شنبه 9 خرداد 1394 | به روز شده: 18 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

حمید متبسم در برنامه دستان از خود و زندگی هنری‌اش می‌گوید

همشهری آنلاین: برنامه موسیقی محور دستان که هر جمعه از شبکه آموزش پخش می‌شود این هفته میزبان حمید متبسم نوازنده وآهنگساز برجسته ایرانی است.

افتتاح یک نمایش توسط مسجدجامعی؛ انگار در چشمان تو اسب می‌دود

همشهری آنلاین: نمایش «انگار در چشمان تو اسب می دود» به کارگردانی طاها ذاکر و بازی بهاره رهنما چهارشنبه ۶ خرداد ماه با حضور احمد مسجدجامعی افتتاح شد.

چین ۹۰۰ میلیارد دلار روی راه ابریشم سرمایه گذاری می‌کند

همشهری آنلاین: چین برای زیرساخت های مربوط به مسیرهای راه ابریشم زمینی و دریایی، ۹۰۰ میلیارد دلار از جمله با کمک بانک تازه تاسیس خود، سرمایه گذاری خواهد کرد.

توضیحات منصوریان در باره رفتار نامناسب عربستانی‌ها؛ خیلی سخت گذشت

همشهری آنلاین: علیرضا منصوریان سرمربی تیم نفت تهران از حاشیه‌های ناشایستی که میزبان عربستانی برای آنها به وجود آورد سخن گفت.

جذب ۸ هزار عضو هیات علمی جدید در دانشگاه‌ها

همشهری آنلاین: رییس هیات عالی جذب اعضای هیات علمی دانشگاه‌ها و موسسات آموزش عالی گفت: ۸ هزار عضو هیات علمی جدید در سال ۹۴ در دانشگاه‌های کشور جذب می‌شوند.

ورود خودروسازان به منطقه بحران

ایران خودرو و سایپا وضع مالی‌شان چطور است؟ آیا شایعاتی‌که در مورد وضع مالی خراب خودرو‌ساز‌ها وجود دارد صحت دارد؟اینها پرسش‌هایی بود که بعد ازحضور ۲شرکت ایران خودرو و سایپا در مزایده سهام پرسپولیس و استقلال در رسانه‌ها مطرح شد.

پیامدهای پنهانی بازرسی‌ها

«برای نمونه، اگر [در بازرسی‌ها] دستگاهی را می‌دیدند که دارای مارک کشوری بود، به آن کشور فشار می‌آوردند تا ارتباط تجاری خود را با ایران قطع کند...»‎.

آتش، انبار خانگی بنزین را سوزاند

مردی برای نگهداری بنزین ارزان‌قیمت زیرزمین خانه‌اش را به انبار ذخیره بنزین تبدیل کرده بود اما این کار به قیمت آتش‌سوزی خانه‌اش تمام شد.

سرناسازگاری بازرسی‌ها

ابراهیم متقی: یکی از موضوعات اصلی توافقنامه لوزان را می‌توان بازرسی از سایت‌های هسته‌ای و تاسیسات ایران دانست. علت آن را می‌توان در گزارش نوامبر ۲۰۱۱ آمانو در قالب اتهامات ادعایی دانست.

آمادگی ۹۲ درصد رانندگان مینی‌بوس برای از رده خارج کردن فرسوده‌ها

سید محمد فخار: هزار مینی‌بوس فرسوده تهران تاکنون مشکلات بسیاری برای مردم و رانندگان مینی‌بوس ایجاد کرده‌اند.

حضور برانکو در تمرین تیم ملی

همشهری آنلاین: سرمربی تیم فوتبال پرسپولیس در تمرین تیم ملی حاضر شد.

واترپلوی ایران فاتح جام توسعه جهانی شد

همشهری آنلاین: تیم ملی واترپلوی ایران با پیروزی قاطعانه مقابل اروگوئه به عنوان قهرمانی مسابقات توسعه جهانی دست یافت.

چهل سالگی آرواره‌های اسپیلبرگ

همشهری آنلاین: در چهلمین سالگرد ساخته شدن فیلم «آرواره‌ها» ساخته استیون اسیپیلبرگ، این فیلم بار دیگر راهی سینماهای آمریکا می‌شود و ۵۰۰ سالن سینما در این کشور، فیلم «آرواره‌ها» را نمایش می‌دهند.

پیروزی واترپلوی ایران مقابل اتریش؛ صعود به فینال

همشهری آنلاین: تیم ملی واترپولی ایران با پیروزی مقابل اتریش به فینال مسابقات جهانی توسعه واترپولو راه‌یافت

۸ خرداد؛ گزارش نماز جمعه تهران

همشهری آنلاین: نماز جمعه ۸ خرداد در تهران به امامت حجت‌الاسلام صدیقی برگزار شد.

هزار ماسوله آماده ثبت جهانی

همشهری آنلاین: پرونده بافت روستایی منطقه اورامانات که محدوده وسیعی از شهرهای کردستان، کرمانشاه و کردستان عراق را در برمی‌گیرد بر اساس اعلام میراث‌ فرهنگی استان کردستان در حال آماده‌سازی برای ثبت جهانی است.

انفجارهای بغداد با ۴۰ کشته و زخمی؛ هلاکت ۱۰۰ تروریست داعشی در صلاح الدین

همشهری آنلاین: در ۲ انفجار نسبتا قوی و پیاپی که نیمه شب پنجشنبه در ۲ هتل در مناطق مرکزی بغداد رخ داد دستکم ۱۰ تن کشته و ۳۰ تن دیگر زخمی شدند.

گزاره برگ ملت ایران برای مذاکرات هسته‌ای رونمایی شد

همشهری آنلاین: گزاره برگ مردمی ملت ایران برای مذاکرات هسته ای با امضای خانواده شهدای هسته ای و ۱۷ هزار و ۳۱۷ حقوقدان طی مراسمی با حضور رییس سازمان بسیج مستضعفین رونمایی شد.