اصلی با راکتور‌های آب سبک  دارد که در ادامه به آنها اشاره می شود. 
 
۱- راکتور‌های آب سنگین از اورانیوم خام به عنوان سوخت مورد نیاز خود استفاده می‌کند در حالی که سوخت راکتور‌های آب سبک اورانیوم غنی شده است. هر چه ابعاد راکتور کوچک‌تر و قدرت آن بالا‌تر باشد، به اورانیوم با غنای بیشتری نیاز دارد. راکتور آب سبک ایران در تهران اورانیوم با غنای ۲۰ درصد و راکتور قدرت آب سبک ساخته شده در بوشهر اورانیوم با غنای ۵ درصد مصرف می‌کند؛ اما به عنوان نمونه راکتور‌هایی که در زیردریایی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد (به دلیل ابعاد بسیار کوچک خود) از اورانیوم با غنای بالای ۶۰ درصد استفاده می‌کند؛ بنابراین راکتور‌های آب سنگین از آنجا که نیاز به فرآیند غنی سازی برای تولید سوخت آن‌ها وجود ندارد، به لحاظ اقتصادی به صرفه‌تر است.  
 
۲- راکتور‌های آب سبک توسط آب معمولی خنک می‌شود، اما راکتور‌های آب سنگین توسط آب سنگین خنک می‌شود. آب سنگین، همان آب معمولی است که در هسته اتم هیدروژن آن یک نوترون قرار دارد و به عبارت دیگر، به جای هیدروژن معمولی از یکی از ایزوتوپ‌های سنگین‌تر آن به نام دوتریوم تشکیل شده است. ویژگی آب سنگین این است که ظرفیت گرمایی بسیار بالاتری نسبت به آب سبک دارد و در واحد حجم، گرمای بیشتری را جذب می‌کند و در نتیجه توان خنک کنندگی آن بالا‌تر است.  
 
۳- سوخت مصرف شده راکتور‌های آب سبک دارای مقدار کمی پلوتونیوم است، اما سوخت مصرف شده راکتور‌های آب سنگین حاوی مقدار زیادی پلوتونیوم است که می‌تواند پس از طی عملیات بازفرآوری جداسازی شده و در پروژه تسلیحاتی یا غیر آن مصرف شود.  
 

غنی سازی اورانیوم

برچسب: غنی سازی اورانیوم
در بومی سازی صنعت هسته ای پیشرفت های قابل توجهی... به دست آورده است گفت ظرفیت غنی­ سازی ایران امروز...
تعهدات تولید روزانه­ ما ۴۵۰ گرم غنی­ سازی اورانیوم بود... اورانیوم غنی شده به بیش از ۵۰۰ کیلوگرم رسیده و... از پیش انجام گرفته توانایی تولید هر درصدی از اورانیوم... حاشیه­ سازی­ ها که ما را از کار باز دارد...
کد خبر: ۹۳۷۴۶۴    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۸/۲۴


گزارشی از نسل‌های مختلف ماشین‌های غنی سازی ایران
غنی سازی اورانیوم ۲۳۵ دست یابد سانتریفیوژir-1 نخستین سانتریفیوژ ایرانی... غنی سازی یک سو اولین مواد غنی شده ایران را... موفقیت در همه آزمایش های مکانیکال و تزریق گاز اورانیوم... غنی سازی نطنز است که برای اولین بار در هفته...
کد خبر: ۹۳۷۲۴۰    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۸/۲۳


آخرین تحولات خاورمیانه؛
اروپایی در مورد غنی سازی در فردو و نظر عجیب...
اروپایی در مورد غنی سازی در فردو و نظر عجیب... سازمان ملل به عراق پیشنهادهایی را برای آرام سازی اوضاع... مورد غنی سازی در فردو فرانسه آلمان و انگلیس علی... فعالیت های غنی سازی اورانیوم در فردو به شدت نگران...
کد خبر: ۹۳۶۷۰۲    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۸/۲۱


مرور روزنامه‌های یکشنبه نوزدهم آبان ماه؛
کد خبر: ۹۳۶۰۱۰    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۸/۱۹


سو به ظرفیت غنی سازی کشور اضافه شود که این...
کد خبر: ۹۳۵۹۴۳    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۸/۱۸


ایرانی از غنی سازی اورانیوم به میزان بیش از هفتاد... انتخاب تاسیسات فردو برای غنی سازی اورانیوم پیام مهمی در... تولید اورانیوم غنی شده از آن استفاده نشود ایران با...
کد خبر: ۹۳۵۴۰۸    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۸/۱۶


اورانیوم غنی شده در فردو آعاز شد ...
تولید مجدد اورانیوم غنی شده در فردو آعاز شد به... ملی مبنی بر آغاز فعالیت مجدد سایت فردو جهت غنی... سازی اورانیوم پس از انتقال مخزن حاوی دو هزار کیلوگرم... و انجام موفقیت آمیز کلیه عملیات فنی مرتبط شامل خلأسازی...
کد خبر: ۹۳۵۳۹۹    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۸/۱۶


ایران دلیل معقولی برای توسعه برنامه غنی سازی اورانیوم در...
کد خبر: ۹۳۵۱۹۴    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۸/۱۵


رئیس سازمان انرژی اتمی ایران امروز از مجتمع غنی سازی... ۱۳ آبان ۹۸ از مجتمع غنی سازی نطنز بازدید می...
کد خبر: ۹۳۴۶۵۶    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۸/۱۳


ir-9 ایرانی حدود ۵۰ سو ظرفیت غنی سازی خواهد داشت... غنی سازی این سانتریفیوژ فوق پیشرفته ایرانی دو برابر جدیدترین... درصدی توان غنی سازی ایران به گزارش خراسان از ۱۸... ذخیره اورانیوم و پایبندنبودن به سقف ذخایر ۱۳۰ تن آب...
کد خبر: ۹۳۰۷۵۶    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۷/۲۵


پیشرفته ir-۹ برای غنی سازی اورانیوم است « ژان ایو...
کد خبر: ۹۳۰۶۴۴    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۷/۲۴


نسبت به غنی سازی اورانیوم اقدام کند به گزارش «... سعودی می خواهد در آینده اورانیوم را غنی سازی کند... و با این اورانیوم سوخت لازم برای نیروگاه برق هسته... که مشتمل است بر تولید و غنی سازی اورانیوم برای...
کد خبر: ۹۲۲۸۰۹    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۶/۱۸


درصد و غلظت غنی سازی خود را فراتر از ۳...
را لغو کرد ذخایر اورانیوم غنی شده تا ۴ ۵... اورانیوم ۲۳۵ غنی شده تا ۳ ۶۷ درصد ۲۴۱ ۶... کیلوگرم بوده است ذخایر اورانیوم ۴ ۵ درصد ایران به... ۲۱۶ ۵ کیلوگرم اورانیوم عنی شده تا ۳ ۶۷ درصد...
کد خبر: ۹۲۱۶۶۶    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۶/۱۲


آژانس بین‌المللی انرژی اتمی اعلام کرد
است ذخایر اورانیوم ایران به ۲۴۱ ۶ کیلوگرم و درصد...
کد خبر: ۹۲۱۰۱۵    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۶/۰۸


« ایران بعد از برجام ۳۰۰ کیلو اورانیوم را غنی... سازی نکرده بلکه بعد از توافق هسته ای ۲۴ تن... اورانیوم را غنی سازی کرده است» اما منظور از ۲۴... تن چیست در واقع طبق برجام ایران می توانست اورانیوم...
کد خبر: ۹۱۴۹۱۹    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۵/۰۸


گزارشی غنی سازی فراتر از ٣ ۶٧ درصدی را در... کارخانه غنی سازی سوخت این غنا ۴ ۵ درصد می... سخنگوی سازمان انرژی اتمی هم از افزایش سطح غنی سازی... بهروز کمالوندی» با اشاره به اینکه سطح غنی سازی کنونی...
کد خبر: ۹۱۰۲۶۱    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۴/۱۷


ایران اورانیوم را بیش از میزان توافق شده در برجام... غنی سازی کرده است به گزارش تابناک به نقل از... روز دوشنبه عبور ایران از سطح غنی سازی 3 67... نخستین آن فراتر رفتن میزان ذخایر اورانیوم 3 67 درصد...
کد خبر: ۹۱۰۲۵۵    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۴/۱۷


هروز کمالوندی:
افزایش سطح غنی سازی در تأسیسات نطنز اعلام خواهد شد... درصد غنی سازی در سایت هسته ای شهید احمدی روشن... نطنز اظهار داشت نمونه های لازم از نتایج فرآیند غنی... سازی در شرایط جدید اعلام شده توسط بازرسان آژانس بین...
کد خبر: ۹۱۰۲۴۲    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۴/۱۷


براساس نیازمان اقدام به غنی سازی می کنیم موسوی در...
کد خبر: ۹۱۰۱۳۴    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۴/۱۷


تا ساعات آینده غنی سازی خود را از حد تعیین... حد تعیین شده در برجام برای غنی سازی خود فراتر...
کد خبر: ۹۱۰۱۲۳    تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۴/۱۷


tabnak-adv
tabnak-adv
tabnak-adv
tabnak-adv
tabnak-adv
tabnak-adv
tabnak-adv
tabnak-adv
tabnak-adv