غنيسازي ايزوتوپي اورانيم
غنيسازي ايزوتوپي اورانيم
|
|
اورانيم به صورتي كه در طبيعت رخ ميدهد حاوي دو ايزوتوپ اصلي 235-U و 238-U به ترتيب با نسبت 711/0 درصد و 28/99 درصد وزني است. تنها 235-U به وسيله نوترونهاي حرارتي قابل شكافت بوده و در حاليكه رآكتورهاي ماگنوكس و كندو به طريقي طراحي شدهاند كه در آنها اورانيم طبيعي مورد استفاده قرار ميگيرد، بقيه رآكتورها نياز به افزايش غناي اورانيم در حدود 5-3 درصد دارند. اين فرآيند غنيسازي نام گرفته و اگرچه بسياري از فرآيندهاي ممكن قابل استفاده هستند ولي فقط دو فرآيند انتشار گازي و سانتريفيوژ گازي با سرعت بالا، تاكنون از نظر تجارتي مورد بهرهبرداري قرار گرفتهاند.
ابتدا توجه زيادي براي غنيسازي اورانيم با سطوح بسيار بالاتر تمركز يافته بود. در زمانيكه جداسازي شروع ايزوتوپها به يك مرحله كليدي وضروري براي توسعة برنامههاي جنگ افزارهاي هستهاي تبديل شده بود (پروژه مانهاتان). در اويل جنگ جهاني دوم پيشرفتهايي بر روي مراحل مختلف به موازات هم صورت گرفت كه شامل سانتريفيوژهاي گازي، انتشارهاي گازي همچنين ساير تكنولوژيها مانند جداسازي الكترومغناطيسي، انتشار دمايي و فرآيندهاي شيميايي بودند. در حقيقت روش الكترومغناطيس اولين بار در برنامههايUS مورد استفاده قرار گرفت. اما ثابت گرديد كه فقط براي توان عملياتي بسيار كوچك مناسب است و لذا به صورت تجارتي مورد استفاده قرار نگرفت اين روش بر پايه اصول اسپكترومتر جرمي عمل ميكند. بخاري از يونهاي اورانيم از يك ميدان مغناطيسي متقاطع عبور داده ميشود و در حين عبور از يك مسير منحنيوار براساس نسبت بار به جرم به صورت ايزوتوپهاي مختلف جداسازي ميشود. چنين فرآيندهايي امروزه فقط براي مقادير كم ايزوتوپهاي مخصوص براي داروسازي يا ساير اهداف تحقيقاتي بهكار ميروند.
تمام تكنيكها در يك دوره زماني كوتاه مدت پيشرفتهاي قابل ملاحظهاي كردند در حاليكه همچنان اولويت با توليد مقادير زياد اورانيم غنيسازي شده براي جنگ افزارهاي هستهاي بود. فقط انتشار گازي و سانتريفيوژ گاز براي استفاده در مقياسهاي بالا مورد توجه قرار گرفتند. با توجه به مشكلات اين انرژي و تكنيك در مورد روش آخر اين روش كمتر به عنوان تكنيكي موفق در كوتاه مدت مورد توجه قرار گرفت و كار بر روي سانتريفيوژها در سال 1944 پايان پذيرفت. انتشار گازي در US، UK و روسيه بلافاصله بعد از پايان جنگ جهاني مورد پذيرش قرار گرفت.
در دهة 1950 غنيسازي اورانيم توسط سه تأسيسات انتشاري بزرگ آمريكا در
Portsmouth Ohio Oak Ridge Tennessee, Paducah Kentucky مشابه با تأسيسات انگليسي در Capenhurst, Cheshire فعال گرديدند. Oak Ridge با توجه به دليل مصرف انرژي بالاي آن كه منجر به هزينة عملياتي بالا ميشد تعطيل گرديد دو تأسيسات ديگر آمريكايي به فعاليت خود براي توليد اورانيم با غنيسازي پايين به عنوان سوخت رآكتورهاي غيرنظامي ادامه دادند و در اوايل دهة 1970 تأسيسات جديدي در Pierrelatte در فرانسه براي civil market ساخته شد. تأسيسات انتشاري capenhurst اگرچه در سال 1981 تعطيل گرديد ولي با تأسيسات سانتريفيوژي جديد جايگزين شد(Capenhurst و Alme 10 در هلند Grondu در آلمان). روشن شد كه كارهاي مشابهي هم بر روي سانتريفيوژها در روسيه از سال 1900 به بعد انجام شده است.
در غنيسازي اورانيم با هر روشي اندازهگيري ظرفيت تأسيساتها و يا خروجي جداسازنده واحدهاي كاري نسبت به وزن محصول اورانيم غنيسازي شده معمول است، و مقادير اضافه شده به غلظت بستگي دارد.
جدول (4 . 1) تأسيسات غنيسازي در جهان به سال 1980 ميلادي را نشان ميدهد.
اگرچه انتشار اولين نسل تكنولوژي و سانتريفيوژ دومين تكنولوژي غنيسازي بهشمار ميآيند، در دهه گذشته فعاليتهاي عمده در مورد نسل سوم تكنولوژي، يعني جداسازي ايزوتوپي صورت پذيرفته، ولي فاصله زيادي تا تجاري شدن دارد. اين سه نسل تكنولوژي در ذيل مورد بحث و بررسي قرار ميگيرند.
به نام خدا