نگاهی به مراحل تولید سوخت هسته ای
نگاهي به مراحل توليد سوخت هسته اي
اورانيوم عنصر اصلي فناوري هستهاي
اورانيوم مادهاي است كه به صورت معدني در همه جا يافت ميشود كه انجام عمل فرآوري ميتواند در نيروگاههاي هستهاي به عنوان سوخت براي ايجاد نيرو و حركت راكتورهاي مولد مورد استفاده قرار گيرد.
گرماي توليد شده در راكتورهاي هستهاي باعث ايجاد بخار آب و حركت توربينهاي مولد توليد الكتريسيته ميشود.
مساله قابل توجهي در سوختهاي هستهاي اين است كه اين سوخت ميتواند به طور مجدد به عنوان سوخت مورد استفاده قرار گيرد.
فلز اورانيوم به صورت راديو اكتيو در سراسر سطح زمين يافت ميشود كه بسيار فراوان است. اين فلز با غلظتي در گرانيت وجود دارد كه ۶۰درصد از كره زمين را شامل ميشود.
اين فلزبا غلظتي در ته مانده زغال سنگ نيز وجود دارد و راديو اكتيو مربوط به آن از معدنهاي ديگري است كه با عمليات راديو اكتيو به وجود آمدهاند و هنگام استخراج از معدن و آسياب كردن به جا ماندهاند و غلظت اورانيوم در چند منطقه در كره زمين به حدي است كه استخراج آن از نظر اقتصادي مقرون به صرفه است.
* حفاري براي استخراج اورانيوم
حفاري براي به دست آوردن اورانيوم معدني به دو صورت حفاري رو زميني و زيرميني صورت ميگيرد.
حفاري روزميني درمكانهايي به كار ميرود كه ذخيره معدني دردسترس و سطح زمين قرار دارد. در غيراين صورت حفاري بايد به طور عمقي و زيرزميني صورت گيرد.
درحفاري رو زميني عواملي نظير عمق بايد مورد توجه قرار گيرد تا حفرههاي ايجاد شده بزرگتر از ذخيره معدني باشد تا مانع ريزش آن شود و بر اين اساس حجم موادي كه از معدن استخراج ميشود بسيار زياد است.
خرابيهاي ناشي از حفاريهاي زيرزميني در سطح زمين بسيار كمتر از حفاري روزميني است و ميزان مواد استخراجي نيز كمتر از آن است.
براين اساس با توجه به نوع ديوان معدن امنيت و ديگر ملاحظات نوع حفاري مشخص ميشود.
* آسياب كردن اورانيوم
پس ازاستخراج مادهمعدني اورانيوم بايد درنزديكي محل استخراج امكاناتي براي استقرار محل آسياب كردن در نظر گرفته شود. هر جا كه معدن اورانيوم قرار دارد بايد محلي براي آسياب نيز تعبيه شود.
اين عمل اكسيد اورانيوم غليظي توليد ميكند كه از آسياب حمل ميشود كه به آن كيك زرد ميگويند كه حاوي مقدار زيادي اورانيوم است.
پس از اين مرحله كيك زرد توليد شده در حلكننده اي قوي حل ميشود و به صورت محلول در ميآيد و اورانيوم تهنشين شده و از محلول جدا ميشود و پس از خشك شدن و حرارت دادن به صورت اشباع درآمد و در استوانههاي ۲۰۰ليتري بستهبندي ميشود.
پسماندههاي داراي مواد راديواكتيو عمري طولاني دارند و غلظت آنها كم خاصيتي سمي دارند. هرچند مقدار كلي عناصر پرتوزا كمتر از سنگ معدن اصلي است و نيمه عمر آنها كوتاه خواهد بود اما اين مواد بايد از محيط زيست دور بمانند.
تبديل و تغيير محلول آسياب شده اورانيوم مستقيما قابل استفاده بهعنوان سوخت در راكتورهاي هستهاي نيست. پردازش اضافي به غنيسازي اورانيوم مربوط است كه براي تمام راكتورها لازم است.
اين عمليات اورانيوم را به نوع گازي تبديل ميكند و راه بهدست آوردن آن تبديل كردن به هگزا فلوريد( (UF6) (Hexa Fluorideاست كه در دماي نسبتا پايين گاز است.
پس از تبديل اورانيوم به هگزافلوريد براي غنيسازي مورد استفاده قرار ميگيرد.
* عمليات مربوط به غنيسازي
اورانيوم به طور طبيعي حاوي دو ايزوتوپ از نوعي اتمي است و ۰/۷درصد از اورانيوم طبيعي، شكاف پذير است كه با شكافته شدن در راكتورهاي هسته اي انرژي توليد ميكند و ايزوتوپ اورانيوم شكاف پذير، اورانيوم نوع ۲۳۵است و پس مانده آن اورانيوم ۲۳۸است.
برخي از راكتورهاي عادي به اورانيوم ۲۳۵نياز دارند كه البته عمليات غنيسازي غلظت اورانيوم را بيشتر ميكند و بين ۳/۵تا ۵درصد اورانيوم ۲۳۵ با بيرون آوردن ۸درصد از اورانيوم ۲۳۸توليد ميكند.
باجداسازي گازيهگزافلوريداورانيوم دردوجريان اين عملياتصورت ميپذيرد.
يكي بهاندازه لازم غنيسازي ميشود و اورانيوم غني شده ضعيف نام دارد و و نوع ديگر را اورانيوم ۲۳۵يا پس مانده ميگويند.
غنيسازي در مقياسهاي بزرگتر نيز وجود دارد كه گاز هگزا فلورايد را به عنوان منبع استفاده كرده و نفوذ گازي و تفكيك گازي و هر دوي آن از خواص فيزيكي مولكولي استفاده ميكنند.
* توليد استوانههاي سوخت هستهاي
گلولههاي سراميكي كه به آنها سوخت راكتور ميگويند از اورانيوم اكسيد كه در حرارتي در حدود ۱۴۰۰درجه سانتيگراد پخته شده است شكل ميگيرند.
اين گلولهها در لولههاي فلزي از ميله سوختي پوشانده ميشوند كه در مجتمع هاي سوختي براي استفاده در راكتورها آماده هستند.
* ايجاد نيروي هستهاي
در راكتور هستهاي اتمهاي اورانيوم ۲۳۵شكافته شده و عمليات پردازش انرژي آزاد ميكنند كه اين انرژي اغلب براي حرارت دادن آب و تبديل كردن آن به بخار استفاده ميشود. بخار توربيني را كه به ژنراتور متصل است به حركت مياندازد و باعث توليد الكتريسيته ميشود.
مقداري از اورانيوم ۲۳۸در هسته و مركز راكتور به پلوتونيوم تبديل مي شود و اين يك سوم انرژي در يك راكتور هستهاي معمولي را حاصل ميكند.
از يك تن اورانيوم به طور طبيعي ۴۵ميليون كيلو وات ساعت الكتريسيته توليد ميشود. توليد اين مقدار انرژي الكتريكي با استفاده از سوختهاي فسيلي ملزم بهسوزاندن بيش از ۲۰هزار تن زغال سنگ سياه و ۳۰ميليون مترمكعب گاز است.
زماني كه سوخت از راكتورخارج ميشود ازخود پرتو ساطع ميكند كه بيشتر از شكافتن قطعات و حرارت آن است اين سوخت بايد فورا در استخرهاي انبار كه در اطراف راكتور براي كاهش ميزان پرتوزايي آن احداث ميشود، تخليه شود.
اين سوختها براي ماهها و يا سالها در اين استخرها نگهداري ميشوند
اورانيوم عنصر اصلي فناوري هستهاي
اورانيوم مادهاي است كه به صورت معدني در همه جا يافت ميشود كه انجام عمل فرآوري ميتواند در نيروگاههاي هستهاي به عنوان سوخت براي ايجاد نيرو و حركت راكتورهاي مولد مورد استفاده قرار گيرد.
گرماي توليد شده در راكتورهاي هستهاي باعث ايجاد بخار آب و حركت توربينهاي مولد توليد الكتريسيته ميشود.
مساله قابل توجهي در سوختهاي هستهاي اين است كه اين سوخت ميتواند به طور مجدد به عنوان سوخت مورد استفاده قرار گيرد.
فلز اورانيوم به صورت راديو اكتيو در سراسر سطح زمين يافت ميشود كه بسيار فراوان است. اين فلز با غلظتي در گرانيت وجود دارد كه ۶۰درصد از كره زمين را شامل ميشود.
اين فلزبا غلظتي در ته مانده زغال سنگ نيز وجود دارد و راديو اكتيو مربوط به آن از معدنهاي ديگري است كه با عمليات راديو اكتيو به وجود آمدهاند و هنگام استخراج از معدن و آسياب كردن به جا ماندهاند و غلظت اورانيوم در چند منطقه در كره زمين به حدي است كه استخراج آن از نظر اقتصادي مقرون به صرفه است.
* حفاري براي استخراج اورانيوم
حفاري براي به دست آوردن اورانيوم معدني به دو صورت حفاري رو زميني و زيرميني صورت ميگيرد.
حفاري روزميني درمكانهايي به كار ميرود كه ذخيره معدني دردسترس و سطح زمين قرار دارد. در غيراين صورت حفاري بايد به طور عمقي و زيرزميني صورت گيرد.
درحفاري رو زميني عواملي نظير عمق بايد مورد توجه قرار گيرد تا حفرههاي ايجاد شده بزرگتر از ذخيره معدني باشد تا مانع ريزش آن شود و بر اين اساس حجم موادي كه از معدن استخراج ميشود بسيار زياد است.
خرابيهاي ناشي از حفاريهاي زيرزميني در سطح زمين بسيار كمتر از حفاري روزميني است و ميزان مواد استخراجي نيز كمتر از آن است.
براين اساس با توجه به نوع ديوان معدن امنيت و ديگر ملاحظات نوع حفاري مشخص ميشود.
* آسياب كردن اورانيوم
پس ازاستخراج مادهمعدني اورانيوم بايد درنزديكي محل استخراج امكاناتي براي استقرار محل آسياب كردن در نظر گرفته شود. هر جا كه معدن اورانيوم قرار دارد بايد محلي براي آسياب نيز تعبيه شود.
اين عمل اكسيد اورانيوم غليظي توليد ميكند كه از آسياب حمل ميشود كه به آن كيك زرد ميگويند كه حاوي مقدار زيادي اورانيوم است.
پس از اين مرحله كيك زرد توليد شده در حلكننده اي قوي حل ميشود و به صورت محلول در ميآيد و اورانيوم تهنشين شده و از محلول جدا ميشود و پس از خشك شدن و حرارت دادن به صورت اشباع درآمد و در استوانههاي ۲۰۰ليتري بستهبندي ميشود.
پسماندههاي داراي مواد راديواكتيو عمري طولاني دارند و غلظت آنها كم خاصيتي سمي دارند. هرچند مقدار كلي عناصر پرتوزا كمتر از سنگ معدن اصلي است و نيمه عمر آنها كوتاه خواهد بود اما اين مواد بايد از محيط زيست دور بمانند.
تبديل و تغيير محلول آسياب شده اورانيوم مستقيما قابل استفاده بهعنوان سوخت در راكتورهاي هستهاي نيست. پردازش اضافي به غنيسازي اورانيوم مربوط است كه براي تمام راكتورها لازم است.
اين عمليات اورانيوم را به نوع گازي تبديل ميكند و راه بهدست آوردن آن تبديل كردن به هگزا فلوريد( (UF6) (Hexa Fluorideاست كه در دماي نسبتا پايين گاز است.
پس از تبديل اورانيوم به هگزافلوريد براي غنيسازي مورد استفاده قرار ميگيرد.
* عمليات مربوط به غنيسازي
اورانيوم به طور طبيعي حاوي دو ايزوتوپ از نوعي اتمي است و ۰/۷درصد از اورانيوم طبيعي، شكاف پذير است كه با شكافته شدن در راكتورهاي هسته اي انرژي توليد ميكند و ايزوتوپ اورانيوم شكاف پذير، اورانيوم نوع ۲۳۵است و پس مانده آن اورانيوم ۲۳۸است.
برخي از راكتورهاي عادي به اورانيوم ۲۳۵نياز دارند كه البته عمليات غنيسازي غلظت اورانيوم را بيشتر ميكند و بين ۳/۵تا ۵درصد اورانيوم ۲۳۵ با بيرون آوردن ۸درصد از اورانيوم ۲۳۸توليد ميكند.
باجداسازي گازيهگزافلوريداورانيوم دردوجريان اين عملياتصورت ميپذيرد.
يكي بهاندازه لازم غنيسازي ميشود و اورانيوم غني شده ضعيف نام دارد و و نوع ديگر را اورانيوم ۲۳۵يا پس مانده ميگويند.
غنيسازي در مقياسهاي بزرگتر نيز وجود دارد كه گاز هگزا فلورايد را به عنوان منبع استفاده كرده و نفوذ گازي و تفكيك گازي و هر دوي آن از خواص فيزيكي مولكولي استفاده ميكنند.
* توليد استوانههاي سوخت هستهاي
گلولههاي سراميكي كه به آنها سوخت راكتور ميگويند از اورانيوم اكسيد كه در حرارتي در حدود ۱۴۰۰درجه سانتيگراد پخته شده است شكل ميگيرند.
اين گلولهها در لولههاي فلزي از ميله سوختي پوشانده ميشوند كه در مجتمع هاي سوختي براي استفاده در راكتورها آماده هستند.
* ايجاد نيروي هستهاي
در راكتور هستهاي اتمهاي اورانيوم ۲۳۵شكافته شده و عمليات پردازش انرژي آزاد ميكنند كه اين انرژي اغلب براي حرارت دادن آب و تبديل كردن آن به بخار استفاده ميشود. بخار توربيني را كه به ژنراتور متصل است به حركت مياندازد و باعث توليد الكتريسيته ميشود.
مقداري از اورانيوم ۲۳۸در هسته و مركز راكتور به پلوتونيوم تبديل مي شود و اين يك سوم انرژي در يك راكتور هستهاي معمولي را حاصل ميكند.
از يك تن اورانيوم به طور طبيعي ۴۵ميليون كيلو وات ساعت الكتريسيته توليد ميشود. توليد اين مقدار انرژي الكتريكي با استفاده از سوختهاي فسيلي ملزم بهسوزاندن بيش از ۲۰هزار تن زغال سنگ سياه و ۳۰ميليون مترمكعب گاز است.
زماني كه سوخت از راكتورخارج ميشود ازخود پرتو ساطع ميكند كه بيشتر از شكافتن قطعات و حرارت آن است اين سوخت بايد فورا در استخرهاي انبار كه در اطراف راكتور براي كاهش ميزان پرتوزايي آن احداث ميشود، تخليه شود.
اين سوختها براي ماهها و يا سالها در اين استخرها نگهداري ميشوند
+ نوشته شده در چهارشنبه ۱۳۸۵/۰۲/۲۷ ساعت 12:32 توسط ر.ق.پ
|
به نام خدا