شنبه 8 شهریور 1393 | به روز شده: 19 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

نفرات برتر اولین دوره مسابقات موتورکراس ایران اعلام شدند

همشهری آنلاین: اولین دوره مسابقات قهرمانی کشور موتور کراس با شرکت بیش از ۱۲۰ موتورسوار از ۲۲ هیات سراسر کشور در کلاس‌های ۶۵ ،۸۵ ، ۲۵۰ و ۴۵۰ سی سی و پیشکسوتان برگزار شد.

ثبت نام آیلتس دانشگاه آزاد آغاز شد

همشهری آنلاین: فرایند ثبت نام آزمون زبان آیلتس در دانشگاه آزاد، آغاز شد.

نجفی با روسای دانشگاه‌ها جلسه برگزار می‌کند

همشهری آنلاین: همایش روسای دانشگاههای کشور هفته جاری با حضور سرپرست وزارت علوم، برگزار می شود.

زنان خانه‌دار در ۴ رشته دانشگاه آزاد ثبت نام کنند

همشهری آنلاین: معاون مرکز سنجش و پذیرش دانشگاه آزاد از امکان ثبت نام زنان خانه دار در رشته های این دانشگاه خبر داد.

تهران قهرمان مسابقات کشتی پهلوانی نونهالان کشور شد

همشهری آنلاین: اولین دوره مسابقات کشتی پهلوانی نونهالان کشور با قهرمانی استان تهران به پایان رسید.

انتخابات هیات رئیسه شورای شهر تهران فردا برگزار نمی‌شود

همشهری آنلاین: رئیس کمیسیون نظارت و حقوقی شورای شهر تهران با بیان اینکه از طریق پیامک شورا مطلع شدم فردا (یکشنبه) انتخابات هیئت رئیسه برگزار نمی‌شود، گفت: انتخابات هیئت رئیسه در دستور جلسه غیر علنی شورا نیست اما نباید حساسیتی برای برگزاری انتخابات در جلسه غیر علنی باشد.

ضرب و شتم خبرنگار «پرس تی وی» در انگلیس

همشهری آنلاین: مدیر خبر شبکه جهانی «پرس تی وی» از ضرب و شتم خبرنگار این شبکه در لندن خبر داد و گفت: بار دیگر شاهد تناقض آشکار رفتار مدعیان آزادی بیان را در کشور انگلیس هستیم.

نمایشگاه کارما برای کودکان محک

همشهری آنلاین: تعدادی از هنرمندان صنایع دستی آثار خود را نمایشگاهی به نفع کودکان سرطانی به نمایش گذاشته‌اند.

قضاوت داور طلایی ایران در آخرین گرند اسلم سال ۲۰۱۴ در آمریکا

همشهری آنلاین: علی نیلی، داور طلایی کشورمان با حضور در آخرین گرند اسلم سال ۲۰۱۴ به عنوان داور صندلی قضاوت می‌کند.

حذف مردانی و نصر آزادانی در راند طلایی

همشهری آنلاین: در اولین روز مسابقات گرندپریقزاقستان، سجاد مردانی در وزن ۸۰+ کیلوگرم و علیرضا نصر آزادانی در ۸۰- کیلوگرم با شکست در راند طلایی از دور رقابت‌ها کنار رفتند.

کانون البرز قهرمان چوگان جام گابریک شد

همشهری آنلاین: رقابت‌های چوگان جام گابریک عصر روز پنجشنبه ۶ شهریور در محل باشگاه چوگان قصر فیروزه با سقف هندیکاپ صفر تا ۴ آغاز شد.

عضله سازی با شیر و سویا

همشهری آنلاین: مصرف شیر سویا راهی موثر و کم خطر برای عضله‌سازی است.

تیم تراپ بانوان کشورمان در جایگاه ششم ایستاد

همشهری آنلاین: در مسابقات گرین کاپ ایتالیا در رشته تراپ بانوان، نمایندگان کشورمان در بخش تیمی توانستند در جایگاه ششم قرار گیرند.

نمک علائم "ام اس" را تشدید می‌کند

همشهری آنلاین: به گفته پزشکان عامل تغذیه نقش اصلی را در کنترل علائم و جلوگیری از پیشرفت بیماری "ام اس" همچون دیگر بیماری‌های مزمن بازی می‌کند.

سرکه، مفید در چربی‌سوزی

همشهری آنلاین: یک مشاور تغذیه به افراد دارنده‌ی چربی توصیه کرد از سرکه و آب‌لیمو برای کاهش کلسترول خون و چربی خود استفاده کنند.

شورای چهارم متعادل رفتار کرده است

محسن پیرهادی سخنگوی کمیسیون نظارت و حقوقی شورای شهر معتقد است که شورای شهر چهارم در سال نخست فعالیت خود توانسته است به دور از برخی هیاهو و جنجال‌ها روند مثبتی را در پیش بگیرد و درعین نگاه خوب و کارشناسی، وظیفه نظارت بر امور شهری را نیز به خوبی ایفا کند.

درس‌هایی از قرآن؛ کرامت در قرآن(۱)

حجت الاسلام والمسلمین قرائتی: دهه کرامت با تولد حضرت معصومه(س) آغاز می‌شود، با تولد حضرت شاهچراغ ادامه می‌یابد و با میلاد باسعادت امام رضا(ع) به پایان می‌رسد.

برترین‌های اسکیت ماراتن بانوان معرفی شدند

همشهری آنلاین: رقابت‌های اسکیت ماراتن بانوان کشور در پیست اتومبیلرانی مجموعه ورزشی آزادی تهران برگزار شد و در پایان برترین‌های این مسابقات معرفی شدند.