پنج شنبه 27 آذر 1393 | به روز شده: 35 دقیقه قبل

HAMSHAHRIONLINE

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

گفتگو با تنها مدرس نقاشی قهوه‌خانه‌ای

همشهری آنلاین: محمد پورفرزانه که به گفته خود تنها مدرس نقاشی قهوه خانه‌ای در ایران است، بر این باور است که نقاشی قهوه خانه‌ای نیم‌قرن پیش به پایان رسیده، چرا که آکادمیک به آن پرداخته نشده اما احیای آن شدنی است.

هاشمی: نهضت میرزا کوچک‌خان بر آزادی و تساوی افراد تاکید داشت

همشهری آنلاین: هاشمی رفسنجانی با بیان اینکه در مرامنامه میرزا کوچک‌خان که «آزادی» و «تساوی افراد» تاکید قرار گرفته گفت:وی دموکراسی و حضور مردم را برای تعیین سرنوشت جامعه در تلفیق با آموزه‌های دینی و اسلام، جزیی از هویت تاریخی ملت ایران می‌دانست.

حضور شیخ عربستانی با همسر بدون روبنده‌اش در تلویزیون جنجال به پا کرد

همشهری آنلاین: پس از اینکه رئیس سابق هیات امر به معروف و نهی از منکر در مکه مکرمه به همراه همسر بدون روبنده‌اش در یک برنامه تلویزیونی حضور پیدا کرد، جنجالی در پایگاه‌های اجتماعی به پا شد.

کلیات «مفاتیح‌الجنان» با ترجمه «شیخ حسین انصاریان» منتشر شد

همشهری آنلاین: کتاب شریف مفاتیح‌الجنان اثر مرحوم «شیخ عباس قمی» با ترجمه «شیخ حسین انصاریان» توسط مرکز طبع و نشر قرآن جمهوری اسلامی ایران در قطع پالتویی منتشر شد.

پویا شبکه ملی کودک تلویزیون می‌شود

همشهری آنلاین: علی بخشی‌زاده مدیر جدید شبکه پویا، اعلام کرد این شبکه به زودی به شبکه رسمی کودک تلویزیون با چند کانال تبدیل می‌شود و گروه‌های برنامه‌ساز وشخصیت‌های محبوب کودکان به این شبکه می‌آیند.

اسناد رشادت‌های افسران ارتش در دفاع‌مقدس به‌دست سینماگران می‌رسد

همشهری آنلاین: امیر سرتیپ ابراهیم گلفام رئیس سازمان حفظ آثار و نشر دفاع‌مقدس اعلام‌کرد بانک اطلاعاتی با چندین هزارساعت مصاحبه با پیشکسوتان،فرماندهان و قهرمانان ارتش ایجاد شده که سینماگران می‌توانند از آن بهره‌ببرند.

طرح‌های مشترک پدافند هوایی ارتش و سپاه باعث تغییر رفتار دشمنان شده است

همشهری آنلاین: اولین نشست هم‌اندیشی شبکه فرماندهی و کنترل با حضور سرتیپ علیرضا صباحی‌فرد جانشین فرمانده قرارگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء(ص) و جمعی از فرماندهان و مسئولان عملیات و فرماندهی و کنترل نیروهای مسلح در ستاد قرارگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء(ص) برگزار شد.

۲۶ آذر؛ تیتر یک روزنامه‌های ورزشی صبح ایران

همشهری‌آنلاین: تیتر یک روزنامه‌های ورزشی صبح ایران عبارت است از:

۲۶ آذر؛ پیشخوان روزنامه‌های صبح ایران

همشهری‌آنلاین: تیتر یک روزنامه‌های صبح ایران به صحبت‌های آیت‌الله هاشمی، حرف‌های فرمانده سپاه، انتقاد معاون اول رئیس‌ جمهور از برخی اقدام‌ها،نقد وزیر اقتصاد به افزایش نرخ سود، گفته‌های وزیر بهداشت درباره رفع نگرانی مردم درخصوص هزینه‌های درمان، گمشدن دو هواپیمای بابک زنجانی، صحبت‌های فرمانده ناجا درباره گروگانگیری سیدنی و پرداختن به اسیدپاشی در رسانه‌ها و خبر رواج مخدرهای صنعتی در بین دختران ایرانی اختصاص دارد:

‌نوشیدنی‌های مفید و مضر را بشناسیم

همشهری آنلاین: یک متخصص تغذیه معتقد است، آسیبی که نوشیدنی‌های گازدار به بدن وارد می‌کند، یکسان است.

آغاز دهمین دوره تنیس روی میز بین‌المللی جام فجر

همشهری آنلاین: دهمین دوره مسابقات بین‌المللی جام فجر از صبح روز چهارشنبه (۲۶ آذر) با حضور ۷ تیم خارجی به میزبانی شهر قزوین آغاز شد.

جعفری شهادت شماری از شهروندان پاکستانی را به فرمانده ارتش این کشور تسلیت گفت

همشهری آنلاین: سر لشکر پاسدار محمد علی جعفری فرمانده کل سپاه پاسداران انقلاب اسلامی شهادت شماری از شهروندان پاکستانی در جنایت تروریستی پیشاور را به فرمانده ارتش این کشور تسلیت گفت.

آتوسا پورکاشیان قهرمان مسابقات نهایی شطرنج قهرمانی بانوان کشور شد

همشهری آنلاین: مسابقات نهایی شطرنج قهرمانی بانوان کشور روز سه‌شنبه (۲۵ آذر) به کار خود پایان داد.

احسان حیدری‌نژاد قهرمان اسنوکر ایران شد

همشهری آنلاین: فینال برترین‌های اسنوکر ایران برگزار شد و احسان حیدری‌نژاد موفق شد مدال طلای این رقابت‌ها را از آن خود کند.

سردار جزایری: مذاکرات هسته ای باید در چارچوب مصالح و منافع نظام ادامه یابد

همشهری آنلاین: معاون امور بسیج و فرهنگ دفاعی ستاد کل نیروهای مسلح گفت : مذاکرات هسته ای ایران با گروه ۵+۱ باید در چارچوب مصالح نظام و اهداف و ارمان های انقلاب ادامه یابد.

سرلشکر فیروزآبادی: دلارهای عربستان در اختیار داعش است

همشهری آنلاین: رییس ستادکل نیروی های مسلح تاکید کرد : دلارهای بادآورده نفتی عربستان در خدمت گروه های تروریستی - تکفیری همچون داعش است.

سه پیروزی و یک شکست برای نمایندگان ایران در دو روز اول

همشهری آنلاین: تیم زرین معدن آسیا در دو روز اول به دو پیروزی دست یافت و تیم نفت امیدیه یک شکست و یک برد را به دست آورد.