همان طور که می دانید طی هفته گذشته ازز برخی دستاوردهای جدید و ارزشمند دانشمندان هسته ای کشور رونمایی شد.این دستاوردها صفحه سوخت با اورانیوم 20 درصد، افزایش تعداد ماشین های سانتریفوژ و طراحی، تولید و راه اندازی نسل جدید ماشین های سانتریفوژ و چند رادیو دارو می باشد.

,سانتریفیوژ, دستاوردجدید,مقالات فیزیک

دستاوردهای جدید هسته ای ایران ، چه مشخصاتی دارد؟

در رآکتور تحقیقاتی تهران میله های هسته ای بارگذاری شد که توسط متخصصان ایرانی ساخته شده و با جایگیری در قلب رآکتور تهران، نیاز ایران به کشورهای تولیدکننده اورانیوم 20 درصد غنی شده مرتفع می شود. میله های رآکتور تحقیقاتی تهران هم در داخل کشور تولید شده است.سوخت هسته ای با غنای 20 درصد در مجتمع سوخت رآکتورهای هسته ای اصفهان تولید و پس از طراحی فنی و رعایت استانداردهای ایمنی برای بهره برداری به رآکتور تهران منتقل شده است.

این مجتمع سوخت که از نوع کنترلی است جهت آزمون بلندمدت و بهره برداری در رآکتور تهران برای تولید رادیو داروها به طور همزمان مورد استفاده قرار خواهد گرفت. با راه اندازی خط تولید این مجتمع سوخت و بهره برداری در رآکتور تهران تمامی رادیوداروهای موردنیاز کشور در داخل تامین و از خروج ارز جلوگیری خواهد شد. به این ترتیب آخرین گام موثر در تکمیل فرآیند چرخه سوخت هسته ای، یعنی ساخت سوخت و بارگذاری مجتمع های سوخت در داخل قلب رآکتور توسط متخصصان هسته ای کشور برداشته شد.

,سانتریفیوژ, دستاوردجدید,مقالات فیزیک
,سانتریفیوژ, دستاوردجدید,مقالات فیزیک

 همچنین رادیوداروهای رونمایی شده ، به دست متخصصان ایرانی تولید شده ودر درمان و پیشگیری از بیماری های صعب العلاج کاربرد دارد.

ماشین های نسل جدید سانتریفیوژ دارای خاصیت جدا کنندگی (SWU) و خوراک 3 یعنی سه برابر سانتریفیوژهای نسل یک و دو است. همچنین راندمان (Performance) این سانتریفیوژها نیز به طور قابل ملاحظه ای نسبت به سانتریفیوژهای نسل اول و دوم بیشتر است و ضایعات بسیار کمتری از نسل های قبلی دارد. ایران از سه سال پیش با رساندن تعداد سانتریفیوژهای خود به عدد هفت هزار، رویکرد اصلی خود را بر افزایش بازده و کاهش ضایعات به جای افزایش تعداد ماشین ها متمرکز شد. همچنین  اولین زنجیره ماشین های سانتریفیوژ نسل جدید با روتور کامپوزیتی و واحد کاری جداسازی شش (swu ) مورد بهره برداری قرار گرفت.

,سانتریفیوژ, دستاوردجدید,مقالات فیزیک

در این جا لازم است به طور مختصر سانتریفیوژ را معرفی کنیم. سانتریفیوژ به هر دستگاهی گفته می شود که با سرعت زیادی به دور خود چرخیده و در همین حال با استفاده از نیروی گریز از مرکز ایجاد شده مواد درون خود را نیز به بیرون پرتاب می کند. بررسی این فرآیند در نوع خود کار ساده ای است. آزمایشی ساده می تواند بسیاری از علامت پرسش ها را از میان بردارد. سطل آبی را برداشته و درحالی که تا نیمه پر از آب است با سرعت به دور خود چرخانده و پس از چند دور پرتاب کنید. به خوبی دیده می شود که به واسطه نیروی گریز از مرکز ایجاد شده، آب درون سطل از آن بیرون نمی ریزد. این پایه و اساس سیستم های سانتریفیوژ به حساب می آید.

طی هفته گذشته ازز برخی دستاوردهای جدید و ارزشمند دانشمندان هسته ای کشور رونمایی شد.این دستاوردها صفحه سوخت با اورانیوم 20 درصد، افزایش تعداد ماشین های سانتریفوژ و طراحی، تولید و راه اندازی نسل جدید ماشین های سانتریفوژ و چند رادیو دارو می باشد

در یک سانتریفیوژ واقعی نیز فرآیند مشابهی روی می دهد. به واسطه چرخش بسیار سریع محفظه ای به دور خود، هر آنچه در درون آن وجود دارد به سمت بیرون تحت فشار قرار می گیرد. این دستگاه می تواند در برگیرنده هر ماده ای باشد. از نمونه های خونی گرفته تا مواد شیمیایی مختلف. از این رو نمونه های آن بسیار متنوع است. به عنوان مثال ناسا دارای سانتریفیوژ عظیمی است که از آن برای قرار دادن فضانوردان در معرض نیروهای شدید استفاده می شود. نیروی گریز از مرکز تولید شده در این سانتریفیوژ می تواند شبیه سازی بسیار مناسبی از نیروی گرانشی باشد که در زمان پرتاب فضاپیماها بر بدن فضانوردان وارد می شود.

 

سانتریفیوژ، لازمه اصلی غنی سازی اورانیوم

در فرآیند تولید سوخت هسته ای و استفاده از آن در نیروگاه ها که با هدف تولید انرژی نظیر الکتریسیته صورت می گیرد، سانتریفیوژها نقش اساسی را در غنی سازی اورانیوم ایفا می کنند به طوری که در صورت نبود آنها عملا مانع بزرگی بر سر راه غنی سازی اورانیوم به وجود می آید. پس از آن که سنگ معدن اورانیوم از معادن استخراج شد، آسیاب شده و به شکل پودر درمیآید. براساس برآوردهای صورت گرفته شده از هر تن سنگ معدن اورانیوم بالغ بر 140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی حاصل می شود که فقط می توان حدود یک کیلوگرم اورانیوم خالص 235 به دست آورد یعنی در مجموع یک کیلوگرم اورانیوم خالص از هر هزار کیلوگرم سنگ معدن اورانیوم. در ادامه اسید سولفوریک به مواد افزوده شده و پس از طی شدن چند مرحله دیگر اکسید اورانیوم با اسید سولفوریک ترکیب می شود و در نهایت سولفات اورانیل حاصل می شود و در آخر با افزودن حلال های مخصوصی به سولفات اورانیل، ماده جامدی به نام کیک زرد به وجود می آید که شامل 70 درصد اورانیوم بوده و دارای خواص پرتوزایی می باشد. برای غنی سازی اورانیوم، باید ابتدا کیک زرد را با اتم فلوئور ترکیب کرده و به صورت گاز هگزا فلوراید اورانیوم درآورد. از اینجا به بعد است که غنی سازی اورانیوم به واسطه استفاده از فناوری سانتریفیوژی کامل می شود. البته روش های مختلفی برای این منظور وجود دارد اما بررسی ها نشان داده اند که استفاده از سانتریفیوژ بهترین و مؤثرترین روش برای غنی سازی اورانیوم به حساب می آید.

,سانتریفیوژ, دستاوردجدید,مقالات فیزیک

غنی سازی اورانیوم با استفاده از فناوری سانتریفیوژ برای نخستین بار حدود 40 سال پیش به وسیله مهندس آلمانی به نام زیپه صورت گرفت. البته از آن زمان تا به اکنون این فناوری با تغییرات و پیشرفت های گوناگونی همراه بوده است. در کل 2 روش سانتریفیوژ و پخش گازی پایه صنعتی غنی سازی در کل جهان وجود دارد. روش سانتریفیوژ در مقیاس صنعتی ابتدا در هلند در دهه 60 میلادی مورد استفاده قرار گرفت، برای این منظور توسعه مواد با استقامت و خواص ویژه و ساخت یاطاقان های پیشرفته برای سانتریفیوژهایی با سرعت دورانی زیاد لازم می بود. در آلمان و انگلستان نیز این روش توسعه یافت و در سال 1970 سه کشور آلمان، هلند و انگلستان شرکتURENCO را برای توسعه این فرآیند و عرضه سرویس غنی سازی به بازار بین المللی تشکیل دادند. این فرآیند در دهه 80 در کشورهای آمریکا، فرانسه، ژاپن، استرالیا و چند کشور دیگر نیز به کار گرفته شده است. البته باید یادآوری کرد که استفاده از سانتریفیوژ برای جداسازی مواد با جرم های ویژه مختلف از صد سال پیش شروع شده است ولی در آن زمان بحث غنی سازی به هیچ وجه مطرح نبود، به طوری که از سال 1919 میلادی این روش برای جداسازی ایزوتوپ گازها مورد استفاده قرار گرفت؛ تا این که در جنگ جهانی دوم از دستگاه سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم استفاده شد.

,سانتریفیوژ, دستاوردجدید,مقالات فیزیک

جدای از استفاده از این فرآیند در غنی سازی هسته ای، استفاده از آن برای دانشمندان علوم مختلف مزایای قابل توجهی داشته است. دانشمندان می توانند با استفاده از این تکنیک به جداسازی مایعات و تفکیک آنها به ذرات سازنده آنها بپردازند و جالب این است که پس از توقف فرآیند سانتریفیوژ، ذرات جدا شده دیگر با یکدیگر ترکیب نمی شوند. یکی دیگر از موارد استفاده سانتریفیوژ در امور پزشکی و تجزیه و تحلیل نمونه های خونی است.

سانتریفیوژها نقش اساسی را در غنی سازی اورانیوم ایفا می کنند به طوری که در صورت نبود آنها عملا مانع بزرگی بر سر راه غنی سازی اورانیوم به وجود می آید

زمانی که نمونه خونی در دستگاه سانتریفیوژ قرار می گیرد، دستگاه شروع به چرخش بسیار سریع کرده و در ادامه عناصر سازنده خون از یکدیگر جدا می شوند به طوری که سلول های خونی در کف محفظه و سلول های پلاسما به بالای محفظه می روند. امروزه استفاده از این تکنیک در فعالیت های هسته ای به دلیل پیچیدگی ها و دشواری هایی که دارد، فرآیندی سخت و پرهزینه به حساب می آید و از این تکنیک تنها برخی کشورهای جهان می توانند از آن استفاده کنند و معمولا فناوری آن به جهت مزایای قابل توجهی که به همراه دارد در دسترس سایر کشورها قرار نمی گیرد. با این حال در چند سال اخیر بحث استفاده از سانتریفیوژها در غنی سازی اورانیوم در داخل کشور به شدت دنبال شده و نتیجه تحقیقات به عمل آمده در این زمینه خودکفایی کشور را به دنبال داشته است.

 

 

فرآوری: مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع : tebyan.net

گردآوری توسط بخش مقالات فیزیک سایت آکاایران
تبلیغات