پنج شنبه 12 شهریور 1394 | به روز شده: 2 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

معنایی برای زندگی

اکبر زنجان‌پور: «زنده‌ام که روایت کنم» خود زندگینامه نویسنده نامدار کلمبیایی است

احداث پروژه‌های عمرانی در کوتاه‌ترین مدت

معاونت طرح و برنامه قرارگاه جهادی امام رضا(ع) ‌گفت: بدنه روستای چمن گلین از توابع شهرستان گیلانغرب را افراد بیمار، سالمند و ازکارافتاده تشکیل داده و متأسفانه این قشر روستایی از حداقل امکانات بهداشتی برخوردارند به‌طوری که در سرتاسر روستا تنها ٢چشمه سرویس بهداشتی وجود دارد.

افزایش سختگیری‌ها به حجاج ایرانی

رئیس سازمان حج و زیارت که این روزها در عربستان است، از همان جا برای زائران ایرانی پیغام داده که چون سعودی‌ها در فرودگاه لپ‌تاپ‌های آنها را بررسی می‌کنند، مراقب «محتواهای خاص» لپ‌تاپ‌هایشان باشند.

آژانس، بودجه اضافی را کجا خرج می‌کند؟

آژانس بین‌المللی انرژی اتمی یکی از ارکان اصلی سند برنامه جامع اقدام مشترک است و اجرای بسیاری از بندهای پیش‌بینی شده در آن منوط به همکاری این نهاد تأثیرگذار است.

زیان یک میلیون تومانی هر ایرانی از قاچاق کالا

سالیانه ۲۵میلیارد دلار کالا به ایران قاچاق می‌شود که اگر هر دلار را ۳هزارتومان حساب کنیم حدود ۷۵ هزار میلیارد تومان می‌شود.

انتخابات شورا‌ نماد همدلی و وحدت در مدیریت شهری

مهدی چمران: برگزاری انتخابات در هر جامعه‌ای نشان از پیشرفت، تعالی و توسعه رو به جلوی آن سرزمین دارد؛ بهره‌مندی از امر مشورت و شعور جمعی که از ارکان اصلی دین مبین اسلام است می‌تواند در خدمت دولت‌ها و حکومت‌ها قرار گرفته تا در مسیر آبادانی و توجه به نیازهای مردم و جامعه گام‌های مؤثری بردارند.

تلاش شهرداری برای کاستن از آلام بیماران

محمدباقر قالیباف، شهردار تهران در مراسمی با عنوان «جشن فرزندان امید» از مسئولان خواست تلاش کنند تا دغدغه درمان را از دل بیماران و خانواده‌های آنها بزدایند.

برنامه‌های ویژه پلیس برای ترافیک مهر ماه

سیدمحمد فخار: در فاصله ۲۰روز تا آغاز سال تحصیلی، برنامه ویژه‌ پلیس راهنمایی و رانندگی تهران بزرگ برای رفع ترافیک مهر و آلودگی هوا اعلام شد.

تداوم بارش‌های پراکنده

همشهری آنلاین: مدیرکل پیش‌بینی سازمان هواشناسی گفت: تحلیل آخرین داده‌های هواشناسی نشان می‌دهد پنجشنبه (۱۲ شهریور) بارش‌های پراکنده در برخی از مناطق ارتفاعات البرز مرکزی همچنان تدوام خواهد داشت.

عبور دلار از قیمت ۳۴۰۰ تومان

قیمت دلار در بازار آزاد از مرز ۳ هزار و ۴۰۰ تومان عبور کرد تا فاصله آن با نرخ رسمی به ۴۱۰ تومان برسد.

غزه در انتظار مرگ

آژانس توسعه سازمان ملل در گزارشی اعلام کرد نوار غزه که پی‌درپی در اثر جنگ و حدود یک دهه محاصره رژیم صهیونیستی به یک ویرانه تبدیل شده، ممکن است تا سال۲۰۲۰ غیرقابل سکونت شود.

شجریان از بیمارستان مرخص شد

همشهری آنلاین: بعد از چند روز استراحت و درمان در بیمارستان کسری، استاد محمدرضا شجریان بهبود پیدا کرد و به توصیه پزشکان از بیمارستان ترخیص شد.

چوپانی که پدیده اینستاگرام شد!

همشهری آنلاین: یک جوان روستایی به جای آمدن به شهر ،در روستایش ماند وبه شهرت رسید

احمق‌های قهرمـان

همشهری آنلاین: مینیون‌ها از دیگر شخصیت‌های فرعی کارتون‌های سینمایی هستند که به خاطر محبوبیتشان، تبدیل به قهرمانان اصلی یک فیلم مستقل شده‌اند

جهان باورنکردنی همـزاد ما

همشهری آنلاین: گذشته‌ی فوق‌ منظم و آینده‌ی فوق بی‌نظم، این است که آن‌ها به ترتیب شرایط «ابتدایی» و «نهایی»ای هستند که توسط قوانین فیزیک تحمیل شده‌اند. اما اگر این، خود قوانین فیزیک باشند که پیکان زمانی را تحمیل می‌کنند، تکلیف چیست

قصه‌های تهران در گذشته جا مانده‌اند

همشهری‌آنلاین- آرزو شهبازی: بلقیس سلیمانی معتقد است که جایزه «داستان تهران» می‌تواند مفهوم کلی شهر را معیار آثار خود قرار بدهد تا از این طریق کلانشهرهای دیگر نیز مورد توجه نویسندگان قرار بگیرند.

احتمال ایجاد توفان‌های شدید گرمسیری در خلیج‌فارس برای نخستین بار

همشهری آنلاین: نتایج تحقیقات جدید دانشمندان دانشگاه پرینستون و موسسه فناوری ماساچوست (MIT) نشان داده که تغییرات آب‌وهوایی باعث خواهد شد توفان‌های گرمسیری برای نخستین بار در خلیج فارس شکل بگیرند که خطراتی را برای شهرهای حاشیه آن مانند دوحه و دبی در پی خواهد داشت.

سخنرانی وزیر ارشاد در مراسم افتتاحیه نمایشگاه کتاب مسکو

همشهری‌آنلاین: بیست و هشتمین نمایشگاه بین‌المللی کتاب مسکو چهارشنبه این هفته با حضور ناریشکین رئیس مجلس روسیه و علی جنتی وزیر فرهنگ و ارشاد اسلامی آغاز به کار خواهد کرد.