پنج شنبه 27 شهریور 1393 | به روز شده: 8 دقیقه قبل

HAMSHAHRIONLINE

The online version of the Iranian daily Hamshahri
ISSN 1735-6393
سه شنبه 3 بهمن 1385 - 09:08:45 | کد مطلب: 14015 چاپ

آشنایی با سانتریفوژ

دانش > دانش - رامتین راوندی:
این روزها یکی از واژه‌هایی که در ارتباط با مباحث انرژی هسته‌ای، به طور مکرر شنیده می‌شود دستگا‌ه‌های «سانتریفوژ» است.

 در مطلبی که از پی می‌آید، مولف کوشیده است با اطلاعاتی در حد  دانش عمومی خوانندگان روزنامه، سانتریفوژ را شرح دهد.

اولین سانتریفوژ صنعتی دنیا بیش از نیم قرن پیش توسط یک دانشمند آلمانی به نام زیپه اختراع شد و به طور عملیاتی مورد استفاده قرار گرفت. البته تکنولوژی آن با سانتریفوژهای امروزی فرق زیادی داشت، ولی اصول کار آن فرقی با سانتریفوژهای امروزی نداشت.

 در صنعت سوخت هسته‌ای، این وسیله نقشی اساسی دارد جهت جدا کردن ایزوتوپ‌های اورانیوم235 و اورانیوم238در گاز هگزافلوراید اورانیوم(UF6) از سانتریفوژ استفاده می‌شود. البته روش‌های متعددی مانند جداسازی ایزوتوپی الکترومغناطیسی، پخش دیفوزیون گازی، دیفوزیون گرمایی، فرآیندهای آئرودینامیکی، جداسازی ایزوتوپی لیزری، تبادل یونی و فرایند جداسازی پلاسمایی وجود دارد ولی در بیش از 95درصد صنعت هسته‌ای جهان، اورانیوم به وسیله یکی از دو روش سانتریفوژ گازی و پخش گازی جدا شده و غنی می‌شود.


 سانتریفوژ دستگاه استوانه‌ای شکلی است که درست مثل توربین هواپیما پره‌هایی در وسط آن وجود دارد. این پره‌ها به طور متوسط در هر ثانیه 1000 دور می‌زنند. در نتیجه این چرخش، اورانیوم سنگین روی دیواره آخرین سانتریفوژ قرار می‌گیرد و اورانیوم235در کنار آن می‌نشیند. باید هزاران سانتریفوژ در کنار هم قرار گیرند تا بتوان با کمک مجموعه آنها اورانیوم را غنی کرد ایران در فرآیند کاربردی غنی‌سازی از روش سانتریفوژ گازی استفاده می‌کند.


 در روش پخش گازی، هگزافلوراید اورانیوم تحت فشار از میان یک سری دیافراگم‌ها یا غشاهای متخلخل عبور کرده و از آنجایی که اورانیوم 235 سبک‌تر از اورانیوم 238 می‌باشد آنها سریعتر حرکت کرده و امکان کمی بیشتری برای عبور از سوراخ‌های موجود در غشا را دارند.


 گاز UF6 که از طریق غشا پخش می‌شود اندکی غنی بوده ضمن اینکه آنچه نمی‌تواند گذر کند از اورانیوم 235 تهی است.


در روش پخش گازی دوران سریع ماده سبب می‌شود تا ایزوتوپ‌های سنگین‌تر به طرف دیواره خارجی حرکت کنند. عامل جداسازی در این روش به تفاوت جرمی ایزوتوپ‌هایی که باید جداسازی شوند بستگی دارد در غنی‌سازی اورانیوم با روش سانتریفوژ گازی، از تعداد زیادی سیلندر دوار که به صورت موازی و متوالی کنار هم قرار داده شده‌اند استفاده می‌شود.

دستگاه‌های سانتریفوژ به صورت آبشاری یا کاسکد(سیستم غنی‌سازی دنباله‌ای) به هم مرتبط هستند این دوران باعث ایجاد یک نیروی گریز از مرکز می‌شود، به طوری که مولکول‌های گازی سنگین‌تر به طرف خارج سیلندر حرکت کرده و مولکول‌های گازی سبک‌تر در قسمت مرکزی(محورگردنده) جمع می‌شوند.

گاز به داخل یک سری لوله‌های خلأ وارد شده که هر یک شامل یک گردنده با بیش از دو متر طول و قطر 15تا20سانتیمتر هستند. گردنده‌ها با سرعت بالای 50000 تا 70000 دور در دقیقه، مولکول‌های سنگین‌تر حاوی اورانیوم 238 در لبه خارجی سیلندر متمرکز می‌شوند. افزایش اورانیوم 235 نیز در مرکز وجود دارد. جهت جداسازی بالاتر نیاز به سانتریفوژهای با سرعت بالاتر و استفاده از تعداد بیشتری از آنها است.


باید یادآور شد که به دلیل سرعت‌های دوران بسیار بالا، طراحی آنها و همچنین مواد استفاده شده در آنها از نظر متالوژی پیچیده بوده و دقت بالایی را طلب می‌کند. گاز UF6 خورنده بوده، بنابراین باید تمام اجزایی که با این ماده در تماسند مقاوم در برابر خوردگی باشند .


جهت بالا بردن ظرفیت جداسازی سانتریفوژها باید طول گردنده و سرعت دیواره گردنده افزایش یابد. برای ساخت گردنده‌ها از آلیاژ‌های آلومینیوم، فولاد ماراژین، تیتانیوم و یا ترکیباتی که با برخی شیشه‌های خاص تقویت شده که با نام فیبرهای کربنی معروف هستند،استفاده می‌شود؛ البته متداولترین ماده در حال حاضر، فولاد ماراژین است یک سانتریفوژ مدرن از زمان راه‌اندازی، به مدت بیش از 10سال می‌تواند بدون نگهداری به کار خود ادامه دهد.

 از مراکز مهم غنی‌سازی اورانیوم که از روش پخش گازی استفاده می‌کنند در اروپا می‌توان به گروناو(Gronau) آلمان و یورنکو که متشکل از شرکت‌های انگلیسی، آلمانی و هلندی هستند نام برد که مکان آن در capenhurst بریتانیا می‌باشد.


 روسیه هم به عنوان یک غول صنعتی در این زمینه از چهار مرکز که چهل درصد ظرفیت جهان را تولید می‌کند از همین شیوه پخش گازی استفاده می‌کند. آمریکا هم تکنولوژی سانتریفوژ گازی را در آینده نزدیک جایگزین تکنولوژی سانتریفوژهای پخش گاز قدیمی می‌کند زیرا این روش نسبت به روش قدیمی به انرژی کمتری برای رسیدن به جداسازی مشابه نیاز دارد.


ژاپن، چین، برزیل، پاکستان و شاید کره شمالی هم جهت غنی‌سازی اورانیوم از چنین روشی استفاده می‌کنند. به طور کلی مجموعه آبشارهای بزرگ سانتریفوژ گازی که در کشورهای فرانسه، آلمان، بریتانیا و چین مورد استفاده قرار می‌گیرند برای تولید اورانیومی است که برای مصرف داخلی و نیز صادرات است، اما در ژاپن تولید آن فقط جهت مصرف داخلی است.


 باتوجه به این آمار می‌توان دریافت که در حال حاضر و آینده هم سانتریفوژهای گازی مهمترین نوع جهت غنی‌سازی اورانیوم در سطح جهان بوده و هر روز در جهت افزایش تکنولوژی و راندمان آن کار می‌شود؛ البته لازم به ذکر است که روسیه این صنعت عظیم را به عنوان یادگاری ارزشمند از اتحادجماهیرشوروی سابق به ارث برده است و در حال حاضر تأمین‌کننده سوخت هسته‌ای تعداد زیادی از راکتورهای قدرت دنیا بوده و از این نظر در دنیا پیش رو است.

انتخاب سردبیر

مترو روز اول مهر برای محصلان رایگان است

در آستانه آغاز سال تحصیلی اعلام شد سرویس دهی مترو در روز اول مهرماه رایگان است و به‌منظور خدمات رسانی بیشتر و بهتر به مسافران متروی درون‌شهری، زمان تردد قطارهای خط۳ افزایش می‌یابد.

داور ایرانی، مسابقه‌های هاکی قهرمانی استرالیا را قضاوت می‌کند

همشهری آنلاین: فدراسیون بین‌المللی هاکی حسن اباذری داور ممتاز بین‌المللی هاکی ایران را برای قضاوت در رقابت‌های قهرمانی استرالیا که آذر ماه امسال در شهر کانورا برگزار می‌شود، دعوت کرد.

شکاف در ائتلاف

عبدالله آلبوغبیش: رئیس‌جمهوری که ۲سال پیش پایان جنگ علیه تروریسم را اعلام کرده بود، امروز وزیر خارجه‌اش را به دور دنیا فرستاده تا به‌دنبال هم‌پیمانانی برای آغاز جنگی جدید علیه تروریسم در خاورمیانه باشد؛ ائتلافی که به غیراز یک عکس یادگاری در پاریس، نشانه دیگری از آن دیده نمی‌شود.

موج اسکاتلند، اروپا را فرامی‌گیرد

محمد کرباسی: درباره همه‌پرسی استقلال اسکاتلند و تأثیراتش بر اروپا با دکتر پیروز ایزدی، پژوهشگر ارشد مرکز تحقیقات استراتژیک و کارشناس مسائل اروپا، گفت‌وگو کرده‌ایم.

بازدید۱.۷ میلیون تهرانی از نمایشگاه بازباران

سید محمد فخار: نمایشگاه «باز باران» که هفته گذشته در ۱۰ نقطـه شهر بــرگـزار شد، یک‌میلیون‌و ۷۰۰ هزار بازدیدکننده داشت.

دومین شماره ماهنامه سیاسی فرهنگی دنیای قلم منتشر شد

همشهری‌آنلاین: این ماهنامه با چند بخش نو و جدید کار خود را آغاز کرد. یکی از این بخش‌ها کلمه است؛ دنیای قلم بنا دارد در هر شماره یک کلمه را بکاود.

دو سلاح جدید نیروی زمینی به زودی رونمایی می‌شود

شهروندان: فرمانده نیروی زمینی ارتش جمهوری اسلامی گفت، بزودی از «نفر بر توپ دار» و «تک تیرانداز ۲۳ میلیمتری» به عنوان دو محصول جدید نیروی زمینی ارتش رونمایی می شود.

۱۷۶ تروریست در ریف دمشق تسلیم نیروهای دولتی شدند

همشهری آنلاین: منابع سوری اعلام کردند ۱۷۶ فرد مسلح در ریف دمشق خود را تسلیم نیروهای دولتی کردند.

کشف ۸ تن انواع مواد مخدر طی ۲ هفته گذشته

همشهری آنلاین: قائم مقام دبیرکل ستاد مبارزه با مواد مخدر گفت: با انجام عملیات‌های اطلاعاتی و عملیاتی طی دو هفته گذشته، ۸۰۵۴ کیلو و ۹۳۱ گرم انواع مواد مخدر در کل کشور کشف شد.

موافقت وزارت علوم با ایجاد دانشگاه افسری و تربیت پاسداری

شهروندان: شورای گسترش آموزش عالی وزارت علوم با ایجاد دانشگاه افسری و تربیت پاسداری با مأموریت تربیت و آموزش تا مقطع کارشناسی موافقت کرد.

سازمان اسناد دفاع مقدس اسناد یگان‌های رزمی در جنگ را جمع‌آوری می‌کند

همشهری آنلاین: معاون مهندسی و امور یادمان های بنیاد حفظ آثار و نشر ارزش‌های دفاع‌مقدس گفت:این مرکز علاوه بر تبیین نقش‌آفرینی یگان رزم استان، به لحاظ تبیین نقش و حضور روحانیت و زنان در دفاع مقدس، الگوی کشوری است.

۸۰ نمایشگاه دفاع مقدس در تهران برپا می‌شود

همشهری آنلاین: جانشین فرمانده و رئیس ستاد بزرگداشت هفته دفاع مقدس سپاه حضرت محمد رسول‌الله(ص) تهران بزرگ، برنامه‌های سپاه تهران برای هفته دفاع مقدس را تشریح کرد.

درگیری نظامی ناوهای ارتش با دزدان دریایی برای نجات کشتی چینی

همشهری آنلاین: ناوگروه سی و یکم نیروی دریایی ارتش صبح امروز یک فروند کشتی کانتینربر چینی را از چنگ دزدان دریایی نجات داد.

بحران آب جدی است/ مردم صرفه‌جویی کنند

همشهری آنلاین: معاون اول رئیس جمهور بحران آب در کشور را موضوعی جدی و حائز اهمیت توصیف و بر لزوم مشارکت همه آحاد جامعه در صرفه جویی از منابع آب تاکید کرد.

فیلم‌های آخر هفته شبکه‌های سیما

همشهری‌انلاین: شبـکه‌هـای سیـما فیـلـم‌هـای سیـنمـایـی، تـلویـزیونـی و انیـمیشـن‌هـای گونـاگونـی بـرای آخـر هفتـه تـدارک دیـده‌انـد.

شستشوی دست‌ها با شیر آب هوشمند

همشهری آنلاین: سالانه نزدیک به ۵۰۰ میلیون تن به دلیل عفونت‌های باکتریایی جان خود را از دست می‌دهند. نکته مهم اینجاست که تنها با شستشوی ساده دست‌ها می‌توان با این عوامل کشنده مقابله کرد و حال آن که ایده خلاقانه سیستم هوشمند شستشوی دست‌ها یا iWash راه‌حلی مؤثر برای رفع این معضل است.