منو
 کاربر Online
388 کاربر online
تاریخچه ی: غنی سازی اورانیوم

تفاوت با نگارش: 7

Lines: 1-43Lines: 1-62
 +
 +
 +
 +
 +{picture=hasteyi.gif}
 +
 +
 +
 !مقدمه !مقدمه
 ((منابع معدنی اورانیوم و توریم|سنگ معدن اورانیوم)) موجود در طبیعت از دو ((ایزوتوپ)) __235U __ به مقدار 0.7 درصد و __238U __‏به مقدار 3.99 درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و ‏بعد از تخلیص فلز ، ((اورانیوم)) را بصورت ترکیب با اتم ((فلوئور)) (__9F __) و بصورت ((مولکول)) ‏اورانیوم هگزا فلوراید تبدیل می‌کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط ‏مولکولهای گازی با ((جرم مولکولی)) گاز نسبت عکس دارد. ((منابع معدنی اورانیوم و توریم|سنگ معدن اورانیوم)) موجود در طبیعت از دو ((ایزوتوپ)) __235U __ به مقدار 0.7 درصد و __238U __‏به مقدار 3.99 درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و ‏بعد از تخلیص فلز ، ((اورانیوم)) را بصورت ترکیب با اتم ((فلوئور)) (__9F __) و بصورت ((مولکول)) ‏اورانیوم هگزا فلوراید تبدیل می‌کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط ‏مولکولهای گازی با ((جرم مولکولی)) گاز نسبت عکس دارد.
-
+!غنی سازی با دستگاه سانتریفیوژ
((سانتریفیوژ)) دستگاهی است که برای جدا سازی مواد از یکدیگر بر اساس وزن آنها استفاده می‌شود. این دستگاه مواد را با سرعت زیاد حول یک محور به گردش در می‌آورد و مواد متناسب با وزنی که دارند از محور فاصله می‌گیرند. در واقع در این روش برای جدا سازی مواد از یکدیگر از شتاب ناشی از نیروی گریز از مرکز استفاده می‌گردد، کاربرد عمومی این دستگاه برای جداسازی مایع از مایع و یا مایع از جامد است. سانتریفیوژهایی که برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌شود حالت خاصی دارند که برای گاز تهیه شده‌اند که به آنها Hyper-Centrifuge گفته می‌شود. پیش از آنکه دانشمندان از این روش برای غنی سازی اورانیوم استفاده کنند از تکنولوژی خاصی بنام Gaseous Diffusion به معنی پخش و توزیع گازی استفاده می‌کردند.



 
 
  
-{picture file=img/daneshnameh_up/hasteyi abc.gif} +{picture=200px-Nuclear_Fuel_Cycle.JPG}
  
 
 
 
 
-


!غنی سازی اورانیوم با دیفوزیون گازی
گراهان در سال 1864 پدیده‌ای را کشف کرد که در آن ((سرعت متوسط)) مولکولهای ‏گاز با معکوس جرم مولکولی گاز متناسب بود. از این پدیده که به نام ((دیفوزیون ‏گازی)) مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌کنند. در عمل اورانیوم ‏هگزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل ‏‏(خلل و فرج دار) درست شده است عبور می‌دهند. سوراخهای موجود در جسم ‏متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 2.5 آنگسترم (7-‏25x10 سانتیمتر) باشد.

ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولکولها است. روش غنی سازی ‏اورانیوم تقریبا مطابق همین اصولی است که در اینجا گفته شد. با وجود این ‏می‌توان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین ‏مرحله غنی سازی ایزوتوپها است، زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدن اورانیوم ‏‏140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی بدست می‌آید که فقط یک کیلوگرم __235U __ ‏خالص در آن وجود دارد.
+!غنی سازی با دیفوزیون گازی Gaseous Diffusion
گراهان در سال 1864 پدیده‌ای را کشف کرد که در آن ((سرعت متوسط)) مولکولهای ‏گاز با معکوس جرم مولکولی گاز متناسب بود. از این پدیده که به نام ((دیفوزیون ‏گازی)) مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌کنند. در عمل اورانیوم ‏هگزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل ‏‏(خلل و فرج دار) درست شده است عبور می‌دهند. سوراخهای موجود در جسم ‏متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 2.5 آنگسترم (7-‏25x10 سانتیمتر) باشد.

ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولکولها است. روش غنی سازی ‏اورانیوم تقریبا مطابق همین اصولی است که در اینجا گفته شد. با وجود این ‏می‌توان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین ‏مرحله غنی سازی ایزوتوپها است، زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدن اورانیوم ‏‏140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی بدست می‌آید که فقط یک کیلوگرم __235U __ ‏خالص در آن وجود دارد. Gaseous Diffusion از جمله تکنولوژیهایی بود که ایالات متحده طی جنگ جهانی دوم در پروژهای بنام __منهتن__ (Manhattan) برای ساخت ((بمب هسته‌ای)) ، با کمک انگلیس و کانادا به آن دست پیدا کرد.

در این روش با تکرار استفاده از این صفحات فیلتر مانند ، بصورت آبشاری (Cascade) ، میزان __235U __ را به مقدار دلخواه بالا می‌بردند. این روش اولین راهکارهای صنعتی برای غنی سازی اورانیوم بود که کابرد عملی پیدا کرد. نمونه‌ای از سانتریفیوژهای گازی آبشاری که برای غنی سازی اورانیوم از آنها استفاده می‌شود. Hyper-Centrifuge اما در روش استفاده از سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم ، تعداد بسیار زیادی از این دستگاهها بصورت سری و موازی بکار می‌برند تا با کمک آن بتوانند غلظت __235U __ را افزایش دهند.








{picture=chp_nuclearfuelcycle1.jpg}




گاز هگزافلوراید اورانیوم (UF6) در داخل سیلندرهای سانتریفیوژ تزریق می‌شود و با سرعت زیاد به گردش در آورده می‌گردد. گردش سریع سیلندر ، نیروی گریز از مرکز بسیار قوی تولید می‌کند و طی آن مولکولهای سنگینتر (آنهایی که شامل ایزوتوپ __238U __ هستند) از مرکز محور گردش دورتر می‌گردند و برعکس آنها که مولکولهای سبکتری دارند (حاوی ایزوتوپ __235U __) بیشتر حول محور سانتریفیوژ قرار می‌گیرند.

در این هنگام با استفاده از روشهای خاص گازی که حول محور جمع شده است جمع آوری شده به مرحله دیگر یعنی دستگاه سانتریفیوژ بعدی هدایت می‌گردد. میزان گاز هگزافلوراید اورانیوم شامل __235U __ که در این روش از یک واحد جداسازی بدست می‌آید به مراتب بیشتر از مقداری است که در روش قبلی (Gaseous Diffusion) بدست می‌آید، به همین علت است که امروزه در بیشتر نقاط جهان برای غنی سازی اورانیوم از این روش استفاده می‌کنند.

بزرگترین دستگاههای آبشاری سانتریفیوژ در کشورهایی مانند فرانسه ، آلمان ، انگلستان و چین در حال غنی سازی اورانیوم هستد. این کشورها علاوه بر مصرف داخلی به صادرات اورانیوم غنی شده نیز می‌پردازند. کشور ژاپن هم دارای دستگاههای بزرگ سانتریفیوژ است، اما تنها برای مصرف داخلی اورانیوم غنی شده تولید می‌کند.
 !غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی !غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی
-یکی از روشهای غنی سازی اورانیوم استفاده از ((میدان مغناطیسی)) بسیار قوی می‌باشد. در این روش ابتدا اورانیوم هگزا فلوئورید را حرارت می‌دهند تا ((تبخیر)) شود. از طریق تبخیر ، اتمهای اورانیوم و فلوئورید از هم تفکیک می‌شوند. در این حالت ، اتمهای اورانیوم را به میدان مغناطیسی بسیار قوی هدایت می‌کنند. میدان مغناطیسی بر هسته‌های باردار اورانیم نیرو وارد می کند ( این نیرو به __نیروی لورنتس__ معروف می باشد) و اتمهای اورانیوم را از مسیر مستقیم خود منحرف می‌کند. اما هسته‌های سنگین اورانیم (__238U __) نسبت به هسته‌های سبکتر (__235U __) انحراف کمتری دارند و درنتیجه از این طریق می‌توان __235U __ را از اورانیوم طبیعی تفکیک کرد. +یکی از روشهای غنی سازی اورانیوم استفاده از ((میدان مغناطیسی)) بسیار قوی می‌باشد. در این روش ابتدا اورانیوم هگزا فلوئورید را حرارت می‌دهند تا تبخیر شود. از طریق تبخیر ، اتمهای اورانیوم و فلوئورید از هم تفکیک می‌شوند. در این حالت ، اتمهای اورانیوم را به میدان مغناطیسی بسیار قوی هدایت می‌کنند. میدان مغناطیسی بر هسته‌های باردار اورانیم نیرو وارد میکند ( این نیرو به __نیروی لورنتس__ معروف میباشد) و اتمهای اورانیوم را از مسیر مستقیم خود منحرف می‌کند. اما هسته‌های سنگین اورانیم (__238U __) نسبت به هسته‌های سبکتر (__235U __) انحراف کمتری دارند و درنتیجه از این طریق می‌توان __235U __ را از اورانیوم طبیعی تفکیک کرد.


 
 
 
 
  
-{picture file=img/daneshnameh_up//atrak.jpg} +{picture=fuel_cycle.JPG}
  
 
 
 
 
-
 
-
 
 !کاربردهای اورانیوم غنی شده !کاربردهای اورانیوم غنی شده
 *شرایطی ایجاد کرده اند که نسبت __235U __ به __238U __ را به 5 درصد می‌‏رساند. برای این کار و تخلیص کامل اورانیوم از ((دستگاه سانتریفوژ|سانتریفوژهای)) بسیار قوی استفاده ‏می‌کنند.

 *شرایطی ایجاد کرده اند که نسبت __235U __ به __238U __ را به 5 درصد می‌‏رساند. برای این کار و تخلیص کامل اورانیوم از ((دستگاه سانتریفوژ|سانتریفوژهای)) بسیار قوی استفاده ‏می‌کنند.

 *برای ساختن ((نیروگاه اتمی)) ، اورانیوم طبیعی و یا اورانیوم غنی شده بین 1 تا 5 ‏درصد کافی است.

 *برای ساختن ((نیروگاه اتمی)) ، اورانیوم طبیعی و یا اورانیوم غنی شده بین 1 تا 5 ‏درصد کافی است.

 *برای تهیه ((بمب اتمی)) حداقل 5 تا 6 کیلوگرم __235U __ صد درصد خالص نیاز ‏است. در صنایع نظامی از این روش استفاده نمی‌شود و بمبهای اتمی را از __239Pu __ که ((سنتز شیمیایی|سنتز و تخلیص شیمیایی)) آن بسیار ساده‌تر است تهیه ‏می‌کنند. *برای تهیه ((بمب اتمی)) حداقل 5 تا 6 کیلوگرم __235U __ صد درصد خالص نیاز ‏است. در صنایع نظامی از این روش استفاده نمی‌شود و بمبهای اتمی را از __239Pu __ که ((سنتز شیمیایی|سنتز و تخلیص شیمیایی)) آن بسیار ساده‌تر است تهیه ‏می‌کنند.
 !نحوه تولید سوخت پلوتونیوم رادیو اکتیو  !نحوه تولید سوخت پلوتونیوم رادیو اکتیو
-این عنصر ناپایدار را در نیروگاههای بسیار قوی می‌سازند که تعداد نوترونهای ‏موجود در آنها از صدها هزار میلیارد ((نوترون)) در ثانیه در سانتیمتر مربع تجاوز ‏می‌کند. عملا کلیه بمبهای اتمی موجود در ((زراد خانه هسته‌ای|زراد خانه‌های جهان)) از این عنصر ‏درست می‌شود.‏ روش ساخت این عنصر در داخل ((نیروگاه اتمی|نیروگاههای هسته‌ای)) به این صورت که ‏ایزوتوپهای __238U __ شکست پذیر نیستند، ولی جاذب ((نوترون حرارتی|نوترون کم انرژی)) هستند.

تعدادی از نوترونهای حاصل از شکست __235U __ را ‏جذب می‌کنند و تبدیل به __239U __ می‌شوند. این ایزوتوپ از اورانیوم بسیار ‏ناپایدار است و در کمتر از ده ساعت تمام اتمهای بوجود آمده تخریب ‏می‌شوند. در درون هسته پایدار __239U __ یکی از نوترونها خود به خود به ((‏پروتون)) و یک ((الکترون)) تبدیل می‌شود. بنابراین تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر جدید را که 93 پروتون دارد ((‏نپتونیوم)) می‌نامند که این عنصر نیز ناپایدار است و یکی از نوترونهای آن خود به ‏خود به پروتون تبدیل شده و در نتیجه به تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر ‏جدید ((پلوتونیم)) را که 94 پروتون دارد ایجاد می‌کنند. این کار حدودا در مدت یک هفته ‏صورت می‌گیرد.
+این عنصر ناپایدار را در نیروگاههای بسیار قوی می‌سازند که تعداد نوترونهای ‏موجود در آنها از صدها هزار میلیارد ((نوترون)) در ثانیه در سانتیمتر مربع تجاوز ‏می‌کند. عملا کلیه بمبهای اتمی موجود در ((زراد خانه هسته‌ای|زراد خانه‌های جهان)) از این عنصر ‏درست می‌شود.‏ روش ساخت این عنصر در داخل ((نیروگاه اتمی|نیروگاههای هسته‌ای)) به این صورت که ‏ایزوتوپهای __238U __ شکست پذیر نیستند، ولی جاذب ((نوترون حرارتی|نوترون کم انرژی)) هستند. تعدادی از نوترونهای حاصل از شکست __235U __ را ‏جذب می‌کنند و تبدیل به __239U __ می‌شوند. این ایزوتوپ از اورانیوم بسیار ‏ناپایدار است و در کمتر از ده ساعت تمام اتمهای بوجود آمده تخریب ‏می‌شوند.

در درون هسته پایدار __239U __ یکی از نوترونها خود به خود به ((‏پروتون)) و یک ((الکترون)) تبدیل می‌شود. بنابراین تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر جدید را که 93 پروتون دارد ((‏نپتونیوم)) می‌نامند که این عنصر نیز ناپایدار است و یکی از نوترونهای آن خود به ‏خود به پروتون تبدیل شده و در نتیجه به تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر ‏جدید ((پلوتونیم)) را که 94 پروتون دارد ایجاد می‌کنند. این کار حدودا در مدت یک هفته ‏صورت می‌گیرد.
 !مباحث مرتبط با عنوان !مباحث مرتبط با عنوان
 *‏((بمب اتمی))‏ *‏((بمب اتمی))‏
-*((اجسام متخلخل)) 
 *‏((اورانیوم))‏ *‏((اورانیوم))‏
 *((اورانیوم غنی شده)) *((اورانیوم غنی شده))
 *((ایزوتوپهای اورانیوم)) *((ایزوتوپهای اورانیوم))
 *‏((پلتونیوم))‏ *‏((پلتونیوم))‏
 *((دیفوزیون گازی)) *((دیفوزیون گازی))
 *((سانتریفوژ)) *((سانتریفوژ))
 *‏((نیروگاه اتمی))‏ *‏((نیروگاه اتمی))‏
 *‏((زراد خانه هسته‌ای)) *‏((زراد خانه هسته‌ای))
 *((منابع معدنی اورانیوم و توریم)) *((منابع معدنی اورانیوم و توریم))
 *((نوترون حرارتی)) *((نوترون حرارتی))
 +*((چرخه سوخت هسته‌ای))

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 پنج شنبه 21 دی 1385 [06:18 ]   13   حسین خادم      جاری 
 شنبه 23 اردیبهشت 1385 [07:05 ]   12   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 سه شنبه 15 فروردین 1385 [09:10 ]   11   جعفر صالحی      v  c  d  s 
 شنبه 29 بهمن 1384 [09:50 ]   10   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 شنبه 29 بهمن 1384 [09:48 ]   9   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 یکشنبه 27 شهریور 1384 [16:43 ]   8   حسین خادم      v  c  d  s 
 یکشنبه 27 شهریور 1384 [13:21 ]   7   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 یکشنبه 27 شهریور 1384 [13:11 ]   6   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 یکشنبه 27 شهریور 1384 [13:05 ]   5   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 سه شنبه 29 دی 1383 [10:06 ]   4   حسین خادم      v  c  d  s 
 چهارشنبه 25 آذر 1383 [09:09 ]   3   احمد شکیب      v  c  d  s 
 چهارشنبه 04 آذر 1383 [13:00 ]   2   فاطمه عیوضی      v  c  d  s 
 چهارشنبه 22 مهر 1383 [12:49 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..